DE102018201864A1

DE102018201864A1 - Hybrider elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE102018201864A1
Application number: DE102018201864.2A
Authority: DE
Inventors: Allison McInnis; Mario Reyes; Alexander Moore; Michael Schoenfeld; Jens Oberender; Robert Keller; Hiram Avalos; Ligor Manushi; Mark Ryskamp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-08-23
Also published as: US10027051B1; US10411392B2; US20180294594A1

Abstract

Ein hybrider elektrischer Verbinder beinhaltet ein Gehäuse mit einer zentralen Öffnung, eine Trägerplatte, die durch das Gehäuse innerhalb der zentralen Öffnung gestützt wird, und elektrisch leitfähige Stifte, die innerhalb des Gehäuses durch die Trägerplatte gestützt werden. Das Gehäuse ist aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet und die Trägerplatte ist aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet, das Eigenschaften aufweist, die es dimensional stabiler als das erste Kunststoffmaterial machen. Zusätzlich dazu wird eine Abdichtschicht auf eine Oberfläche der Trägerplatte aufgetragen, wobei die Abdichtschicht aus einem dritten Kunststoffmaterial ausgebildet ist und zum Befestigen der Trägerplatte am Gehäuse und zum Befestigen der Stifte innerhalb der Trägerplatte dient. Ein Verfahren zum Ausbilden des elektrischen Verbinders ist auch beschrieben.

Description

HINTERGRUND
Ein hybrider elektrischer Verbinder ist ein elektrischer Verbinder, der Kontakte für mehr als eine Dienstart enthält. Ein hybrider elektrischer Verbinder, wie etwa ein intelligenter Datenanbindungsverbinder (SDLC), kann nur zwei unterschiedliche Kontaktvarianten beinhalten, zum Beispiel elektrisch leitfähige Stifte mit zwei unterschiedlichen Größen. In manchen SDLCs sind die Stifte vom Kunststoff, der zum Ausbilden des Gehäuses verwendet wird, separat und die Verbindergeometrie ist vollständig in das Gehäuse integriert, indem die Stiftlöcher vor der Stifteinführung geformt werden. Da SDLCs auch große Arrays von eng angeordneten Stiften mit kleinem Durchmesser beinhalten können muss, das Gehäuse mit sehr hohen Toleranzen hergestellt werden, um eine ausreichende Stiftpositionstoleranz bereitzustellen, die zum Ermöglichen einer genauen Stiftpresspassungsverbindung mit zum Beispiel einer Leiterplatte (PCB) benötigt wird.
Es ist wünschenswert, aufgrund der relativ geringen Kosten und dem geringeren Gewicht von Kunststoffmaterialien im Vergleich zu Metallmaterialien, elektrische Verbinder aus Kunststoffmaterialien auszubilden. Kunststoffmaterialien weisen jedoch im Allgemeinen nicht die strukturelle Stabilität von Metallen auf. Dies liegt zum Teil an der Tendenz von Kunststoffmaterialien, Wasser zu absorbieren und eine hohe Volumenschrumpfung aufzuweisen. Die Chemie der Kunststoffmaterialien kann gesteuert werden, um Materialien bereitzustellen, die eine relativ geringe Wasserabsorption und eine relativ geringe Volumenschrumpfung aufweisen, aber derartige Kunststoffe sind verglichen mit manchen herkömmlichen Kunststoffen kostspielig. Wie vorliegend verwendet, bezieht sich der Begriff „stark dimensional stabiler Kunststoff auf einen Kunststoff, der weniger als 0,05 % Wasser absorbiert und eine Volumenschrumpfung von weniger als 0,003 cm/cm aufweist.
In manchen hybriden elektrischen Verbindern ist es wünschenswert, eine zusätzliche Stiftvariante bereitzustellen, z. B. einen dritten Stift, der eine Größe aufweist, die sich von den anderen beiden Stiftvarianten unterscheidet. Zusätzlich dazu ist es wünschenswert, einen kostenniedrigen, leichtgewichtigen elektrischen Verbinder bereitzustellen, der eine verbesserte dimensionale Steuerung des Gehäuses aufweist, um eine genaue Stiftpositionierung und -ausrichtung zu erleichtern, was eine zuverlässige Presspassungsverbindung zwischen Verbinderstiften und einer entsprechenden Fassungseinrichtung für elektrische Verbinder, die große Arrays von eng angeordneten Stiften mit kleinem Durchmesser aufweisen, bereitstellt.
KURZDARSTELLUNG
In manchen Aspekten beinhaltet ein elektrischer Verbinder ein Gehäuse, das aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine zentrale Öffnung und sich umlaufend erstreckende Gehäuseverbinderrippen, die von einer Innenfläche der zentralen Öffnung nach innen vorstehen, aufweist. Der elektrische Verbinder beinhaltet eine Trägerplatte, die aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei die Trägerplatte eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist und an der ersten Oberfläche durch einen peripheren Rand angeschlossen ist, ein erstes Array von Löchern, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken, und sich umlaufend erstreckende Trägerplattenverbinderrippen, die vom peripheren Rand nach außen vorstehen und an die Gehäuseverbinderrippen eingreifen, aufweist. Zusätzlich dazu beinhaltet der elektrische Verbinder eine erste Menge von elektrisch leitfähigen Stiften, wobei jeder Stift der ersten Menge von Stiften in einem entsprechenden des ersten Arrays von Löchern angeordnet ist. Eine Abdichtschicht ist auf der ersten Oberfläche der Trägerplatte auf eine derartige Weise angeordnet, dass sie die Trägerplatte am Gehäuse befestigt und die ersten Stifte innerhalb der ersten Löcher befestigt, und das erste Kunststoffmaterial weist Eigenschaften auf, die es dimensional stabiler als das zweite Kunststoffmaterial machen.
