DE102022106274B3

DE102022106274B3 - Filterkomponente, Verwendung einer Filterkomponente und Verfahren zur Herstellung einer Filterkomponente

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Publication number: DE102022106274B3
Application number: DE102022106274.0A
Authority: DE
Inventors: Karl Niklas
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2042-03-18
Also published as: WO2023174719A1

Abstract

Es wird eine Filterkomponente angegeben, die eine Leiterplatte (1) mit einer darauf aufgebrachten elektrischen Schaltung (2), eine Stromschiene (3) und eine klemmende Steckverbindung (4) aufweist, wobei die klemmende Steckverbindung (4) auf der Leiterplatte (1) angeordnet ist, mit der elektrischen Schaltung (2) elektrisch verbunden ist, und zu einer elektrischen Kontaktierung der elektrischen Schaltung (2) mit der Stromschiene (3) eingerichtet ist und wobei die klemmende Steckverbindung (4) einen Abstandshalter (7) umfasst, der mit der Leiterplatte (1) und der Stromschiene (3) einen Bauraum (8) bildet. Des Weiteren wird eine Verwendung einer Filterkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer Filterkomponente angegeben.

Description

Es werden eine Filterkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer Filterkomponente angegeben.
Filterkomponenten, insbesondere EMV -Filterkomponenten, werden beispielsweise verwendet, um unerwünschte Störsignale in Stromleitern oder elektrischen Verbindungselementen zwischen elektronischen Bauteilen zumindest teilweise zu unterdrücken oder zu eliminieren. Zum Beispiel werden in elektrisch betriebenen Fahrzeugen Gleichspannungswandler eingesetzt, die eine Quelle unerwünschter Störsignale sein können. Um eine negative Beeinflussung oder Beschädigung weiterer elektronischer Bauteile zu vermeiden, wird insbesondere zwischen dem Gleichspannungswandler und den weiteren elektronischen Bauteilen eine Filterkomponente angeordnet. Eine Filterkomponente ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2016 110 742 A1 bekannt.
Die Druckschrift DE 10 2017 108 383 A1 beschreibt einen Filter mit einer Leiterplatte und Stromschienen.
Die Druckschrift DE 10 2016 205 635 A1 beschreibt ein Verbindungselement.
Die elektrischen Verbindungselemente zwischen den elektronischen Bauteilen sind zum Beispiel als Stromschienen ausgebildet, um einen hohen Betriebsstrom tragen zu können. Zwischen der Filterkomponente und der Stromschiene besteht ein elektrischer Kontakt zur Ableitung des elektrischen Störsignals. Eine Lötverbindung zwischen der Stromschiene und der Filterkomponente ist beispielsweise wegen eines starken Lötwärmeabflusses nicht möglich. Daher wird der elektrische Kontakt zwischen der Stromschiene und der Filterkomponente zum Beispiel durch eine Schraubverbindung hergestellt.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine verbesserte Filterkomponente anzugeben, die eine besonders kompakte Bauform aufweist. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Des Weiteren soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Filterkomponente angegeben werden, bei dem die Filterkomponente besonders kompakt ausgebildet wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Filterkomponente sowie des Verfahrens zur Herstellung der Filterkomponente sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Filterkomponente weist eine Leiterplatte mit einer darauf aufgebrachten elektrischen Schaltung auf. Die elektrische Schaltung ist beispielsweise ein Tiefpassfilter, der zur Filterung hochfrequenter Störsignale eingerichtet ist. Insbesondere weist die elektrische Schaltung mehrere elektronische Komponenten, zum Beispiel elektrische Widerstände und Kondensatoren auf. Des Weiteren weist die elektrische Schaltung zumindest einen Anschlusskontakt und einen Massekontakt auf. Die elektronischen Komponenten sowie der Anschlusskontakt und der Massekontakt sind bevorzugt über Leiterbahnen auf der Leiterplatte elektrisch miteinander verbunden.
