DE19701950A1

DE19701950A1 - Elektrische Schaltung

Info

Publication number: DE19701950A1
Application number: DE19701950A
Authority: DE
Inventors: Stephen William Barry; Reginald Jeffrey Collings
Original assignee: Delta Schoeller Ltd
Current assignee: Stoneridge Pollak Ltd
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-01-22
Also published as: US6034598A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Schaltungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung elektrischer Schaltungen bei Warnblink- und Richtungsan zeige-Einheiten für Kraftfahrzeuge und ähnliches.

Bei einer elektrischen Schaltung werden normalerweise ober flächenmontierbare Bauteile auf eine gedruckte Leiterplatte aufgelötet. Anschließend wird die gedruckte Leiterplatte zum Bei spiel durch weitere Lötungen oder mit Hilfe mechanischer Einrichtungen, wie beispielsweise durch Nietverbindungen oder Federkontakte, mit anderen Bauteilen und Anschlußsteckern ver bunden. Dadurch entstehen viele Kontaktstellen, die potentielle Fehlerquellen darstellen. Die Kontaktstellen können sofort aus fallen, sich mit der Zeit langsam lösen oder durch Bildung von Oxidschichten zwischen den einzelnen Komponenten der Kontakt stellen langsam schlechter werden. Jede Kontaktstelle muß her gestellt werden, wofür sehr viel Zeit benötigt wird. Außerdem werden bei der Herstellung der Kontaktstellen zusätzliche Teile und Werkzeuge benötigt.

Demgegenüber liefert die vorliegende Erfindung eine elek trische Schaltung, mit:
zumindest einer leitfähigen Stanzform, die in eine isolie rende Kunststoffhaltestruktur eingebettet ist, wobei die zumin dest eine Stanzform eine elektrische Schaltung, an der zumindest ein oberflächenmontierbares elektronisches Bauteil angebracht ist, Anschlußstecker, um der Schaltung elektrische Energie zuzu führen, und einen oder mehrere zu der Schaltung führende elek trische Eingänge und/oder einen oder mehrere von der Schaltung wegführende elektrische Ausgänge vorsieht.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung, mit den Schritten:
Herstellen von zumindest einer leitfähigen Stanzform;
Ausbilden einer isolierenden Kunststoffhaltestruktur um die Stanzform herum;
Anbringen eines oberflächenmontierbaren elektronischen Bau teils auf der Stanzform; und
Abtrennen zumindest eines Bereiches der Stanzform von einem damit verbundenen Bereich, um eine funktionierende elektrische Schaltung zu schaffen, wobei die Stanzform Anschlußstecker, um der Schaltung elektrische Energie zuzuführen, und einen oder mehrere zu der Schaltung führende elektrische Eingänge und/oder einen oder mehrere von der Schaltung wegführende elektrische Ausgänge vorsieht.

Blinklichtsteuereinheiten für Kraftfahrzeuge sind oft zu sperrig, um sie direkt mit ihren Schaltern kombinieren zu kön nen. Daher befinden sie sich normalerweise im Sicherungskasten des Kraftfahrzeugs. Dadurch ist jedoch über den Kabelbaum des Fahrzeugs eine elektrische Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem Richtungsanzeigeschalter einerseits und dem Warnblink schalter andererseits erforderlich. Auch müssen in der Steuer einheit zwischen den Anschlußsteckern der Steuereinheit und der gedruckten Leiterplatte, auf der die Steuerschaltung aufgebaut ist, elektrische Verbindungen vorgesehen sein. Weiterhin wird es zunehmend schwieriger, in dem Sicherungskasten ausreichend Platz für die Steuereinheit zu finden.

Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird ein Warn blinkschalter für Kraftfahrzeuge geschaffen, mit zumindest einer leitfähigen Stanzform, die in eine isolie rende Kunststoffhaltestruktur eingebettet ist, wobei die zumin dest eine Stanzform eine elektrische Schaltung, an der Schal tungsbauteile eines kombinierten Warnblink- und Richtungsanzei geschalters angebracht sind, und Anschlußstecker zur Verbindung mit Anschlüssen des Fahrzeugs vorsieht, um dem Schalter elek trische Energie zuzuführen;
elektrischen Verbindungen, um mit Hilfe des Richtungsanzei geschalters die Blinklichter an der einen oder an der anderen Seite des Fahrzeugs anzusteuern; und
Verbindungen zu den Kontakten des Warnblinkschalters, um gleichzeitig die Blinklichter an beiden Seiten des Fahrzeugs anzusteuern.

Mit Hilfe einer solchen Anordnung wird die Anzahl der erfor derlichen Verbindungen verringert. Außerdem befindet sich die Blinklichtsteuereinheit nicht mehr im Sicherungskasten.

Vorzugsweise werden durch die Stanzform auch Schalter kontakte gebildet.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind über die Anschlußstecker auch Verbindungen mit einem separaten Richtungs anzeigeschalter vorgesehen.

Bei einer herkömmlichen Blinklichtsteuereinheit ist ein oberflächenmontierbarer integrierter Schaltkreis auf einer gedruckten Leiterplatte angebracht. In einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung umfassen die Bauteile einen ober flächenmontierbaren integrierten Schaltkreis.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Warnblinkschalters für Kraftfahrzeuge, mit den Schritten:
Herstellen von zumindest einer Stanzform aus einem leitfähi gen Material;
Ausbilden einer isolierenden Haltestruktur um die Stanzform herum, wobei Bereiche der Stanzform freiliegend sind, um Anschlußstecker zur Verbindung mit Anschlüssen des Kraftfahr zeugs zu schaffen, um dem Schalter über den Kabelbaum elektri sche Energie zuzuführen;
Vorsehen von elektrischen Verbindungen, um die Blinklichter an der einen oder der anderen Seite des Fahrzeugs mittels eines Richtungsanzeigeschalters anzusteuern;
Vorsehen von Verbindungen zu den Kontakten eines Warnblink schalters, um die Blinklichter gleichzeitig an beiden Seiten des Fahrzeugs anzusteuern;
Abtrennen zumindest eines Bereiches der Stanzform von einem damit verbundenen Bereich; und
Anbringen von Schaltungsbauteilen einer kombinierten Warn blink- und Richtungsanzeigesteuereinheit auf der Stanzform, um eine funktionierende kombinierte Warnblink- und Richtungsanzei gesteuerschaltung zu schaffen.

Bei herkömmlichen Schalteranordnungen mit Stanzformen, die durch isolierende Haltestrukturen gehalten sind, wird die Stanz form mit allen Teilen hergestellt, durch die später getrennte Leitungen gebildet werden, wobei diese Teile zeitweise durch Brücken miteinander verbunden sind, so daß die Stanzform ein teilig ist und nicht in separate Teile auseinanderfallen kann. Nachdem die Stanzform in eine isolierende Haltestruktur einge bettet ist, werden die Brücken durch einen nachfolgenden Stanz vorgang unterbrochen. Es ist jedoch nicht möglich, die Brücken durch einen solchen Stanzvorgang in der Nähe einer Stelle zu unterbrechen, an der ein oberflächenmontierbarer integrierter Schaltkreis eingesetzt wird, da die Schaltkreisanschlüsse zu empfindlich sind und das Unterbrechen der Brücken durch den Stanzvorgang die Schaltung zerstören würde. Außerdem muß die Öffnung in der isolierenden Haltestruktur relativ groß sein, damit das Stanzwerkzeug die Brücken durch diese Öffnung hindurch unterbrechen kann. Bei einem bevorzugten Verfahren wird der Unterbrechungsvorgang in der Nähe einer Stelle, an der ein ober flächenmontierbarer integrierter Schaltkreis eingesetzt wird, durch Laserschneiden durchgeführt.

