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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung, bei der eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen zwei Gehäuseteilen anhand einer Verbindungsvorrichtung innerhalb einer Leiterplatte hergestellt wird, sowie eine Steuereinrichtung, die eine erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung aufweist.
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Technologischer Hintergrund
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Moderne Fortbewegungsmittel wie Kraftfahrzeuge oder Motorräder werden zunehmend mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, welche mit Hilfe von Sensorsystemen die Umgebung erfassen, Verkehrssituation erkennen und den Fahrer unterstützen, z. B. durch einen Brems- oder Lenkeingriff oder durch die Ausgabe einer optischen oder akustischen Warnung. Als Sensorsysteme zur Umgebungserfassung werden regelmäßig Ultraschallsensoren, Kamera-sensoren, Surroundview-Kameras, Radarsensoren, Lidarsensoren oder dergleichen eingesetzt. Aus den durch die Sensoren ermittelten Sensordaten können anschließend Rück-schlüsse auf die Umgebung gezogen werden, durch die Assistenzfunktionen zur Fahrerunter-stützung bei Park- und/oder Fahrmanövern realisiert werden können. Die Steuerung derartiger Sensoren sowie die Weiterverarbeitung der erzeugten Sensordaten wird heutzutage mittels komplexer elektronischer Steuergeräte durchgeführt, wie z. B. ECU (Electronic Control Unit), ADCU (Assisted and Automated Driving Control Unit) oder dergleichen.
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Gattungsgemäße Steuergeräte werden meist direkt an der Fahrzeugkarosserie montiert. In der Regel ist dabei ein elektrischer Erdungsanschluss vorgesehen, der z. B. für EMC Ab-schirmungen über Hochdruckbeaufschlagung zwischen Gehäuse und Leiterplatte realisiert werden kann. Das für den Schutz der Leiterplatte gegen Beschädigungen und EMV-Probleme verwendete Gehäuse weist in der Regel eine (ungewollte) Isolationsschicht (z. B. Korrosionsschutz, Oxid-Schicht oder eine dünne isolierende Schicht/Haut) umhüllt. Um trotz-dem eine elektrisch leitfähige Verbindung vom Gehäuse zur Leiterplatten-Erdung (PCB Ground) bereitzustellen muss die Isolationsschicht teilweise entfernt werden, wobei zusätzliche Produktionsschritte erforderlich sind oder es muss ein sehr hoher Druck in den Montage-schritten appliziert werden, was wiederum Produktionsfehler verursachen kann (z. B. Lötrisse, Lötbruch, zerbrochene Bauteile oder Risse im Leiterplattenmaterial).
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Druckschriftlicher Stand der Technik
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Aus der
EP 2 255 603 B1 ist eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Leiterplatte in einem Gehäuseinnenraum bekannt, mit einem den Gehäuseinnenraum zumindest teilweise ausbilden-den Gehäusebauteil und einer den Gehäuseinnenraum zumindest teilweise abschließenden Abdeckung, wobei die Abdeckung derart ausgebildet ist, dass zumindest ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement zur elektrischen Kopplung der Leiterplatte mit zumindest einem außerhalb des Gehäuseinnenraums vorgesehenen weiteren elektrischen/elektronischen Bau-teil durch die Abdeckung fixiert ist. Dabei kann über eine Metallisierung der Leiterplatte ein Massekontakt, zwischen Leiterplatte und dem Gehäusebauteil und/oder der Abdeckung her-gestellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, womit eine niederohmige Verbindung zwischen Gehäuse und Leiterplatte hergestellt wird, bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme überwunden werden, so dass die Gefahr von Produktionsfehlern in einfacher und kostengünstiger Weise verringert wird.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie des neben-geordneten Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung umfasst ein Gehäuse, das ein erstes und ein zweites Gehäuseteil aufweist, und eine Platine bzw. Leiterplatte (PCB; Printed Circuit Board), die zwischen den Gehäuseteilen, angeordnet ist, wobei mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindungsvorrichtung vorgesehen ist, die die Gehäuseteile elektrisch leitfähig verbindet, wobei die Verbindungsvorrichtung innerhalb einer Ausnehmung in der Leiterplatte angeordnet ist und die Gehäuseteile kontaktiert bzw. mit diesen in Kontakt steht. Dadurch wird eine elektrisch leitfähige zwischen Leiterplatte und Gehäuseteil bzw. Gehäuseteile zur Verfügung gestellt. Dadurch kann eine Verbindung von Gehäuse zur Leiterplatten-Erdung (PCB Ground) bereitgestellt werden, bei der keine zusätzlichen Produktionsschritte, wie z. B. Entfernen der Isolationsschicht oder dergleichen, erforderlich sind und es muss auch kein sehr hoher Druck in den Montageschritten appliziert werden, so dass Produktionsfehler in besonderem Maße vermieden oder verringert werden können.
