DE19849930C1 - Control apparatus for motor vehicle - Google Patents

Control apparatus for motor vehicle

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Abstract

THE control apparatus includes a housing (1), partly made of plastics material, and in which is fixed a circuit board (4) with electronic circuit (6). A contact pin (2) is fixed in the plastics material. An electrically conducting cap (3) or cup is seated on the end (22) of the contact pin (2), and a wire bond (5) forms an electrical connection between the cap (3) and circuit board (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung, insbesondere für ein Steuergerät, die eine elektrische Ver­ bindung zwischen einem in einem Gehäuse verankerten Kontakt­ stift und einem Schaltungsträger herstellt.The invention relates to an electrical connection arrangement, especially for a control unit that has an electrical ver bond between a contact anchored in a housing pin and a circuit carrier.

Eine derartige Verbindungsanordnung ist aus dem Gebrauchsmus­ ter DE 29 50 6697 U1 und der Patentschrift DE 42 32 205 C2 bekannt.Such a connection arrangement is from the utility ter DE 29 50 6697 U1 and the patent DE 42 32 205 C2 known.

Aus der Offenlegungsschrift DE 44 44 388 A1 ist ein Verfahren zum Bonden von Drähten bekannt, bei dem Bondinseln einer un­ gehäusten Halbleiterschaltung, die eine bondbare Oberfläche aufweisen, durch Preßschweißen von Drähten mit einer Leiter­ platte elektrisch verbunden werden.A method is known from the published patent application DE 44 44 388 A1 known for bonding wires, in which a un packaged semiconductor circuit that has a bondable surface have, by pressure welding wires with a ladder plate are electrically connected.

Die Offenlegungsschrift DE 196 39 279 A1 betrifft eine Schutzschaltung für ein abschaltbares Halbleiterbauelement. Um eine Zerstörung von Transistoren zu vermeiden, ist für je­ den Transistor eine Schmelzsicherung vorgesehen. Eine Schmelzsicherung besteht aus Bonddrähten, deren Durchmesser und Anzahl für eine vorgebbare Grenzstromstärke bemessen ist.The published patent application DE 196 39 279 A1 relates to a Protection circuit for a semiconductor component that can be switched off. To avoid destruction of transistors, is for everyone the transistor provided a fuse. A Fuse consists of bond wires, their diameter and number is dimensioned for a predefinable limit current.

Steuergeräte, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, müssen in der Lage sein, sehr große Temperaturschwankungen schadlos zu überstehen. In manchen Ländern können im Winter Temperaturen von -40°C auftreten. Ausgehend von einer so niedrigen Temperatur wird häufig relativ rasch eine Betriebs­ temperatur von mehr als 100°C erreicht. Durch unterschiedli­ che Wärmeausdehnungskoeffizienten einer in einem Gehäuse ei­ nes Steuergeräts angeordneten Leiterplatte, eines in die Lei­ terplatte gelöteten Kontaktstifts und dem Gehäusematerial, in das der Kontaktstift eingebettet ist, können hohe Kräfte auf die Lötstelle ausgeübt werden. Hinzu kommt, daß bei raschen Temperaturänderungen unterschiedliche Temperaturen im Gehäu­ seinneren an der Leiterplatte und an der Gehäusewand wirken.Control devices which are arranged in a motor vehicle, must be able to withstand very large temperature fluctuations survive harmless. In some countries, winter Temperatures of -40 ° C occur. Starting from such a thing Low temperature often becomes operational relatively quickly temperature of more than 100 ° C reached. By differ che coefficient of thermal expansion of an egg in a housing Nes control device arranged circuit board, one in the Lei board soldered contact pin and the housing material, in that the contact pin is embedded can be high forces  the solder joint can be exercised. Add to that that at rapid Temperature changes different temperatures in the housing act on the circuit board and on the housing wall.

Aus der Patentschrift DE 41 07 657 C2 ist eine Leiterplatte bekannt, in die zwei Reihen mit Steckerpins gelötet sind. Um die aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten der Materialien von Stecker, Steckerpins und Leiter­ platte wirkenden Zug- und Schubkräfte zu reduzieren, weist die Leiterplatte zwei gegenüberliegende Zungen auf. Diese Zungen sind durch einen H-förmig ausgebildeten Schlitz ge­ schaffen.From the patent specification DE 41 07 657 C2 is a printed circuit board known, in which two rows are soldered with connector pins. Around which due to the different coefficient of thermal expansion the materials of the connectors, connector pins and conductors to reduce plate-acting tensile and shear forces the circuit board on two opposite tongues. This Tongues are ge through an H-shaped slot create.

