DE102020215561A1 - Circuit board arrangement and component arrangement for the positioning of current sensors, as well as assembly methods - Google Patents

Circuit board arrangement and component arrangement for the positioning of current sensors, as well as assembly methods Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Leiterplattenanordnung, aufweisend eine erste Leiterplatte, die eine erste Oberseite und eine erste Unterseite aufweist, eine zur ersten Leiterplatte im Wesentlichen parallel und beabstandet davon angeordnete zweite Leiterplatte, die als Stromschiene ausgeführt ist und eine zweite Oberseite und eine zweite Unterseite aufweist, wobei die zweite Oberseite zur ersten Unterseite der ersten Leiterplatte zugewandt ist. Ferner ist eine dritte Leiterplatte vorgesehen, die orthogonal zur ersten und zweiten Leiterplatte angeordnet ist. An einem ersten Endbereich davon ist mindestens ein ringkernloser Stromsensor angeordnet und damit verbunden. An einem zweiten Endbereich davon weist sie Pins auf, von denen erste Enden parallel zur Leiterplattenoberfläche über den zweiten Endbereich hinausragen und in zugehörige Öffnungen der ersten Leiterplatte in einer vorgegebenen Einstecktiefe eingebracht sind, und zweite Enden an dem zweiten Endbereich befestigt sind. Die zweite Leiterplatte weist an einem Bereich davon eine von der zweiten Oberseite zur zweiten Unterseite durchgehende Öffnung auf, durch welche ein vorgegebener Teilbereich des zweiten Endbereichs der dritten Leiterplatte mit dem ringkernlosen Stromsensor derart eingebracht ist, dass der Stromsensor in demselben Abstand aus der zweiten Unterseite herausragt wie aus der zweiten Oberseite, und wobei ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte bei der Montage durch die Einstecktiefe der Pins in die Öffnungen der ersten Leiterplatte erfolgt.A printed circuit board arrangement is proposed, comprising a first printed circuit board, which has a first upper side and a first lower side, a second printed circuit board which is arranged essentially parallel to the first printed circuit board and at a distance from it and is designed as a busbar and has a second upper side and a second lower side, wherein the second top faces the first bottom of the first circuit board. A third printed circuit board is also provided, which is arranged orthogonally to the first and second printed circuit boards. At least one current sensor without a toroidal core is arranged and connected to a first end region thereof. At a second end area thereof, it has pins, of which first ends protrude parallel to the circuit board surface beyond the second end area and are inserted into associated openings of the first circuit board at a predetermined insertion depth, and second ends are attached to the second end area. The second printed circuit board has, in one area thereof, an opening that extends from the second upper side to the second lower side, through which a predetermined partial area of the second end area of the third printed circuit board with the current sensor without a toroidal core is introduced in such a way that the current sensor protrudes at the same distance from the second lower side as from the second upper side, and tolerance compensation between the first and second printed circuit board during assembly takes place through the insertion depth of the pins into the openings in the first printed circuit board.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung und eine Bauteilanordnung zur Positionierung von Stromsensoren, sowie ein Montageverfahren. Die Anordnung ist insbesondere geeignet zur Verwendung im Automobilbereich.The present invention relates to a printed circuit board arrangement and a component arrangement for positioning current sensors, and an assembly method. The arrangement is particularly suitable for use in the automotive field.

Stromsensoren sind elektrische Bauelemente, mit denen die Stromstärke in Kabeln und Stromschienen in der Regel galvanisch getrennt, also berührungslos, anhand der durch elektrische Ströme entstehenden magnetischen Flussdichte gemessen werden kann. Im Automobilbereich werden in der Regel Stromsensoren mit Ringkern verwendet, z.B. Stromwandler mit Elektroblech-Kernen. Dabei wird der elektrische Leiter, der in der Regel eine Stromschiene ist, durch den Ringkern geführt.Current sensors are electrical components with which the current in cables and busbars can usually be measured galvanically isolated, i.e. without contact, using the magnetic flux density created by electrical currents. In the automotive sector, current sensors with toroidal cores are usually used, e.g. current transformers with electrical steel cores. The electrical conductor, which is usually a busbar, is routed through the toroidal core.

Bekannt sind auch Stromsensorkonzepte, welche ohne Ringkern auskommen, nachfolgend auch als ringkernlose Stromsensoren bezeichnet. Bei ringkernlosen Stromsensoren wird ein Magnetfeldsensor mittig in dem Stromleiter bzw. der Stromschiene positioniert. Der Sensor hat zwei empfindliche Elemente, die das Magnetfeld messen können. Ein Element liegt leicht über der Stromschiene und das zweite Element leicht unter der Stromschiene. Durch die Verwendung von zwei Elementen wird eine differenzielle Messung durchgeführt. Damit können Störfelder, zum Beispiel in der Nähe verlaufende Stromschienen, kompensiert werden. Somit kann die Messgenauigkeit erhöht und die Störempfindlichkeit erniedrigt werden.Also known are current sensor concepts that do not require a toroidal core, also referred to below as current sensors without a toroidal core. In the case of current sensors without a toroidal core, a magnetic field sensor is positioned in the middle of the current conductor or busbar. The sensor has two sensitive elements that can measure the magnetic field. One element is slightly above the power rail and the second element is slightly below the power rail. By using two elements, a differential measurement is performed. This can be used to compensate for interference fields, for example busbars running nearby. In this way, the measurement accuracy can be increased and the susceptibility to interference can be reduced.

Im Automobilbereich spielen der Bauraum sowie die Möglichkeit zur einfachen und geschickten Montage eine sehr große Rolle. Der Eisen-Ringkern, nachfolgend auch lediglich als Kern bezeichnet, von bisher verwendeten Ringkern-Stromsensoren hat einen hohen Platzbedarf. Zusätzlich zum Kern muss noch Platz zum Durchführen der elektrischen Leiter berücksichtigt bzw. vorgehalten werden. Berücksichtigt werden muss zusätzlich die Montagerichtung von Sensor und elektrischen Leitern. Häufig werden die elektrischen Leiter vorab in die Stromsensoren geschoben und dieser Zusammenbau in das Leistungselektronikgehäuse eingelegt. Dabei ergeben sich weitere Schnittstellen wie Verschraubungen, welche Kosten, Montageaufwand, Zeit und elektrische Verluste verursachen. Ringkernlose Stromsensoren wiederum benötigen eine sehr hohe Positionsgenauigkeit, da das magnetische Feld nicht durch einen Ringkern geführt wird. Wird der Sensor ungenau platziert ergeben sich zu große Abweichungen zwischen Messung und realer Stromstärke. Eine weitere Herausforderung ist es, die ringkernlosen Stromsensoren so anzuordnen, dass andere, benachbarte AC-Stromschienen (Stromschienen für Wechselstrom) keine Störungen verursachen, da die Stromsensoren ohne Kern deutlich empfindlicher auf magnetische Störfelder reagieren als solche mit Ringkern.In the automotive sector, the installation space and the possibility of simple and skilful assembly play a very important role. The iron toroidal core, also simply referred to below as the core, of the toroidal core current sensors used to date requires a lot of space. In addition to the core, space must also be taken into account or reserved for the passage of the electrical conductors. The mounting direction of the sensor and electrical conductors must also be taken into account. The electrical conductors are often pushed into the current sensors beforehand and this assembly is inserted into the power electronics housing. This results in additional interfaces such as screw connections, which cause costs, assembly work, time and electrical losses. Current sensors without a toroidal core, on the other hand, require very high positional accuracy, since the magnetic field is not guided through a toroidal core. If the sensor is placed imprecisely, the deviations between the measurement and the real current intensity are too large. Another challenge is to arrange the current sensors without a toroidal core in such a way that other, neighboring AC busbars (busbars for alternating current) do not cause any interference, since the current sensors without a core are much more sensitive to magnetic interference fields than those with a toroidal core.

Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Leiterplattenanordnung und Bauteilanordnung zur Positionierung eines Stromsensors bereitzustellen, durch welche eine positionsgenaue Platzierung des Stromsensors möglich ist, und die sowohl bauraumoptimiert als auch einfach in der Montage ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.It is therefore an object of this invention to provide a printed circuit board arrangement and component arrangement for positioning a current sensor, which enables the current sensor to be placed in a precise position and which is both space-optimized and easy to assemble. According to the invention, this object is achieved by the features of the independent patent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird eine Leiterplattenanordnung, aufweisend eine erste Leiterplatte, die eine erste Oberseite und eine erste Unterseite aufweist, eine zur ersten Leiterplatte im Wesentlichen parallel und beabstandet davon angeordnete zweite Leiterplatte, die als Stromschiene ausgeführt ist und eine zweite Oberseite und eine zweite Unterseite aufweist, wobei die zweite Oberseite zur ersten Unterseite der ersten Leiterplatte zugewandt ist. Ferner ist eine dritte Leiterplatte vorgesehen, die orthogonal zur ersten und zweiten Leiterplatte angeordnet ist. An einem ersten Endbereich davon ist mindestens ein ringkernloser Stromsensor angeordnet und damit verbunden. An einem zweiten Endbereich davon weist sie Pins auf, von denen erste Enden parallel zur Leiterplattenoberfläche über den zweiten Endbereich hinausragen und in zugehörige Öffnungen der ersten Leiterplatte in einer vorgegebenen Einstecktiefe eingebracht sind, und zweite Enden an dem zweiten Endbereich befestigt sind. Die zweite Leiterplatte weist an einem Bereich davon eine von der zweiten Oberseite zur zweiten Unterseite durchgehende Öffnung auf, durch welche ein vorgegebener Teilbereich des zweiten Endbereichs der dritten Leiterplatte mit dem ringkernlosen Stromsensor derart eingebracht ist, dass der Stromsensor in demselben Abstand aus der zweiten Unterseite herausragt wie aus der zweiten Oberseite, und wobei ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte bei der Montage durch die Einstecktiefe der Pins in die Öffnungen der ersten Leiterplatte erfolgt.A printed circuit board arrangement is proposed, comprising a first printed circuit board, which has a first upper side and a first lower side, a second printed circuit board which is arranged essentially parallel to the first printed circuit board and at a distance from it and is designed as a busbar and has a second upper side and a second lower side, wherein the second top faces the first bottom of the first circuit board. A third printed circuit board is also provided, which is arranged orthogonally to the first and second printed circuit boards. At least one current sensor without a toroidal core is arranged and connected to a first end region thereof. At a second end area thereof, it has pins, of which first ends protrude parallel to the circuit board surface beyond the second end area and are inserted into associated openings of the first circuit board at a predetermined insertion depth, and second ends are attached to the second end area. The second printed circuit board has, in one area thereof, an opening that extends from the second upper side to the second lower side, through which a predetermined partial area of the second end area of the third printed circuit board with the current sensor without a toroidal core is introduced in such a way that the current sensor protrudes at the same distance from the second lower side as from the second upper side, and tolerance compensation between the first and second printed circuit board takes place during assembly through the insertion depth of the pins into the openings in the first printed circuit board.

Ziel der Erfindung ist es, eine möglichst einfach und positionssicher zu montierende Anordnung bereitzustellen, d.h. dass der Stromsensor auch bei Toleranzen zwischen erster und zweiter Leiterplatte immer in einer optimalen Position ist, also zu gleichen Teilen über die Unterseite und die Oberseite der zweiten Leiterplatte hinausragt. Deshalb dienen erfindungsgemäß die Pins zum Toleranzausgleich.The aim of the invention is to provide an arrangement that is as easy and position-safe as possible to assemble, i.e. that the current sensor is always in an optimal position even if there are tolerances between the first and second circuit board, i.e. protrudes in equal parts over the underside and the top of the second circuit board. Therefore, according to the invention, the pins serve to compensate for tolerances.

In einer Ausführung ist die Öffnung der zweiten Leiterplatte in einem vorgegebenen seitlichen Versatz zu ihrer Mitte angeordnet ist. Durch Bereitstellen eines Versatzes kann die Messqualität verbessert werden.In one embodiment, the opening of the second printed circuit board is arranged at a predetermined lateral offset from its center. by Ready If you set an offset, the measurement quality can be improved.

In einer Ausführung sind die Pins als eine vormontierte Baugruppe, bei der die zweiten Enden der Pins an dem zweiten Endbereich mittels einer Vor-Umspritzung in einem Abstand zueinander verbunden sind, bereitgestellt und an dem zweiten Endbereich (E2) befestigt.In one embodiment, the pins are provided as a pre-assembled assembly, in which the second ends of the pins are connected at a distance from one another at the second end region by means of a pre-overmolding and fixed to the second end region (E2).

In einer Ausführung ist die dritte Leiterplatte zumindest teilweise von einem Kunststoffträger umgeben, und obere Teilbereiche des Kunststoffträgers sind als obere Positionierungspins gebildet, die über die ersten Enden der Pins hinausragen und bis zu einer oberen Anschlagebene davon durch eine Öffnung in der ersten Leiterplatte eingesteckt sind. Somit schlägt die obere Anschlagebene an der ersten Unterseite der ersten Leiterplatte an. Außerdem sind Teilbereiche des Kunststoffträgers als untere Positionierungspins gebildet, die bis zu einer unteren Anschlagsebene davon durch eine Öffnung in der zweiten Leiterplatte eingesteckt sind. Somit liegt der Kunststoffträger auf der untere Anschlagsebene auf der zweiten Leiterplatte auf.In one embodiment, the third printed circuit board is at least partially surrounded by a plastic carrier, and upper sections of the plastic carrier are formed as upper positioning pins which protrude beyond the first ends of the pins and are inserted through an opening in the first printed circuit board up to an upper stop plane thereof. The upper stop level thus strikes the first underside of the first printed circuit board. In addition, partial areas of the plastic carrier are formed as lower positioning pins, which are inserted through an opening in the second printed circuit board up to a lower stop plane thereof. The plastic carrier thus rests on the lower stop level on the second printed circuit board.

Durch Bereitstellen eines Kunststoffträgers und mehrerer Positionierungspins wird eine kompakte, einfach und positionsgenau montierbare Baugruppe bereitgestellt.By providing a plastic carrier and multiple positioning pins, a compact assembly that can be mounted easily and in a precisely positioned manner is provided.

In einer Ausführung ist die untere Anschlagsebene als zumindest teilweise um den Umfang des Kunststoffträgers umlaufende Fläche gebildet. Somit kann eine längere und breitere Anschlagebene bereitgestellt werden, die zusätzlich ein Verkippen der Baugruppe besser verhindert.In one embodiment, the lower stop plane is formed as a surface running at least partially around the circumference of the plastic carrier. A longer and wider stop plane can thus be provided, which also better prevents the assembly group from tilting.

