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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte, auf ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.
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Werden zwei fest gelagerte Bauteile starr über eine elektrische Steckverbindung miteinander verbunden, so kann bei einer Schwingungsbeanspruchung eine Relativbewegung in der Steckverbindung entstehen. Um dies zu verhindern, können beispielsweise flexible Elemente wie Federelemente, Kabel, Kupferflexleitungen oder Busbar-Pakete in einen elektrischen Leiter eingebracht werden.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Leiterplatte und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird eine Leiterplatte mit folgendem Merkmal vorgestellt:
zumindest einem Biegeabschnitt zum Aufnehmen zumindest eines Kontaktierungselementes zum elektrischen Kontaktieren der Leiterplatte, wobei der Biegeabschnitt durch zumindest eine Öffnung in der Leiterplatte gebildet ist, wobei die Öffnung derart ausgeformt ist, dass sich der Biegeabschnitt beim Ausüben einer Kraft auf den Biegeabschnitt aus einer Haupterstreckungsebene der Leiterplatte elastisch herausbiegt.
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Bei der Leiterplatte kann es sich um eine ein- oder mehrlagige Platine handeln. Die Leiterplatte kann etwa Teil eines Steuergeräts zum Steuern eines Kraftfahrzeugs sein. Beispielsweise kann die Leiterplatte Teil einer Leistungselektronik, insbesondere eines Antriebsumrichters, sein. Unter einem Biegeabschnitt kann ein elastisch biegbarer Abschnitt der Leiterplatte verstanden werden. Beispielsweise kann der Biegeabschnitt rechteckig oder kreisförmig ausgestaltet sein. Der Biegeabschnitt kann angrenzend an einen äußeren Rand der Leiterplatte oder innerhalb der Leiterplatte angeordnet sein. Hierbei kann der Biegeabschnitt zumindest teilweise durch die Öffnung begrenzt sein. Bei der Öffnung kann es sich um eine durchgehende Öffnung in der Leiterplatte handeln. Der Biegeabschnitt kann an einer Verbindungsstelle, die als Biegestelle fungieren kann, mit der Leiterplatte verbunden sein, wobei der Biegeabschnitt durch die Öffnung und die Verbindungsstelle begrenzt sein kann. Der Biegeabschnitt kann derart elastisch verformbar sein, dass sich der Biegeabschnitt beim Ausüben einer Kraft auf den Biegeabschnitt relativ zu einem dem Biegeabschnitt umgebenden Abschnitt der Leiterplatte bewegt. Hierbei kann sich der Biegeabschnitt zumindest teilweise aus einer Hauptstreckungsebene des den Biegeabschnitt umgebenen Abschnitts der Leiterplatte herausbewegen. Unter einer Hauptstreckungsebene kann eine Ebene der größten Ausdehnung der Leiterplatte verstanden werden. Unter einem Kontaktierungselement kann beispielsweise ein Verbindungselement eines Steckverbinders verstanden werden, wie etwa ein Stecker oder eine Buchse zum Aufnehmen eines Steckers. Beispielsweise kann das Kontaktierungselement als Einpresskontakt realisiert sein, um über eine Presspassung an dem Biegeabschnitt befestigt werden zu können. Je nach Ausführungsform kann das Kontaktierungselement stoff-, kraft- oder formschlüssig an dem Biegeabschnitt befestigbar sein. Hierzu kann der Biegeabschnitt zumindest eine Befestigungsöffnung zum Einführen des Kontaktierungselementes in den Biegeabschnitt aufweisen. Alternativ kann es sich bei dem Kontaktierungselement um ein Verbindungselement zum starren Verbinden des Biegeabschnitts mit einem Leiter, etwa um ein Element einer Schraubverbindung, handeln.