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Zweckmäßigerweise können mehrere Verbindungsvorrichtungen und dementsprechend auch mehrere Ausnehmungen in der Leiterplatte vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist die Verbindungsvorrichtung aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt oder mit elektrisch leitfähigem Material beschichtet. Die Verbindungsvorrichtung kann dabei ganz oder teilweise aus Metall oder einer metallischen Verbindung gefertigt sein.
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Alternativ oder zusätzlich können auch extrinsisch oder intrinsisch leitfähige Polymere eingesetzt werden. Ferner kann die Verbindungsvorrichtung auch aus einem aus Kunststoff oder Keramik gefertigt sein und zusätzlich eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen. Denkbar sind auch elektrisch leitfähige Keramiken.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Verbindungsvorrichtung röhrenförmig, d. h. zylindrisch mit innerem Hohlraum, oder als geschlossener Zylinder ausgestaltet sein. Alternativ sind auch andere geometrische Formen denkbar, wie z. B. quaderförmig.
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Ferner kann die Verbindungsvorrichtung an der zur Ausnehmung gerichteten Seite eine Struktur aufweisen. Dadurch kann das Einbringen der Struktur innerhalb der Ausnehmung erleichtert werden. Zudem kann die Verbindungsvorrichtung dadurch besser innerhalb der Ausnehmung angeordnet werden, so dass diese dadurch besonders festgehalten wird und besonders gut positionierbar ist. Beispielsweise kann Verbindungsvorrichtung eine zahnradartige bzw. zahnradförmige Rillenstruktur aufweisen, wodurch wird das Einbringen in die Ausnehmung und die Positionierung in besonderem Maße vereinfacht wird.
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Die Verbindungsvorrichtung kann auch einen Kragen aufweisen, der zumindest an einer Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Der Kragen kann dabei auf der leiterplatte aufliegen, so dass dieser zwischen Leiterplatte und Gehäuseteil angeordnet ist. Dadurch kann die Verbindungs-vorrichtung in besonders einfacher Weise innerhalb der Ausnehmung der Leiterplatte positioniert und bei Bedarf wieder entfernt werden.
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Ferner kann die Verbindungsvorrichtung zumindest auf einer zu einem Gehäuseteil gerichteten Seite Vorsprünge (oder auch nur einen Vorsprung) aufweisen, z. B. Spitzen, Kegel, Pyramiden oder dergleichen. Dadurch können die Gehäuseteile besonders einfach und sicher kontaktiert werden.
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Zweckmäßigerweise kann die Verbindungsvorrichtung zumindest eine Kronenmuffe bzw. Krone umfassen, die zumindest teilweise in der Ausnehmung innerhalb der Leiterplatte angeordnet ist. Zudem können auch zwei Kronenmuffen vorgesehen sein, die von beiden Seiten der Leiterplatte innerhalb der Ausnehmung angeordnet werden. Die Kronenmuffen können dabei auch zahnartige Vorsprünge aufweise, welche unter anderem eine bessere Kontaktierung der Gehäuseteile und eine erleichterte Montage bewirken.
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Ferner kann die Verbindungsvorrichtung einen Durchgang aufweisen, z. B. zur Aufnahme einer Schraube oder einer anderen Verbindungsart, welche z. B. zur Fixierung der Anordnung von Gehäuseteilen und Leiterplatte dient.