Die Filterkomponente weist eine Stromschiene auf. Die Stromschiene ist insbesondere dazu eingerichtet, einen hohen elektrischen Betriebsstrom zu tragen. Beispielsweise ist die Stromschiene für einen kontinuierlichen oder veränderlichen Betriebsstrom von zumindest 50 Ampere ausgelegt. Die Stromschiene ist zum Beispiel eine Flachleitung und weist bevorzugt zumindest eine ebene Fläche auf, die zum Ausbilden eines Bohrloches in der Stromschiene eingerichtet ist. Beispielsweise weist die Stromschiene eine rechteckige oder quadratische Querschnittsfläche auf.
Die Stromschiene weist insbesondere ein elektrisch leitfähiges Material mit einem geringen elektrischen Widerstand auf. Beispielsweise weist die Stromschiene ein Metall auf oder ist aus einem Metall gebildet, beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium.
Die Filterkomponente weist eine klemmende Steckverbindung auf. Die klemmende Steckverbindung ist auf der Leiterplatte angeordnet, mit der elektrischen Schaltung elektrisch verbunden, und zu einer elektrischen Kontaktierung der elektrischen Schaltung mit der Stromschiene eingerichtet. Insbesondere ist die klemmende Steckverbindung sowohl mit der Leiterplatte, als auch mit der Stromschiene mechanisch verbunden, sowie mit dem Anschlusskontakt der elektrischen Schaltung elektrisch leitend verbunden. Des Weiteren ist die klemmende Steckverbindung mit der Stromschiene elektrisch verbunden.
Die mechanische und elektrische Verbindung zwischen der Stromschiene und der klemmenden Steckverbindung kann reversibel oder bevorzugt irreversibel ausgebildet sein. Beispielsweise ist die klemmende Steckverbindung dazu eingerichtet, auf oder in die Stromschiene gesteckt zu werden und dabei die Stromschiene mechanisch klemmend zu fixieren. Die klemmende Steckverbindung weist vorteilhaft insbesondere eine kompaktere Bauform auf, als beispielsweise eine Schraubverbindung zwischen der Leiterplatte und der Stromschiene.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente umfasst die klemmende Steckverbindung einen elektrisch leitenden Stift, der in ein Loch in der Stromschiene eingepresst ist, so dass zwischen dem elektrisch leitenden Stift und der Stromschiene eine kraftschlüssige, elektrisch leitfähige Verbindung besteht. Der elektrisch leitende Stift weist beispielsweise ein Metall auf oder besteht aus einem Metall. Insbesondere ist der elektrisch leitende Stift zu einer press-fit Verbindung mit der Stromschiene eingerichtet.
Durch einen hohen Pressdruck beim Einpressen kann der elektrisch leitende Stift mit der Stromschiene lokal verschweißen. Somit kann auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Stift und der Stromschiene bestehen.
Eine Querschnittsfläche des Loches in der Stromschiene kann eine gleiche oder eine unterschiedliche Form wie eine Querschnittsfläche des elektrisch leitenden Stiftes aufweisen. In anderen Worten weisen der elektrisch leitende Stift und das Loch gleiche oder unterschiedliche Querschnittskontouren auf. Zum Beispiel hat das Loch eine kreisförmige oder eine ovale Querschnittsfläche, während der elektrisch leitende Stift eine kreisförmige, rechteckige oder quadratische Querschnittsfläche aufweisen kann. Beispielsweise kann durch Einpressen eines elektrisch leitenden Stiftes mit einer rechteckigen Querschnittsfläche in ein kreisförmiges Loch vorteilhaft ein guter Kontakt bei einem vergleichsweise niedrigen Pressdruck erzielt werden.
Bevorzugt wird der metallische Stift und/oder das Loch in der Stromschiene beim Einpressen verformt, so dass eine dauerhafte, mechanische und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem metallischen Stift und der Stromschiene besteht. Insbesondere ist ein maximaler Durchmesser des elektrisch leitenden Stifts in einem Kontaktbereich mit der Stromschiene vor dem Einpressen geringfügig größer, als ein maximaler Durchmesser des Lochs in der Stromschiene. Hier und im Folgenden bezeichnet der maximale Durchmesser insbesondere eine lineare Abmessung der Querschnittsfläche in einer Richtung, in der die lineare Abmessung am größten ist. Beispielsweise ist der maximale Durchmesser des elektrisch leitenden Stifts im Kontaktbereich um ein bis zehn Prozent größer, als der maximale Durchmesser des Lochs. Durch das Einpressen des elektrisch leitfähigen Stifts in das Loch entsteht somit eine niederohmige, elektrisch leitfähige und mechanische Verbindung.
