DE10222534A1

DE10222534A1 - Elektronische Baugruppe

Info

Publication number: DE10222534A1
Application number: DE2002122534
Authority: DE
Inventors: Frank Hallitschke; Vera Kleikemper; Wolfgang Thiel
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2002-05-18
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2003-11-27

Abstract

Vorgeschlagen wird eine einfache und kostengünstige Anordnung der elektronischen Baugruppe mit einem Gehäuse, bei der mindestens ein Steckeranschluss durch die Verbindung eines im Gehäuse integrierten, Pindurchbrüche aufweisenden Einsatzteils mit einem Kontaktierungselemente aufweisenden Schaltungsträger ausgebildet ist. DOLLAR A Zur Realisierung einer zuverlässigen Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Störungen besteht das Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material, während das Einsatzteil aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht. DOLLAR A Elektronische Baugruppe als Steuergerät im Kfz-Bereich.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe wie sie beispielsweise aus der DE 100 17 335 A1 bekannt ist. Derartige elektronische Baugruppen werden in vielen Bereichen für unterschiedliche Anwendungen und Aufgaben eingesetzt; beispielsweise sind im Kraftfahrzeugbereich elektronische Baugruppen als Steuergeräte zur Verarbeitung von Messsignalen und/oder zur Steuerung von Aggregatefunktionen oder von Komponenten des Kraftfahrzeugs vorgesehen.

Elektronische Baugruppen bestehen üblicherweise aus einem Schaltungsträger (beispielsweise einer Leiterplatte), einer auf diesem Schaltungsträger angeordneten Schaltungsanordnung mit Bauelementen und Kontaktierungselementen und einem die Schaltungsanordnung zum Schutz gegen Umwelteinflüsse umschließenden Gehäuse. Damit die elektronische Baugruppe von außen kontaktiert werden kann, ist im Gehäuse der elektronischen Baugruppe mindestens eine Steckerbuchse integriert, die eine bestimmte Anzahl von Öffnungen (Pindurchbrüche) aufweist. Die auf dem Schaltungsträger angeordneten Kontaktierungselemente (bsp. unter Verwendung der Einpresstechnik realisierte, senkrecht zum Schaltungsträger abstehende Einpresskontakte) sind so positioniert, dass jeweils ein Kontaktierungselement mittig durch den korrespondierenden Pindurchbruch einer Steckerbuchse geführt wird. An die Kontaktierungselemente einer Steckerbuchse kann ein zur Steckerbuchse passender Anschlussstecker angeschlossen werden.

Bei der gattungsgemäßen elektronischen Baugruppe der DE 100 17 335 A1 werden zur genauen Positionierung der Kontaktierungselemente bezüglich der Pindurchbrüche der Steckerbuchsen vor allem bei großen Abmessungen des Gehäuses und bei einer Vielzahl von im Gehäuse integrierten Steckerbuchsen (insbesondere bei der Verwendung von Einpresskontakten als Kontaktierungselemente) die Steckerbuchsen vom Gehäuse entkoppelt (schwimmend, d. h. beweglich im Gehäuse gelagert), so dass die Pindurchbrüche der Steckerbuchsen nach dem Schaltungsträger bzw. den auf dem Schaltungsträger angeordneten Kontaktierungselementen ausgerichtet werden können und damit genau positionierbar sind. Zur Entkopplung wird die Steckerbuchse als separates Einsatzteil ausgeführt, wobei sich im Gehäuse eine zum Einsatzteil korrespondierende Aussparung befindet, so dass das Einsatzteil und das Gehäuse miteinander gefügt werden können. Die Verbindung von Einsatzteil und Gehäuse erfolgt durch Formschluss von Befestigungselementen des Einsatzteils mit die Aussparung umgebenden Verbindungselementen des Gehäuses.

Für elektronische Baugruppen ist die sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), d. h. die Angabe darüber, ob durch die elektronische Baugruppe elektromagnetische Störungen verursacht werden können oder ob der Betrieb der elektronischen Baugruppe durch elektromagnetische Störungen beeinträchtigt werden kann, oftmals eine wichtige Eigenschaft. Insbesondere sollten elektronische Baugruppen so beschaffen sein, dass bei ihrem Betrieb die Erzeugung elektromagnetischer Störungen stark begrenzt wird und dass sie eine angemessene Festigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen aufweisen, so dass ein bestimmungsgemäßer Betrieb der elektronischen Baugruppe möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Baugruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die bei einem einfachen Aufbau und einer kostengünstigen Herstellung vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektronischen Baugruppe sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.