Der elektrische Verbinder kann ein oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: Die Trägerplatte beinhaltet ein zweites Array von Löchern, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken. Der elektrische Verbinder beinhaltet eine zweite Menge von elektrisch leitfähigen Stiften, wobei jeder Stift der zweiten Menge von Stiften in einem entsprechenden des zweiten Arrays von Löchern angeordnet ist. Die Größe der Stifte, die die zweite Menge von Stiften umfassen, unterscheidet sich von der Größe der Stifte, die die erste Menge von Stiften umfassen. Die Trägerplatte beinhaltet ein drittes Array von Löchern, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken. Der elektrische Verbinder beinhaltet eine dritte Menge von Stiften, wobei jeder Stift der dritten Menge von Stiften in einem entsprechenden des dritten Arrays von Löchern angeordnet ist und die Größe der Stifte, die die dritte Menge von Stiften umfassen, sich von der Größe der Stifte, die die erste Menge von Stiften umfassen, und der Größe von Stiften, die die zweite Menge von Stiften umfassen, unterscheidet. Das erste Kunststoffmaterial unterscheidet sich vom zweiten Kunststoffmaterial, die Abdichtschicht ist aus einem dritten Material ausgebildet und das zweite Kunststoffmaterial unterscheidet sich vom dritten Material. Die erste Menge von Stiften und die Trägerplatte werden innerhalb des Gehäuses durch die Abdichtschicht eingegossen. Das zweite Kunststoffmaterial weist Wasserabsorptionseigenschaften von weniger als 0,05 Prozent auf und kann eine Volumenschrumpfung von weniger als 0,003 cm/cm aufweisen. Die Löcher des ersten Arrays sind in Reihen angebracht und ein länglicher Kanal ist in der ersten Oberfläche der Trägerplatte zwischen benachbarten Reihen ausgebildet. Ein Abstandhalter ist im Kanal angeordnet und steht in eine Richtung normal zur ersten Oberfläche der Trägerplatte vor, wobei der Abstandhalter ein proximales Ende, das integral mit der Trägerplatte ausgebildet ist, und ein distales Ende, das dem proximalen Ende entgegengesetzt ist und sich außerhalb des Kanals befindet, aufweist. Ein Führungselement steht von der zweiten Oberfläche in eine Richtung normal zur zweiten Oberfläche vor, wobei das Führungselement zwischen benachbarten Reihen angeordnet ist und in eine Richtung parallel zu den Reihen länglich ist. Das Gehäuse umfasst einen Basisteil, eine erste rohrförmige Hülle und eine zweite rohrförmige Hülle. Der Basisteil weist eine erste Basisseite, eine zweite Basisseite, die der ersten Basisseite entgegengesetzt ist, und einen Flansch auf, der vom Basisteil versetzt ist und in eine Richtung parallel zur ersten und zweiten Basisseite vorsteht. Die erste rohrförmige Hülle steht vom ersten Basisende nach außen vor und eine Innenfläche der ersten Hülle ist mit der zentralen Öffnung ausgerichtet. Zusätzlich dazu steht die zweite rohrförmige Hülle vom zweiten Basisende nach außen vor und eine Innenfläche der zweiten Hülle ist koaxial mit der ersten Hülle und bildet eine Verlängerung der zentralen Öffnung
In manchen Aspekten beinhaltet eine elektronische Steuereinrichtung ein Gehäuse, das eine Öffnung beinhaltet, eine Leiterplatte, die im Gehäuse angeordnet ist, und einen elektrischen Verbinder, der in der Öffnung angeordnet ist. Der elektrische Verbinder beinhaltet ein Gehäuse, das aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine zentrale Öffnung und sich umlaufend erstreckende Gehäuseverbinderrippen, die von einer Innenfläche der zentralen Öffnung nach innen vorstehen, aufweist. Der elektrische Verbinder beinhaltet eine Trägerplatte, die aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei die Trägerplatte eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist und an der ersten Oberfläche durch einen peripheren Rand angeschlossen ist, ein erstes Array von Löchern, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken, und sich umlaufend erstreckende Trägerplattenverbinderrippen, die vom peripheren Rand nach außen vorstehen und an die Gehäuseverbinderrippen eingreifen, aufweist. Zusätzlich dazu beinhaltet der elektrische Verbinder eine erste Menge von elektrisch leitfähigen Stiften, wobei jeder Stift der ersten Menge von Stiften in einem entsprechenden des ersten Arrays von Löchern angeordnet ist. Eine Abdichtschicht ist auf der ersten Oberfläche der Trägerplatte auf eine derartige Weise angeordnet, dass sie die Trägerplatte am Gehäuse befestigt und die ersten Stifte innerhalb der ersten Löcher befestigt, und das erste Kunststoffmaterial weist Eigenschaften auf, die es dimensional stabiler als das zweite Kunststoffmaterial machen. Bei manchen Ausführungsformen sind die Stifte lineare elektrische Leiter, die sich in eine Richtung normal zu sowohl der ersten Oberfläche als auch einer Oberfläche der Leiterplatte erstrecken.
In manchen Aspekten beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Verbinders die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen von elektrisch leitfähigen Stiften, die in einem Array angeordnet sind, in dem jeder Stift von benachbarten Stiften des Arrays beabstandet und parallel dazu ist; Durchführen einer ersten Umspritzprozedur an den Stiften, in der eine Trägerplatte bereitgestellt wird, wobei die Trägerplatte aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet wird, das die Stifte in der Arraykonfiguration stützt; Durchführen einer zweiten Umspritzprozedur an der Trägerplatte, in der ein Gehäuse bereitgestellt wird, wobei das Gehäuse aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet wird und eine Peripherie der Trägerplatte auf eine derartige Weise umgibt, dass eine Außenperipherie der Trägerplatte an eine Innenperipherie des Gehäuses eingreift; und im Anschluss an die zweite Umspritzprozedur, Auftragen einer Abdichtschicht, die aus einem dritten Kunststoffmaterial ausgebildet wird, auf eine Seite der Trägerplatte auf eine derartige Weise, dass sie die Stifte zur Trägerplatte abdichtet und die Trägerplatte zum Gehäuse abdichtet.
Das Verfahren kann einen oder mehrere der folgenden Verfahrensschritte und/oder ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten: Die erste Umspritzprozedur wird in einer ersten Vorrichtung durchgeführt, die zweite Umspritzprozedur wird in einer zweiten Vorrichtung durchgeführt und die Trägerplatte wird zwischen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung im Anschluss an die erste Umspritzprozedur transferiert, wobei eine Kühlung der Trägerplatte zwischen der ersten Umspritzprozedur und der zweiten Umspritzprozedur stattfindet. Die erste Umspritzprozedur und die zweite Umspritzprozedur werden in einer ersten Vorrichtung durchgeführt und die Trägerplatte verbleibt in der ersten Vorrichtung für sowohl die erste Umspritzprozedur als auch die zweite Umspritzprozedur und die zweite Umspritzprozedur wird unmittelbar im Anschluss an die erste Umspritzprozedur durchgeführt, wobei ein Teil eines ersten Materials, das in der ersten Umspritzprozedur verwendet wird, eine chemische Bindung mit einem Teil eines zweiten Materials, das in der zweiten Umspritzprozedur verwendet wird, bildet. Das Array von Stiften wird vor dem Schritt des Durchführens einer ersten Umspritzprozedur an den Stiften bereitgestellt, wobei die Trägerplatte ausgebildet wird, wenn das Array von Stiften bereits vorhanden ist. Das Array von Stiften wird im Anschluss an den Schritt des Durchführens einer zweiten Umspritzprozedur an der Trägerplatte, in der ein Gehäuse bereitgestellt wird, bereitgestellt und die Stifte werden in bereits bestehende Öffnungen in der Trägerplatte eingeführt.
Der vorliegend offenbarte hybride elektrische Verbinder beinhaltet drei Stiftvarianten, die vorteilhafterweise elektrische Verbindungen für eine zusätzliche Dienstart im Vergleich zu manchen herkömmlichen elektrischen Zweistiftverbindern ermöglichen.
Der vorliegend offenbarte hybride elektrische Verbinder beinhaltet ein Kunststoffgehäuse, eine Kunststoffträgerplatte, die innerhalb des Gehäuses gestützt wird, und elektrisch leitfähige Kontakte in Form von Stiften. Die Trägerplatte beinhaltet drei Arrays von Löchern, die drei Varianten der elektrisch leitfähigen Stifte aufnehmen und stützen. Vorteilhafterweise ist die Trägerplatte aus einem stark dimensional stabilen Kunststoff ausgebildet, so dass die Stifte genau und zuverlässig innerhalb des Verbinders in den gewünschten Positionen und Ausrichtungen gestützt werden. Das Gehäuse, dessen dimensionale Stabilität weniger kritisch ist, ist aus einem herkömmlichen Kunststoff ausgebildet. Durch das Ausbilden des hybriden elektrischen Verbinders mit zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, kann die gewünschte Stiftkonfiguration genau und zuverlässig bereitgestellt werden, während die Gesamtkosten des hybriden elektrischen Verbinders minimiert werden können.
Der vorliegend offenbarte hybride elektrische Verbinder beinhaltet die Trägerplatte, die aus einem ersten stark dimensional stabilen Kunststoffmaterial ausgebildet ist, und das Gehäuse, das aus einem zweiten herkömmlichen Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Das erste Kunststoffmaterial und das zweite Kunststoffmaterial weisen unterschiedliche chemische Zusammensetzungen auf, was es schwierig macht, diese zusammenzubinden. Aus diesem Grund beinhaltet der Verbinder Merkmale, die ein sicheres Anschließen der Trägerplatte am Gehäuse erleichtern. Insbesondere beinhaltet der Träger Oberflächenmerkmale, die kooperativ an Oberflächenmerkmale des Gehäuses eingreifen, wodurch der Träger sicher am Gehäuse fixiert wird.
Zusätzlich dazu wird ein drittes Kunststoffmaterial auf mindestens eine Seite des Trägers aufgetragen. Das dritte Kunststoffmaterial ist ein Vergussmaterial und wird zum Befestigen der Stifte innerhalb der Stiftlöcher, die in der Trägerplatte ausgebildet sind, und ferner zum Befestigen der Trägerplatte am Gehäuse verwendet
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer elektronischen Steuereinrichtung, die einen hybriden elektrischen Verbinder beinhaltet.
2 ist eine perspektivische Draufsicht des hybriden elektrischen Verbinders von 1.
3 ist eine perspektivische Unteransicht des hybriden elektrischen Verbinders von 1.