Hierdurch kann allerdings die Leiterplatte für eine maschi­ nelle Bestückung zu weich werden. Außerdem verursacht die Be­ arbeitung der Leiterplatte erhöhte Kosten. Ferner werden die Möglichkeiten für ein Layout stark eingeschränkt. Die Leiter­ platte wird durch einen Schlitz nicht in alle Richtungen gleichermaßen flexibel, so daß eine Belastung der Lötstelle aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung nicht vermieden werden kann.In this way, however, the circuit board for a machine neal assembly become too soft. In addition, the Be PCB work increased costs. Furthermore, the Layout options severely restricted. The ladder a slot will not make the plate in all directions equally flexible, so that a load on the solder joint due to different thermal expansion not avoided can be.

Aus der Offenlegungsschrift DE 42 40 755 A1 ist ein Steuerge­ rät mit zwei Leiterplatten bekannt, die auf einer Kühlplatte befestigt sind. Zwischen den Leiterplatten und Steckerstif­ ten, die parallel zu den Leiterplatten ausgerichtet sind, be­ stehen Bondverbindungen.From the published patent application DE 42 40 755 A1 is a Steuerge advises with two circuit boards known on a cooling plate are attached. Between the circuit boards and connector pin ten, which are aligned parallel to the printed circuit boards, be there are bond connections.

Es ist Ziel der Erfindung, eine elektrische Verbindungs­ anordnung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwi­ schen einem in einem Gehäuse verankerten Kontaktstift und ei­ nem im Gehäuse angeordneten Schaltungsträger bereitzustellen, die gegenüber Temperaturschocks besonders unempfindlich ist und dennoch eine kostengünstige Fertigung ermöglicht. The aim of the invention is an electrical connection arrangement for establishing an electrical connection between a contact pin anchored in a housing and egg to provide a circuit carrier arranged in the housing, which is particularly insensitive to temperature shocks and still enables cost-effective production.  

Dieses Ziel wird mit einer elektrischen Verbindungsanordnung erreicht, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist. Vorteil­ hafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angege­ ben.This goal is achieved with an electrical connection arrangement achieved as defined in claim 1. Advantage adhesive embodiments are given in the subclaims ben.

Der Bonddraht, der eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstift und dem Schaltungsträger herstellt, ist flexi­ bel, so daß er eine Relativbewegung zwischen der Leiterplatte und dem Kontaktstift ausgleichen kann. Es können daher auch bei einer sehr schnellen Temperaturänderung über einen sehr großen Temperaturbereich keine Belastungen auf die Verbin­ dungsstellen zwischen dem Kontaktstift und der Leiterplatte auftreten. The bond wire that provides an electrical connection between the Contact pin and the circuit carrier is flexi bel so that it has a relative movement between the circuit board and can compensate for the contact pin. It can therefore also with a very rapid change in temperature over a very wide temperature range no stress on the connector points between the contact pin and the circuit board occur.  

Die Kappe läßt sich sehr kostengünstig durch Drehen, Schlagen oder Fließpressen herstellen und mit einer zum Bonden geeig­ neten Oberfläche vergüten. Die bondbare Oberfläche kann bei­ spielsweise durch einen in einer Trommel stattfindenden Gal­ vanisierungsprozeß erzielt werden. Zudem stellt die Kappe ei­ ne relativ große, glatte, ebene Oberfläche bereit, die auf die besonders gut gebondet werden kann.The cap can be very inexpensively by turning, hitting or extrude and use one to bond temper the surface. The bondable surface can for example by a gal taking place in a drum vanization process can be achieved. In addition, the cap ne relatively large, smooth, flat surface ready on which can be bonded particularly well.

