DE19945426C1 - Steckverbinder eines elektrischen Geräts - Google Patents

Abstract

Ein Steckverbinder eines elektrischen Geräts mit Kontaktstiften (1), die in einem Kunststoffkörper (2) eingebettet sind, weist ein Material (21) auf, das spannungsabhängig leitende Eigenschaften hat. Hierdurch wird ein Schutz gegenüber elektrostatischen Entladungen geschaffen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder eines elektri­ schen Geräts mit Kontaktstiften, die in einem Kunststoffkör­ per eingebettet sind.

Beim Verpacken, bei der Handhabung oder beim Anschließen von elektrischen Geräten, beispielsweise von Steuergeräten für Kraftfahrzeuge, können elektrostatische Entladungen auftre­ ten. Um eine Beschädigung von empfindlichen elektronischen Bauteilen durch elektrostatische Entladungen zu verhindern, sind häufig für jeden Kontaktstift eines Steckverbinders ver­ hältnismäßig teure und einbauraumbenötigende Bauteile wie Kondensatoren, Spulen oder Varistoren vorgesehen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 43 26 486 A1 ist ein Filter- Stecker mit einem Leistenkörper bekannt, der zum Unterdrücken von hochfrequenten Störungen aus einem Gemisch von Isolier­ stoffmaterial und Ferritpulver hergestellt wird.

Aus "Elektrisch leitende Kunststoffe", Carl Hanser Verlag München Wien, herausgegeben von H. J. Mair und S. Roth, Seite 10, ist die Anwendung elektrisch leitfähiger Kunststoffe zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung von Gehäusen bekannt. Ein solches Gehäuse besteht aus einem Kunststoff-Ruß-Gemisch und soll einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁹ Ohm aufweisen.

Die europäische Patentanmeldung EP 0 649 150 A1 betrifft ei­ nen Verbundwerkstoff, der einen Füllstoff und eine den Füll­ stoff einbettende Matrix aufweist. Der Füllstoff enthält ü­ berwiegend eine Komponente mit Teilchen von Kern-Schale- Struktur. Die Schalen der Teilchen von Kern-Schale-Struktur sind aus Isoliermaterial, wo hingegen die Kerne dieser Teil­ chen aus elektrisch leitendem oder elektrisch halbleitendem Material bestehen. Unter bestimmten Voraussetzungen kann sich bei geeigneter Auswahl des Materials der Kerne bei der Ein­ wirkung eines elektrischen Feldes die elektrische Leitfähig­ keit dieses Verbundstoffes zweimal nicht linear ändern. Die erste nicht lineare Änderung bewirkt eine Spannungsbegren­ zung, die zweite eine Strombegrenzung.

Die Offenlegungsschrift DE 37 02 780 A1 beschreibt einen Trä­ ger für ein Halbleiterbauelement, in den eine Varistor- Schutzvorrichtung gegen die Wirkungen von elektromagnetischen Feldern oder statischen Ladungen integriert ist. Die An­ schlüsse des zu schützenden Halbleiterbauelements sind mit­ einander durch eine Sandwich-Struktur verbunden. Diese weist eine erste Schicht aus einem Varistormaterial, eine erste mit einem gegebenen Potential verbundene Elektrode, eine zweite Schicht aus Varistormaterial sowie eine zweite mit Masse ver­ bundene Elektrode auf.

Aus der Patentschrift US 5 616 881 ist ein Sockel für eine Zündpille eines Airbags bekannt, die zwei Kammern aufweist. In der ersten Kammer ist ein Einsatz mit zwei Steckstiften und einem Metalloxid-Varistor zum Schutz eines Zünders vor e­ lektrostatischer Entladung angeordnet.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Steckverbinder eines e­ lektrischen Geräts bereitzustellen, der einen fertigungstech­ nisch besonders einfach herzustellenden und keinen Einbauraum benötigenden Schutz vor elektrostatischer Entladung aufweist.

Dieses Ziel wird mit einem Steckverbinder erreicht, wie er in Patentanspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur Vermeidung bauteilgefährdender elektrostatischer Entla­ dungen wird der Kunststoffkörper des Steckverbinders mit ei­ nem Material versehen, das bei Spannungen in einem Bereich zwischen 20 Volt und 700 Volt leitende Eigenschaften auf­ weist. Dadurch kann eine schädliche elektrostatische Entla­ dung oder ein Berührungsstrom über mindestens einen Kontakt­ stift des Steckverbinders und, über das bei hoher Spannung leitende Material so verteilt werden, daß ein zu hoher Strom­ fluß über gefährdete Bauteile vermieden wird. Dabei kann die elektrostatische Ladung vom Kontaktstift über das leitende Material auf eine Leitungsfläche und/oder über andere Kon­ taktstifte des Steckverbinders abfließen, die mit einem Mas­ sepotential verbunden sind.

Die leitenden Eigenschaften des Materials Sollten möglichst knapp über der für den Steckverbinder oder der für die Kon­ taktstifte definierten Arbeitsspannung beginnen. Arbeitsspan­ nung bedeutet hierbei diejenige Spannung, mit der die Kon­ taktstifte durch Signale oder eine Energieversorgung beauf­ schlagt werden. Bei einer Arbeitsspannung von 14 Volt sollte die Durchbruchspannung etwa bei 25 bis 30 Volt liegen. Das Material wird vorzugsweise für eine Durchbruchspannung im Bereich zwischen 25 bis 150 Volt ausgelegt.