Ein zusätzlicher bevorzugter Schritt bei diesem Verfahren besteht darin, freiliegende Stellen der Stanzform mit einer Lötpaste zu bestreichen, die Anschlüsse der Schaltungsbauteile an den mit der Lötpaste bestrichenen Stellen anzuordnen und die Anschlüsse mit Hilfe eines Mikro-Lötwerkzeug (point-reflow-tool) mit der Stanzform zu verlöten.

Bei einem anderen Schritt wird die Befestigung mit einem leitfähigen Klebstoff durchgeführt.

Bei anderen Alternativen wird das oberflächenmontierbare Bauteil an der Haltestruktur befestigt, und die Anschlüsse des Bauteils werden unter Verwendung eines Mikro-Lötwerkzeuges mit der elektrischen Schaltung verlötet. Alternativ kann zum Ver löten auch eine Mikro-Flamme oder ein Lötbad verwendet werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Stanzform für einen erfin dungsgemäßen kombinierten Richtungsanzeige- und Warn blinkschalter;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Schaltung, die die Stanz form aus Fig. 1 enthält, wobei die Stanzform in eine isolierende Haltestruktur eingesetzt ist und wobei an der Stanzform Schaltungsbauteil befestigt sind;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von zwei Einheiten eines erfindungsgemäßen kombinierten Richtungsanzeige- und Warnblinkschalters, wobei eine dritte Einheit separat dargestellt ist;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der beiden Einheiten aus Fig. 3, wobei eine Einheit eingedrückt ist;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, in der die Einheiten aus Fig. 3 in zusammengesetztem Zustand dargestellt sind;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des vollständigen Richtungsanzeige- und Warnblinkschalters der vorher gehenden Figuren in seinem Gehäuse;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer der beiden Ein heiten aus Fig. 3, wobei die andere Einheit als Drauf sicht dargestellt ist; und

Fig. 8 ist eine Darstellung der Schaltung des kombinierten Richtungsanzeige- und Warnblinkschalters und von Teilen der elektrischen Schaltung des Kraftfahrzeugs.

Fig. 1 zeigt eine Stanzform 2, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, wie zum Beispiel aus Messing, und nach folgend mit Silber beschichtet wird. Von einem Ende der Stanz form erstrecken sich Stecker 4, die in zugehörige Buchsen von einem Kabelbaum des Fahrzeugs gesteckt werden können. Die Stanz form 2 besteht in diesem Zustand aus einem zusammenhängenden Teil. Daher sind beispielsweise Brücken 6 vorgesehen, die die Stecker 4 und andere Teile mechanisch und folglich auch elek trisch miteinander verbinden. Benachbart zu den Stellen, an denen später ein oberflächenmontierbarer integrierter Schalt kreis angebracht wird, befinden sich ebenfalls Brücken 8. Wenn diese Brücken 6 und 8 nicht vorhanden wären, wären einige Teile der Stanzform nicht mehr miteinander verbunden und würden aus einanderfallen.

In Fig. 2 ist die Stanzform dargestellt, nachdem sie in eine isolierende Haltestruktur 12 eingebettet ist, wobei die Schaltungsbauteile bereits mit der Stanzform verbunden sind, um eine vollständige Schaltungseinheit 13 zu bilden. In der Halte struktur 12 sind Öffnungen 14 vorgesehen, wodurch einige Berei che der Stanzform an den Stellen freiliegend sind, an denen es erforderlich ist, elektrische Brücken zu durchtrennen, um eine elektrische Schaltung zu erzeugen. Ein anderer Bereich 16 bildet einen widerstandsbehafteten Pfad zum Messen kleiner Ströme und ist freiliegend, um eine geeignete Kühlung zu ermöglichen. Andere Bereiche 18 sind freiliegend, um Schaltungsbauteile anbringen zu können.