In allen Ausführungen mit Kunststoffträger sind die ersten und zweite Leiterplatte im Abstand der oberen und unteren Anschlagebene voneinander beabstandet angeordnet, und die dritte Leiterplatte ist dazwischen vibrationssicher fixiert. Eine besonders vibrationssichere Verbindung ist gegeben, wenn eine sogenannte PressFit-Kontaktierung, also ein Pressen der ersten Leiterplatte gegen die erste und dritte Leiterplatte während der Montage und ein Kaltverschweißen der Pins erfolgt.In all versions with a plastic carrier, the first and second printed circuit boards are arranged at a distance from one another at the distance of the upper and lower stop levels, and the third printed circuit board is fixed in between in a vibration-proof manner. A particularly vibration-proof connection is obtained when there is a so-called PressFit contact, that is to say the first printed circuit board is pressed against the first and third printed circuit boards during assembly and the pins are cold-welded.

Vorgesehen ist ferner eine Bauteilanordnung, aufweisend die beschriebene Leiterplattenanordnung ohne Kunststoffträger, wobei ein elektrisch nicht leitender Rahmen vorgesehen ist, der die Leiterplattenanordnung zumindest teilweise umgibt, und der eine Kavität aufweist, in welche die dritte Leiterplatte mit dem Stromsensor sowie zugehörige Teile der zweiten Leiterplatte eingebracht und mit einem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial vergossen sind. Da in vielen Anwendungen bereits Kunststoffbauteile in der näheren Umgebung der Leiterplattenanordnung vorhanden sind, können diese verwendet werden, um den Stromsensor bzw. die dritte Leiterplatte zu tragen oder um eine elektrische Isolierung zwischen Stromschiene und dritter Leiterplatte zu ermöglichen.A component arrangement is also provided, having the printed circuit board arrangement described without a plastic carrier, an electrically non-conductive frame being provided which at least partially surrounds the printed circuit board arrangement and which has a cavity into which the third printed circuit board with the current sensor and associated parts of the second printed circuit board are placed and cast with an electrically non-conductive casting material. Since in many applications plastic components are already present in the immediate vicinity of the printed circuit board arrangement, these can be used to support the current sensor or the third printed circuit board or to enable electrical insulation between the busbar and the third printed circuit board.

In einer Ausführung ist der zusätzliche Rahmen ein Rahmen eines Leistungsmoduls oder eines anderen, die Leiterplattenanordnung umgebenden Bauteils.In one embodiment, the additional frame is a frame of a power module or other component surrounding the circuit board assembly.

In allen Ausführungen kann durch die Möglichkeit, den Toleranzausgleich über die Einstecktiefe der Pins bereitzustellen, eine exakte Positionierung des Stromsensors gewährleistet werden.Exact positioning of the current sensor can be guaranteed in all versions due to the possibility of providing tolerance compensation via the insertion depth of the pins.

Vorgesehen ist ferner ein Montageverfahren zur Montage der Leiterplattenanordnung mit Kunststoffträger, wobei der erste Endbereich der dritten Leiterplatte mit Hilfe der unteren Positionierungspins in die Öffnung der zweiten Leiterplatte bis zur unteren Anschlagebene eingesteckt wird, und dann die ersten Leiterplatte mit Hilfe der oberen Positionierungspins auf die Pins derart mittels einer PressFit-Technik aufgebracht wird, dass ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte über die Einstecktiefe der Pins in die erste Leiterplatte erfolgt.Also provided is an assembly method for assembling the printed circuit board arrangement with a plastic carrier, with the first end area of the third printed circuit board being inserted into the opening of the second printed circuit board up to the lower stop level with the aid of the lower positioning pins, and then the first printed circuit board being inserted onto the pins with the aid of the upper positioning pins is applied by means of a press-fit technique in such a way that a tolerance compensation between the first and second printed circuit board takes place via the insertion depth of the pins into the first printed circuit board.

Vorgesehen ist ferner ein Montageverfahren zur Montage der Leiterplattenanordnung ohne Kunststoffträger, wobei der erste Endbereich der dritten Leiterplatte mit Hilfe einer Positionierungsvorrichtung in die Öffnung der zweiten Leiterplatte eingebracht wird, und dann das Vergussmaterial in die Kavität eingebracht wird, so dass die zweite Leiterplatte von der dritten Leiterplatte elektrisch isoliert wird, wobei die Positionierungsvorrichtung entfernt wird, nachdem das Vergussmaterial fest ist, und die erste Leiterplatte auf die Pins derart aufgebracht und damit verbunden wird, dass ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte über die Einstecktiefe der Pins in die erste Leiterplatte erfolgt. In einer Ausführung greift die Positionierungsvorrichtung an den Pins an.Also provided is an assembly method for assembling the printed circuit board arrangement without a plastic carrier, the first end region of the third printed circuit board being introduced into the opening in the second printed circuit board with the aid of a positioning device, and then the potting material being introduced into the cavity, so that the second printed circuit board is separated from the third Circuit board is electrically insulated, the positioning device being removed after the potting material has set, and the first circuit board being applied to the pins and connected thereto in such a way that tolerance compensation between the first and second circuit boards takes place via the insertion depth of the pins into the first circuit board. In one embodiment, the positioning device acts on the pins.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details according to the invention, and from the claims. The individual features can each be implemented individually or together in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine Darstellung einer Stromsensoranordnung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung einer Leiterplattenanordnung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Frontansicht der in 2 gezeigten Ausführung mit einem die dritte Leiterplatte vollständig umgebenden Kunststoffträger.
  • 4 zeigt die in 1 gezeigte Ausführung der dritten Leiterplatte mit einem die dritte Leiterplatte vollständig umgebenden Kunststoffträger.
  • 5 und 6 zeigen jeweils einen schematischen Ablauf von Montageverfahren unterschiedlicher Ausführungen der vorliegenden Erfindung.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the attached drawing.
  • 1 12 shows a representation of a current sensor arrangement according to an embodiment of the present invention.
  • 2 12 shows a side sectional view of a printed circuit board assembly according to an embodiment of the present invention.
  • 3 shows a front view of the in 2 shown embodiment with a third printed circuit board completely surrounding plastic carrier.
  • 4 shows the in 1 shown embodiment of the third printed circuit board with a plastic carrier completely surrounding the third printed circuit board.
  • 5 and 6 each show a schematic sequence of assembly methods of different embodiments of the present invention.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following descriptions of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference symbols.

