DE2735124A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltung, nach dem verfahren hergestellte schaltungsplatte und anwendung einer nach dem verfahren hergestellten schaltungsplatte fuer automobilgleichrichter - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltung, nach dem verfahren hergestellte schaltungsplatte und anwendung einer nach dem verfahren hergestellten schaltungsplatte fuer automobilgleichrichter

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DE2735124A1 DE19772735124 DE2735124A DE2735124A1 DE 2735124 A1 DE2735124 A1 DE 2735124A1 DE 19772735124 DE19772735124 DE 19772735124 DE 2735124 A DE2735124 A DE 2735124A DE 2735124 A1 DE2735124 A1 DE 2735124A1
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Description

Beschreibungt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schalungsplatte entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Um bei der Herstellung der Verbindungsleitungen einer elektrischen Schaltung eine arbeitsaufwendige und daher kostspielige Verdrahtung zu vermeiden, wird das Leitermaterial in einer dünnen Schicht insbesondere im Wege der Drucktechnik auf eine Trägerplatte aufgebracht. Soll die entsprechende Schaltungsanordnung für stärkere Ströme vorgesehen werden, so wurde aus einem Leitermaterialblech mit entsprechender Dicke entsprechend der vorgesehenen Anordnung für die Verbindungsleiter diese aus dem Leitermaterialblech ausgeschnitten. Der entstehende Blechzuschnitt ist so geformt, daß nur noch die Teile stehen bleiben, die als Verbindungsleiter dienen sollen. Um nun für den nachfolgenden Einformungsprozefl die einzelnen Verbindungsleiter als zusammenhängendes Teil zu erhalten, wurde bisher der Blechzuschnitt so entworfen, daß ein seitliches Verbindungsband stehen blieb, mit dem die einzelnen, die Verbindungsleiter bildenden Teile verbunden waren. Die erforderlichen Lochungen zur Aufnahme von Festigungsmitteln oder der Anschlußdrähte der anzuschließenden Schaltungselemente wurdm vor dem Einformen in die elektrisch isolierende Kunststoffmasse angebracht. Das Einformen des Blechzuschnittes in die isolierende Kunststoffmasse wurde bei dem
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bekannten Verfahren in der Weise bewirkt, daß der Blechzuschnitt in die Form eingelegt wurde, wobei sowohl die für den Anschluß von Schaltungselementen vorgesehene Zone als auch das seitliche Verbindungsband frei blieben. Anschließend wurden die einzelnen Schaltungselemente mit den zugehörigen VeMndungsleltern verlötet und das seitlich aus dem Kunststoff herausragende Verbindungsband abgetrennt, um die hierdurch gebildeten Verbindungen zwischen den einzelnen Leitern zu unterbrechen, da die mechanische Verbindung der Verbindungsleiter untereinander nach dem Einformen durch die aufgebrachte isolierende Kunststoffmasse gebildet wird.
Obwohl diese Technik zur Herstellung von elektrischen Schaltungen auch im industriellen Bereich Anwendung gefunden hat, weist sie doch eine Reihe von Nachteilen auf: Schaltungsplatten der vorstehend bezeichneten Art weisen an ihren Rändern mit den Leitern in Verbindung stehende metallische Vorsprünge auf, die nach dem Abtrennen des für die Herstellung benötigten Verbindungssteges stehen bleiben. Diese Vorsprünge erhöhen in nicht unbeträchtlicher Weise das Risiko von Kurzschlüssen. Darüber hinaus stellt dieser Verbindungssteg eine nicht unerhebliche Abfallmenge des kostspieligen Leitermaterials dar, in üblicher Weise Kupfer oder Messing. Darüber hinaus 1st der durch den seitlichen Verbindungssteg gegebene mechanische Zusammenhang des Blechzuschnittes beim Einlegen in die Form unbefriedigend. Man kann nun zur Verbesserung des mechanischen Zusammenhaltes des Blechzuschnittes an mehreren Seiten Verbindungsstege vor-
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sehen. Dies erhöht jedoch das Kurzschlußrisiko und auch die entstehende Abfallmenge bei der Herstellung der Blechzuschnitte.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Schaltungen zu schaffen^, bei dem die vorstehend aufgeführten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Verfahrensschritten entsprechend dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die bisher üblichen, außenliegenden seitlichen Verbindungsstege entfallen und durch schmale Verbindungsstege ersetzt werden, die zwischen den einzelnen Teilen des Blechzuschnittes verbleiben und so die einzelnen, die Verbindungsleiter bildenden Teile des Blechzuschnittes untereinander verbinden. Daher ist es möglich, die einzelnen Verbindungsleiter der Schaltung an mehreren Punkten durch die schmalen Verbindungsstege zu verbinden, so daß die Steifigkeit und der mechanische Zusammenhalt des Blechzuschnittes wesentlich verbessert ist, so daß das Einlegen des Blechzuschnittes in die Form und das Einformen in die Kunststoffmasse erheblich vereinfacht werden.