Um eine funktionierende Schaltung herzustellen, müssen die Brücken 6 und 8 unterbrochen werden. Die Brücken 6 werden norma lerweise durch einen weiteren Stanzvorgang durchtrennt. Nahe der Schaltungsbauteile 20 und 22 würde dieser Stanzvorgang aber zu einer Beschädigung der Schaltung führen, so daß sich das ober flächenmontierbare Bauteil nicht an der Stanzform befestigen ließe. Außerdem wäre ein normaler Stanzvorgang nicht ausreichend genau, um die Brücken 8 zu durchtrennen, und die Öffnungen in der Haltestruktur, durch die die Brücken freiliegen, müßten größer sein, wodurch die Schaltungs-Stanzform nicht mehr so gut gehalten und wegen der geringeren Stabilität leichter beschädigt werden könnte. Die Brücken 8 werden daher unter Verwendung eines Laserschneidgerätes durchtrennt.

Die in Fig. 2 gezeigten Schaltungsbauteile umfassen drei kleine Widerstände 20 und einen oberflächenmontierten integrier ten Blinklichtsteuerschaltkreis 22. Bei einer herkömmlichen Blinklichtsteuereinheit sind zur Anbringung dieser Bauteile auf einer gedruckten Leiterplatte zwei Verfahren bekannt. Bei einem Verfahren werden die Bauteile zunächst durch Klebstoff auf der Leiterplatte befestigt. Dann wird die Platte umgedreht und über ein Zinnbad geführt, wo die Bauteile durch eine Schwallbadlötung befestigt werden. Bei einem anderen Verfahren werden die Bau teile mit einer Lötpaste angebracht, die dann in einem Ofen aufschmilzt. In der vorliegenden Ausgestaltung sind die Bereiche der Stanzform, an denen die Bauteile angebracht werden, mit Lötpaste beschichtet. Dann werden die Bauteile an der Stanzform angebracht, wobei sie durch die Lötpaste festgehalten werden, so daß die Anordnung gehandhabt werden kann. Die Lötpaste wird dann unter Verwendung eines Punktlötwerkzeugs geschmolzen, um die Bauteile dauerhaft elektrisch mit der Stanzform zu verbinden.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Schaltungseinheit 13 aus Fig. 2 mit einer zweiten Schaltungseinheit 24 und einem Kon taktträger 26 zusammengesetzt ist. Der Kontaktträger 26 ist verschiebbar an der Einheit 24 angebracht, die wiederum fest mit der Einheit 13 verbunden ist. Die Schaltungseinheit 24 ist ähn lich aufgebaut wie die oben beschriebene Schaltungseinheit 13.

Fig. 7 zeigt den Kontaktträger 26 in perspektivischer Ansicht und die Schaltungseinheit 24 als Draufsicht von der Seite, an die der Kontaktträger 26 angebracht wird. Die Schal tungseinheit 24 umfaßt daher eine Stanzform 28, die mit Steckern 30 versehen ist, und einen elektrischen Schaltkreis, der von einer Haltestruktur 32 gehalten wird. Auf der Stanzform ist ein Relais 34 aufgelötet, um die Blinker unter Steuerung der Steuer schaltung ein- und auszuschalten.

Fig. 5 zeigt die Schaltungseinheiten 13 und 24, die mit dem beweglichen Kontaktträger 26 in einem Gehäuse 66 zusammengebaut sind.