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Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass eine Leiterplatte im Bereich eines Steckverbinders mit zumindest einer Öffnung, etwa in Form eines Einschnitts, versehen sein kann, die derart ausgeformt sein kann, dass sich der Bereich des Steckverbinders bei mechanischen Schwingungen relativ zur Leiterplatte bewegen kann. Durch die Einschnitte kann der Steckverbinder mit geringem Fertigungsaufwand effizient von den mechanischen Schwingungen entkoppelt werden.
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Eine Relativbewegung innerhalb einer elektrischen Steckverbindung kann Reibung erzeugen, die die Kontaktoberflächen der Steckverbindung schädigen kann. Mittels der Öffnung in der Leiterplatte kann die Relativbewegung innerhalb der Steckverbindung verhindert werden, indem stattdessen eine Bewegung der Steckverbindung relativ zur Leiterplatte ermöglicht wird. Somit kann ein langzeitstabiler, hoch leitfähiger elektrischer Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem mit der Leiterplatte zu verbindenden Bauteil gewährleistet werden. Eine derartige Schwingungsentkopplung bietet zudem den Vorteil eines reduzierten Bauraumbedarfs und geringer Kosten.
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Des Weiteren können dadurch aufwendige flexible Leiter, etwa in Form von Schnitten oder Laschen in einer Busbar, entfallen, womit lokale thermische Hotspots in einer elektrischen Verbindungsleitung zur Leiterplatte vermieden werden können. Durch den Verzicht auf zusätzlich eingebrachte flexible Elemente wie beispielsweise Kabel kann die Anzahl an Schnittstellen auf der Leiterplatte reduziert werden. Dadurch kann wiederum die Verlustleistung des Systems reduziert werden, womit sich die Stromtragfähigkeit des Systems erhöht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Öffnung u-förmig oder zumindest abschnittsweise ringförmig ausgeformt sein. Hierbei kann die Öffnung mit Ecken oder Rundungen ausgeformt sein. Durch diese Ausführungsform lässt sich mit geringem Fertigungsaufwand ein rechteckiger oder kreisförmiger Biegeabschnitt realisieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Biegeabschnitt mit einer Außenkante der Leiterplatte abschließen. Hierbei kann der Biegeabschnitt entweder bündig mit der Außenkante abschließen oder einen geringen Versatz zur Außenkante aufweisen. Unter einer Außenkante kann ein äußerer Randbereich der Leiterplatte verstanden werden. Durch diese Ausführungsform kann der Biegeabschnitt mit sehr geringem Aufwand, etwa durch einen oder zwei Einschnitte in den äußeren Randbereich, realisiert werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn der Biegeabschnitt durch eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung in der Leiterplatte gebildet ist. Hierbei können die erste Öffnung und die zweite Öffnung an der Außenkante enden. Bei der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung kann es sich beispielsweise jeweils um einen geraden Einschnitt in die Leiterplatte handeln. Insbesondere können die beiden Öffnungen im Wesentlichen gleich lang oder gleich breit sein oder sich im Wesentlichen in die gleiche Richtung erstrecken. Hierbei können die beiden Öffnungen je nach Ausführungsform in einem von null Grad abweichenden Winkel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Auch durch diese Ausführungsform lässt sich der Biegeabschnitt mit sehr geringem Aufwand realisieren.
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Hierbei ist es von Vorteil, wenn die erste Öffnung und die zweite Öffnung im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Öffnungen im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Dadurch kann mit einfachen Mitteln ein rechteckiger Biegeabschnitt im Bereich der Außenkante der Leiterplatte realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Biegeabschnitt zumindest eine Befestigungsöffnung zum Befestigen des Kontaktierungselementes aufweisen. Bei der Befestigungsöffnung kann es sich beispielsweise um eine Durchgangsbohrung in der Leiterplatte handeln. Das Kontaktierungselement kann beispielsweise mit einem Stift oder einer Lasche aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeformt sein, wobei der Stift oder die Lasche in die Befestigungsöffnung einpressbar kann. Die Befestigungsöffnung kann beispielsweise an einer von einer Verbindungsstelle, an der der Biegeabschnitt mit der Leiterplatte verbunden ist, abgewandten Seite des Biegeabschnitts angeordnet sein. Durch diese Ausführungsform kann mit geringem Aufwand eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und dem Biegeelement hergestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Kontaktierungselement form- oder stoffschlüssig mit dem Biegeabschnitt verbindbar sein.