In 1 und 4 sind Detailansichten einer Stromsensoranordnung mit Kunststoffträger gezeigt, während in 2 und 3 Ansichten der Leiterplattenanordnung gezeigt sind. Die Stromsensoranordnung besteht aus der dritten Leiterplatte 3, einem daran angeordneten ringkernloser Stromsensor 30, Pins 31 sowie je nach Ausführung weiteren Komponenten auf. Bei der Leiterplattenanordnung sind der eine erste, als Steuerplatine dienende Leiterplatte 1, und eine zweite, als Stromschiene dienende Leiterplatte 2, über die dritte Leiterplatte 3 der Stromsensoranordnung mit dem daran befestigten ringkernlosen Stromsensor 30 zum Messen der Stromstärke von elektrischen Leitern der Stromschiene verbunden. Die zweite Leiterplatte 2 ist vorteilhaft eine Stromschiene aus Kupfer. Der ringkernlose Stromsensor 30 ist dabei stets so in eine Öffnung 20 der zweiten Leiterplatte 2 eingebracht, dass ein Teil davon unterhalb, also an einer zweiten Unterseite U2, und ein Teil davon oberhalb, also an einer zweiten Oberseite O2 der zweiten Leiterplatte 2, herausragt. Vorteilhaft ragt der ringkernlose Stromsensor 30 zu beiden Seiten U2, O2 der zweiten Leiterplatte 2 in gleichem Abstand A heraus, der ringkernlose Stromsensor 30 ist also mittig in der Öffnung platziert.In 1 and 4 detailed views of a current sensor arrangement with a plastic carrier are shown, while in 2 and 3 Views of the circuit board assembly are shown. The current sensor arrangement consists of the third printed circuit board 3, a current sensor 30 without a toroidal core arranged thereon, pins 31 and, depending on the design, other components. In the printed circuit board arrangement, a first printed circuit board 1 serving as a control board and a second printed circuit board 2 serving as a busbar are connected via the third printed circuit board 3 of the current sensor arrangement to the current sensor 30 without a toroidal core attached thereto for measuring the current strength of electrical conductors of the busbar. The second circuit board 2 is advantageously a busbar made of copper. The current sensor 30 without a toroidal core is always placed in an opening 20 in the second printed circuit board 2 in such a way that part of it protrudes below, i.e. on a second underside U2, and part of it above, i.e. on a second upper side O2 of the second printed circuit board 2. Advantageously, the current sensor 30 without a toroidal core protrudes on both sides U2, O2 of the second printed circuit board 2 at the same distance A, the current sensor 30 without a toroidal core is therefore placed in the middle of the opening.

In 1 ist eine Detailansicht der Stromsensoranordnung gezeigt, die eine dritte Leiterplatte 3 mit einem seitlich daran angebrachten Kunststoffträger 43 aufweist. Der mittlere Bereich ist in dieser Darstellung offen gezeigt, um die an der dritten Leiterplatte 3 angeordneten Bauteile wie den Stromsensor 30 und weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile, z.B. einen Kondensator 32, zu zeigen. Außerdem sind in 1 der erste Endbereich E1 und der zweite Endbereich E2 eingezeichnet. Der erste Endbereich E1 reicht im Wesentlichen vom untersten Ende der dritten Leiterplatte 3 bis zu einem sich verbreiternden Bereich der Leiterplatte 3, an dem gleichzeitig der zweite Endbereich E2 beginnt. Der Stromsensor 30 ist hauptsächlich im ersten Endbereich E1 angeordnet, kann aber auch teilweise im zweiten Endbereich E2 angeordnet sein, je nach Ausführung. Der zweite Endbereich E2 endet an dem obersten Ende der dritten Leiterplatte 3, wobei Enden der Pins 31 in Verlängerung der dritten Leiterplatte 3, also parallel dazu, herausstehen und zur Verbindung mit der zweiten Leiterplatte 2 dienen, wie z.B. in 2 gezeigt. Die Enden der Pins 31, die an der dritten Leiterplatte 3, genauer im zweiten Endbereich E2, befestigt sind, sind in einer Ausführung mit einer Pin-Vorumspritzung 42 umgeben. Diese Pin-Vorumspritzung 42 dient dazu, mehrere Pins 31 vorab in einem vorgegebenen Abstand zueinander zu positionieren, so dass eine vormontierte Baugruppe entsteht. Diese wird dann als bei Montage an dem zweiten Endbereich E2 befestigt, z.B. angelötet. Da die Pins 31 sehr klein sind, wird durch Bereitstellen der vormontierten Baugruppe die Montage erleichtert.In 1 a detailed view of the current sensor arrangement is shown, which has a third printed circuit board 3 with a plastic carrier 43 attached to the side. The middle area is shown open in this illustration in order to show the components arranged on the third printed circuit board 3 , such as the current sensor 30 and other electrical and/or electronic components, for example a capacitor 32 . In addition, 1 the first end area E1 and the second end area E2 are located. The first end area E1 essentially extends from the lowest end of the third printed circuit board 3 to a widening area of the printed circuit board 3, at which the second end area E2 begins at the same time. The current sensor 30 is mainly arranged in the first end area E1, but can also be partly arranged in the second end area E2, depending on the design. The second end area E2 ends at the uppermost end of the third printed circuit board 3, with the ends of the pins 31 protruding as an extension of the third printed circuit board 3, i.e. parallel thereto, and serving to connect to the second printed circuit board 2, such as in FIG 2 shown. The ends of the pins 31, which are attached to the third printed circuit board 3, more precisely in the second end area E2, are surrounded by a pin pre-encapsulation 42 in one embodiment. This pin pre-encapsulation 42 is used to position a plurality of pins 31 in advance at a predetermined distance from one another, so that a pre-assembled assembly is created. This is then attached, for example soldered, to the second end region E2 during assembly. Since the pins 31 are very small, the assembly is facilitated by providing the pre-assembled assembly.

In 4 ist die in 1 gezeigte Ausführung gezeigt, bei der die dritte Leiterplatte 3 vollständig von einem Kunststoffträger 43 umgeben ist, z.B. mittels Umspritzung. Lediglich die aus dem zweiten Endbereich E2 der dritten Leiterplatte 3 herausstehenden Pins 31 sind nicht vom Kunststoffträger 43 umgeben, da sie zur elektrischen Kontaktierung mit Komponenten der ersten Leiterplatte 1 dienen.In 4 is the in 1 shown embodiment, in which the third printed circuit board 3 is completely surrounded by a plastic carrier 43, for example by means of encapsulation. Only the pins 31 protruding from the second end area E2 of the third circuit board 3 are not surrounded by the plastic carrier 43 since they are used for electrical contacting with components of the first circuit board 1 .

Der Stromsensor 30 ist zur Verbesserung der Messgenauigkeit vorteilhaft in einem Versatz zur Mitte M der Stromschiene angeordnet, was in 2 dargestellt ist. Hier ist ersichtlich, dass die dritte Leiterplatte und damit der ganze Stromsensor 30 nicht mittig in der Stromschiene 2 liegt. Die Öffnung 20 in der Stromschiene 2 ist seitlich nach links versetzt. Die Richtung und Länge des Versatzes wird vorteilhaft mittels Simulationen in Abhängigkeit des Gesamtsystems ermittelt.In order to improve the measurement accuracy, the current sensor 30 is advantageously arranged offset from the center M of the busbar, which in 2 is shown. It can be seen here that the third circuit board and thus the entire current sensor 30 is not located in the center of the busbar 2 . The opening 20 in the conductor rail 2 is offset laterally to the left. The direction and length of the offset is advantageously determined using simulations as a function of the overall system.