Der Kontaktträger 26 trägt bewegliche Schalterkontakte, von denen einer 50 in Fig. 3 zu sehen ist, der sich durch eine Öffnung 52 in der Schaltungseinheit 24 erstreckt. In Fig. 3 ist die Schaltungseinheit 13 von der anderen Seite als in Fig. 2 gezeigt. An der in Fig. 3 gezeigten Seite ist eine Öffnung 56 vorgesehen, durch die Bereiche 58, 60 und 62 der Stanzform frei liegen. Diese Bereiche dienen als feststehende Schalterkontakte. Der bewegliche Schalterkontakt 50 bewirkt einen elektrischen Kontakt mit diesen Bereichen, um so eine elektrische Verbindung zwischen dem Bereich 58 und entweder dem Bereich 60 oder dem Bereich 62 zu bewirken, und zwar abhängig davon, ob sich der verschiebbare Kontaktträger 26 in seiner normalen in Fig. 3 gezeigten vorgeschobenen Position oder in seiner eingedrückten Warnblink-Position befindet, die in Fig. 4 gezeigt ist. Der verschiebbare Kontaktträger 26 wird durch Federn 63, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Kontaktträgers befinden (in den Fig. 3 und 4 ist lediglich eine Feder zu sehen) in seine normale Position gezogen. Ein Einrastmechanismus hält den Kontaktträger 26, wenn er eingedrückt ist.

Der Kontaktträger 26 trägt ebenfalls bewegliche Schalterkon takte 36 und 38. Diese bewirken an der Stanzform 28 einen elek trischen Kontakt mit den Bereichen 40, 42 und 44, die als fest stehende Schalterkontakte dienen, so daß sich beide beweglichen Kontakte nur dann in elektrischem Kontakt mit dem Bereich 40 befinden, wenn sich der Kontaktträger 26 in seiner normalen vorstehenden Position befindet. Wenn sich der bewegliche Kon taktträger 26 in seiner eingedrückten Position befindet, bewir ken die beweglichen Kontakte 36 und 38 einen elektrischen Kon takt zwischen den Bereichen 40, 42 und 44.

In der vorhergehenden normalen Position bewirken die Schal terkontakte, daß die Schaltung zu einem der Anschlußstecker 4H und über einen nicht gezeigten Kabelbaum zu einem Richtungs anzeigeschalter 45 (siehe Fig. 8) eine pulsierende Ausgabe bewirkt, um so durch Betätigung des Schalters 45 entweder keines der Blinklichter des Fahrzeugs oder LF und LB an der linken Seite des Fahrzeugs oder RF und RB an der rechten Seite des Fahrzeugs zu aktivieren. Wenn der bewegliche Kontaktträger mit Hilfe eines in Fig. 5 gezeigten Knopfes 64 gedrückt wird, wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, bewirken die Schalterkon takte, daß die Schaltung über die Anschlußstecker 30F und 30G alle Blinklichter an beiden Seiten des Fahrzeugs aktiviert.

Claims

1. Elektrische Schaltung, mit:
zumindest einer leitfähigen Stanzform (2), die in eine isolierende Kunststoffhaltestruktur (12) eingebettet ist, wobei die zumindest eine Stanzform (2) eine elektrische Schaltung, an der zumindest ein oberflächenmontierbares elektronisches Bauteil (20, 22) angebracht ist, Anschluß stecker (4), um der Schaltung elektrische Energie zuzufüh ren, und einen oder mehrere zu der Schaltung führende elek trische Eingänge und/oder einen oder mehrere von der Schal tung wegführende elektrische Ausgänge vorsieht.

2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 2, bei der die Stanzform (2) außerdem Schalterkontakte (58, 60, 62) aufweist.

3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das oberflächenmontierbare elektronische Bauteil (20, 22) mit der Stanzform (2) verlötet oder mittels eines leitfähigen Klebstoffes mit der Stanzform verbunden ist.

4. Warnblinkschalter für Kraftfahrzeuge, mit
zumindest einer leitfähigen Stanzform (2), die in eine isolierende Kunststoffhaltestruktur (12) eingebettet ist, wobei die zumindest eine Stanzform (2) eine elektrische Schaltung, an der Schaltungsbauteile (20, 22) eines kombi nierten Warnblink- und Richtungsanzeigeschalters angebracht sind, und Anschlußstecker (4) zur Verbindung mit Anschlüssen des Fahrzeugs vorsieht, um dem Schalter elektrische Energie zuzuführen;
elektrischen Verbindungen, um mit Hilfe des Richtungs anzeigeschalters die Blinklichter an der einen oder an der anderen Seite des Fahrzeugs anzusteuern; und
Verbindungen zu den Kontakten des Warnblinkschalters, um gleichzeitig die Blinklichter an beiden Seiten des Fahr zeugs anzusteuern.