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Neben- oder untergeordnet umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Steuereinrichtung, die eine erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung umfasst.
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Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeuges, welches eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung aufweist;
- 2a eine vereinfachte 3D-Darstellung einer Ausgestaltung einer Steuereinrichtung mit einer Leiterplattenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2b eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes A aus 2a;
- 3 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Teils der Leiterplattenanordnung;
- 4 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Teils einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung;
- 5a eine stark vereinfachte 3D-Darstellung einer Ausgestaltung einer erfindungs-gemäßen Verbindungsvorrichtung;
- 5b eine stark vereinfachte 3D-Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;
- 6 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Teils einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung, sowie
- 7 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Teils einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung.
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Bezugsziffer 1 in 1 bezeichnet ein Fahrzeug bzw. Fahrzeug mit verschiedenen Aktoren (Lenkung 3, Motor 4, Bremse 5), welches eine Steuereinrichtung 2 (ECU, Electronic Control Unit oder ADCU, Assisted and Automated Driving Control Unit) aufweist, durch die eine (teil-) automatisierte Steuerung des Fahrzeuges 1 oder die Ausübung von unterstützenden Fahr-funktionen erfolgen kann, indem die Steuereinrichtung 2 auf die Aktoren zugreifen kann. Ferner weist das Fahrzeug 1 Sensoren zur Umfelderfassung auf (Kamera 6, Lidarsensor 7, Radarsensor 8 sowie Ultraschallsensoren 9a-9d), deren Sensordaten zur Umfeld- und Objekterkennung genutzt werden, sodass verschiedene Assistenzfunktionen, wie z. B. Parkassistent, Notbremsassistent (EBA, Electronic Brake Assist), Abstandsfolgeregelung (ACC, Adaptive Cruise Control), Spurhalteregelung bzw. ein Spurhalteassistent (LKA, Lane Keep Assist) oder dergleichen, realisiert werden können. Die Ausführung der Assistenzfunktionen erfolgt dabei über die Steuereinrichtung 2 bzw. dem dort hinterlegten Algorithmus.
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In 2a ist eine Explosionsdarstellung einer Steuereinrichtung 2 dargestellt. Die Steuereinrichtung 2 umfasst dabei ein Gehäuse 10 welches als Erdungsteil eingesetzt wird. Das Gehäuse ist zweiteilig mit einer Oberschale bzw. einem ersten Gehäuseteil 10a und einer Unter-schale bzw. einem zweiten Gehäuseteil 10b ausgeführt, die während der Montage ineinander angeordnet werden können, z. B. gesteckt. Ferner ist eine Leiterplatte 11 bzw. Platine vorgesehen, an der ein Anschlussverbinder 12 angeordnet ist, mittels dem die Steuereinrichtung 2 mit anderen elektronischen Komponenten des Fahrzeuges 1 verbindbar ist. In 2a ist ein Ausschnitt A markiert, der in 2b vergrößert dargestellt ist. Die Leiterplatte 11 weist dabei elektrisch leitfähige Brücken bzw. Verbindungsvorrichtungen 13, 14 auf, die in Ausnehmungen 15a, 15b der Leiterplatte 11 angeordnet sind und das erste Gehäuseteil 10a und das zweite Gehäuseteil 10b durch die Leiterplatte 11 hindurch elektrisch leitfähig miteinander verbinden. Es können beliebig viele Ausnehmungen auf der Leiterplatte 11 vorgesehen sein, welche dazu vorgesehen sind, erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtungen aufnehmen, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zu und/oder zwischen den Gehäuseteilen 10a, 10b herzustellen. Ferner weisen die Verbindungsvorrichtungen 13, 14 auf der Oberseite Vorsprünge auf, die als Spitzen 20 ausgestaltet sind, um das Gehäuseteil 10a besser zu kontaktieren, da diese z. B. auch eine Gießhaut (Isolationsschicht) des Gehäuseteils 10a durchdringen können.