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Der Biegeabschnitt kann auch eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen zum Befestigen des Kontaktierungselementes aufweisen. Hierbei können die Befestigungsöffnungen insbesondere rechteckförmig, kreuzförmig oder sternförmig an dem Biegeabschnitt angeordnet sein. Beispielsweise kann der Biegeabschnitt zumindest vier Befestigungsöffnungen aufweisen, die derart angeordnet sein können, dass sie durch eine gedachte Linie zu einem Rechteck oder Quadrat miteinander verbunden werden können. Hierbei kann der Biegeabschnitt eine fünfte Befestigungsöffnung aufweisen, die innerhalb der vier Befestigungsöffnungen angeordnet sein kann, beispielsweise an einem Schnittpunkt zweier Diagonalen des durch die vier Befestigungsöffnungen gebildeten Rechtecks oder Quadrats. Dadurch wird eine besonders stabile Befestigung des Kontaktierungselementes an dem Biegeabschnitt ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Leiterplatte mit zumindest einem weiteren Biegeabschnitt zum Aufnehmen zumindest eines weiteren Kontaktierungselementes zum elektrischen Kontaktieren der Leiterplatte realisiert sein. Der weitere Biegeabschnitt kann durch zumindest eine weitere Öffnung in der Leiterplatte gebildet sein. Die weitere Öffnung kann derart ausgeformt sein, dass sich der weitere Biegeabschnitt beim Ausüben einer Kraft auf den weiteren Biegeabschnitt aus der Haupterstreckungsebene der Leiterplatte elastisch herausbiegt. Dadurch kann die Leiterplatte mit einer Mehrzahl flexibler Biegeabschnitte zum Aufnehmen von Kontaktierungselementen realisiert werden. Somit kann eine vollständige Schwingungsentkopplung für alle auf der Leiterplatte befindlichen Kontaktierungselemente erreicht werden.
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Die Leiterplatte kann mit dem Kontaktierungselement realisiert sein. Das Kontaktierungselement kann von dem Biegeabschnitt aufgenommen sein. Durch diese Ausführungsform wird eine elektrische Kontaktierung der Leiterplatte ermöglicht.
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Hierbei kann das Kontaktierungselement als Komponente eines Steckverbinders realisiert sein. Beispielsweise kann das Kontaktierungselement hierbei je nach Ausführungsform des Steckverbinders als Stecker, Buchse oder Kupplung realisiert sein. Das Kontaktierungselement kann beispielsweise durch Form- oder Kraftschluss mit einem entsprechenden Gegenstecker verbindbar sein. Dadurch wird eine einfache, wiederlösbare elektrische Kontaktierung der Leiterplatte ermöglicht.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Kontaktierungselement in zumindest eine Befestigungsöffnung in dem Biegeabschnitt eingepresst ist. Dadurch kann das Kontaktierungselement mit geringem Aufwand an dem Biegeabschnitt befestigt und elektrisch leitfähig mit dem Biegeabschnitt verbunden werden.
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Von Vorteil ist ferner, wenn das Kontaktierungselement an einer von einer Verbindungsstelle, an der der Biegeabschnitt mit der Leiterplatte verbunden ist, abgewandten Seite des Biegeabschnitts angeordnet ist. Dadurch kann die Effizienz der Schwingungsentkopplung verbessert werden.