5. Warnblinkschalter nach Anspruch 4, bei dem durch die Anschlußstecker (4) auch Verbindungen zu einem separaten Richtungsanzeigeschalter vorgesehen sind.

6. Warnblinkschalter nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Bau teile einen oberflächenmontierbaren integrierten Schaltkreis (22) umfassen.

7. Warnblinkschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Stanzform (2) Schalterkontakte (58, 60, 62) aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung, mit den Schritten:
Herstellen von zumindest einer leitfähigen Stanz form (2);
Ausbilden einer isolierenden Kunststoffhaltestruktur (12) um die Stanzform (2) herum;
Anbringen eines oberflächenmontierbaren elektronischen Bauteils (20, 22) auf der Stanzform (2); und
Abtrennen zumindest eines Bereiches der Stanzform (2) von einem damit verbundenen Bereich, um eine funktionierende elektrische Schaltung zu schaffen, wobei die Stanzform (2) Anschlußstecker (4), um der Schaltung elektrische Energie zuzuführen, und einen oder mehrere zu der Schaltung führende elektrische Eingänge und/oder einen oder mehrere von der Schaltung wegführende elektrische Ausgänge vorsieht.

9. Verfahren zur Herstellung eines Warnblinkschalters für Kraftfahrzeuge, mit den Schritten:
Herstellen von zumindest einer Stanzform (2) aus einem leitfähigen Material;
Ausbilden einer isolierenden Haltestruktur (12) um die Stanzform herum, wobei Bereiche der Stanzform freiliegend sind, um Anschlußstecker (4) zur Verbindung mit Anschlüssen des Kraftfahrzeugs zu schaffen, um dem Schalter über den Kabelbaum elektrische Energie zuzuführen;
Vorsehen von elektrischen Verbindungen, um die Blink lichter an der einen oder der anderen Seite des Fahrzeugs mittels eines Richtungsanzeigeschalters anzusteuern;
Vorsehen von Verbindungen zu den Kontakten eines Warn blinkschalters, um die Blinklichter gleichzeitig an beiden Seiten des Fahrzeugs anzusteuern;
Anbringen von Schaltungsbauteilen (20, 22) einer kom binierten Warnblink- und Richtungsanzeigesteuereinheit auf der Stanzform (2);
Abtrennen zumindest eines Bereiches der Stanzform von einem damit verbundenen Bereich, um eine funktionierende kombinierte Warnblink- und Richtungsanzeigesteuerschaltung zu schaffen.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, mit dem Schritt:
Abtrennen zumindest eines Bereiches der leitfähigen Stanzform (2) von einem anderen Bereich, der zu einem ober flächenmontierten integrierten Schaltkreis (22) benachbart ist, durch Laserschneiden.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, mit dem Schritt:
Beschichten von frei liegenden Bereichen der Stanzform (2) mit einer Lötpaste, Anbringen der Anschlüsse der Schal tungsbauteile (20, 22) an den mit der Lötpaste beschichteten Bereichen und Befestigen der Anschlüsse an der Stanzform mit Hilfe eines Punktlötwerkzeugs.

12. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem das Anbringen der Bauteile (20, 22) mit Hilfe eines leitfähigen Klebstoffs erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem das ober flächenmontierbare Bauteil (20, 22) an der Haltestruktur (12) befestigt wird und die Anschlüsse des Bauteils (20, 22) unter Verwendung eines Mikro-Lötwerkzeugs mit der elektri schen Schaltung verlötet werden.