Bei der vorgestellten elektronischen Baugruppe besteht das Gehäuse zur Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Störungen und damit zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) aus einem elektrisch leitfähigen Material, bsp. aus Aluminium oder aus einem Kunststoff mit elektrisch leitfähigen Bestandteilen; das Einsatzteil besteht dagegen aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, bsp. aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff (bsp. Polybutylenterephthalat PBT oder Polyamid PA). Vorzugsweise ist als Material des Gehäuses ein metallfasergefüllter Kunststoff vorgesehen, bsp. ein stahlfasergefüllter Kunststoff, insbesondere dann, wenn als Material des Einsatzteils ein glasfasergefüllter Kunststoff vorgesehen ist.

Das Einsatzteil weist mindestens eine Steckerbuchse mit Pindurchbrüchen auf, wobei zumindest die Steckerbuchse mit den Pindurchbrüchen aus dem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht. Falls das Einsatzteil mehrere Steckerbuchsen aufweist, kann eine vorgegebene Anzahl dieser Steckerbuchsen zu einer Steckerbuchsengruppe zusammengefasst werden (die Anzahl der Steckerbuchsen einer Steckerbuchsengruppe ist hierbei frei wählbar); zweckmäßigerweise werden zur Bildung einer Steckerbuchsengruppe benachbarte Steckerbuchsen zusammengefasst, um die Abmessungen der entstehenden Steckerbuchsengruppe klein zu halten.

Das die Schaltungsanordnung der elektronischen Baugruppe umschließende Gehäuse kann bsp. aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt sein, bsp. aus den beiden Gehäuseteilen Gehäuseunterteil (Schale) und Gehäuseoberteil (Deckel), die vorzugsweise aus dem gleichen elektrisch leitfähigen Material bestehen.

Das Einsatzteil kann zusammen mit dem Gehäuse bzw. den Gehäuseteilen in einem gemeinsamen Fertigungsschritt hergestellt werden. Insbesondere können bei einem aus Kunststoff bestehenden, aus mindestens zwei Gehäuseteilen zusammengesetzten Gehäuse sowohl das Einsatzteil als auch die Gehäuseteile in einem Spritzgussprozess unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden, wobei das Einsatzteil und die Gehäuseteile getrennt abgespritzt und anschließend montiert werden.

Durch die unterschiedliche Wahl der Materialien von Gehäuse bzw. Gehäuseteilen einerseits und zugehörigem Einsatzteil bzw. zugehöriger Steckerbuchse andererseits kann eine elektrische Isolierung der Kontaktierungselemente (bsp. Einpresspins) und gleichzeitig eine Abschirmung des Gehäuses gegenüber elektromagnetischer Störstrahlung erreicht werden. Da diese Abschirmung ins Gehäuse bzw. in die Gehäuseteile der elektronischen Baugruppe eingebunden ist, kann ein Schutz der Schaltungsanordnung und damit der Bauteile der elektronischen Baugruppe gegenüber elektromagnetischer Störstrahlung und damit eine Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der elektronischen Baugruppe ohne zusätzliche Kosten und ohne Mehraufwand an Verarbeitung erreicht werden.