Mit der Kappe können auch Kontaktstifte mit einem relativ großen Durchmesser versehen werden, die regelmäßig durch Dre­ hen oder Schlagen hergestellt sind und eine relativ hohe Energiezufuhr bereitstellen müssen. Dies gilt beispielsweise für die Kontaktstifte eines Ventilsteuergeräts eines Anti­ blockiersystems, die den elektrischen Kontakt zu einem Pum­ penmotor bereitstellen. Bei solchen Kontaktstiften ist es aufwendig, eine hinreichend ebene Oberfläche für das Bonden zu erhalten. Zudem müßten solche Stifte nach dem Herstel­ lungsprozeß einzeln ergriffen und in die entsprechenden Tauchbäder getaucht werden.The cap can also be used to make contact pins with a relative large diameter, which are regularly provided by Dre hen or beating are made and a relatively high Have to provide energy. This applies, for example for the contact pins of a valve control unit of an anti blocking systems that make electrical contact with a pump Provide pen motor. It is with such contact pins complex, a sufficiently flat surface for bonding to obtain. In addition, such pens would have to be manufactured seized individually and into the corresponding Dip baths can be dipped.

Vorzugsweise ist die Kappe aus demselben Material herge­ stellt, wie der Kontaktstift. Ein geeignetes Materialen hier­ für ist beispielsweise eine Kupfer-Zinn-Legierung (CuSn6). Dadurch werden Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärme­ ausdehnungskoeffizienten vermieden.The cap is preferably made of the same material represents how the contact pin. A suitable material here for example is a copper-tin alloy (CuSn6). This causes tension due to different heat expansion coefficients avoided.

Obgleich die Kappe beispielsweise an den Kontaktstift gelö­ tet, geschweißt oder punktgeschweißt werden kann, wird ein Verpressen der Kappe mit dem Kontaktstift als besonders ein­ fache und kostengünstige Maßnahme bevorzugt.Although the cap is loosened from the contact pin, for example can be welded or spot welded Crimp the cap with the contact pin as a special one preferred and inexpensive measure preferred.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ei­ nes Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:Other features, advantages and possible uses of the Invention result from the following description Nes embodiment in conjunction with the drawings. Show it:

Fig. 1 einen Kontaktstift mit aufgesetzter Kappe, Fig. 1 is a contact pin with the cap,

Fig. 2 Bondverbindungen zwischen der Kappe von Fig. 1 und einer Leiterplatte, Fig. 2 bond connections between the cap of FIG. 1 and a circuit board,

Fig. 3 die Draufsicht auf ein Gehäuse mit dem Kontaktstift von Fig. 1, und Fig. 3 is a plan view of a housing with the contact pin of Fig. 1, and

Fig. 4 die Unteransicht auf das Gehäuse von Fig. 3. Fig. 4 shows the bottom view of the housing of FIG. 3.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Gehäuses 1 aus Kunststoff, in das ein Kontaktstift 2 eingegossen ist. Der Kontaktstift 2 stellt über sein Ende 21 die Energieversorgung für den exter­ nen Pumpenmotor eines Antiblockiersystems bereit. Fig. 1 shows a part of a housing 1 made of plastic, in which a contact pin 2 is cast. The contact pin 2 provides via its end 21 the energy supply for the external NEN pump motor of an anti-lock braking system.

Der Kontaktstift 2 ist an seinem im Gehäuseinneren angeordne­ ten Ende 22 in einem verjüngten Abschnitt mit einer Kappe 3 versehen. Die Kappe 3 ist mit Nickel und an ihrer Stirnseite zusätzlich mit einer 0,2 µm dicken Goldoberfläche beschichtet ist.The contact pin 2 is provided in a tapered section with a cap 3 at its end 22 arranged inside the housing. The cap 3 is coated with nickel and is additionally coated on its end face with a 0.2 μm thick gold surface.

Der Kontaktstift 2 ragt mit der Bondkappe 3 durch eine Öff­ nung 41 eines Schaltungsträgers in Form einer Leiterplatte 4. Die Stirnfläche der Kappe 3 befindet sich in etwa auf der Hö­ he der Oberfläche der Leiterplatte 4.The contact pin 2 projects with the bond cap 3 through an opening 41 of a circuit carrier in the form of a printed circuit board 4 . The end face of the cap 3 is approximately at the height of the surface of the printed circuit board 4 .

Zwischen der Kappe 3 und der Leiterplatte 4 stellt ein Bond­ draht 5 aus Aluminium mit einer Dicke von etwa 300 µm eine elektrische Verbindung her.Between the cap 3 and the circuit board 4 , a bond wire 5 made of aluminum with a thickness of about 300 microns makes an electrical connection.