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Draufsicht des hybriden elektrischen Verbinders von 1.
5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Unteransicht des hybriden elektrischen Verbinders von 1.
6 ist eine Querschnittsansicht eines vergrößerten Teils des hybriden elektrischen Verbinders von 1 entlang der Linie 6-6 von 2, wobei die Stifte und das Vergussmaterial zur Verdeutlichung ausgelassen sind.
7 ist eine Querschnittsansicht des hybriden elektrischen Verbinders von 1 entlang der Linie 7-7 von 2.
8 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des hybriden elektrischen Verbinders entlang der Linie 7-7 von 2.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen des hybriden elektrischen Verbinders von 1 veranschaulicht.
10 ist eine Unteransicht des hybriden elektrischen Verbinders von 1.
11 ist eine Unteransicht einer alternativen Ausführungsformen des hybriden elektrischen Verbinders.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die 1-7, kann ein hybrider elektrischer Verbinder 10 verwendet werden, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen, zum Beispiel zwischen einer Leiterplatte 4, die in einem Gehäuse 2 einer elektronischen Steuereinrichtung 1 angeordnet ist, und einer elektronischen Schaltung eines Fahrzeugkommunikationsbusses und/oder einer Fahrzeugsteuerschaltung. Der Verbinder 10 beinhaltet ein Gehäuse 14, das aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, und eine Trägerplatte 40, die innerhalb des Gehäuses 14 gestützt wird und aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Zusätzlich dazu beinhaltet der Verbinder 10 elektrisch leitfähige Kontakte in Form von länglichen linearen Stiften 72, 74, 76. Die Stifte 72, 74, 76 werden innerhalb des Verbinders 10 durch die Trägerplatte 40 gestützt, die drei Arrays von Löchern 44, 45, 46 beinhaltet, die drei Varianten der Stifte 72, 74, 76 aufnehmen und stützen. Der Verbinder 10 beinhaltet auch eine Abdichtschicht 82, die über mindestens einer Oberfläche der Trägerplatte 40 liegt (6). Die Abdichtschicht 82 ist aus einem dritten Kunststoffmaterial ausgebildet, das als ein Vergussmaterial dient, und wird dazu verwendet, die Stifte zweiten 72, 74, 76 innerhalb der Stiftlöcher 44, 45, 46, die in der Trägerplatte 40 ausgebildet sind, zu befestigen und die Trägerplatte 40 am Gehäuse 14 zu befestigen, wie ausführlich im Folgenden besprochen. Zusätzlich dazu beinhaltet der Verbinder 10 mechanische Merkmale, die dazu verwendet werden, ferner die Trägerplatte 40 innerhalb der zentralen Öffnung 26 des Gehäuses 14 sicher zu halten, wie ausführlich im Folgenden besprochen.
Das Gehäuse 14 des Verbinders 10 beinhaltet einen Basisteil 15, der eine zentrale Öffnung 26 beinhaltet, eine erste rohrförmige Hülle 20, die von einer ersten Seite 16 des Basisteils 15 nach außen vorsteht und die zentrale Öffnung 26 umgibt, und eine zweite rohrförmige Hülle 23, die von einer zweiten entgegengesetzten Seite 17 des Basisteils 15 vorsteht.
Der Gehäusebasisteil 15 ist im Allgemeinen planar und länglich. Zusätzlich dazu ist die zentrale Öffnung 26 im Allgemeinen rechteckig und derart ausgerichtet, dass die zentrale Öffnung 26 in die gleiche Richtung wie der Basisteil 15 länglich ist. Eine Längsachse 30 des Verbinders 10 erstreckt sich in eine Richtung normal zur ersten Seite 16 des Basisteils und läuft durch eine Mitte der zentralen Öffnung 26.
Die erste Hülle 20 weist die Form eines rechtwinkligen Rohrs auf und steht von der ersten Seite 16 des Basisteils nach außen in eine Richtung parallel zur Längsachse 30 vor. Die erste Hülle 20 ist mit der zentralen Öffnung 26 konzentrisch und eine Innenfläche 21 der ersten Hülle 20 ist mit dem Basisteilrand, der die zentrale Öffnung 26 definiert, ausgerichtet. Die erste Hülle 20 beinhaltet ein Paar von langen Seiten 20a, 20c, die an jedem Ende durch einen Paar von kurzen Seiten 20b, 20d verbunden sind. Die langen Seiten 20a, 20c der ersten Hülle 20 sind parallel zur Richtung der Längsausdehnung des Basisteils 15 und der zentralen Öffnung 26. Längliche Gehäuseverbinderrippen 27 stehen von einer Innenfläche 21 der ersten Hülle 20 nach innen vor. Bei der veranschaulichten Ausführungsform erstrecken sich zum Beispiel drei parallele beabstandete Gehäuseverbinderrippen 27 umlaufend (z. B. senkrecht zur Längsachse 30) entlang den kurzen Seiten 20b, 20d der ersten Hülle 20. Die Gehäuseverbinderrippen 27 werden zum Eingreifen in entsprechende Trägerplattenverbinderrippen 50, die an der Trägerplatte 40 ausgebildet sind, verwendet, wie im Folgenden besprochen.
Der Basisteil 15 beinhaltet einen Flansch 19, der relativ zur ersten Seite 16 des Basisteils versetzt ist, so dass er die erste Hülle 20 umgibt. Der Flansch 19 beinhaltet einen planaren Teil 35, der sich in einer Ebene parallel zum Basisteil 15 befindet und mit dem Basisteil 15 über eine Steigleitung 18, die sich längslaufend von einer Peripherie des Basisteils 15 erstreckt, verbunden ist. Der Flansch 19 beinhaltet ferner eine Lippe 36, die längslaufend von der Peripherie des planaren Teils 35 vorspringt und Verstärkungsrippen 37, die sich zwischen der Lippe 36 und einer Außenfläche 22 der ersten Hülle 20 erstrecken.
Die zweite Hülle 23 weist die Form eines rechteckigen Rohrs auf und steht von der zweiten Seite 16 des Basisteils nach außen in eine Richtung parallel zur Längsachse 30 vor. Die zweite Hülle 23 ist mit der zentralen Öffnung 26 konzentrisch und eine Innenfläche 24 der zweiten Hülle 23 ist relativ zum Basisteilrand, der die zentrale Öffnung 26 definiert, radial nach außen versetzt. Die zweite Hülle 23 beinhaltet ein Paar von langen Seiten 23a, 23c, die an jedem Ende durch einen Paar von kurzen Seiten 23b, 23d verbunden sind. Die langen Seiten 23a, 23c der zweiten Hülle 23 sind parallel zur Richtung der Längsausdehnung des Basisteils 15 und der zentralen Öffnung 26. Bei manchen Ausführungsformen beinhaltet eine Außenfläche 25 der zweiten Hülle 23 Oberflächenmerkmale 38, die dazu konfiguriert sind, ein verzahntes Eingreifen mit einer externen Einrichtung, die eine Verbindung mit einer größeren Baugruppe (nicht dargestellt) erleichtert, zu gestatten.
Zusätzlich dazu ist eine T-förmige Klammer 39 sowohl innerhalb der zentralen Öffnung 26 als auch der zweiten Hülle 23 angeordnet. Die Klammer 39 beinhaltet einen ersten plattenförmigen Schenkel 39a, der sich zwischen den langen Seiten 23a, 23c erstreckt und parallel zu und beabstandet von den kurzen Seiten 23b, 23d ist. Die Klammer 39 beinhaltet einen zweiten plattenförmigen Schenkel 39b, der sich zwischen dem ersten Schenkel 39a und einer der kurzen Seiten, zum Beispiel der kurzen Seite 23b, erstreckt. Der erste und der zweite Schenkel 39a, 39b sind integral mit der Innenfläche 24 der zweiten Hülle ausgebildet. Der erste Schenkel 39a ist zwischen der kurzen Seite 23b und einem Mittelpunkt der zweiten Hülle 23 angeordnet, wobei die Klammer 39 an einem Ende der zentralen Öffnung 26 angeordnet ist. Die Klammer 39 stellt eine Sitzfläche und/oder eine strukturelle Stütze für die Trägerplatte 40 bereit und Ränder der Klammer 39 werden in einer entsprechenden T-förmigen Nut 52, die in der Trägerplatte 40 ausgebildet ist, aufgenommen.