Es kann eine elektrostatische Entladung direkt an gefährdeten Bauteilen auch unter ungünstigsten räumlichen Verhältnissen verhindert werden, da kein zusätzlicher Platzbedarf für Bau­ teile entsteht. Es fallen keine zusätzlichen Kosten für Bau­ teile, Bestückung, Platinenfläche, Layout oder sonstige kon­ struktive Aufwendungen an.

Besonders eignet sich der erfindungsgemäße Steckverbinder für elektrische Zündpillen, die einen Airbag oder einen Gurt­ straffer in einem Kraftfahrzeug auslösen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ei­ nes Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Gerät mit Steckverbinder,

Fig. 2 einen Steckverbinder,

Fig. 3 einen Steckverbinder mit leitender Fläche, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Steckverbinders von Fig. 3.

Fig. 1 veranschaulicht ein elektrisches Gerät, genauer ein Steuergerät für die Automobiltechnik, mit einem Steckver­ binder. Das Gehäuse des Steuergeräts ist nicht dargestellt.

Der Steckverbinder ist auf einer Leiterplatte 3 befestigt. Die Leiterplatte 3 ist mit elektrischen Bauteilen 4 bestückt, die gegen eine elektrostatische Entladung zu schützen sind.

Fig. 2 zeigt Kontaktstifte 1, die in einen Kunststoffkörper 2 des Steckverbinders eingebettet sind.

Die Kontaktstifte 1 sind entlang ihrer Achsen mit einem Mate­ rial 21 formschlüssig umhüllt, das in einem Bereich von über 100 Volt leitende Eigenschaften und in einem Bereich unter 100 Volt nichtleitende Eigenschaften aufweist.

Das Material 21 kann beispielsweise ein Gießharz sein, das mit 7 bis 15 Gewichtsprozent Kohlenstoffpulver versetzt ist. In diesem Beispiel besteht das Material 21 aus einer Polymer­ mischung auf Basis von Polypropylen und 8,5 Gewichtsprozent Kohlenstoffpulver. Die Polymermischung weist einen Oberflä­ chenwiderstand von etwa 1000 Ohm auf.

Anstelle von Kohlenstoffpulver kann dem Isolierstoffmaterial Edelstahlspäne zugegeben werden. In diesem Fall wird auf die Zugabe von Glasfaseranteilen im Kunststoff im wesentlichen verzichtet.

In Fig. 3 ist ein Steckverbinder mit einer zusätzlichen lei­ tenden Fläche oder Leitungsfläche 5 dargestellt. Die Lei­ tungsfläche ist eine Metallfolie.

Fig. 4 zeigt die Leitungsfläche 5 mit definierten Abständen d zu den Kontaktstiften 1. Die Kontaktstifte 1 sind von dem spannungsabhängig leitenden Material 21 formschlüssig um­ hüllt.

Über den Abstand d ist die Spannung, bei der das Material 21 leitfähig wird, einstellbar. Die Leitungsfläche 5 ist mit ei­ nem für die Abführung der elektrostatischen Ladung verant­ wortlichen Kontaktstift elektrisch kontaktiert. Für die ein­ zelnen Kontaktstifte können individuelle Abstände d zwischen den Kontaktstiften 1 und der Leitungsfläche 5 eingestellt werden. Daher können in einem Steckverbinder unterschiedliche Auslösespannungen für die einzelnen Kontaktstifte verwirk­ licht werden. Die Auslösespannung hängt bei dieser Ausfüh­ rungsform vom kleinsten Abstand zwischen Kontaktstift 1 und Leiterfläche 5 ab.

Die Polymermischung auf Propylenbasis mit dem Kohlenstoffpul­ ver zeichnet sich durch gute Leitfähigkeit bei Erreichen der Durchbruchspannung sowie durch kleine Leckströme aus. Außer­ dem hat der Steckverbinder gute mechanische Eigenschaften und ist für Schwalllöten geeignet.

Claims (7)

1. Steckverbinder eines elektrischen Geräts mit Kontaktstif­ ten (1), die in einem Kunststoffkörper (2) eingebettet sind, der ein Material (21) aufweist, das bei Spannungen in einem Bereich oberhalb einer Arbeitsspannung leitende Eigenschaften aufweist und bei Spannungen im Bereich der Arbeitsspannung elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (21) um die Kontaktstifte (1) herum form­ schlüssig angeordnet ist, und daß der Kunststoffkörper (2) in einem Abstand d von den Kontaktstiften (1) eine Leitungsflä­ che (5) aufweist, die mit dem Material (21) kontaktiert ist.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material (21) ein Varistormaterial ist.

4. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material (21) eine Mischung aus Kunst­ stoff und Kohlenstoffpulver ist.

5. Steckverbinder nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (21) eine Mischung aus dem Basismaterial des Kunststoffkörpers (2) und Kohlenstoff­ pulver ist.

6. Steckverbinder nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (21) zwischen 5 und 15 Ge­ wichtsprozent Kohlenstoffpulver aufweist.

7. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff eine kristalline und eine nichtkristalline Komponente aufweist.