Das Loch in der Stromschiene kann beispielsweise als ein durchgehendes Loch oder als ein Sackloch ausgebildet sein. Dabei durchdringt das Sackloch die Stromschiene nicht vollständig, während das durchgehende Loch die Stromschiene vollständig durchdringt.
Die Querschnittsfläche des elektrisch leitenden Stifts ist bevorzugt kleiner, als eine Querschnittsfläche der Stromschiene. Der elektrisch leitende Stift ist zum Ableiten eines elektrischen Stromes des Störsignals eingerichtet. Dabei ist der elektrische Strom des Störsignals beispielsweise um ein Vielfaches kleiner als der Betriebsstrom, der von der Stromschiene getragen wird. Insbesondere kann die Querschnittsfläche des elektrisch leitenden Stifts an den kleinen elektrischen Strom des Störsignals angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente ist der elektrisch leitende Stift in dem Kontaktbereich mit der Stromschiene plastisch oder elastisch verformbar. Beispielsweise ist der elektrisch leitende Stift im Kontaktbereich geschlitzt, sodass die Querschnittsfläche des elektrisch leitenden Stifts im Kontaktbereich größer ist, als im restlichen Bereich des elektrisch leitfähigen Stiftes. Der in das Loch eingepresste elektrisch leitende Stift ist im Kontaktbereich insbesondere plastisch oder elastisch verformt, wodurch eine kraftschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Stromschiene und der klemmenden Steckverbindung hergestellt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente ist der elektrisch leitende Stift in eine Durchkontaktierung in der Leiterplatte eingepresst, so dass zwischen dem elektrisch leitenden Stift und der Durchkontaktierung eine kraftschlüssige, elektrisch leitfähige Verbindung besteht.
Die Durchkontaktierung ist insbesondere ein Loch in der Leiterplatte. Dieses Loch ist mit einem elektrisch leitfähigen Material ausgekleidet, wobei das elektrisch leitfähige Material beispielsweise über Leiterbahnen auf der Leiterplatte mit der elektrischen Schaltung elektrisch verbunden ist. Bevorzugt ist der elektrisch leitende Stift in einem Kontaktbereich mit der Durchkontaktierung ähnlich ausgebildet, wie in dem Kontaktbereich mit der Stromschiene. Insbesondere ist der in die Durchkontaktierung eingepresste elektrisch leitende Stift im Kontaktbereich mit der Durchkontaktierung plastisch verformt, so dass eine niederohmige elektrisch leitfähige und mechanische Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Stift und der Durchkontaktierung besteht.
Die klemmende Steckverbindung umfasst einen Abstandshalter, der mit der Leiterplatte und der Stromschiene einen Bauraum bildet. Bevorzugt weist der Abstandshalter ein elektrisch isolierendes Material auf oder besteht aus einem elektrisch isolierenden Material. Das elektrisch isolierende Material ist beispielsweise ein Polymer.
Die Stromschiene ist insbesondere von einer Hauptfläche der Leiterplatte beabstandet angeordnet. Beispielsweise bestimmt der Abstandshalter einen Abstand zwischen der Hauptfläche der Leiterplatte und der Stromschiene. Der Bauraum ist insbesondere ein Zwischenraum zwischen der Hauptfläche der Leiterplatte und der Stromschiene. Beispielsweise sind in dem Bauraum die Komponenten der elektrischen Schaltung angeordnet. Der Abstandshalter ist bevorzugt um den elektrisch leitenden Stift herum angeordnet und kann eine elektrische Isolierung des elektrisch leitenden Stifts im Bauraum bilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente ist im Bauraum ein magnetischer Ringkern angeordnet, der die Stromschiene umgibt. Der magnetische Ringkern ist insbesondere von der Stromschiene und der elektrischen Schaltung galvanisch getrennt. Des Weiteren ist der magnetische Ringkern mit der Leiterplatte beispielsweise über eine Transportsicherung mechanisch verbunden.