Im Zusammenhang mit der Zeichnung soll die elektronische Baugruppe anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Hierbei zeigt die Fig. 1 eine Schnittdarstellung der elektronischen Baugruppe, die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten eines Ausschnitts der elektronischen Baugruppe.
Die elektronische Baugruppe weist ein bsp. aus zwei Gehäuseteilen 10, 23 zusammengesetztes Gehäuse 1 auf, wobei in der Fig. 1 eine Schnittdarstellung der beiden zusammengesetzten Gehäuseteile 10, 23 und in den Fig. 2 bis 4 jeweils ein Ausschnitt des einen Gehäuseteils 10 dargestellt ist.
Das erste Gehäuseteil 23 ist als Schale bzw. Unterteil des Gehäuses 1 zur Aufnahme des bsp. als Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsträgers 3 vorgesehen, das zweite Gehäuseteil 10 ist als Deckel bzw. Oberteil des Gehäuses 1 zum Einschließen des bsp. als Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsträgers 3 vorgesehen, so dass beim zusammenfügen der beiden Gehäuseteile 10, 23 ein geschlossenes Gehäuse 1 gebildet wird. Zur Gewährleistung eines effektiven EMV-Schutzes bestehen die beiden Gehäuseteile 10, 23 des Gehäuses 1 bsp. aus einem metallfasergefüllten Kunststoff, bsp. aus stahlfasergefülltem PBT; weiterhin überlappen sich zu diesem Zweck die beiden zusammengefügten Gehäuseteile 10, 23 an der Verbindungsstelle 24 der beiden Gehäuseteile 10, 23.
Zur elektrischen Kontaktierung der auf der Leiterplatte 3 angeordneten Bauelemente 14 sind senkrecht zur Leiterplatte 3 mehrere Einpresskontakte als Kontaktierungselemente 15 vorgesehen, bsp. vier Gruppen mit jeweils 16 Einpresskontakten 15, die jeweils in einer Doppelreihe angeordnet sind; insgesamt sind also bsp. 64 Einpresskontakte 15 vorgesehen. Diese Einpresskontakte 15 werden in Steckerbuchsen 19 zur Bildung eines im zweiten Gehäuseteil 10 des Gehäuses 1 integrierten Steckeranschlusses 21 eingebracht, an dem korrespondierende Anschlussstecker extern angeschlossen werden können.
Im zweiten Gehäuseteil 10 des Gehäuses 1 ist zur Aufnahme des Einsatzteils 2 die Aussparung 17 vorgesehen; weiterhin besitzt das zweite Gehäuseteil 10 des Gehäuses 1 im Bereich des zu bildenden Steckeranschlusses 21 auf seiner Innenseite 6 eine als Kragen ausgebildete, die Aussparung 17 umlaufende Ausformung 4, mehrere (bsp. vier) feste, nicht federnde Rasthaken 5 mit Verrippung sowie Freistellungsöffnungen 7 zur Realisierung einer hinterschnittfreien Ausbildung der Rasthaken 5 im Spritzgusswerkzeug (wodurch bewegliche Schieber im Oberteil des Spritzgusswerkzeugs vermieden werden können).
Das Einsatzteil 2 besitzt eine Steckerbuchsengruppe 18 mit bsp. vier Steckerbuchsen 19, wobei eine Steckerbuchse 19 bsp. jeweils 16 in einer Doppelreihe angeordnete Pindurchbrüche 20 aufweist; die gesamte Steckerbuchsengruppe 18 weist also bsp. insgesamt 64 Pindurchbrüche 20 auf, die den bsp. 64 Einpresskontakten 15 zugeordnet sind. Das Einsatzteil 2 und damit auch die Steckerbuchsen 19 und die Pindurchbrüche 20 bestehen aus einem nicht leitfähigen Kunststoff, bsp. aus PBT. Im Einsatzteil 2 ist eine mit dem auf der Innenseite 6 des zweiten Gehäuseteils 10 des Gehäuses 1 angeordneten Kragen 4 korrespondierende, an der Außenseite bzw. Umrandung umlaufende Nut 8 vorgesehen, mittels der aufgrund des verschachtelten Eingreifens des Kragens 4 in die Nut 8 eine Labyrinthdichtung gegen eintretenden Staub gebildet wird und gleichzeitig eine Abstützung des Einsatzteils 2 gegen Zugbelastung beim Kontaktieren der Steckerbuchsen 19 realisiert wird. Das Einsatzteil 2 weist mehrere mit den Rasthaken 5 des zweiten Gehäuseteils 10 des Gehäuses 1 korrespondierende Befestigungselemente 22 auf (bsp. vier Befestigungselemente 22) sowie (bsp. zwei) Zentrierstifte 13 (Fasen) als Zentrierhilfen für die Verbindung des Einsatzteils 2 mit der Leiterplatte 3 bei der Bildung des Steckeranschlusses 21. Zur Gewährleistung eines Toleranzausgleichs bei der Bildung des Steckeranschlusses 21 sind Nut 8 und korrespondierender Kragen 4 als Spielpassung ausgeführt (d. h. die Nut 8 ist mit einem Übermaß beaufschlagt). Die Befestigungselemente 22 werden bsp. durch den Formschluss eines Schnappelements 9 (Schnapphaken) mit einem Vorsprung 11 beim Fügen des Einsatzteils 2 mit dem zweiten Gehäuseteil 10 des Gehäuses 1 gebildet, wodurch die Aufnahme hoher Druckkraftbelastungen gewährleistet wird; bei Verwendung eines Vorsprungs 11 wird die auf dem Prinzip der Verkürzung der Biegelängen beruhende formschlüssige Verbindung verbessert. Bei geringen Kräften kann eine Aufnahme der Druckkraftbelastung auch alleine durch die Schnappelemente 9 (Schnapphaken) erfolgen, so daß die Befestigungselemente 22 ohne Vorsprung 11 ausgebildet werden können. Alternativ hierzu können die Befestigungselemente 22 in der Art eines Bügels an zwei Punkten fest am Einsatzteil 2 angebunden werden; diese Befestigungselemente 22 können in Richtung des geforderten Toleranzausgleiches starr oder elastisch ausgeführt sein, wobei bei einer starren Ausführung der Befestigungselemente 22 die korrespondierenden Rasthaken 5 des zweiten Gehäuseteils 10 des Gehäuses 1 elastisch ausgeführt werden. Darüber hinaus können die Befestigungselemente 22 integrierte Dichtungen und Einführhilfen 12 für die Positionierung des Einsatzteils 2 bezüglich der Rasthaken 5 aufweisen.
Auf der Leiterplatte 3 sind außer den bsp. 64 Einpresskontakten 15 zur Kontaktierung der Bauelemente 14 (bsp. Widerstände, Transistoren, Kondensatoren etc.) bsp. zwei zu den beiden Zentrierstiften 13 des Einsatzteils 2 korrespondierende Aufnahmebohrungen 16 für die (selbstfindende) Ausrichtung des Einsatzteils 2 bezüglich der Leiterplatte 3 bei der Bildung des Steckeranschlusses 21 vorgesehen. Die Pindurchbrüche 20 der Steckerbuchsen 19 können Einführschrägen für die Einführung der Einpresskontakte 15 bei der Bildung des Steckeranschlusses 21 aufweisen.