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Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
Ausformen zumindest einer Öffnung in der Leiterplatte, um zumindest einen Biegeabschnitt zum Aufnehmen zumindest eines Kontaktierungselementes zum elektrischen Kontaktieren der Leiterplatte zu bilden, wobei die Öffnung derart ausgeformt wird, dass sich der Biegeabschnitt beim Ausüben einer Kraft auf den Biegeabschnitt aus einer Haupterstreckungsebene der Leiterplatte elastisch herausbiegt.
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Beispielsweise kann das Ausformen der Öffnung durch Fräsen, Bohren, Sägen oder Ätzen erfolgen.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Leiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Darstellung einer Leiterplatte aus 1 in der Draufsicht;
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3 eine schematische Darstellung eines mit einem Kontaktierungselement bestückten Biegeabschnitts aus 1;
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4 eine schematische Darstellung eines Biegeabschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Zuständen während einer Schwingungsbeanspruchung; und
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5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Leiterplatte 100 umfasst einen Biegeabschnitt 102, der zum Aufnehmen eines hier nicht gezeigten Kontaktierungselementes zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren der Leiterplatte 100 dient. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Biegeabschnitt 102 durch eine u-förmige Öffnung 104, hier einen Schnitt, in der Leiterplatte 100 gebildet. Hierbei ist der Biegeabschnitt 102 an einer durch eine gestrichelte Linie markierten Verbindungsstelle 106 mit einem die Öffnung 104 umgebenden Hauptabschnitt 108 der Leiterplatte 100 elastisch verbunden. Der Biegeabschnitt 102 ist innerhalb des Hauptabschnitts 108 angeordnet. Durch die u-förmige Öffnung 104 und die Verbindungsstelle 106 ergibt sich eine rechteckige Grundfläche des Biegeabschnitts 102, wobei die der Verbindungsstelle 106 zugeordnete gestrichelte Linie eine kürzere Seite der rechteckigen Grundfläche repräsentiert.
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Der Biegeabschnitt 102 weist somit einen durch die Öffnung 104 gebildeten freistehenden Randabschnitt und einen mit dem Hauptabschnitt 108 verbundenen Randabschnitt in Form der Verbindungsstelle 106 auf. Hierbei ist eine Kantenlänge des freistehenden Randabschnitts größer als eine Kantenlänge des mit dem Hauptabschnitt 108 verbundenen Randabschnitts. Beispielsweise ist die Kantenlänge des freistehenden Randabschnitts zumindest dreimal so groß wie die Kantenlänge des mit dem Hauptabschnitt 108 verbundenen Randabschnitts.
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Die Formgebung der Öffnung 104 bewirkt, dass sich der Biegeabschnitt 102 beim Ausüben einer Kraft auf den Biegeabschnitt 102 je nach Richtung der Kraft relativ zum Hauptabschnitt 108 derart elastisch verformt, dass zumindest ein Teil des Biegeabschnitts 102 über eine Ebene des Hauptabschnitts 108 hinausragt. Durch diese Auslenkung des Biegeabschnitts 102 wird eine Schwingungsentkopplung des an dem Biegeabschnitt 102 befestigbaren Kontaktierungselementes ermöglicht.
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Gemäß 1 weist der Biegeabschnitt 102 auf einer der Verbindungsstelle 106 gegenüberliegenden Seite 110 beispielhaft fünf optionale Befestigungsöffnungen 112 auf, die zur Befestigung des Kontaktierungselementes an dem Biegeabschnitt 102 mittels Presspassung dienen. Die die Befestigungsöffnungen 112 aufweisende Seite 110 kann deshalb auch als Pressfit-Bereich bezeichnet werden. Die fünf Befestigungsöffnungen 112 sind gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sternförmig angeordnet, etwa vergleichbar mit der Anordnung der fünf Augen eines klassischen Spielwürfels.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 100 neben dem Biegeabschnitt 102 beispielhaft mit vier weiteren Biegeabschnitten 114 realisiert, wobei drei der vier weiteren Biegeabschnitte 114 an eine Außenkante 116 der Leiterplatte 100 angrenzen. Einer der vier weiteren Biegeabschnitte 114 ist wie der Biegeabschnitt 102 innerhalb des Hauptabschnitts 108 angeordnet.