Der magnetische Ringkern kann beispielsweise eine ovale oder flachovale Bauform aufweisen. In anderen Worten weist der magnetische Ringkern einen ovalen oder flachovalen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Hauptachse des magnetischen Ringkerns auf. Hier und im Folgenden bezeichnet die Hauptachse des magnetischen Ringkerns eine Achse durch ein Zentrum des magnetischen Ringkerns, die entlang eines Lochs im magnetischen Ringkern läuft. Durch eine flachovale Bauform kann eine Querschnittsfläche des Lochs im magnetischen Ringkern beispielsweise an eine rechteckige Querschnittsfläche der Stromschiene angepasst werden. Somit weist die Filterkomponente vorteilhaft eine kompaktere Bauform auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente ist die Stromschiene in einer Ebene parallel zu einer Hauptfläche der Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise weist die Filterkomponente zumindest zwei magnetische Ringkerne auf, die auf der Leiterplatte koaxial angeordnet sind, so dass die Stromschiene die magnetischen Ringkerne entlang der gemeinsamen Hauptachse durchdringt. Dabei ist die Hauptachse der magnetischen Ringkerne parallel zur Hauptfläche der Leiterplatte angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente beträgt die Querschnittsfläche der Stromschiene zumindest 5 Quadratmillimeter. Insbesondere ist die Querschnittsfläche der Stromschiene so groß, dass eine elektrische Kontaktierung der Stromschiene mit der elektrischen Schaltung nicht durch eine Lötverbindung erfolgen kann. Beispielsweise ist der Lötwärmeabfluss durch die Stromschiene so groß, dass das Ausbilden einer Lötverbindung nicht möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Filterkomponente sind Komponenten der elektrischen Schaltung auf einer der Stromschiene gegenüberliegenden Hauptfläche der Leiterplatte angeordnet. Insbesondere sind keine oder nur ein Teil der Komponenten der elektrischen Schaltung im Bauraum zwischen der Stromschiene und der Leiterplatte angeordnet. Somit können beispielsweise mehrere magnetische Ringkerne im Bauraum mit einem kleineren Abstand und daher mit einer höheren Packungsdichte angeordnet werden. Dadurch verkürzt sich vorteilhaft insbesondere eine Baulänge der Filterkomponente in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Stromschiene.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Filterkomponente zusätzlich einen elektrisch isolierenden Verguss auf, der zumindest die Stromschiene, den magnetischen Ringkern und die Leiterplatte umschließt und zu einer mechanischen Stabilisierung der Filterkomponente eingerichtet ist. Insbesondere bleiben nur Anschlussbereiche der Stromschiene sowie Massekontakte der elektrischen Schaltung frei vom elektrisch isolierenden Verguss. Bevorzugt umschließt der elektrisch isolierende Verguss auch magnetische Ringkerne, die beispielsweise mit der Transportsicherung an der Leiterplatte mechanisch befestigt sind. Der elektrisch isolierende Verguss ist somit insbesondere zu einer rüttelfesten und/oder schüttelfesten mechanischen Verbindung aller Teile der Filterkomponente, sowie zu einer elektrischen Isolierung der Filterkomponente eingerichtet.
Da der Verguss zur mechanischen Stabilisierung der Filterkomponente eingerichtet ist, kann der elektrisch leitende Stift eine besonders kleine Querschnittsfläche aufweisen, die insbesondere nicht zu einer dauerhaften mechanischen Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Stromschiene eingerichtet ist. Somit kann die klemmende Steckverbindung eine kleine Bauform aufweisen, wodurch die Filterkomponente vorteilhaft eine kompakte Bauform aufweist.