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In 3 ist die erfindungsgemäße Anordnung anhand einer Schnittdarstellung von Leiterplatte 11 sowie Gehäuseteilen 10a und 10b gezeigt, wobei sich die Verbindungsvorrichtungen 13, 14 in den Ausnehmungen 15a, 15b der Leiterplatte 11 befinden.
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Ferner ist in 4 eine Schnittdarstellung von Leiterplatte 11 sowie Gehäuseteilen 10a und 10b gezeigt, wobei sich in den Ausnehmungen 15a, 15b der Leiterplatte 11 Verbindungsvor-richtungen 16, 17 befinden, die jeweils einen Kragen 18, 19 aufweisen, der an der oberen Seite der Leiterplatte, d. h. zum Gehäuseteil 10a hin angeordnet ist. Der Kragen 18, 19 liegt dabei auf dieser Seite der Leiterplatte 11 auf, so dass dieser zwischen Leiterplatte 11 und Gehäuse-teil 10a angeordnet ist, wodurch die Verbindungsvorrichtung besonders einfach innerhalb der Ausnehmung 15a, 15b positionierbar ist. Ferner ist in 5a die Verbindungsvorrichtungen 16 mit Kragen 18 stark vereinfacht dargestellt. Zudem ist in 5b die Verbindungsvorrichtungen 16 mit Kragen 18 und Spitzen 20 dargestellt.
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Zweckmäßigerweise kann die Verbindungsvorrichtung auch eine sogenannte Kronenmuffe, insbesondere eine feinzahnige Kronenmuffe, umfassen. In 6 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der eine Kronenmuffe 21 auf die Leiterplatte 11 und eine Kronenmuffe 22 auf die gegenüberliegende Seite der Leiterplatte 11 aufgebracht werden. Die Kronenmuffen 21, 22 weisen dabei Zähne bzw. zahnartige Vorsprünge auf, die durch die Gießhaut (Isolations-schicht) der Gehäuseteile 10a, 10b dringen können. Die Vorsprünge können dabei spitz, stumpf, pyramidenartig, kegelförmig oder dergleichen ausgestaltet sein. Innerhalb der Kronenmuffen 21, 22 ist zudem eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen bzw. angeordnet, wie z. B. ein Stift oder eine Schraube 23 mit Gewinde 24, die den Schraube 23 in einer Ausnehmung 25 (insbesondere mit Innengewinde) des Gehäuseteils 10b festsetzen, die die Anordnung von Gehäuseteilen 10a, 10b und Leiterplatte 11 fixiert. Ferner kann auch nur eine Kronenmuffe 21 (oder Kronenmuffe 22) vorgesehen sein, wie exemplarisch in 7 dargestellt. Zudem ist zwischen Schraube 23 und Gehäuseteil 10a eine Fächerscheibe 26 bzw. Mutter mit Zacken angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann hier auch eine Unterlegscheibe oder ein O-Ring oder dergleichen vorgesehen sein. In einfacher Weise können die Kronen bzw. Kronenmuffen 21, 22 während des Herstellungsprozesses aufgebracht werden, z. B. während der SMD (Surface-Mounted Device)- bzw. SMT (Surface-Mounting Technology)-Fertigungslinie bzw. bei der Oberflächenmontage.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Steuereinrichtung
- 3
- Lenkung
- 4
- Motor
- 5
- Bremse
- 6
- Kamera
- 7
- Lidarsensor
- 8
- Radarsensor
- 9a-d
- Ultraschallsensor
- 10
- Gehäuse
- 10a
- Gehäuseteil
- 10b
- Gehäuseteil
- 11
- Leiterplatte
- 12
- Anschlussverbinder
- 13
- Verbindungsvorrichtung
- 14
- Verbindungsvorrichtung
- 15a, 15b
- Ausnehmung
- 16
- Verbindungsvorrichtung
- 17
- Verbindungsvorrichtung
- 18
- Kragen
- 19
- Kragen
- 20
- Spitze
- 21
- Kronenmuffe
- 22
- Kronenmuffe
- 23
- Schraube
- 24
- Gewinde
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Fächerscheibe
- A
- Ausschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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