Außerdem wird ein Teil des ersten Endbereichs E1 der dritten Leiterplatte 3, also auch ein Teil des Stromsensors 30, bis zur unteren Anschlagebene 6 durch eine in der zweiten Leiterplatte 2 vorgesehene Öffnung 20 hindurchgesteckt. Die Anschlagebene 6 ist dabei so gewählt, dass der Stromsensor 30 nach Einstecken des ersten Endbereichs E1 in die Öffnung 20 jeweils im gleichen Abstand A aus der zweiten Unterseite U2 und der zweiten Oberseite O2 herausragt. In einer Ausführung ist der zweite Endbereich E2 breiter als der erste Endbereichs E1 gebildet, so dass eine Anschlagkante gebildet ist, an welcher die dritte Leiterplatte 3 beim Einstecken in die Öffnung 20 der zweiten Leiterplatte 2 anschlägt, wenn kein Kunststoffträger 43 mit unterer Anschlagebene 6 vorhanden ist. Der Stromsensor 30 ist dabei so im ersten Endbereich E1 befestigt, dass er dann immer noch zum Teil auf der zweiten Oberseite O2 der zweiten Leiterplatte 2 hinausragt.In addition, a part of the first end region E1 of the third printed circuit board 3 , ie also a part of the current sensor 30 , is inserted through an opening 20 provided in the second printed circuit board 2 as far as the lower stop plane 6 . The stop plane 6 is selected in such a way that the current sensor 30 protrudes at the same distance A from the second underside U2 and the second upper side O2 after the first end region E1 has been inserted into the opening 20 . In one embodiment, the second end area E2 is wider than the first end area E1, so that a stop edge is formed, on which the third Lei terplatte 3 strikes when inserted into the opening 20 of the second printed circuit board 2 if no plastic carrier 43 with a lower stop plane 6 is present. The current sensor 30 is fastened in the first end area E1 in such a way that it then still partially protrudes on the second upper side O2 of the second printed circuit board 2 .

Der Stromsensor 30 und die Pins 31 sind vorteilhaft mittels SMD-Löten an der dritten Leiterplatte 3 befestigt, können aber auch in anderer, geeigneter Weise daran befestigt sein.The current sensor 30 and the pins 31 are advantageously fastened to the third printed circuit board 3 by means of SMD soldering, but can also be fastened to it in a different, suitable manner.

Der Kunststoffträger 43 ist voreilhaft so gebildet, dass obere Teilbereiche davon über die Endbereiche der Pins 31 hinausstehen, die zur Verbindung mit der ersten Leiterplatte 1 dienen. Diese oberen Teilbereiche können als obere Positionierungspins 40 gebildet sein und in dafür vorgesehene Positionierungslöcher der ersten Leiterplatte 1 bei Montage bis zu einer oberen Anschlagebene 5 davon eintauchen bzw. eingesteckt werden. Somit wird sichergestellt, dass die Pins 31 an den dafür vorgesehenen Bereichen der ersten Leiterplatte 1 angeordnet werden bzw. an den richtigen Bereichen mit der ersten Leiterplatte 1 verbunden werden. Die obere Anschlagebene 5 ist vorteilhaft an seitlichen Endbereichen des zweiten Endbereichs E2 der dritten Leiterplatte 3 positioniert und so gebildet, dass die Pins 31 in bereits so vorpositioniert sind, dass sie in dafür vorgesehene Öffnungen der ersten Leiterplatte 1 eingesteckt werden können und zur ersten Oberseite O1 herausragen, wie in 3 gezeigt.The plastic substrate 43 is preferably formed such that upper portions thereof protrude beyond the end portions of the pins 31 used for connection to the first circuit board 1 . These upper partial areas can be formed as upper positioning pins 40 and can be immersed or inserted into positioning holes provided for this purpose in the first printed circuit board 1 up to an upper stop plane 5 thereof during assembly. This ensures that the pins 31 are arranged in the areas of the first printed circuit board 1 provided for them or are connected to the first printed circuit board 1 in the correct areas. The upper stop level 5 is advantageously positioned on the lateral end areas of the second end area E2 of the third circuit board 3 and is formed in such a way that the pins 31 are already pre-positioned in such a way that they can be inserted into openings provided for this purpose in the first circuit board 1 and to the first upper side O1 stick out as in 3 shown.

Außerdem können untere Teilbereiche des Kunststoffträgers 43 als untere Positionierungspins 41 gebildet sein und in dafür vorgesehene Positionierungslöcher der zweiten Leiterplatte 2 bei Montage eintauchen bzw. eingesteckt werden. Somit wird sichergestellt, dass die Pins 31 an den dafür vorgesehenen Bereichen der zweiten Leiterplatte 2 angeordnet werden bzw. an den richtigen Bereichen mit der zweiten Leiterplatte 2 verbunden werden. Die unteren Positionierungspins 41 enden in einem Abstand vor dem unteren Ende der dritten Leiterplatte 3. Ferner weisen sie eine untere Anschlagebene 6 auf. Die untere Anschlagebene 6 liegt auf der zweiten Oberseite O2 der zweiten Leiterplatte 2 derart auf, dass der in die Öffnung 20 eingebrachte Stromsensor jeweils zur Hälfte, also im Abstand A, aus der zweiten Unterseite U2 und der zweiten Oberseite O2 herausragt. Die untere Anschlagebene 6 kann auch als um den Umfang des Kunststoffträgers umlaufende Fläche gebildet sein. Dadurch ist eine größere Auflagefläche auf der zweiten Leiterplatte 2 vorhanden. Somit kann ein Verkippen der dritten Leiterplatte 3 noch besser verhindert werden als durch die Positionierungspins 40, 41 alleine.In addition, lower partial areas of the plastic carrier 43 can be formed as lower positioning pins 41 and can be immersed or inserted into positioning holes provided for this purpose in the second printed circuit board 2 during assembly. This ensures that the pins 31 are arranged in the areas of the second printed circuit board 2 provided for them or are connected to the second printed circuit board 2 in the correct areas. The lower positioning pins 41 end at a distance in front of the lower end of the third circuit board 3. They also have a lower stop plane 6. FIG. The lower stop level 6 rests on the second upper side O2 of the second printed circuit board 2 in such a way that the current sensor introduced into the opening 20 protrudes halfway, ie at a distance A, out of the second lower side U2 and the second upper side O2. The lower stop plane 6 can also be formed as a surface running around the circumference of the plastic carrier. As a result, there is a larger bearing surface on the second printed circuit board 2 . Tilting of the third printed circuit board 3 can thus be prevented even better than by the positioning pins 40, 41 alone.

Durch Bereitstellen der unteren Positionierungspins 41 und der Anschlagebene 6 wird sowohl die exakte Positionierung des Bereichs der dritten Leiterplatte 3 mit darauf angeordnetem Stromsensor 30 in der Öffnung 20 der zweiten Leiterplatte 2 sichergestellt, als auch die Eindringtiefe des Stromsensors 30 festgelegt, d.h. wie weit der Stromsensor 30 aus der zweiten Unterseite U2 der zweiten Leiterplatte 2 herausragt. Die Positionierungspins 41 definieren also die Lage des Stromsensors 30 zum elektrischen Leiter der Stromschiene bzw. zweiten Leiterplatte 2. Der Stromsensor 30 ist dabei stets so angeordnet, dass er jeweils in demselben Abstand A über die zweite Unter- und Oberseite U2, O2 hinausragt.By providing the lower positioning pins 41 and the stop plane 6, both the exact positioning of the area of the third printed circuit board 3 with the current sensor 30 arranged thereon in the opening 20 of the second printed circuit board 2 is ensured and the penetration depth of the current sensor 30 is defined, i.e. how far the current sensor 30 protrudes from the second underside of the second circuit board 2 U2. The positioning pins 41 thus define the position of the current sensor 30 relative to the electrical conductor of the busbar or second printed circuit board 2. The current sensor 30 is always arranged in such a way that it protrudes at the same distance A beyond the second bottom and top sides U2, O2.