Die hier beschriebene Filterkomponente wird insbesondere zur zumindest teilweisen Unterdrückung elektromagnetischer Störsignale in einem elektrischen Strom verwendet, der während des Betriebs der Filterkomponente durch die Stromschiene fließt.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Filterkomponente angegeben. Durch das Verfahren kann insbesondere eine hier beschriebene Filterkomponente hergestellt werden. Somit sind alle Merkmale der Filterkomponente auch für das Verfahren zur Herstellung der Filterkomponente offenbart, und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Filterkomponente wird zunächst die Leiterplatte mit der elektrischen Schaltung und der auf der Leiterplatte aufgebrachten klemmenden Steckverbindung bereitgestellt. Die klemmende Steckverbindung wird mit der elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Stromschiene relativ zur klemmenden Steckverbindung ausgerichtet. Insbesondere werden der elektrisch leitfähige Stift der klemmenden Steckverbindung und das Loch in der Stromschiene so zueinander ausgerichtet, dass der elektrisch leitfähige Stift in das Loch eingepresst werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die klemmende Steckverbindung zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Stromschiene und der elektrischen Schaltung in die Stromschiene eingepresst. Insbesondere wird der elektrisch leitfähige Stift der klemmenden Steckverbindung so in das Loch in der Stromschiene eingepresst, dass der elektrisch leitfähige Stift in einem Kontaktbereich zur Stromschiene elastisch oder plastisch verformt wird. Dadurch entsteht eine kraftschlüssige, mechanische und niederohmige, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Stromschiene und der klemmenden Steckverbindung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein magnetischer Ringkern auf der Leiterplatte angeordnet und mechanisch fixiert, und die Stromschiene wird vor dem Ausrichten relativ zur klemmenden Steckverbindung durch den magnetischen Ringkern geführt.
Des Weiteren wird die Stromschiene insbesondere parallel zur Hauptfläche der Leiterplatte angeordnet und entlang der Hauptachse des magnetischen Ringkerns durch dessen Zentrum geführt. Dabei bleibt der magnetische Ringkern von der Stromschiene und der elektrischen Schaltung galvanisch getrennt.
Der magnetische Ringkern wird mit der Leiterplatte, dem Abstandshalter und/oder anderen Rahmenteilen bevorzugt über eine Transportsicherung mechanisch verbunden, nachdem die Stromschiene durch den Ringkern geführt wird. Die Transportsicherung ist zu einer vorübergehenden mechanischen Fixierung, zumindest bis zur fertigen Herstellung der Filterkomponente, eingerichtet. Eine dauerhafte mechanische Verbindung des magnetischen Ringkerns mit der Leiterplatte erfolgt beispielsweise durch einen elektrisch isolierenden Verguss, mit dem die Filterkomponente vergossen wird. Die Transportsicherung weist bevorzugt eine kleinere Bauform als ein dauerhaftes Verbindungselement auf. Somit weist die gesamte Filterkomponente vorteilhaft eine kompaktere Bauform auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Filterkomponente nach dem Einpressen der klemmenden Steckverbindung mit dem elektrisch isolierenden Verguss vergossen. Der elektrisch isolierende Verguss weist beispielsweise ein Gießharz auf und ist insbesondere zur mechanischen Stabilisierung der Filterkomponente, sowie zu einer verbesserten Wärmeableitung eingerichtet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Filterkomponente sowie des Verfahrens zur Herstellung einer Filterkomponente ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Filterkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die 2 bis 5 zeigen schematische perspektivische Darstellungen von Filterkomponenten gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
Die 6 und 7 zeigen schematische Schnittdarstellungen von Stadien eines Verfahrens zur Herstellung einer Filterkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß oder klein dargestellt sein.
Die Filterkomponente gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 weist eine Leiterplatte 1 mit einer darauf aufgebrachten elektrischen Schaltung 2 auf. Eine klemmende Steckverbindung 4 stellt einen mechanischen Kontakt zwischen der Leiterplatte 1 und einer parallel zu einer Hauptfläche 10 der Leiterplatte verlaufenden Stromschiene 3 her. Des Weiteren ist die klemmende Steckverbindung 4 dazu eingerichtet, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Stromschiene 3 und der elektrischen Schaltung 2 auf der Leiterplatte 1 herzustellen. Die elektrische Schaltung 2 ist zur zumindest teilweisen Unterdrückung von Störsignalen in einem elektrischen Strom eingerichtet, der während des Betriebs der Filterkomponente durch die Stromschiene fließt.