Nachdem der Blechzuschnitt in den Kunststoff eingeformt worden ist und eine praktisch feste Schaltungsplatte bildet, können die Verbindungsstege beispielsweise durch Ausstanzen unterbrochen werden, so daß die die Verbindungsleiter bildenden Teile des
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Blechzuschnittes entep rechend der vorgesehenen Schaltungsanordnung elektrisch voneinander getrennt sind.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß bereits beim Einformen des Blechzuschnittes in die Kunststoffmasse jeweils im Bereich der Verbindungsstege zu beiden Seiten in der Kunststoffmasse Aussparungen vorgesehen werden, so daß die Verbindungsstege frei_liegen. Hierdurch wird das Durchtrennen der Verbindungsstege, beispielsweise durch einen Stanzvorgang, erheblich erleichtert. Hieraus folgt, daß die fertige Schaltungsplatte keine außenliegenden, mit Verbindungsleitern in Verbindung stehendai Vorsprünge aufweist, bis auf die notwendigen Anschlußzungen, so daß die Gefahr von Kurzschlüssen praktisch ausgeschlossen ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind durch die Merkmale der Unteransprüche 3 bis 9 gekennzeichnet.
Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Schaltungsplatte, deren Verbindungsleiter zwischen den einzelnen Schaltungselementen durch einen Blechzuschnitt gebildet werden, der in eine elektrisch isolierende Kunststoffmasse eingebettet ist.
Der Erfindung liegt hierbei die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsplatte zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß sie sehr viel
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einfacher herzustellen ist und die Gefahr von Kurzschlüssen durch herausragende, bei der Herstellung unvermeidliche metallische Vorsprünge praktisch vermieden ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsplatte, die nach dem erfindungsge-
ist
mäßen Verfahren hergestellt/und die dabei verwirklichten Raumformmerkmale erhält.
In Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß die Schaltungsplatte als Gleichrichterbrücke eines Wechselstromgenerators für ein Automobil verwendet wird, und daß hierbei jeweils ein Anschluß der Gleichrichterdioden mit der Schaltungsplatte und jeweils der andere Anschluß mit einer metallischen Kühlplatte verbunden ist, die im wesentlichen parallel und mit Abstand zur Schaltungsplatte angeordnet und mit dieser durch Zwischenstege verbunden ist. Bei diesem bevorzugten Anwendungsfall ist die Gleichrichterbrücke an die Phasen des mehrphasigen Wechselstromgenerators angeschlossen. Der gleichzurichtende Wechselstrom ist ein dreiphasiger Wechselstrom. Die Schaltung weist daher drei Verbindungsleiter auf, von denen jeder an eine der Phasen des Wechselstromgenerators über eine entsprechende Anschlußzunge angeschlossen ist, die aus der die Verbindungsleiter umhüllenden Kunststoffmasse herausragt. Die drei vorgenannten Verbindungsleiter sind jeder durch eine Diode an einen Leiter angeschlossen, der den positiven Ausgang der Gleichrichterbrücke bildet. An jeden der drei vorgenannten Verbindungsleiter der Schaltungsplatte sind die Anschlußdrähte der beiden
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Leistungsdioden angeschlossen, deren Gehäuse mit wenigstens einem gerippten Blech verbunden sind, das als Kühlblech dient. Die Gleichrichterbrücke trägt vorzugsweise zwei gerippte Kühlbleche, die im wesentlichen parallel zur Schaltungsplatte verlaufen. Die genannten Kühlbleche sind mit der ScheLtungsplatte durch Zwischenstege verbunden, die bei der Einformung des Blechzuschnittes in die Kunststoffmasse ebenfalls ausgeformt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen fertigen Blechzuschnitt, bestimmt für eine Gleichrichterbrücke, vor dem Einformen in die Kunststoffmasse,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine fertige Schaltungsplatte,
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Schaltungsplatte mit aufgesetzten Kühlblechen,
Fig. k einen Schnitt durch die Gleichrichterbrücke gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.