Die Trägerplatte 40 ist eine im Allgemeinen rechteckige Platte mit einer ersten Oberfläche 41 und einer zweiten Oberfläche 42, die entgegengesetzt zur ersten Oberfläche 41 ist und an der ersten Oberfläche 41 durch einen peripheren Rand 43 angeschlossen ist. Die Trägerplatte 40 beinhaltet ein Paar von langen Seiten 40a, 40c, die an jedem Ende durch einen Paar von kurzen Seiten 40b, 40c angeschlossen sind. Die Trägerplatte 40 ist in der zentralen Öffnung 26 angeordnet und so ausgerichtet, dass die erste und die zweite Oberfläche 41, 42 senkrecht zur Längsachse 30 sind.
Die Trägerplatte 40 wird dazu verwendet, die elektrisch leitfähigen Stifte 72, 74, 76 in einer vorbestimmten Anordnung zuverlässig und genau zu stützen. Wie zuvor erwähnt, beinhaltet der Verbinder 10 drei Stiftvarianten. Somit beinhaltet die Trägerplatte 40 drei Arrays von Löchern 44, 45, 46, die die Stifte 72, 74, 76 aufnehmen und stützen, wobei jedes Array einer der Stiftvarianten entspricht. Insbesondere beinhaltet die Trägerplatte 40 ein erstes Array von Löchern 44, die sich zwischen der ersten Oberfläche 41 und der zweiten Oberfläche 42 erstrecken. Die Löcher 44 des ersten Arrays sind in Reihen angebracht, die sich parallel zu den langen Seiten 40a, 40c der Trägerplatte erstrecken. Die Reihen sind in eine Richtung senkrecht zu den langen Seiten 40a, 40c der Trägerplatte beabstandet und ein länglicher Kanal 47 ist in der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte zwischen jedem Paar von benachbarten Reihen ausgebildet. Die Kanäle 47 spiegeln eine Entfernung von ungenutztem Material aus der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte wider, wobei die Trägerplatte 40 leichter gemacht wird und Materialkosten in Bezug auf eine Trägerplatte, die keine Kanäle zwischen benachbarten Reihen aufweist, reduziert werden. Die Löcher 44 des ersten Arrays sind so bemessen und dimensioniert, dass sie die Stifte 72 der ersten Stiftvariante aufnehmen, wie ferner im Folgenden besprochen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform gibt es innerhalb des ersten Arrays 104 Löcher 44, die in sechs Reihen angeordnet sind.
Die Trägerplatte 40 beinhaltet ein zweites Array von Löchern 45, die sich zwischen der ersten Oberfläche 41 und der zweiten Oberfläche 42 erstrecken. Die Löcher 45 des zweiten Arrays sind in einer einzelnen Reihe angeordnet, die benachbart zu einer kurzen Seite 40b der Trägerplatte 40 angeordnet ist und sich parallel zur kurzen Seite 40b der Trägerplatte erstreckt. Zusätzlich dazu sind die Löcher 45 des zweiten Arrays zwischen dem ersten Array von Löchern 45 und der einen kurzen Seite 40b der Trägerplatte 40 angeordnet. Die Löcher 45 sind beabstandet und ein Teil von einem der Kanäle 47 erstreckt sich in den Raum zwischen jedes benachbarte Loch 45. Die Löcher 45 des zweiten Arrays sind so bemessen und dimensioniert, dass sie die Stifte 74 der zweiten Stiftvariante aufnehmen, wie ferner im Folgenden besprochen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform gibt es innerhalb des zweiten Arrays sechs Löcher 44, die in einer Reihe angeordnet sind.
Die Trägerplatte 40 beinhaltet ein drittes Array von Löchern 46, die sich zwischen der ersten Oberfläche 41 und der zweiten Oberfläche 42 erstrecken. Die Löcher 46 des dritten Arrays sind in einer einzelnen Reihe angeordnet, die benachbart zu der anderen kurzen Seite 40d der Trägerplatte 40 angeordnet ist und sich parallel zur anderen kurzen Seite 40d der Trägerplatte erstreckt. Zusätzlich dazu sind die Löcher 46 des dritten Arrays zwischen dem ersten Array von Löchern 45 und der anderen kurzen Seite 40d der Trägerplatte 40 angeordnet. Die Löcher 46 sind entlang der Reihe voneinander beabstandet. Zusätzlich dazu ist eine Aussparung 57 in der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte zwischen benachbarten Löchern 46 und diese umgebend ausgebildet. Die Aussparung 57 spiegelt eine Entfernung von ungenutztem Material aus der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte wider, wobei die Trägerplatte 40 leichter gemacht wird und Materialkosten in Bezug auf eine Trägerplatte, die keine Aussparung aufweist, reduziert werden. Die Löcher 46 des dritten Arrays sind so ausgemessen und dimensioniert, dass sie die Stifte 76 der dritten Stiftvariante aufnehmen, wie ferner im Folgenden besprochen. Bei der veranschaulichen Ausführungsform gibt es innerhalb des dritten Arrays zwei Löcher 46, die in einer Reihe angeordnet sind.
Abstandhalter 49 sind auf der Trägerplatte 40 bereitgestellt, die zum Stützen einer Leiterplatte (nicht dargestellt) in einer beabstandeten, parallelen Position bezüglich der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte verwendet werden. Die Abstandhalter 49 stehen nach außen in eine Richtung normal zur ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte vor. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein erster Abstandhalter 49 innerhalb eines Kanals 47 benachbart zu einer kurzen Seite 40b der Trägerplatte 40 angeordnet und ein zweiter und ein dritter Abstandhalter 49 sind jeweils innerhalb der Aussparung 57 benachbart zur anderen kurzen Seite 40d der Trägerplatte 40 angeordnet. Der zweite und der dritte Abstandhalter 49 sind jeweils zwischen einem der Löcher 46 und einer langen Seite 40a, 40c der Trägerplatte 40 angeordnet. Jeder Abstandhalter 49 beinhaltet ein proximales Ende, das integral mit der Trägerplatte ausgebildet ist, und ein distales Ende, das entgegengesetzt zum proximalen Ende ist und sich außerhalb des Kanals oder der Aussparung befindet. Jeder Abstandhalter 49 besitzt eine ausreichende Länge (z. B. einen Abstand zwischen dem proximalen und dem distalen Ende), so dass sich das distale Ende außerhalb der ersten Hülle 20 befindet, wobei die Leiterplatte benachbart zur ersten Hülle 20 und in einer beabstandeten Beziehung bezüglich der ersten Hülle 20 gestützt wird.
Die Trägerplatte 40 beinhaltet Führungselemente 51, die von der zweiten Oberfläche 42 der Trägerplatte nach außen in eine Richtung normal zur zweiten Oberfläche 42 der Trägerplatte vorstehen. Die Führungselemente 51 sind in eine Richtung parallel zu den langen Seiten 40a, 40c der Trägerplatte länglich und sind zwischen benachbarten Reihen des ersten Arrays angeordnet.
Zusätzlich dazu beinhaltet die zweite Oberfläche der Trägerplatte eine flache T-förmige Nut, die eine Sitzfläche für die Klammer 39 bereitstellt, wenn die Trägerplatte 40 mit dem Gehäuse 14 zusammengesetzt wird.
Die Trägerplatte 40 ist so geformt und dimensioniert, dass der periphere Rand 43 der Trägerplatte zur zentralen Öffnung 26 und der Innenfläche 21 der ersten Hülle zeigt und an diese anstößt. Zusätzlich dazu beinhaltet die Trägerplatte 40 Trägerplattenverbinderrippen 50, die vom peripheren Rand 43 der Trägerplatte nach außen vorstehen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die Trägerplatte 40 vier Trägerplattenverbinderrippen 50, die vom peripheren Rand 43 nach außen vorstehen. Die Trägerplattenverbinderrippen 50 sind an jeder der entgegengesetzten langen Seiten 40a, 40c der Trägerplatte 40 angeordnet und erstrecken sich entlang eines Umfangs der Trägerplatte 40. Die Trägerplattenverbinderrippen 50 sind so geformt und dimensioniert, dass sie in die Gehäuseverbinderrippen 27 eingreifen. Der Eingriff zwischen den Trägerplattenverbinderrippen 50 und den Gehäuseverbinderrippen 27 dient dazu, die Trägerplatte 40 in einer gewünschten Position bezüglich dem Gehäuse 20 zu platzieren und zu halten.