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Der im Hauptabschnitt 108 befindliche weitere Biegeabschnitt 114 ist wie der Biegeabschnitt 102 durch eine u-förmige weitere Öffnung 118 in der Leiterplatte gebildet. Der weitere Biegeabschnitt 114 ist an einer ebenfalls durch eine gestrichelte Linie markierten weiteren Verbindungsstelle 120 mit dem Hauptabschnitt 108 verbunden. Wie der Biegeabschnitt 102 weist auch der weitere Biegeabschnitt 114 eine rechteckige Grundfläche sowie fünf weitere Befestigungsöffnungen 122 zum Befestigen eines hier nicht gezeigten weiteren Kontaktierungselementes zum elektrischen Kontaktieren der Leiterplatte 100 auf. Analog zu den Befestigungsöffnungen 112 sind auch die weiteren Befestigungsöffnungen 122 auf einer von der weiteren Verbindungsstelle 120 abgewandten Seite des weiteren Biegeabschnitts 114 sternförmig angeordnet, um eine möglichst effiziente Schwingungsentkopplung des weiteren Kontaktierungselementes zu ermöglichen.
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Demgegenüber sind die drei mit der Außenkante 116 abschließenden weiteren Biegeabschnitte 114 je durch eine erste Öffnung 124 und eine zweite Öffnung 126 in der Leiterplatte 100 gebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Öffnungen 124, 126 je als gerade, von der Außenkante 118 ausgehende Einschnitte in der Leiterplatte 100 realisiert. Hierbei verlaufen die beiden Öffnungen 124, 126 im Wesentlichen parallel zueinander. Eine jeweilige weitere Verbindungsstelle 120 der drei an die Außenkante 116 angrenzenden weiteren Biegeabschnitte 114 ist ebenfalls durch eine gestrichelte Linie markiert. Hierbei schließt jeweils eine der Außenkante 116 zugewandte Kante der drei weiteren Biegeabschnitte 114 bündig mit der Außenkante 116 ab. Alternativ können die Kanten der drei weiteren Biegeabschnitte 114 einen geringen Versatz zur Außenkante 116 aufweisen.
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Analog zu dem im Hauptabschnitt 108 angeordneten weiteren Biegeabschnitt 114 sind auch die drei an die Außenkante 116 angrenzenden weiteren Biegeabschnitte 114 jeweils mit fünf sternförmig angeordneten weiteren Befestigungsöffnungen 122 ausgeführt. Hierbei sind die weiteren Befestigungsöffnungen 122 benachbart zur Außenkante 116 angeordnet.