In Fig. 1 ist der Blechzuschnitt als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Der Blechzuschnitt ist beispielsweise durch Stanzen hergestellt und besteht beispielsweise aus durch Hämmern oder
Walzen gehärtetem Messingblech von einer Stärke von 0,5 mm. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Blechzuschnitt entsprechend dem Verkabelungsschema einer Schaltung für eine Gleichrichterbrücke geformt, wie sie einem dreiphasigen Wechselstromgenerator eines Automobils zugeordnet ist. Der durch den Generator erzeugte dreiphasige Wechselstrom wird durch die Gleichrichterbrücke in einen Gleichstrom zur Versorgung der einzelnen Aggregate des Fahrzeugs umgeformt.
Der Blechzuschnitt 1 ist so ausgeführt, daß drei Teile 1a, 1b, 1c und 1d stehen bleiben, die die vier Verbindungsleiter der Gleichrichterschaltung bilden. Die drei Verbindungsleiter 1a, 1b und 1c sind zum Anschluß an Jeweils eine der Phasen des Generators vorgesehen, und zwar über die Zungen 2, 3 und k, die nach dem Abkanten und Einrollen die Anschlüsse für den Gleichrichter an den Drehstromgenerator bilden. Der Verbindungsleiter 1d bildet einen positiven Anschluß und trägt zu diesem Zweck an seinem Ende 5 eine entsprechende Anschlußzunge.
Die Teile 1a, 1b, 1c und 1d des Blechzuschnittes 1 sind miteinander mechanisch durch die Verbindungsstege 6 verbunden, die den Zwischenraum zwischen Jeweils zwei Verbindungsleitemüberbrücken. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist der Verbindungsleiter 1a mit dem übrigen Teil des Blechzuschnittes 1 durch zwei Verbindungsstege 6 verbunden,während der Verbindungsleiter 1b über vier Verbindungsstege, der Verbindungsleiter 1c über drei Verbindungsstege und der Verbindungsleiter 1b ebenfalls über drei Verbindungsstege mit
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dem jeweils benachbartem Teil verbunden ist. Die Verbindungsstege sind so verteilt, daß der Blechzuschnitt eine formstabile Einheit bildet; mit anderen Worten, die Verteilung der Verbindungsstege 6 auf der vom Blechzuschnitt eingenommenen Fläche ist in der Weise vorgenommen, daß eine gute mechanische Verbindung jedes der ausgeschnittenen Teile 1a, 1b, 1c und 1d erzeugt wird.
In den Bereichen der Verbindungsleiter 1a, 1b, 1c, die zum Anschluß der Verbindungsdrähte der Anschlußelemente der Schaltung vorgesehen sind, sind Löcher 7a und 7b vorgesehen. Jedes Loch weist einen Durchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Drahtdurchmesser des Anschlußdrahtes des betreffenden Anschlußelementes. Die Löcher 7a, von denen sechs vorgesehen sind, haben einen größeren Durchmesser als die Löcher 7b, von denen ebenfalls sechs vorgesehen sind. Die Löcher 7a dienen zum Anschluß von sechs Leistungsdioden 10 an die Verbindungsleiter 1a, 1b und 1c, während die Löcher 7b der Verbindung von drei Dioden 11, ein sogenanntes Diodentrio, mit den drei Verbindungsleitern 1a, 1b und 1c einerseits und dem Leiter 1d andererseits dienen.
Der in Fig. 1 dargestellte Blechzuschnitt wird in eine elektrisch isolierende Kunststoffmasse eingeformt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Einformung in die Kunststoffmasse in einer entsprechenden Form so vorgenommen, daß im Randbereich des Blechzuschnittes 1 nur die vorspringenden Anschlußzungen 2, 3, 4 und
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bleiben.