Die klemmende Steckverbindung 4 umfasst einen elektrisch leitenden Stift 5 sowie einen Abstandshalter 7. Der Abstandshalter 7 umgibt den elektrisch leitenden Stift 5 teilweise und ist zu einer elektrischen Isolierung des elektrisch leitenden Stifts 5 in einem Bereich zwischen der Stromschiene 3 und der Leiterplatte 1 eingerichtet. Gegenüberliegende Endbereiche des elektrisch leitenden Stifts 5 sind frei vom Abstandshalter 7 und zur elektrischen Kontaktierung der Stromschiene 3 sowie der elektrischen Schaltung 2 auf der Leiterplatte 1 eingerichtet.
Der elektrisch leitende Stift 5 ist insbesondere in ein Loch 6 in der Stromschiene 3 eingepresst. Hier ist das Loch 6 als ein durchgehendes Loch 6 ausgebildet, das die Stromschiene 3 vollständig durchdringt. Durch das Einpressen des elektrisch leitenden Stiftes 5 in das Loch 6 entsteht eine mechanische, kraftschlüssige, sowie elektrisch leitende Verbindung zwischen der Stromschiene 3 und dem elektrisch leitenden Stift 5.
Insbesondere ist der elektrisch leitende Stift 5 in einem Kontaktbereich mit der Stromschiene 3 plastisch oder elastisch verformbar. Beispielsweise ist der elektrisch leitende Stift 5 im Kontaktbereich geschlitzt und weist vor dem Einpressen einen geringfügig größeren maximalen Durchmesser als das Loch 6 in der Stromschiene 3 auf.
Des Weiteren ist der elektrische leitende Stift 5 über eine Durchkontaktierung 11 in der Leiterplatte 1 mit dieser mechanisch und elektrisch verbunden. Beispielsweise ist der elektrisch leitende Stift 5 mittels einer Lötverbindung oder durch eine Einpressverbindung in der Durchkontaktierung 11 befestigt.
Der Abstandshalter 7 ist des Weiteren dazu eingerichtet, einen Abstand A zwischen der Hauptfläche 10 der Leiterplatte 1 und der Stromschiene 3 festzulegen. Dadurch entsteht insbesondere ein Bauraum 8 zwischen der Leiterplatte 1 und der Stromschiene 3. In dem Bauraum 8 sind Komponenten der elektrischen Schaltung 2 sowie ein magnetischer Ringkern 9 angeordnet. Die Komponenten der elektrischen Schaltung 2, oder zumindest ein Teil davon, können auch auf einer vom Bauraum 8 abgewandten Hauptfläche der Leiterplatte 1 angeordnet sein.
Der magnetische Ringkern 9 ist mit einer Transportsicherung 12 auf der Leiterplatte 1 mechanisch fixiert und umgibt die Stromschiene 3. Insbesondere durchdringt die Stromschiene 3 den magnetischen Ringkern 9 entlang dessen Hauptachse 13. Dabei ist der magnetische Ringkern 9 von der Stromschiene 3 und von der elektrischen Schaltung 2 galvanisch getrennt.
Das Ausführungsbeispiel in 2 zeigt eine Filterkomponente, die im Gegensatz zur Filterkomponente in 1 drei magnetische Ringkerne 9 aufweist, die koaxial angeordnet und mittels Transportsicherungen 12 auf der Leiterplatte 1 mechanisch fixiert sind. Die magnetischen Ringkerne 9 umschließen zwei Stromschienen 3, die jeweils über drei klemmende Steckverbindungen 4 mit der Leiterplatte 1 und der darauf angeordneten elektrischen Schaltung 2 verbunden sind. Die zwei Stromschienen 3 sind Teil eines geschlossenen Stromkreises, wobei der elektrische Strom in den zwei Stromschienen während des Betriebs in entgegengesetzte Richtung fließt.