Der Verbinder 10 beinhaltet die folgenden drei Stiftvarianten: Die Stifte 72 der ersten Stiftvariante werden als „Ministifte“ bezeichnet und sind jeweils ein länglicher, linearer, elektrisch leitfähiger Stift. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weisen die Ministifte 72 Querschnittsabmessungen am Kontaktende von 0,5 mm x 0,5 mm auf. Jeder Stift 72 der ersten Stiftvariante ist in einem entsprechenden der Löcher 45 des ersten Arrays angeordnet. Die Stifte 74 der zweiten Stiftvariante werden als „Signalstifte“ bezeichnet und sind jeweils ein länglicher, linearer, elektrisch leitfähiger Stift. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weisen die Signalstifte 72 Querschnittsabmessungen am Kontaktende von 0,64 x 0,64 mm auf. Jeder Stift 74 der zweiten Stiftvariante ist in einem entsprechenden der Löcher 46 des zweiten Arrays angeordnet. Zusätzlich dazu werden die Stifte 76 der dritten Stiftvariante als „Leistungsstifte“ bezeichnet und sind jeweils ein länglicher, linearer, elektrisch leitfähiger Stift. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weisen die Leistungsstifte 72 Querschnittsabmessungen am Kontaktende von 0,8 mm x 0,8 mm und Querschnittsabmessungen am Anschlussende von 0,8 mm x 2,8 mm auf. Jeder Stift 76 der dritten Stiftvariante ist in einem entsprechenden der Löcher 46 des dritten Arrays angeordnet.
Die Stifte 72, 74, 76 sind ausreichend lang, um durch das jeweilige Loch 44, 45, 46, in dem sie sich befinden, zu passen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein Ende jedes Stifts 72, 74, 76 außerhalb der Trägerplatte 40 angeordnet, so dass er über der ersten Seite 41 der Trägerplatte liegt und von dieser beabstandet ist, während das entgegengesetzte Ende jedes Stifts 72, 74, 76 außerhalb der Trägerplatte 40 angeordnet ist, so dass er über der zweiten Seite 42 der Trägerplatte liegt und von dieser beabstandet ist.
Mit Bezug auf 7 beinhaltet der Verbinder 10 die Abdichtschicht 82, die über mindestens einer Oberfläche der Trägerplatte 40 liegt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die Abdichtschicht 82 in der ersten Hülle 20 angeordnet und liegt auf eine derartige Weise über der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte, dass sie die Trägerplatte 40 am Gehäuse 14 befestigt und auch die Stifte 72, 74, 76 innerhalb der entsprechenden Löcher 44, 45, 46 befestigt. Insbesondere wird die Abdichtschicht 82 zum Eingießen der Stifte 72, 74, 76 innerhalb der entsprechenden Löcher 44, 45, 46 und zum Eingießen der Trägerplatte 40 innerhalb des Gehäuses 14 verwendet.
Mit Bezug auf 8 ist der Verbinder 10 nicht darauf eingeschränkt, eine Abdichtschicht 82 auf einer Oberfläche (z. B. der ersten Oberfläche 41) der Trägerplatte 40 zu beinhalten. Ein alternativer Verbinder 100 beinhaltet zum Beispiel die Abdichtschicht 82, die in der ersten Hülle 20 angeordnet ist und über der ersten Oberfläche 41 der Trägerplatte liegt. Zusätzlich dazu beinhaltet der Verbinder 100 eine zweite Abdichtschicht 84, die in der ersten Hülle 20 angeordnet ist und auf eine derartige Weise über der zweiten Oberfläche 42 der Trägerplatte liegt, dass sie ferner die Trägerplatte 40 am Gehäuse 14 befestigt und auch ferner die Stifte 72, 74, 76 innerhalb der entsprechenden Löcher 44, 45, 46 befestigt.
Das Gehäuse 14 beinhaltet den Basisteil 15, die erste Hülle 20 und die zweite Hülle 23, die aus einem ersten Material ausgebildet sind. Bei manchen Ausführungsformen ist das Gehäuse 14 aus einem herkömmlichen teilkristallinen Kunststoffmaterial ausgebildet, zum Beispiel einem Kunststoffmaterial „mittlerer Qualität“, das für Belastbarkeit, Dauerhaftigkeit und relativ geringe Kosten ausgewählt wird. In einem Beispiel kann das Gehäuse 14 aus Polyamid-6 mit 30 Prozent Glasfaserverstärkung (PA6-GF30) ausgebildet sein. Das PA6-GF30 kann Wasserabsorptionseigenschaften von etwa 2 Prozent aufweisen und kann eine Volumenschrumpfung von etwa 0,7 Prozent aufweisen. Es kann auch ein Elastizitätsmodul von etwa 8 GPa bis 10 GPa und eine Streckfestigkeit von etwa 145 MPa aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das Gehäuse 14 aus Polyamid-6 mit 50 Prozent Glasfaserverstärkung (PA6-GF50) ausgebildet sein. In einem noch anderen Beispiel kann das Gehäuse 14 aus Polybutylenterephthalat mit 30 Prozent Glasfaserverstärkung PBT-GF30 ausgebildet sein.
Die Trägerplatte 40 ist aus einem zweiten Material ausgebildet, das sich vom ersten Material unterscheidet. Das zweite Material ist ein teilkristallines Kunststoffmaterial, das Eigenschaften aufweist, die es dimensional stabiler als das erste Kunststoffmaterial machen. Der Träger 40 kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein, das technisch konzipiert worden ist, stark dimensional stabil zu sein. Die Trägerplatte kann zum Beispiel aus Polyphenylen (PPS) ausgebildet sein. Das stark dimensional stabile Kunststoffmaterial kann Wasserabsorptionseigenschaften von weniger als etwa 0,05 Prozent aufweisen und kann eine Volumenschrumpfung von weniger als etwa 0,003 cm/cm aufweisen. Das stark dimensional stabile Kunststoffmaterial kann auch ein Elastizitätsmodul (E) von 16 GPa oder mehr und eine Streckfestigkeit (Zugfestigkeit) von größer als etwa 130 MPa aufweisen. Andere Beispiele für derartige stark dimensional stabile Materialien beinhalten Polyphthalamid (PPA), Hochleistungs-Polyphthalamid (HPPA) und Polyimid (PI).
Somit ist das zweite Material, das zum Ausbilden der Trägerplatte 40 verwendet wird, ein stark dimensional stabiler Kunststoff, so dass die Stifte 72, 74, 76 genau und zuverlässig innerhalb des Verbinders 10 in den gewünschten Positionen und Ausrichtungen gestützt werden. Darüber hinaus sind die Stifte 72, 74, 76 positionell stabil und Stiftspitzen werden genau platziert. Das Gehäuse 14, dessen dimensionale Stabilität weniger kritisch ist, kann aus einem kostengünstigeren Kunststoff ausgebildet sein.
Bei manchen Ausführungsformen weisen das erste Kunststoffmaterial und das zweite Kunststoffmaterial unterschiedliche chemische Zusammensetzungen auf, was es schwierig gestaltet, diese zusammenzubinden. Aus diesem Grund beinhaltet der Verbinder 10 Merkmale, die ein sicheres Anschließen der Trägerplatte 40 am Gehäuse 14 erleichtern. Insbesondere beinhaltet der Verbinder 10 die Abdichtschicht 82, die aus einem dritten Kunststoffmaterial ausgebildet ist und zum Befestigen der Stifte 72, 74, 76 innerhalb der Trägerplattenlöcher 44, 45, 46 und zum Befestigen der Trägerplatte 40 am Gehäuse 14 verwendet wird, wie im Folgenden weiter besprochen. Zusätzlich dazu beinhalten die Trägerplatte 40 und das Gehäuse 14 die verbindenden Rippen 27, 50, die zusammenarbeiten, um die Trägerplatte 40 relativ zum Gehäuse 14 zu platzieren und auch die Trägerplatte 40 innerhalb der zentralen Öffnung 26 zu halten.