Der in die Kunststoffmasse eingeformte Blechzuschnitt 1 bildet zusammen mit den angeschlossenen sechs Leistungsdioden 10 und den drei Triodioden 11 die Gleichrichterschaltung. Die durch die Gleichrichterschaltung gebildete Platte 12 zeigt auf wenigstens einer der Außenflächen Verstärkungsstege 13. Im Bereich der Platte 12, in dem jeweils das Gehäuse einer Triodiode zur Anlage kommt, ist eine umlaufende Wulst 20 vorgesehen, die die Positionierung der Triodiode während des Anlötens der Anschlußdrähte an die Verbindungsleiter 1a, 1b, 1c und 1d erleichtert.
Die in die Kunststoffbeschichtung eingebrachten Öffnungen 14 liegen jeweils den Löchern 7a und 7b gegenüber, und zwar auf beiden Seiten der Platte 12. Desgleichen sind die Löcher 15 während des Einfοrmungsvorganges im Bereich jeder der Verbindungsstege 6, und zwar auch von beiden Seiten der Platte 12 eingebracht. Nachdem der Blechzuschnitt 1 in die Kunststoffmasse eingebettet und der Kunststoff ausgehärtet ist, werden die Verbindungsstege 6, die die mechanische Verbindung der vier Verbindungsleiterteile des Blechzuschnittes bilden, unterbrochen, beispielsweise durch einen Stanzvorgang, so daß der Zwischenraum 16 entsteht.
Der Anschluß der drei Triodioden 11 an die durch die Platte gebildete Schaltung wird in üblicher Weise durch Einfädeln der
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Anschlußdrähte in die entsprechenden Löcher 7 mit anschließendem Verlöten des Anschlußdrahtes mit dem Metall des Verbindungsleiters des Blechzuschnittes 1 bewerkstelligt. Die elektrische Verbindung der sechs Leistungsdioden 10 mit den Verbindungsleitern 1a, 1b und 1c wird dadurch hergestellt, daß jeweils die aus ihrer Umhüllung heraustretenden Anschlußdrähte in einem Loch 7a festgelötet werden.
Jeweils drei der Dioden 10 sind über ihre metallischen Gehäuse an ein Riffelblech 17 angeschlossen, das als Kühlblech für die drei Dioden dient, so wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die beiden Riffelbleche 17 sind parallel zur Schaltungsplatte 12 ausgerichtet und durch Zwischenstege 18, 19 gehalten, die bei der Ausformung der Platte 12 hergestellt sind. Jedes der Riffelbleche 17 ist durch Umbördeln auf zwei äußeren Zwischenstegen 18 und einem zentralen Zwischensteg 19 befestigt. Jeder Zwischensteg 18, der beispielsweise zylindrisch ausgebildet sein kann, weist eine Durchgangsbohrung auf, die zur Aufnahme der Befestigungselemente, beispielsweise einer Schraube, dient, mit der die Gleichrichterbrücke an einem der Flansche des Stators des Drehstromgenerators befestigt wird.
Die Erfindung ist niclt auf das dargestellte und beschriebene AusfUhrungsbeispiel beschränkt, sondern läßt eine Reihe von wünschenswerten und zweckmäßigen Modifikationen zu, ohne daß der Rahmen der Erfindung hierdurch überschritten wird.
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L e e r s e i t e

Claims (14)

  1. 2735124 Maxton · Maxton · Langmaack Patentanwälte
    P«t*flUnwitt· Maxton tUngmuck Pferdmmgantr. 50 - 5000 Köln 51
    Robert Brad« (1895-1943)
    Anmelder; 1. ) Societe pour 1 ·Equipement JJ* ίϋΖΓϋϋ """"
    «. _ — -, .. -ι , Alfred Maxton |r.