Claims

1. Elektronische Baugruppe mit einem Gehäuse (1), bei der mindestens ein Steckeranschluss (21) durch die Verbindung eines im Gehäuse (1) integrierten, Pindurchbrüche (20) aufweisenden Einsatzteils (2) mit einem Kontaktierungselemente (15) aufweisenden Schaltungsträger (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (1) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht,
und dass das Einsatzteil (2) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht.

2. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (2) mindestens eine Steckerbuchse (19) aufweist, in der mehrere Pindurchbrüche (20) zusammengefasst sind, und dass zumindest die mindestens eine Steckerbuchse (19) aus dem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht.

3. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (2) eine Steckerbuchsengruppe (18) mit mindestens zwei Steckerbuchsen (19) aufweist.

4. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem Metall besteht.

5. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Aluminium besteht.

6. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht.

7. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem metallfasergefüllten Kunststoff besteht.

8. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem stahlfasergefüllten Kunststoff besteht.

9. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (2) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff besteht.

10. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (2) an seiner Berandung eine umlaufende Nut (8) aufweist, dass das Gehäuse (1) eine Ausformung (4) aufweist, und dass bei der Verbindung von Einsatzteil (2) und Gehäuse (1) die Ausformung (4) in die Nut (8) zur staubdichten Abdichtung des Gehäuses (1) eingreift.

11. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nut (8) größer als die Breite der Ausformung (4) gewählt ist, so dass bei der Verbindung des Einsatzteils (2) mit dem Schaltungsträger (3) zur Ausbildung des Steckeranschlusses (21) die Pindurchbrüche (20) des Einsatzteils (2) bezüglich der Kontaktierungselemente (15) verschiebbar sind.

12. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) auf seiner Innenseite (6) Rasthaken (5) aufweist, dass das Einsatzteil (2) an seiner Außenseite zu den Rasthaken (5) korrespondierende Befestigungselemente (22) aufweist, und dass bei der Verbindung von Einsatzteil (2) und Gehäuse (1) die Befestigungselemente (22) in die korrespondierenden Rasthaken (5) eingreifen.

13. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus mindestens zwei Gehäuseteilen (10, 23) zusammengesetzt ist, und dass in mindestens einem der Gehäuseteile (10) mindestens ein Steckeranschluss (21) ausgebildet ist.