Vorteilhaft sind je zwei einander gegenüberliegende Positionierungspins 40, 41 zur Verbindung mit er ersten Leiterplatte 1 und der zweiten Leiterplatte 2 vorgesehen. Wie in den Figuren gezeigt, sind diese Positionierungspins 40, 41 vorteilhaft an den äußersten Enden der dritten Leiterplatte 3 vorgesehen. Durch die Positionierungspins 40, 41 wird die Positionierung der dritten Leiterplatte 3 auf den Leiterplatten 1 bzw. 2 vereinfacht.Advantageously, two opposing positioning pins 40, 41 are provided for connection to the first printed circuit board 1 and the second printed circuit board 2. As shown in the figures, these positioning pins 40, 41 are advantageously provided at the extreme ends of the third printed circuit board 3. The positioning pins 40, 41 simplify the positioning of the third printed circuit board 3 on the printed circuit boards 1 and 2, respectively.

Der Kunststoffträger 43 kann also die dritte Leiterplatte 3, den Stromsensor 30 und weitere, auf der dritten Leiterplatte 3 angeordnete Bauelemente wie Kondensatoren 32, sowie die Pins 31 mit Ausnahme deren aus der dritten Leiterplatte 3 herausstehenden Enden, die als elektrische Kontakte dienen, umgeben. Vorteilhaft ist der Kunststoffträger 43 mittels Spritzguss gebildet. Dabei ist eine Duroplastumspritzung besonders zielführend, da der Prozessdruck gering und das unvernetzte Duroplastmaterial eine niedrigere Viskosität gegenüber Thermoplast besitzt.The plastic carrier 43 can therefore surround the third printed circuit board 3, the current sensor 30 and other components such as capacitors 32 arranged on the third printed circuit board 3, as well as the pins 31 with the exception of their ends protruding from the third printed circuit board 3, which serve as electrical contacts. The plastic carrier 43 is advantageously formed by means of injection molding. Thermoset overmoulding is particularly useful because the process pressure is low and the non-crosslinked thermoset material has a lower viscosity than thermoplastic.

Der Bereich des Kunststoffträgers 43, der den Stromsensor 30 umgibt, liegt direkt auf dem elektrischen Leiter, also der Stromschiene bzw. zweiten Leiterplatte 2 mit der ersten Anschlagebene 6 auf. Damit ergeben sich nur sehr geringe Fertigungstoleranzen und Lagetoleranzen zwischen Stromsensor 30 und elektrischem Leiter bzw. Stromschiene 2.The area of the plastic carrier 43 that surrounds the current sensor 30 rests directly on the electrical conductor, ie the busbar or second printed circuit board 2 with the first stop plane 6 . This results in only very small manufacturing tolerances and positional tolerances between the current sensor 30 and the electrical conductor or busbar 2.

Durch Ausführen der Pins 31 als Signalpins und Verbinden der ersten und zweiten Leiterplatten 1, 2 mit der mit einem Kunststoffträger 43 umgebenen dritten Leiterplatte 3 mittels einem PressFit-Verfahren, erfolgt die mechanische Befestigung des Stromsensors 30 ausschließlich über die PressFit Kontakte. Dabei wird zuerst der erste Endbereich E1 in die Öffnung 20 eingeführt, bis die untere Anschlagebene 6 des Kunststoffträgers 43 auf der zweiten Oberseite O2 der zweiten Leiterplatte 2 aufliegt (S1 in 5). Dann wird über die zweite Leiterplatte 2 eine Druckkraft auf die PressFit-Kontakte bzw. Signalpins 31 aufgebracht (S2 in 5). In der Endposition ergibt sich somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen zweiter Leiterplatte 2 bzw. Stromschiene, den Anschlagsebenen 5 und 6 des Kunststoffträgers 43 und der ersten Leiterplatte 1. Der Stromsensor 30 wird sozusagen eingeklemmt und ist damit vibrationssicher und exakt befestigt. Ein benötigter Toleranzausgleich erfolgt durch Anpassen der Einstecktiefe der Signalpins 31 in die erste Leiterplatte 1.By designing the pins 31 as signal pins and connecting the first and second printed circuit boards 1, 2 to the third printed circuit board 3 surrounded by a plastic carrier 43 using a press-fit method, the current sensor 30 is mechanically attached exclusively via the press-fit contacts. First, the first end area E1 is inserted into the opening 20 until the lower stop plane 6 of the plastic carrier 43 rests on the second upper side O2 of the second printed circuit board 2 (S1 in 5 ). A compressive force is then applied to the PressFit contacts or signal pins 31 via the second printed circuit board 2 (S2 in 5 ). In The final position thus results in a non-positive connection between the second printed circuit board 2 or busbar, the stop planes 5 and 6 of the plastic carrier 43 and the first printed circuit board 1. The current sensor 30 is clamped, so to speak, and is therefore vibration-proof and precisely fastened. A required tolerance compensation takes place by adjusting the insertion depth of the signal pins 31 in the first printed circuit board 1.

In allen Ausführungen können die Pins 31 als Signalpins, also kaltverschweißte Kontakte, z.B. PressFit-Kontakt, oder Lötpins, also mittels einem Lötverfahren an der zweiten Leiterplatte 2 befestigte Pins 31, ausgeführt sein, je nach Ausführung der Stromsensoranordnung. Vorteilhaft sind die Pins 31 als vormontierte Baugruppe gebildet, die mittels einer Vor-Umspritzung 42 bereits in einem vorgegebenen Abstand zueinander befestigt sind und als eine Baugruppe an dem zweiten Endbereich E2 befestigt werden können, z.B. durch Anlöten.In all versions, the pins 31 can be designed as signal pins, i.e. cold-welded contacts, e.g. PressFit contact, or soldering pins, i.e. pins 31 attached to the second printed circuit board 2 by means of a soldering process, depending on the design of the current sensor arrangement. The pins 31 are advantageously formed as a pre-assembled assembly, which are already attached at a predetermined distance from one another by means of a pre-encapsulation 42 and can be attached as an assembly to the second end region E2, e.g. by soldering.

Die Leiterplattenanordnung wird z.B. in Automobilanwendungen in einem Leistungsmodul verbaut.The printed circuit board assembly is installed in a power module in automotive applications, for example.