    de Veliicules, Issy-les-Moulineaux Jürg.n Ungmmmek
    (Frankreich Diplom-Ingenieur·
  2. 2.) S. E. V. Alternateurs, 5000 Köln 51 Issy- les-Moulineaux (Frankreich)
    Unsere Zeichen Datum
    559 Pg 775 03.08.77
    Bezeichnung; Verfahren zur Herstellung einer elektrischen
    Schaltung, nach dem Verfahren hergestellte Schaltungsplatte und Anwendung einer nach dem Verfahren hergestellten Schaltungsplatte für Automobilgleichrichter
    Ansprüche;
    Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung, bei dem zunächst die Verbindungsleiter für die Schaltungselemente aus einem Leitermaterialblech in Form eines Blechzuschnittes ausgeschnitten werden, danach der Blechzuschnitt in eine isolierende Kunststoffmasse eingeformt wird, wobei die Teile des Blechzuschnittes freigelassen werden, die die Anschlußpunkte für die Schaltungselemente und/oder die Befestigungspunkte bilden, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den
    709886/0930 ORIGINAL INSPECTED
    Telefon: (0221) 380238 · Telegramm: Inventator Köln · Telex: 8883555 max d f 12 Pottacheckkonto Köln (BLZ 37010050) Kto.-Nr. 152251-500 ■ Deutsche Bank AG Köln (BLZ 37070060) Kto.-Nr. 123618t
    einzelnen, die Verbindungsleiter bildenden Teilen des Blechzuschnittes schmale Verbindungsstege belassen werden, die so angeordnet sind, daß der Blechzuschnitt einen guten Zusammenhalt aufweist, daß jeder Verbindungsleiter durch wenigstens einen Verbindungssteg festgelegt ist, und daß nach dem Einformen in die Kunststoffmasse die Verbindugsstege unterbrochen werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einformen des Blechzuschnittes Aussparungen in der Kunststoffmasse jeweils im Bereich der Verbindungsstege vorgesehen werden und daß danach die Verbindungsstege abgetrennt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der aus dem Leitermaterial entsprechend der Schaltungsanordnung herzustellende Blechzuschnitt durch Stanzung hergestellt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß jeweils die die Verbindungsleiter bildenden Teile des Blechzuschnittes an den übrigen Teilen des Blechzuschnittes durch wenigstens zwei Verbindungsstege festgelegt werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Freiräume zwischen den ein-
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    zelnen, die Verbindungsleiter bildenden Teile des Blechzuschnittes beim Einformen in die Kunststoffmasse mit Kunststoffmasse ausgefüllt werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Aussparungen in der Kunststoffmasse im Bereich der Verbindungsstege auf beiden Seiten des Blechzuschnittes eingeformt werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Seite des Blechzuschnittes mit einer Kunststoffschicht abgedeckt wird, die auf ihrer dem Blechzuschnitt abgekehrten Seite mit Verstärkungsrippen versehen wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß in den Blechzuschnitt Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln oder der Anschlußdrähte von Schaltungselementen eingebracht werden.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß beim Einformen in die Kunststoffmasse nur die im Randbereich des Blechzuschnittes liegenden
    die
    Anschlußzungen für die/Schaltung bildenden Teile freigelassen werden.
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  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher zum Anschluß der Schaltungselemente im Blechzuschnitt durch einen Stanzschnitt erzeugt werden, wobei ein schmaler, durch zwei Schnitte begrenzter Steg aus dem Blech nach dem Einformen in Kunststoff ausgeprägt wird, wobei jedes Loch einen Durchmesser erhält, der geringfügig größer ist, als der Durchmesser des Verbindungsdrahtes für das anzuschließende Anschlußelement.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen den die Verbindungsleiter bildenden Teilei des Blechzuschnittes und den Anschlußdrähten der Anschltroclemente diese Drähte in die den einzelnen Elementen zugeordneten Löcher eingeführt werden und dann durch ein flüssiges Lot angelötet werden.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß auf wenigstens einer Seite der aufgebrachten Kunststoffschicht umlaufende Wülste jeweils in dem Bereich vorgesehen sind, auf dem ein Schaltungselement Hufgesetzt wird.
  13. 13. Elektrische Schaltungsplatte, deren Verbindungsleiter zwischen den einzelnen Schaltungselementen durch einen Blechzuschnitt gebildet werden, der in eine elektrisch isolierende Kunststoffmasse
    7098ΠΒ/0930
    Copy
    Of=NGlNAL INSPECTED
    5 " 273512A
    eingebettet ist, gekennzeichnet durch die Merkmale nach den Ansprüchen 1 bis 11.
  14. 14. Anwendung einer Schaltungsplatte nach Anspruch 13 zur Herstellung einer Gleichrichterbrücke eines Wechselstromgenerator für ein Automobil, wobei die Schaltungsplatte jeweils einen der Anschlüsse der Gleichrichterdioden trägt, während jeweils die anderen Anschlüsse mit einer Kühlplatte verbunden sind, die mit Abstand und im wesentlichen parallel zur Leiterplatte angeordnet und mit dieser durch Zwischenstege verbunden ist.
    70988 Π /D930
    COPY OFHGINAL INSPECTPO
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