Die Abdichtschicht 82 ist aus einem dritten Material ausgebildet, das sich von sowohl dem ersten Kunststoffmaterial als auch den zweiten Kunststoffmaterial unterscheidet. Beispielsweise kann die Abdichtschicht 82 aus einem Copolyamid-Heißschmelzharz ausgebildet sein, das unter der Handelsmarke Thermelt® 865 verkauft wird und von Bostik TRL s.a. aus Privas Cedex, Frankreich, hergestellt wird. Die Abdichtschicht 82 wird so ausgewählt, dass sie eine schnelle Aushärtezeit, gute Benetzungseigenschaften bei Anwendungstemperaturen und eine gute Wärmebeständigkeit aufweist. Die Abdichtschicht 82 dient als ein Vergussmaterial und ein Dichtungsmittel. Wie vorliegend verwendet, bezieht sich der Begriff „Eingießen“ auf einen Prozess des Füllens von zumindest einem Teil einer elektronischen Baugruppe mit einer festen oder gallertartigen Verbindung. Obwohl Eingießen typischerweise zum Bereitstellen einer Beständigkeit gegenüber Stößen und Schwingungen und zum Bereitstellen einer Barriere, die elektronische Komponenten vor Feuchtigkeit und/oder Korrosionsmitteln schützt, verwendet wird, wird die Abdichtschicht 82 vorliegend auch als ein Vergussmittel zum Zweck des Verbesserns der Zwischenverbindung zwischen Baugruppenkomponenten und zum Halten der Baugruppenkomponenten in gewünschten relativen Positionen verwendet.
Mit Bezug auf 9 kann der hybride elektrische Verbinder 10 unter Verwendung von Umspritzverfahren hergestellt werden. In einem ersten Umspritzverfahren sind die elektrisch leitfähigen Stifte 72, 74, 76, die in den Verbinder 10 eingeschlossen werden sollen, zum Beispiel in einer Einspannvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet, die die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration festhält (Schritt 200). Insbesondere hält die Einspannvorrichtung die Stifte 72, 74, 76 in der parallelen und beabstandeten Konfiguration fest, die der Anordnung der Löcher 44, 45, 46, die in der Trägerplatte 40 verwendet werden, entspricht.
Sobald die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration innerhalb der Einspannvorrichtung befestigt sind, wird die Einspannvorrichtung in einer ersten Umspritzvorrichtung (nicht dargestellt) positioniert, die Werkzeugausstattung und Materialien beinhaltet, die zum Ausbilden der Trägerplatte um die Stifte 72, 74, 76 herum konfiguriert sind. Eine erste Umspritzprozedur wird an den Stiften 72, 74, 76 innerhalb der ersten Umspritzvorrichtung durchgeführt (Schritt 202). Die erste Umspritzprozedur erzeugt die Trägerplatte 40, wobei die Stifte in der gewünschten Konfiguration platziert geformt werden. Das zweite Material wird in der ersten Umspritzprozedur verwendet, wobei die Trägerplatte 40 aus dem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet wird, das die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration zuverlässig und sicher stützt.
Im Anschluss an die erste Umspritzprozedur werden die Trägerplatte 40 und die Stifte 72, 74, 76 aus der ersten Umspritzvorrichtung entfernt und in eine zweite Umspritzvorrichtung (nicht dargestellt) positioniert, die Werkzeugausstattung und Materialien beinhaltet, die zum Ausbilden des Gehäuses 14 um die Trägerplatte 40 herum konfiguriert sind. Eine zweite Umspritzprozedur wird an der Trägerplatte 40 innerhalb der zweiten Umspritzvorrichtung durchgeführt (Schritt 204). Die zweite Umspritzprozedur erzeugt das Gehäuse 14, wobei die Trägerplatte 40 und die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration platziert geformt werden. Insbesondere wird das Gehäuse 14 Gehäuseverbinderrippen 27 aufweisend ausgebildet, die sich in Eingriff mit den entsprechenden Trägerplattenverbinderrippen 50, die auf der Trägerplatte 40 ausgebildet sind, befinden. Das erste Material wird in der zweiten Umspritzprozedur verwendet, wobei das Gehäuse 14 aus dem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet wird, das die Trägerplatte 40 innerhalb der zentralen Öffnung 26 stützt.
Sobald das Gehäuse 14 auf der Trägerplatte 40 ausgebildet worden ist, wird die Baugruppe, die das Gehäuse 14, die Trägerplatte 40 und die Stifte 72, 74, 76 beinhaltet, aus der zweiten Umspritzvorrichtung entfernt und eine Abdichtschicht 82 wird auf mindestens eine Seite der Trägerplatte 40 aufgetragen (Schritt 206). Die Abdichtschicht 82 wird zum Beispiel auf die erste Oberfläche 41 der Trägerplatte 40 aufgetragen. Während des Auftragens fließt die Abdichtschicht 82 in die Kanäle 47 und die Aussparung 57 und füllt im Wesentlichen den Raum, der durch die Innenfläche 21 der ersten Hülle und die erste Oberfläche 41 der Trägerplatte definiert wird. Sobald ausgehärtet, agiert die Abdichtschicht als ein Vergussmaterial, das die Stifte 72, 74, 76 zur Trägerplatte 40 abdichtet und die Trägerplatte 40 zum Gehäuse 14 abdichtet.
Im ersten Verfahren wird der Verbinder unter Verwendung mehrerer Einzelinjektionen („Schüsse“) ausgebildet, wobei jeder Schuss in seiner eigenen Umspritzvorrichtung durchgeführt wird. Da der Träger 40 zwischen der ersten und der zweiten Vorrichtung zwischen den Umspritzschritten bewegt wird, findet etwas Kühlung des Trägers 40 vor der zweiten Umspritzprozedur statt, wobei es schwieriger wird, eine chemische Bindung direkt zwischen dem ersten und dem zweiten Material zu bilden. Aus diesem Grund setzt der Verbinder 10 Befestigungsmerkmale ein, einschließlich der mechanischen Verbindung zwischen der Trägerplatte 40 und dem Gehäuse 14, die durch die verbindenden Rippen 27, 50 bereitgestellt wird, sowie der Abdichtschicht 82, die zum Ausbilden einer chemischen Verbindung zwischen der Trägerplatte 40 und dem Gehäuse 14 und zwischen den Stiften 72, 74, 76 und der Trägerplatte 40 verwendet wird, die die Integrität des Verbinders 10 gewährleisten, selbst wenn dieser aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ausgebildet ist.
Ein zweites Umspritzverfahren ähnelt dem oben beschriebenen ersten Umspritzverfahren. Das zweite Umspritzverfahren unterscheidet sich vom ersten Umspritzverfahren darin, dass es zwei „Schüsse“ in einer einzigen Umspritzvorrichtung bereitstellt, wie jetzt beschrieben wird.
Im zweiten Umspritzverfahren sind die elektrisch leitfähigen Stifte 72, 74, 76, die in den Verbinder 10 eingeschlossen werden sollen, in einer Einspannvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet, die die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration festhält (Schritt 200). Insbesondere hält die Einspannvorrichtung die Stifte 72, 74, 76 in der parallelen und beabstandeten Konfiguration fest, die der Anordnung der Löcher 44, 45, 46, die in der Trägerplatte 40 eingesetzt werden, entspricht.