In Fig. 2 ist ein Teil der Leiterplatte 4 dargestellt. Zwei Kappen 3 von Kontaktstiften 2 sind über jeweils drei Bond­ drähte 5 mit Bondpads 42 der Leiterplatte 4 verbunden. Da mehrere Bonddrähte 5 jeweils die elektrische Verbindung zwi­ schen der Kappe 3 und dem Bondpad 42 herstellen, können rela­ tiv hohe Ströme fließen.A part of the printed circuit board 4 is shown in FIG . Two caps 3 of contact pins 2 are connected via three bond wires 5 to bond pads 42 of the printed circuit board 4 . Since several bond wires 5 each establish the electrical connection between the cap 3 and the bond pad 42 , relatively high currents can flow.

Auf der Leiterplatte 4 ist eine elektronische Schaltung 6 in Form eines integrierten Schaltkreises angeordnet, der Aktua­ toren in Form von Ventilspulen steuert. On the circuit board 4 , an electronic circuit 6 is arranged in the form of an integrated circuit which controls actuators in the form of valve coils.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen ein Gehäuse 1, in dessen Kunststoffrahmen 11 zwei Kontaktstifte 2 verankert sind. FIGS. 3 and 4 illustrate a housing 1, are anchored in the plastic frame 11, two pins 2.

Das Gehäuse weist ferner einen mit dem Rahmen 11 einstückig ausgebildeten Boden 12 auf, durch den die Kontaktstifte 2 mit ihren Kappen 3 ragen. Der Boden 12 dient zur Aufnahme einer Leiterplatte. Ebenfalls einstückig mit dem Rahmen 11 ist ein Steckergehäuse 13 mit einer Vielzahl von Steckerstiften aus­ gebildet. Der Boden 12 wird nach dem Einsetzen der Leiter­ platte von einem nicht dargestellten Gehäusedeckel abgedeckt.The housing also has a bottom 12 formed integrally with the frame 11 , through which the contact pins 2 with their caps 3 protrude. The bottom 12 serves to receive a printed circuit board. Also in one piece with the frame 11 is a connector housing 13 with a plurality of connector pins. The bottom 12 is covered after inserting the circuit board from a housing cover, not shown.

Claims (5)

1. Elektrische Verbindungsanordnung, die aufweist:
  • - eine in einem zumindest teilweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuse (1) befestigte Leiterplatte (4) mit einer elektro­ nischen Schaltung (6),
  • - einen im Kunststoff verankerten Kontaktstift (2), dessen eines Ende (21) aus dem Gehäuse ragt und dessen anderes Ende (22) im Gehäuseinneren angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine elektrisch leitende Kappe (3) mit einer Oberfläche aus bondbarem Material auf das im Gehäuseinneren angeord­ nete Ende (22) des Kontaktstifts (2) gesetzt ist, und
  • - ein Bonddraht (5) eine elektrische Verbindung zwischen der Kappe (3) und der Leiterplatte (4) herstellt.
1. An electrical connection arrangement comprising:
  • - In an at least partially made of plastic housing ( 1 ) attached circuit board ( 4 ) with an electronic circuit ( 6 ),
  • - An anchored in the plastic contact pin ( 2 ), one end ( 21 ) of which protrudes from the housing and the other end ( 22 ) is arranged inside the housing, characterized in that
  • - An electrically conductive cap ( 3 ) with a surface made of bondable material on the inside of the housing angeord designated end ( 22 ) of the contact pin ( 2 ) is set, and
  • - A bond wire ( 5 ) creates an electrical connection between the cap ( 3 ) and the circuit board ( 4 ).
2. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Bonddrähte (5) die elekt­ rische Verbindung zwischen der Kappe (3) und der Leiterplatte (4) herstellen.2. Electrical connection arrangement according to claim 1, characterized in that at least two bonding wires ( 5 ) establish the electrical connection between the cap ( 3 ) and the printed circuit board ( 4 ). 3. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt­ stift (2) aus demselben Material besteht wie die Kappe (3).3. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pin ( 2 ) consists of the same material as the cap ( 3 ). 4. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (3) mit dem Kontaktstift (2) verpreßt ist.4. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the cap ( 3 ) with the contact pin ( 2 ) is pressed. 5. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt­ stift (2) einen runden Querschnitt aufweist.5. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pin ( 2 ) has a round cross section.
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