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Wie in 1 zu erkennen, sind die drei angrenzend an die Außenkante 116 angeordneten weiteren Biegeabschnitte 114 jeweils in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, d. h., sie sind jeweils durch den Hauptabschnitt 108 voneinander getrennt. Alternativ können die drei weiteren Biegeabschnitte 114 auch unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Dadurch kann die Anzahl der erforderlichen Öffnungen 124, 126 zum Bilden der weiteren Biegeabschnitte 114 im Bereich der Außenkante 116 reduziert werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterplatte 100 aus 1 in der Draufsicht. Gezeigt sind der Biegeabschnitt 102 und die vierweiteren Biegeabschnitte 114.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines mit einem Kontaktierungselement 300 bestückten Biegeabschnitts 114 aus 1. Gezeigt ist ein Ausschnitt einer Leiterplatte 100 mit Schwingungsausgleich für ein Pressfit-Kontaktierungselement 300. Bei dem in 3 gezeigten Biegeabschnitt handelt es sich um einen der angrenzend an die Außenkante 116 der Leiterplatte 100 angeordneten weiteren Biegeabschnitte 114. Das Kontaktierungselement 300 weist fünf Befestigungsstifte 302 auf, die in die fünf Befestigungsöffnungen des weiteren Biegeabschnitts 114 eingepresst sind und somit mittels Kraftschluss an dem weiteren Biegeabschnitt 114 befestigt sind. Das Kontaktierungselement 300 ist beispielhaft mit einem quaderförmigen Sockel 304, der die Befestigungsstifte 302 aufweist, und einem zylinderförmigen Stecker 306 realisiert, der mittig auf einer von den Befestigungsstiften 302 abgewandten Seite des Sockels 304 angeordnet ist. Der Stecker 306 ist beispielsweise als Pressfit-Stecker realisiert und mittels Presspassung fest mit einem elektrischen Bauteil verbindbar.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Biegeabschnitts 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Zuständen während einer Schwingungsbeanspruchung. Bei dem Biegeabschnitt 102 handelt es sich beispielsweise um einen vorangehend anhand der 1 und 2 beschriebenen Biegeabschnitt. Auf dem Biegeabschnitt 102 ist das Kontaktierungselement 300 angeordnet, beispielsweise ein Kontaktierungselement mit dem Socket 304 und dem darauf befindlichen Stecker 306, wie es vorangehend anhand von 3 beschrieben ist. Auf dem Stecker 306 sitzt der Gegenstecker 404.
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Gezeigt ist ein erster Zustand 500, in dem keine Kraft auf den Biegeabschnitt 102 einwirkt, sodass der Biegeabschnitt 102 in einer Haupterstreckungsebene 502 der Leiterplatte 100 liegt.
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In einem zweiten Zustand 504 wirkt eine Kraft 506 von einer dem Kontaktierungselement 300 gegenüberliegenden Seite auf den Biegeabschnitt 102 ein, durch die der Biegeabschnitt 102 aus der Haupterstreckungsebene 502 um eine Strecke Δx herausgebogen wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Biegeabschnitt 102 ausgebildet, um sich beim Einwirken der Kraft 506 überwiegend in einem Bereich der Verbindungsstelle 106 elastisch zu verformen, während ein übriger Teil des Biegeabschnitts 102 im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 502 ausgerichtet bleibt.
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In einem dritten Zustand 508 wirkt die Kraft 506 in eine in Bezug zum zweiten Zustand 504 entgegengesetzte Richtung auf den Biegeabschnitt 102 ein. Hierbei wird der Biegeabschnitt 102 nicht nach oben, sondern nach unten um die Strecke Δx ausgelenkt. Wie auch im zweiten Zustand 504 ist der Biegeabschnitt 102 im dritten Zustand 508 überwiegend im Bereich der Verbindungsstelle 106 elastisch verformt, während der übrige Teil des Biegeabschnitts 102, an dem das Kontaktierungselement 300 befestigt ist, im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 502 ausgerichtet bleibt.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen einer Leiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 600 kann beispielsweise durchgeführt werden, um eine Leiterplatte, wie sie vorangehend anhand der 1 bis 5 beschrieben ist, herzustellen. Hierbei wird in einem optionalen Schritt 610 die Leiterplatte zunächst bereitgestellt. Anschließend wird in einem Schritt 620 zumindest eine Öffnung in der Leiterplatte ausgeformt. Durch die Öffnung wird zumindest ein Biegeabschnitt in der Leiterplatte gebildet, wobei der Biegeabschnitt zum Aufnehmen zumindest eines Kontaktierungselementes zum elektrischen Kontaktieren der Leiterplatte dient. Hierbei wird die Öffnung derart ausgeformt, dass sich der Biegeabschnitt beim Ausüben einer Kraft auf den Biegeabschnitt aus einer Haupterstreckungsebene der Leiterplatte elastisch herausbiegt. Beispielsweise wird die Öffnung im Schritt 620 u-förmig oder in Form eines abschnittsweise unterbrochenen Ringes ausgeformt. Dadurch kann ein Biegeabschnitt mit rechteckiger oder kreisförmiger Grundfläche realisiert werden.