Sobald die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration innerhalb der Einspannvorrichtung befestigt sind, wird die Einspannvorrichtung in einer Umspritzvorrichtung (nicht dargestellt) positioniert, die Werkzeugausstattung und Materialien beinhaltet, die zum Ausbilden der Trägerplatte 40 um die Stifte 72, 74, 76 herum konfiguriert sind, und auch Werkzeugausstattung und Materialien beinhaltet, die zum Ausbilden des Gehäuses um die Trägerplatte 40 herum konfiguriert sind. Eine erste Umspritzprozedur wird an den Stiften 72, 74, 76 innerhalb der ersten Umspritzvorrichtung durchgeführt (Schritt 202). Die erste Umspritzprozedur erzeugt die Trägerplatte 40, die aus dem zweiten Material ausgebildet wird, wobei die Stifte in der gewünschten Konfiguration platziert geformt werden. Im unmittelbaren Anschluss an die erste Umspritzprozedur, und ohne die Trägerplatte 40 aus der Umspritzvorrichtung zu entfernen, wird eine zweite Umspritzprozedur an der Trägerplatte 40 durchgeführt (Schritt 204). Die zweite Umspritzprozedur erzeugt das Gehäuse 14, das aus dem ersten Material ausgebildet wird, wobei die Trägerplatte 40 und die Stifte 72, 74, 76 in der gewünschten Konfiguration platziert geformt werden. Da die Zeitverzögerung zwischen der ersten und der zweiten Umspritzprozedur minimal ist, ist das zweite Material während der zweiten Umspritzprozedur noch relativ heiß. Infolgedessen kann etwas Vermischung und/oder Bonden des ersten und des zweiten Materials stattfinden, was ferner die strukturelle Integrität des fertigen Verbinders 10 erhöht.
Im zweiten Umspritzverfahren wird die Abdichtschicht 82 aufgetragen. Insbesondere, sobald das Gehäuse 14 auf der Trägerplatte 40 ausgebildet worden ist, wird eine Abdichtschicht 82 auf mindestens eine Seite der Trägerplatte 40 aufgetragen (Schritt 206). Die Abdichtschicht 82 kann innerhalb der Umspritzvorrichtung oder in einer separaten Vorrichtung aufgetragen werden. Während des Auftragens fließt die Abdichtschicht 82 in die Kanäle 47 und die Aussparung 57 und füllt im Wesentlichen den Raum, der durch die Innenfläche 21 der ersten Hülle und die erste Oberfläche 41 der Trägerplatte definiert wird. Sobald ausgehärtet, agiert die Abdichtschicht als ein Vergussmaterial, das die Stifte 72, 74, 76 zur Trägerplatte 40 abdichtet und die Trägerplatte 40 zum Gehäuse 14 abdichtet.
Wie das erste Verfahren, stellt das zweite Verfahren den Verbinder 10 bereit, der Befestigungsmerkmale verwendet, einschließlich der mechanischen Verbindung zwischen der Trägerplatte 40 und dem Gehäuse 14, die durch die verbindenden Rippen 27, 50 bereitgestellt wird, sowie der Abdichtschicht 82, die zum Ausbilden einer chemischen Verbindung zwischen der Trägerplatte 40 und dem Gehäuse 14 und zwischen den Stiften 72, 74, 76 und der Trägerplatte 40 verwendet wird, die die Integrität des Verbinders 10 gewährleisten, selbst wenn dieser aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ausgebildet ist.
Ein drittes Umspritzverfahren ähnelt dem oben beschriebenen ersten Umspritzverfahren. Das dritte Umspritzverfahren unterscheidet sich vom ersten Umspritzverfahren darin, dass es die Stifte 72, 74, 76 an dem Verbinder als einen späteren Herstellungsschritt anstatt als einen anfänglichen Herstellungsschritt bereitstellt. Insbesondere werden die Stifte 72, 74, 76 auf die umspritzte Unterbaugruppe aufgetragen, die das Gehäuse 14 beinhaltet, das auf die Trägerplatte 40 unter Verwendung einer Stitching-Technik umspritzt wird. Sobald die Stifte 72, 74, 76 in die entsprechenden Löcher 44, 45, 46 gestitcht worden sind, wird die Abdichtschicht 82 auf mindestens eine Seite der Trägerplatte 40 aufgetragen.
Wie das erste Verfahren, stellt das dritte Verfahren den Verbinder 10 bereit, der Befestigungsmerkmale verwendet, einschließlich der mechanischen Verbindung zwischen der Trägerplatte 40 und dem Gehäuse 14, die durch die verbindenden Rippen 27, 50 bereitgestellt wird, sowie der Abdichtschicht 82, die zum Ausbilden einer chemischen Verbindung zwischen der Trägerplatte 40 und dem Gehäuse 14 und zwischen den Stiften 72, 74, 76 und der Trägerplatte 40 verwendet wird, die die Integrität des Verbinders 10 gewährleisten, selbst wenn dieser aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ausgebildet ist.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Verbinder 10 drei Stiftvarianten und drei Arrays von Löchern 44, 45, 46, die die drei Varianten aufnehmen und stützen. Es versteht sich jedoch, dass der Verbinder 10 eine größere oder geringere Anzahl von Stiftvarianten beinhalten kann und dass die Anzahl von Arrays von Löchern, die in der Trägerplatte 40 bereitgestellt sind, der Anzahl von Stiftvarianten entsprechen wird.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform beträgt die Anzahl von Stiften 72 der ersten Stiftvariante und die Anzahl von Löchern 44 im ersten Array 104, die Anzahl von Stiften 74 der zweiten Stiftvariante und die Anzahl von Löchern 45 im zweiten Array beträgt sechs und die Anzahl von Stiften 76 der dritten Stiftvariante und die Anzahl von Löchern 46 am dritten Array beträgt zwei. Es versteht sich jedoch, dass die Anzahl von Stiften jeder Variante und die Anzahl von Löchern im entsprechenden Array größer oder geringer sein kann und durch die Anforderungen der spezifischen Anwendung bestimmt wird.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Stifte 72, 74, 76 der drei Stiftvarianten als Ministifte, Signalstifte bzw. Leistungsstifte beschrieben worden und beispielhafte Größen sind veranschaulicht worden, um manche der relativen Unterschiede zwischen den Stiften der drei Varianten zu veranschaulichen. Es versteht sich jedoch, dass Stiftvarianten anderer Arten, Größen und Formen als eine Alternative oder zusätzlich zu den vorliegend beschriebenen beispielhaften Stiftvarianten verwendet werden können.
Mit Bezug auf 10 weist die Trägerplatte 40 bei der veranschaulichten Ausführungsform lange Seiten 40a, 40c und kurze Seiten 40b, 40d auf, die so dimensioniert sind, dass sie eine Trägerplatte bereitstellen, in der ein Seitenverhältnis von kurzer Seite zu langer Seite relativ gering ist, zum Beispiel etwa 1 zu 2. Bei manchen Ausführungsformen kann das relativ geringe Seitenverhältnis von Vorteil sein, da es Materialanforderungen verringern kann. Der Verbinder 10 ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, eine Trägerplatte 40 aufzuweisen, die mit diesem Seitenverhältnis ausgebildet ist. Wie zum Beispiel in 11 gesehen, ist eine alternative Ausführungsform der Trägerplatte 40' mit unterschiedlichen Proportionen ausgebildet, so dass das Seitenverhältnis etwa 1 zu 3 oder 4 ist. Beim Verbinder 100 der alternativen Ausführungsform weisen die drei Arrays von Löchern 44, 45, 46 eine andere Anordnung als die entsprechenden Arrays der Trägerplatte 40 von 10 auf, was von Vorteil sein kann, um die Verpackungsanforderungen einer spezifischen Anwendung zu erfüllen.
Selektive veranschaulichende Ausführungsformen der elektronischen Steuereinrichtung, die einen elektrischen Verbinder beinhaltet, sind oben ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass nur Strukturen beschrieben worden sind, die zur Erläuterung der Einrichtung und des Verbinders als notwendig angesehen werden. Es wird angenommen, dass andere herkömmliche Strukturen, und jene von Neben- und Hilfskomponenten der Einrichtung und des Verbinders, Fachleuten im Gebiet bekannt sind und von diesen verstanden werden. Darüber hinaus sind, wenngleich ein Arbeitsbeispiel der Einrichtung und des Verbinders oben beschrieben worden ist, die Einrichtung und der Verbinder nicht auf die oben beschriebenen Arbeitsbeispiele beschränkt, sondern verschiedene Designänderungen können ausgeführt werden, ohne von der Einrichtung und dem Verbinder, wie in den Ansprüchen dargelegt, abzuweichen.