In einer alternativen Ausführung kann der Stromsensor 30 in einen Kunststoffrahmen eines die Leiterplattenanordnung umgebenden Bauteils, z.B. eines Leistungsmoduls, eintauchen. Es kann aber auch ein Rahmen eines anderen Bauteils sein, welches in der Nähe der Leiterplattenanordnung angeordnet is. In dieser Ausführung erfolgt vorteilhaft ein Verguss mit einem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial, so dass danach sowohl die dritte, nicht mit einem elektrisch isolierenden Material umgebene Leiterplatte 3 als auch die zweite, ebenfalls elektrisch nicht isolierte, Leiterplatte 2 mit dem Vergussmaterial umgeben und damit elektrisch voneinander isoliert sind. Um die Komponenten mittels eines Gussverfahrens elektrisch voneinander zu isolieren, ist es nötig, dass der die Leiterplattenanordnung umgebende Rahmen eine um die zu isolierenden Bauteile, also insbesondere zweite und dritte Leiterplatte 2, 3, geschlossene Kavität bildet, in welche das Vergussmaterial eingebracht werden kann ohne auszulaufen oder andere Bauteile zu beschädigen. Um die dritte Leiterplatte 3 korrekt in der Öffnung 20 der zweiten Leiterplatte 2 zu positionieren, ist vorteilhaft eine entsprechende Positionierungsvorrichtung vorgesehen, welche die dritte Leiterplatte 3 während des Gussprozesses in Position hält, z.B. indem sie an den Pins 31 befestigt ist (St1 in 6). Somit werden nur die elektrisch voneinander zu isolierenden Komponenten mit dem Vergussmaterial umgeben (St2 in 6). Nach Aushärten des Vergussmaterials ist die dritte Leiterplatte 3 darin fixiert, d.h. die mechanische Befestigung erfolgt über den Verguss. In dieser Variante können die Signalpins auch als Lötpins ausgeführt werden. Erst nach dem Aushärten des Vergussmaterials kann dann die Positionierungsvorrichtung entfernt werden und die erste Leiterplatte 1 auf die Pins 31 aufgebracht werden (St3 in 6). Auch hier dienen die Pins 31 als Toleranzausgleich.In an alternative embodiment, the current sensor 30 can dip into a plastic frame of a component surrounding the printed circuit board arrangement, for example a power module. However, it can also be a frame of another component which is arranged in the vicinity of the printed circuit board arrangement. In this embodiment, encapsulation is advantageously carried out with an electrically non-conductive encapsulation material, so that both the third printed circuit board 3, which is not surrounded by an electrically insulating material, and the second, likewise electrically non-insulated, printed circuit board 2 are surrounded by the encapsulation material and are thus electrically separated from each other are isolated. In order to insulate the components electrically from one another using a casting process, it is necessary for the frame surrounding the printed circuit board arrangement to form a closed cavity around the components to be insulated, i.e. in particular the second and third printed circuit boards 2, 3, into which the casting material can be introduced without leak or damage other components. In order to position the third printed circuit board 3 correctly in the opening 20 of the second printed circuit board 2, a corresponding positioning device is advantageously provided, which holds the third printed circuit board 3 in position during the casting process, e.g. by fastening it to the pins 31 (St1 in 6 ). This means that only the components that are to be electrically isolated from one another are surrounded with the potting material (St2 in 6 ). After the encapsulation material has hardened, the third circuit board 3 is fixed in it, ie the mechanical attachment takes place via the encapsulation. In this variant, the signal pins can also be designed as solder pins. Only after the potting material has hardened can the positioning device be removed and the first printed circuit board 1 placed on the pins 31 (St3 in 6 ). Here, too, the pins 31 serve as tolerance compensation.

In allen Ausführungen ist die Öffnung 20 der zweiten Leiterplatte 2 möglichst klein, so dass der erste Endbereich E1 der dritten Leiterplatte zwar ohne die zweite Leiterplatte 2 zu berühren dort eingebracht werden kann, aber lediglich ein sehr schmaler Spalt zwischen den Komponenten vorhanden ist. Je kleiner der Spalt ist (ohne Berührung der Komponenten zu verursachen), desto genauer kann die Messung der Stromstärke erfolgen.In all versions, the opening 20 of the second printed circuit board 2 is as small as possible, so that the first end area E1 of the third printed circuit board can be inserted there without touching the second printed circuit board 2, but there is only a very narrow gap between the components. The smaller the gap (without causing contact with the components), the more accurate the current measurement can be.

Vorteilhaft an der vorgeschlagenen Stromsensoranordnung aus dritter Leiterplatte 3, sowie mindestens dem Stromsensor 30 und den Pins 31, sowie je nach Ausführung dem Kunststoffträger 43 ist, dass sie für alle AC-Stromschienen verwendet werden kann, da hierfür lediglich eine Öffnung 20 in der Stromschiene 2 zum Einbringen des zweiten Endbereichs E2 der dritten Leiterplatte 3 mit dem Stromsensor 30 vorgesehen werden muss. Somit ist die Leiterplattenanordnung für unterschiedlichste Anwendungen auch außerhalb des Automobilbereichs anwendbar.The advantage of the proposed current sensor arrangement consisting of the third printed circuit board 3 and at least the current sensor 30 and the pins 31, and depending on the design, the plastic carrier 43 is that it can be used for all AC busbars, since there is only one opening 20 in the busbar 2 must be provided with the current sensor 30 for introducing the second end region E2 of the third printed circuit board 3 . The printed circuit board arrangement can therefore also be used outside of the automotive sector for a wide variety of applications.

BezugszeichenlisteReference List

11
erste Leiterplattefirst circuit board
U1U1
erste Unterseitefirst subpage
O1O1
erste Oberseite first top
22
zweite Leiterplatte, Stromschienesecond circuit board, power rail
2020
Öffnungopening
U2U2
zweite Unterseitesecond subpage
O2O2
zweite Oberseite second top
33
dritte Leiterplattethird circuit board
3030
ringkernloser StromsensorToroidal current sensor
3131
Pins (Lötpins oder Signalpins)Pins (solder pins or signal pins)
3232
Kondensatorcapacitor
E1E1
erster Endbereichfirst end area
E2E2
zweiter Endbereich second end area
4040
obere Positionierungspinsupper positioning pins
4141
untere Positionierungspinslower positioning pins
4242
Pin-VorumspritzungPin pre-mold
4343
Kunststoffträger plastic carrier
55
obere Anschlagebeneupper stop level
66
untere Anschlagebene lower stop level
AA
Abstand Stromsensor 30 zu U2 und O2Distance current sensor 30 to U2 and O2
MM
Mitte der Stromschiene bzw. zweiten LeiterplatteCenter of the power rail or second circuit board

Claims (10)