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Je nach Ausführungsbeispiel wird im Schritt 620 die Öffnung durch Fräsen, Bohren, Sägen oder Ätzen erzeugt.
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Das Verfahren 600 dient dazu, einen mechanisch flexiblen Bereich in Form des Biegeabschnitts in die Leiterplatte einzubringen. Hierdurch kann eine Relativbewegung innerhalb einer das Kontaktierungselement aufweisenden Steckverbindung verhindert werden.
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Hierzu werden im Schritt 620 beispielsweise um den Bereich des Kontaktierungselementes, etwa eines Einpresskontakts, auch Pressfit genannt, oder eines Steckverbinders, durchgehende Schnitte in die Leiterplatte eingebracht, um die Öffnung zu erzeugen. Der Bereich des Kontaktierungselementes wird dabei als einseitig gelagerte Blattfeder in Form des Biegeabschnitts realisiert. Die einseitig gelagerte Blattfeder ist elastisch verformbar, wodurch eine Relativbewegung des Kontaktierungselementes relativ zur restlichen Leiterplatte ermöglicht wird. Damit wird auch ein mit dem Kontaktierungselement verbundener Steckkontakt schwingungsmäßig entkoppelt.
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Eine derartige Methode der Schwingungsentkopplung kann auch auf Kontaktierungselemente, die mittels THT- oder SMD-Technologie auf der Leiterplatte befestigt sind, angewandt werden. Dadurch wird die Verwendung mechanisch starrer elektrischer Leiter ermöglicht. So kann etwa in einem Antriebsumrichter ein Kondensator über eine Kondensator-Busbar direkt mit einer Multilagenplatine verbunden werden.
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Auf teure Schwingungsentkopplungselemente innerhalb des elektrischen Leiters kann verzichtet werden, ohne dass dadurch die Stromtragfähigkeit des Systems beeinträchtigt wird.
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Der Biegeabschnitt wird im Schritt 620 beispielsweise mit drei Schnitten innerhalb der Leiterplatte realisiert. Zusätzlich oder alternativ kann der Biegeabschnitt mit zwei oder weniger Schnitten am Rand der Leiterplatte realisiert werden. Alternativ kann der Biegeabschnitt auch innerhalb der Leiterplatte mit zwei Schnitten realisiert werden. Denkbar sind auch kreisförmige Schnitte um das Kontaktierungselement, um einen kreisförmigen Biegeabschnitt realisieren.
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Als Kontaktierungselemente können jegliche Arten von Einpresskontakten oder Steckverbindern verwendet werden.
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Der Schritt 620 kann vor oder nach einem Befestigen des Kontaktierungselementes oder während des Befestigens des Kontaktierungselementes ausgeführt werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Leiterplatte
- 102
- Biegeabschnitt
- 104
- Öffnung
- 106
- Verbindungsstelle
- 108
- Hauptabschnitt
- 110
- von der Verbindungsstelle abgewandte Seite des Biegeabschnitts
- 112
- Befestigungsöffnung
- 114
- weiterer Biegeabschnitt
- 116
- Außenkante
- 118
- weitere Öffnung
- 120
- weitere Verbindungsstelle
- 122
- weitere Befestigungsöffnung
- 124
- erste Öffnung
- 126
- zweite Öffnung
- 300
- Kontaktierungselement
- 302
- Befestigungsstift
- 304
- Sockel
- 306
- Stecker
- 500
- erster Zustand
- 502
- Haupterstreckungsebene
- 504
- zweiter Zustand
- 506
- Kraft
- 508
- dritter Zustand
- 600
- Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte
- 610
- Schritt des Bereitstellens
- 620
- Schritt des Ausformens