Claims

Elektrischer Verbinder, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine zentrale Öffnung und sich umlaufend erstreckende Gehäuseverbinderrippen, die von einer Innenfläche der zentralen Öffnung nach innen vorstehen, aufweist; eine Trägerplatte, die aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei die Trägerplatte eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist und an der ersten Oberfläche durch einen peripheren Rand angeschlossen ist, ein erstes Array von Löchern, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken, und sich umlaufend erstreckende Trägerplattenverbinderrippen, die vom peripheren Rand nach außen vorstehen und an die Gehäuseverbinderrippen eingreifen, aufweist; und eine erste Menge von elektrisch leitfähigen Stiften, wobei jeder Stift der ersten Menge von Stiften in einem entsprechenden des ersten Arrays von Löchern angeordnet ist, wobei eine Abdichtschicht auf der ersten Oberfläche der Trägerplatte auf eine derartige Weise angeordnet ist, dass sie die Trägerplatte am Gehäuse befestigt und die ersten Stifte innerhalb der ersten Löcher befestigt, und das erste Kunststoffmaterial Eigenschaften aufweist, die es dimensional stabiler als das zweite Kunststoffmaterial machen.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei: die Trägerplatte ein zweites Array von Löchern beinhaltet, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken, der elektrische Verbinder eine zweite Menge von elektrisch leitfähigen Stiften beinhaltet, wobei jeder Stift der zweiten Menge von Stiften in einem entsprechenden des zweiten Arrays von Löchern angeordnet ist, und die Größe der Stifte, die die zweite Menge von Stiften umfassen, sich von der Größe der Stifte, die die erste Menge von Stiften umfassen, unterscheidet.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2, wobei: die Trägerplatte ein drittes Array von Löchern beinhaltet, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken, der elektrische Verbinder eine dritte Menge von Stiften beinhaltet, wobei jeder Stift der dritten Menge von Stiften in einem entsprechenden des dritten Arrays von Löchern angeordnet ist, und die Größe der Stifte, die die dritte Menge von Stiften umfassen, sich von der Größe der Stifte, die die erste Menge von Stiften umfassen, und von der Größe der Stifte, die die zweite Menge von Stiften umfassen, unterscheidet.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei das erste Kunststoffmaterial sich vom zweiten Kunststoffmaterial unterscheidet, die Abdichtschicht aus einem dritten Material ausgebildet ist und das zweite Kunststoffmaterial sich vom dritten Material unterscheidet.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei die erste Menge von Stiften und die Trägerplatte innerhalb des Gehäuses durch die Abdichtschicht eingegossen werden.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei das zweite Kunststoffmaterial Wasserabsorptionseigenschaften von weniger als 0,05 Prozent aufweist und eine Volumenschrumpfung von weniger als 0,003 cm/cm aufweisen kann.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei die Löcher des ersten Arrays in Reihen angeordnet sind und ein länglicher Kanal in der ersten Oberfläche der Trägerplatte zwischen benachbarten Reihen ausgebildet ist.
Elektrischer Verbindern nach Anspruch 7, wobei ein Abstandhalter im Kanal angeordnet ist und in eine Richtung normal zur ersten Oberfläche der Trägerplatte vorsteht, wobei der Abstandhalter ein proximales Ende, das integral mit der Trägerplatte ausgebildet ist, und ein distales Ende, das dem proximalen Ende entgegengesetzt ist und sich außerhalb des Kanals befindet, aufweist.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 7, wobei ein Führungselement von der zweiten Oberfläche in eine Richtung normal zur zweiten Oberfläche vorsteht, wobei das Führungselement zwischen benachbarten Reihen angeordnet ist und in eine Richtung parallel zu den Reihen länglich ist.
Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: einen Basisteil mit einer ersten Basisseite, einer zweiten Basisseite, die der ersten Basisseite entgegengesetzt ist, und einem Flansch, der vom Basisteil versetzt ist und in eine Richtung parallel zur ersten und zweiten Basisseite vorsteht; eine erste rohrförmige Hülle, die vom ersten Basisende nach außen vorsteht, wobei eine Innenfläche der ersten Hülle mit der zentralen Öffnung ausgerichtet ist; und eine zweite rohrförmige Hülle, die vom zweiten Basisende nach außen vorsteht, wobei eine Innenfläche der zweiten Hülle koaxial mit der ersten Hülle ist und eine Verlängerung der zentralen Öffnung bildet.
Elektronische Steuereinrichtung, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das eine Öffnung beinhaltet, eine Leiterplatte, die im Gehäuse angeordnet ist, einen elektrischen Verbinder, der in der Öffnung angeordnet ist, wobei der elektrische Verbinder Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine zentrale Öffnung und sich umlaufend erstreckende Gehäuseverbinderrippen, die von einer Innenfläche der zentralen Öffnung nach innen vorstehen, aufweist; eine Trägerplatte, die aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei die Trägerplatte eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist und an der ersten Oberfläche durch einen peripheren Rand angeschlossen ist, ein erstes Array von Löchern, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstrecken, und sich umlaufend erstreckende Trägerplattenverbinderrippen, die vom peripheren Rand nach außen vorstehen und an die Gehäuseverbinderrippen eingreifen, aufweist; und eine erste Menge von elektrisch leitfähigen Stiften, wobei jeder Stift der ersten Menge von Stiften in einem entsprechenden des ersten Arrays von Löchern angeordnet ist, wobei eine Abdichtschicht auf der ersten Oberfläche der Trägerplatte auf eine derartige Weise angeordnet ist, dass sie die Trägerplatte am Gehäuse befestigt und die ersten Stifte innerhalb der ersten Löcher befestigt, und das erste Kunststoffmaterial Eigenschaften aufweist, die es dimensional stabiler als das zweite Kunststoffmaterial machen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Stifte lineare elektrische Leiter sind, die sich in eine Richtung normal sowohl zu der ersten Oberfläche als auch zu einer Oberfläche der Leiterplatte erstrecken.
Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Verbinders, das Folgendes umfasst: Bereitstellen von elektrisch leitfähigen Stiften, die in einem Array angeordnet sind, in dem jeder Stift von benachbarten Stiften des Arrays beabstandet und parallel zu diesen ist; Durchführen einer ersten Umspritzprozedur an den Stiften, in der eine Trägerplatte bereitgestellt wird, wobei die Trägerplatte aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet wird, das die Stifte in der Arraykonfiguration stützt; Durchführen einer zweiten Umspritzprozedur an der Trägerplatte, in der ein Gehäuse bereitgestellt wird, wobei das Gehäuse aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet wird und eine Peripherie der Trägerplatte auf eine derartige Weise umgibt, dass eine Außenperipherie der Trägerplatte in eine Innenperipherie des Gehäuses eingreift; und im Anschluss an die zweite Umspritzprozedur, Auftragen einer Abdichtschicht, die aus einem dritten Kunststoffmaterial ausgebildet wird, eine Seite der Trägerplatte auf eine derartige Weise, dass sie die Stifte zur Trägerplatte abdichtet und die Trägerplatte zum Gehäuse abdichtet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Umspritzprozedur in einer ersten Vorrichtung durchgeführt wird, die zweite Umspritzprozedur in einer zweiten Vorrichtung durchgeführt wird und die Trägerplatte zwischen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung im Anschluss an die erste Umspritzprozedur transferiert wird, wobei eine Kühlung der Trägerplatte zwischen der ersten Umspritzprozedur und der zweiten Umspritzprozedur stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Umspritzprozedur und die zweite Umspritzprozedur in einer ersten Vorrichtung durchgeführt werden und die Trägerplatte in der ersten Vorrichtung für sowohl die erste Umspritzprozedur als auch die zweite Umspritzprozedur verbleibt und die zweite Umspritzprozedur unmittelbar im Anschluss an die erste Umspritzprozedur durchgeführt wird, wobei ein Teil eines ersten Materials, das in der ersten Umspritzprozedur verwendet wird, eine chemische Bindung mit einem Teil eines zweiten Materials, das in der zweiten Umspritzprozedur verwendet wird, bildet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Array von Stiften vor dem Schritt des Durchführens einer ersten Umspritzprozedur an den Stiften bereitgestellt wird, wobei die Trägerplatte ausgebildet wird, wenn das Array von Stiften bereits vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Array von Stiften im Anschluss an den Schritt des Durchführens einer zweiten Umspritzprozedur an der Trägerplatte, in der ein Gehäuse bereitgestellt wird, bereitgestellt wird und die Stifte in vorbestehende Öffnungen in der Trägerplatte eingeführt werden.