Leiterplattenanordnung, aufweisend - eine erste Leiterplatte (1), die eine erste Oberseite (01) und eine erste Unterseite (U1) aufweist, - eine zur ersten Leiterplatte (1) im Wesentlichen parallel und beabstandet davon angeordnete zweite Leiterplatte (2), die als Stromschiene ausgeführt ist und eine zweite Oberseite (O2) und eine zweite Unterseite (U2) aufweist, wobei die zweite Oberseite (O2) zur ersten Unterseite (U1) der ersten Leiterplatte (1) zugewandt ist, und - eine dritte Leiterplatte (3), - die orthogonal zur ersten und zweiten Leiterplatte (1, 2) angeordnet ist, und - an der an einem ersten Endbereich (E1) davon mindestens ein ringkernloser Stromsensor (30) angeordnet und damit verbunden ist, und - die an einem zweiten Endbereich (E2) davon Pins (31) aufweist, von denen erste Enden parallel zur Leiterplattenoberfläche über den zweiten Endbereich (E2) hinausragen und in zugehörige Öffnungen der ersten Leiterplatte (1) in einer vorgegebenen Einstecktiefe eingebracht sind, und zweite Enden an dem zweiten Endbereich (E2) befestigt sind, und - wobei die zweite Leiterplatte (2) an einem Bereich davon eine von der zweiten Oberseite (O2) zur zweiten Unterseite (U2) durchgehende Öffnung (20) aufweist, durch welche ein vorgegebener Teilbereich des zweiten Endbereichs (E2) der dritten Leiterplatte (3) mit dem ringkernlosen Stromsensor (30) derart eingebracht ist, dass der Stromsensor (30) in demselben Abstand (A) aus der zweiten Unterseite (U2) herausragt wie aus der zweiten Oberseite (O2), und wobei ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte (1, 2) bei der Montage durch die Einstecktiefe der Pins (31) in die Öffnungen der ersten Leiterplatte (1) erfolgt.Circuit board assembly comprising - a first printed circuit board (1) having a first upper side (01) and a first lower side (U1), - A second printed circuit board (2) arranged essentially parallel to and spaced from the first printed circuit board (1), which is designed as a busbar and has a second upper side (O2) and a second lower side (U2), the second upper side (O2) for facing the first underside (U1) of the first printed circuit board (1), and - a third circuit board (3), - which is arranged orthogonally to the first and second circuit board (1, 2), and - on which at least one current sensor (30) without a toroidal core is arranged and connected to a first end region (E1) thereof, and - which has pins (31) on a second end area (E2) thereof, of which first ends protrude parallel to the circuit board surface beyond the second end area (E2) and are inserted into associated openings of the first circuit board (1) at a predetermined insertion depth, and second Ends are attached to the second end region (E2), and - wherein the second printed circuit board (2) has a continuous opening (20) from the second upper side (O2) to the second lower side (U2) in a region thereof, through which a predetermined partial region of the second end region (E2) of the third printed circuit board (3) is introduced with the toroidal current sensor (30) in such a way that the current sensor (30) protrudes the same distance (A) from the second underside (U2) as from the second upper side (O2), and wherein a tolerance compensation between the first and second printed circuit board ( 1, 2) during assembly through the insertion depth of the pins (31) in the openings of the first printed circuit board (1). Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Öffnung der zweiten Leiterplatte (2)) in einem vorgegebenen seitlichen Versatz zu ihrer Mitte (M)angeordnet ist.circuit board layout claim 1 , wherein the opening of the second circuit board (2)) is arranged in a predetermined lateral offset to its center (M). Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Pins (31) als eine vormontierte Baugruppe, bei der die zweiten Enden der Pins (43) an dem zweiten Endbereich (E2) mittels einer Vor-Umspritzung in einem Abstand zueinander verbunden sind, bereitgestellt und an dem zweiten Endbereich (E2) befestigt sind.circuit board layout claim 1 or 2 , wherein the pins (31) are provided as a pre-assembled assembly in which the second ends of the pins (43) are connected at the second end region (E2) at a distance from one another by means of a pre-overmolding and at the second end region (E2) are attached. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei - die dritte Leiterplatte (3) zumindest teilweise von einem Kunststoffträger (43) umgeben ist, - obere Teilbereiche des Kunststoffträgers (43) als obere Positionierungspins 40 gebildet sind, die über die ersten Enden der Pins (31) hinausragen und bis zu einer oberen Anschlagebene (5) davon durch eine Öffnung in der ersten Leiterplatte (1) eingesteckt sind, und - Teilbereiche des Kunststoffträgers (43) als untere Positionierungspins (41) gebildet sind, die bis zu einer unteren Anschlagsebene (6) davon durch eine Öffnung in der zweiten Leiterplatte (2) eingesteckt sind.circuit board layout claim 1 , 2 or 3 , wherein - the third printed circuit board (3) is at least partially surrounded by a plastic carrier (43), - upper partial areas of the plastic carrier (43) are formed as upper positioning pins 40, which protrude beyond the first ends of the pins (31) and up to a upper stop level (5) thereof are inserted through an opening in the first printed circuit board (1), and - partial areas of the plastic carrier (43) are formed as lower positioning pins (41), which up to a lower stop level (6) thereof through an opening in the second printed circuit board (2) are plugged in. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 4, wobei die untere Anschlagsebene (6) als zumindest teilweise um den Umfang des Kunststoffträgers (43) umlaufende Fläche gebildet ist.circuit board layout claim 4 , wherein the lower stop plane (6) is formed as a surface running at least partially around the circumference of the plastic carrier (43). Bauteilanordnung, aufweisend die Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein elektrisch nicht leitender Rahmen vorgesehen ist, der die Leiterplattenanordnung zumindest teilweise umgibt, und der eine Kavität aufweist, in welche die dritte Leiterplatte (3) mit dem Stromsensor (30) sowie zugehörige Teile der zweiten Leiterplatte (2) eingebracht und mit einem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial vergossen sind.Component arrangement comprising the printed circuit board arrangement claim 1 , 2 or 3 , wherein an electrically non-conductive frame is provided which at least partially surrounds the printed circuit board arrangement and which has a cavity into which the third printed circuit board (3) with the current sensor (30) and associated parts of the second printed circuit board (2) are placed and with a electrically non-conductive potting material are cast. Bauteilanordnung nach Anspruch 6, wobei der zusätzliche Rahmen ein Rahmen eines Leistungsmoduls oder eines anderen, die Leiterplattenanordnung umgebenden Bauteils ist.component arrangement claim 6 , wherein the additional frame is a frame of a power module or other component surrounding the printed circuit board assembly. Montageverfahren zur Montage der Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei der erste Endbereich (E1) der dritten Leiterplatte (3) mit Hilfe der unteren Positionierungspins (41) in die Öffnung (20) der zweiten Leiterplatte (2) bis zur unteren Anschlagebene (6) eingesteckt wird (S1), und dann die erste Leiterplatte (1) mit Hilfe der oberen Positionierungspins (40) auf die Pins (31) derart mittels einer PressFit-Technik aufgebracht wird, dass ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte (1; 2) über die Einstecktiefe der Pins (31) in die erste Leiterplatte (1) erfolgt (S2).Assembly method for assembling the printed circuit board assembly according to one of Claims 4 until 5 , wherein the first end area (E1) of the third printed circuit board (3) is inserted (S1) with the aid of the lower positioning pins (41) into the opening (20) of the second printed circuit board (2) up to the lower stop plane (6), and then the first printed circuit board (1) is attached to the pins (31) with the aid of the upper positioning pins (40) using a PressFit technique in such a way that a tolerance compensation between the first and second printed circuit board (1; 2) via the insertion depth of the pins (31) in the first printed circuit board (1) takes place (S2). Montageverfahren zur Montage der Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der erste Endbereich (E1) der dritten Leiterplatte (3) mit Hilfe einer Positionierungsvorrichtung in die Öffnung (20) der zweiten Leiterplatte (2) eingebracht wird (St1), und dann das Vergussmaterial in die Kavität eingebracht wird, so dass die zweite Leiterplatte (2) von der dritten Leiterplatte (3) elektrisch isoliert wird (St2), wobei die Positionierungsvorrichtung entfernt wird, nachdem das Vergussmaterial fest ist, und die erste Leiterplatte (1) auf die Pins (31) derart aufgebracht und damit verbunden wird, dass ein Toleranzausgleich zwischen erster und zweiter Leiterplatte (1; 2) über die Einstecktiefe der Pins (31) in die erste Leiterplatte (1) erfolgt (St3).Assembly method for assembling the printed circuit board assembly according to one of Claims 6 or 7 , wherein the first end region (E1) of the third circuit board (3) is introduced (St1) into the opening (20) of the second circuit board (2) with the aid of a positioning device, and then the casting material is introduced into the cavity, so that the second Circuit board (2) is electrically insulated (St2) from the third circuit board (3), the positioning device being removed after the potting material is solid, and the first circuit board (1) being applied to and connected to the pins (31) in such a way that that a tolerance compensation between the first and second printed circuit board (1; 2) over the insertion depth the pins (31) in the first printed circuit board (1) takes place (St3). Montageverfahren nach Anspruch 9, wobei die Positionierungsvorrichtung an den Pins (31) angreift.assembly procedure claim 9 , wherein the positioning device acts on the pins (31).
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