Komponenten der elektrischen Schaltung 2 sind insbesondere auf einer der Stromschiene 3 gegenüberliegenden Hauptfläche der Leiterplatte 1 angeordnet. Dadurch bleibt der Bauraum 8 frei von Komponenten der elektrischen Schaltung 2, wodurch eine höhere Packungsdichte der magnetischen Ringkerne 9 erzielt werden kann. Somit weist die Filterkomponente vorteilhaft eine geringe Ausdehnung in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Stromschienen 3 auf. Massekontakte 14 sind zu einer externen Erdung der Filterkomponente eingerichtet.
3 zeigte eine weitere perspektivische Darstellung der Filterkomponente gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 in einer Draufsicht auf die Hauptfläche 10 der Leiterplatte 1. Insbesondere sind in 3 die sechs elektrisch leitenden Stifte 5 der klemmenden Steckverbindungen 4 gezeigt, die in sechs zugehörige Löcher 6 in den beiden Stromschienen 3 eingepresst sind.
Die Filterkomponente gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 weist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 2 und 3 eine elektrische Schaltung 2 auf, deren Komponenten im Bauraum 8 zwischen der Stromschiene 3 und der Leiterplatte 1 angeordnet sind. Insbesondere sind keine Komponenten der elektrischen Schaltung auf der der Stromschiene 3 gegenüberliegenden Hauptfläche der Leiterplatte 1 angeordnet. Dadurch weist die Filterkomponente vorteilhaft eine geringe Bauhöhe in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte 1 auf.
4 zeigt eine Seitenansicht der Filterkomponente während 5 eine perspektivische Ansicht zeigt, wobei zur besseren Darstellbarkeit eine der zwei Stromschienen 3 nicht gezeigt ist. Die elektrisch leitenden Stifte 5 sind im Kontaktbereich mit der Stromschiene 3 geschlitzt. Durch das Einpressen in die Stromschiene 3 sind die elektrisch leitenden Stifte 5 im geschlitzten Bereich plastisch verformt uns bilden somit einen besonders guten elektrischen und mechanischen Kontakt mit der Stromschiene 3.
6 zeigt ein Stadium der Filterkomponente nach einem Verfahrensschritt gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem der magnetische Ringkern 9 auf die die Stromschiene 3 aufgeschoben wurde und die Stromschiene 3 relativ zur klemmenden Steckverbindung 4 ausgerichtet wurde. Insbesondere ist die Stromschiene 3 parallel zur Hauptachse 13 durch den magnetischen Ringkern 9 geführt und so ausgerichtet, dass der elektrisch leitende Stift 5 in das Loch 6 in der Stromschiene 3 eingepresst werden kann. Insbesondere ist das Loch 6 in der Stromschiene 3 als Sackloch ausgeführt, das die Stromschiene 3 nicht vollständig durchdringt.
7 zeigt eine schematische Darstellung der Filterkomponente nach einem weiteren Verfahrensschritt, bei dem der elektrisch leitende Stift 5 der klemmenden Steckverbindung 4 in das Loch 6 der Stromschiene 3 eingepresst wird und der magnetische Ringkern 9 mit der Leiterplatte 1 über eine Transportsicherung 12 mechanisch fixiert wird. Zur mechanischen Stabilisierung sowie zur elektrischen Isolierung wird die Filterkomponente bevorzugt in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem elektrisch isolierenden Verguss umschlossen, wobei insbesondere nur Anschlussbereiche der Stromschienen 3 sowie Massekontakte 14 (hier nicht dargestellt, siehe zum Beispiel 2 und 3) freibleiben.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: elektrische Schaltung
3: Stromschiene
4: klemmende Steckverbindung
5: elektrisch leitender Stift
6: Loch
7: Abstandshalter
8: Bauraum
9: magnetischer Ringkern
10: Hauptfläche
11: Durchkontaktierung
12: Transportsicherung
13: Hauptachse
14: Massekontakt
A: Abstand

Claims

Filterkomponente, aufweisend: eine Leiterplatte (1) mit einer darauf aufgebrachten elektrischen Schaltung (2), eine Stromschiene (3) und eine klemmende Steckverbindung (4), wobei die klemmende Steckverbindung (4) auf der Leiterplatte (1) angeordnet ist, mit der elektrischen Schaltung (2) elektrisch verbunden ist, und zu einer elektrischen Kontaktierung der elektrischen Schaltung (2) mit der Stromschiene (3) eingerichtet ist, und wobei die klemmende Steckverbindung (4) einen Abstandshalter (7) umfasst, der mit der Leiterplatte (1) und der Stromschiene (3) einen Bauraum (8) bildet.
Filterkomponente nach dem vorherigen Anspruch, wobei die klemmende Steckverbindung (4) einen elektrisch leitenden Stift (5) umfasst, der in ein Loch (6) in der Stromschiene (3) eingepresst ist, so dass zwischen dem elektrisch leitenden Stift (5) und der Stromschiene (3) eine kraftschlüssige, elektrisch leitfähige Verbindung besteht.
Filterkomponente nach dem vorherigen Anspruch, wobei der elektrisch leitende Stift (5) in einem Kontaktbereich mit der Stromschiene (3) plastisch oder elastisch verformbar ist.
Filterkomponente nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der elektrisch leitende Stift (5) in eine Durchkontaktierung (11) in der Leiterplatte (1) eingepresst ist, so dass zwischen dem elektrisch leitenden Stift (5) und der Durchkontaktierung (11) eine kraftschlüssige, elektrisch leitfähige Verbindung besteht.
Filterkomponente nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Bauraum (8) ein magnetischer Ringkern (9) angeordnet ist, der die Stromschiene (3) umgibt.
Filterkomponente nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stromschiene (3) in einer Ebene parallel zu einer Hauptfläche (10) der Leiterplatte (1) angeordnet ist.
Filterkomponente nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Querschnittsfläche der Stromschiene (3) zumindest 5 Quadratmillimeter beträgt.
Filterkomponente nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Komponenten der elektrischen Schaltung (2) auf einer der Stromschiene (3) gegenüberliegenden Hauptfläche der Leiterplatte (1) angeordnet sind.
Filterkomponente nach einem der vorherigen Ansprüche, zusätzlich aufweisend einen elektrisch isolierenden Verguss, der zumindest die Stromschiene (3), den Ringkern (9) und die Leiterplatte (1) umschließt und zu einer mechanischen Stabilisierung der Filterkomponente eingerichtet ist.
Verwendung einer Filterkomponente nach einem der vorherigen Ansprüche, zur zumindest teilweisen Unterdrückung elektromagnetischer Störsignale in einem elektrischen Strom, der während des Betriebs der Filterkomponente durch die Stromschiene (3) fließt.
Verfahren zur Herstellung einer Filterkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Leiterplatte (1) mit einer elektrischen Schaltung (2) und einer auf der Leiterplatte (1) aufgebrachten klemmenden Steckverbindung (4) bereitgestellt wird, die klemmende Steckverbindung (4) mit der elektrischen Schaltung (2) elektrisch verbunden wird, eine Stromschiene (3) relativ zur klemmenden Steckverbindung (4) ausgerichtet wird, und die klemmende Steckverbindung (4) in die Stromschiene (3) eingepresst wird zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Stromschiene (3) und der elektrischen Schaltung (2).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein magnetischer Ringkern (9) auf der Leiterplatte (1) angeordnet und mechanisch fixiert wird, und die Stromschiene (3) vor dem Ausrichten relativ zur klemmenden Steckverbindung (4) durch den magnetischen Ringkern (9) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei zumindest ein magnetischer Ringkern (9) auf die Stromschiene (3) aufgeschoben wird, bevor die klemmende Steckverbindung (4) in die Stromschiene (3) eingepresst wird, und der magnetische Ringkern (9) anschließend mit einer Transportsicherung (12) mechanisch fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Filterkomponente nach dem Einpressen der klemmenden Steckverbindung (4) mit einem elektrisch isolierenden Verguss vergossen wird.