DE3428006A1

DE3428006A1 - Ein eine gedruckte schaltung tragender steckverbindungsmodul

Info

Publication number: DE3428006A1
Application number: DE19843428006
Authority: DE
Inventors: Karl Ludwig Dipl.-Ing. 8740 Bad Neustadt Otto
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1984-07-28
Filing date: 1984-07-28
Publication date: 1986-01-30
Also published as: DE3428006C2

Description

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EleJctrofei&niechanische Werke

Jakob Preh, Nachf. GmbH & Co.

Schweinfurter Straße 5

8740 Bad Neustadt/Saale " ₅ den 26.07.1984

Bsch/Hi

U/84 Pt.+Hga

Ein eine gedruckte Schaltung tragender Steckverbindungsmodul

Die Erfindung geht von einem eine gedruckte Schaltung tragenden Steckverbindungsmodul nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 aus.

Ein derartiger Steckverbindungsmodul findet z.B. Anwendung in einem Vergaser eines Kraftfahrzeuges. Es wird hierbei die Steuerung der Gemischanreicherung bei Start, Warmlauf und Beschleunigung elektronisch durchgeführt. Mit Hilfe einer Startklappe wird das Luft/Kraftstoffverhältnis beeinflußt. Ein zweites Stellglied an der Drosselklappe sorgt für die richtige Füllung. Zur Erkennung der Stellung und des Bewegungsablaufes der Durchflußmengenklappe dient ein sogenanntes Klappenpotentiometer, das juit Hilfe einer Kupplung mit der Klappenwelle verbunden ist. Die gedruckte Schaltung des Steckverbindungsiroduls besteht ebenfalls im wesentlichen aus einem Potentiometer mit einer zwischen zwei Anschlüssen gelegenen Widerstandsbahn und einer parallel sich erstreckenden Kollektorbahn, die beide von einem Schleifer befahren werden. Die Zuführung der Spannung und die Weiterleitung der abgegriffenen Spannung an die nachfolgende Elektronik erfolgt mit Hilfe einer Steckverbindung. Eine Vorrichtung zum Erfassen der Arbeitsweise einer Durchflußmengenklappe eines Vergasers ist in der DE-PS 3 029 321 beschrieben. Im Ansaugkanal des Vergasers ist eine Durchflußmengenklappe, die mit dem Schleifkontakt eines Potentiometers verbunden ist. Die abgegriffene Spannung ist über einen Verstärker zu zwei Abtast- und Haltekreisen geführt, die ihrerseits mit den Eingangsklemmen eines Operationsverstärker-Komparators verbunden sind. Die Ausgangsspannung ist ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit der Durchflußmengenklappe. Kommt die Klappe zum Stillstand oder dreht sie sich in der entgegengesetzten Richtung, so verschwindet die Ausgangsspannung des Komparators.

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Es ist bereits ein Potentiometer für die Vergasereinstellung bekannt, das aus einem aus Kunststoff bestehenden Isolierstoffkörper besteht, der ein Keramikplättchen mit einer Widerstandsbahn und einer Kollektorbahn als aufgebrachte gedruckte Schaltung trägt. In den Isolierstoffkörper mit eingespritzt ist ein Steckeranschlußteil. Dieses besteht aus einem herausragenden Steckerelement und einem rückwärtigen Kontaktelement, das dem Zweck dient, das Steckerelement mit der gedruckten Schaltung elektrisch zu verbinden. Das Kontaktelement ist als Flachstecker oder als Rundstecker aus einem formstabilen Material hergestellt. Das Kontaktelement besteht aus einem relativ weichen Federmaterial. An einem Ende ist das Kontaktelement mit dem Flachstecker verschweißt und anschließend von dem Isolierstoffkörpermaterial umspritzt. Das andere Ende des Kontaktelementes steckt in Löchern des Keramiksubstrates und ist dort mit Randkontaktstellen von Hand verlötet. Setzt man einen Rundstecker ein, so wird das Kontaktelement in eine zentrische Aushöhlung des Rundsteckers gesteckt und am freien Ende verlötet und anschließend abgeschliffen, was relativ arbeitsintensiv ist. Das Kontaktelement besitzt noch eine bogenförmige Verformung, um die durch Temperaturschwankungen bedingten unterschiedlichen Ausdehnungen der Materialien besser ausgleichen zu können. Der Isolierstoffkörper besteht aus einem Basisteil mit einer ebenen ersten Fläche. Aus dieser Fläche heraus ragt ein tafelbergförmiges Trägerteil, auf dessen zweiter Fläche die gedruckte Schaltung angeordnet ist. Die zweite Fläche bzw. die gedruckte Schaltung soll möglichst genau parallel zur ersten Fläche liegen. Da der Isolierstoffkörper jedoch aus Kunststoff hergestellt ist, unterliegt er den üblichen von der Formgebung des Körpers abhängigen fertigungstechnischen Schwindungstoleranzen. Messungen haben ergeben, daß die Abweichungen mehr als 100 μπι betragen. Darüberhinaus ist auch das Keramikplättchen der gedruckten Schaltung nicht ganz eben. Allerdings liegen die Toleranzen dort nur bei etwa ± 10 μπι. Die gedruckte Schaltung wird mit Hilfe einer Klebemasse am Trägerteil gehalten. Diese Klebemasse hat die Eigenschaft durch die Schwindung sich zusammenzuziehen, so daß dadurch mechanische Spannungen in der gedruckten Schaltung erzeugt werden. Es ist hierbei zu beachten, daß der Anwendungsbereich sich bis zu einer Temperatur von 150° Celsius erstrecken kann. Da die zweite Fläche nicht genau parallel zur ersten Fläche ist und da die Ausrichtung der Oberfläche der gedruckten Schaltung zur ersten Fläche erfolgt, kann es vorkommen, daß die gedruckte Schaltung an einer Stelle der ersten Fläche satt auf dem Trägerteil aufliegt, während sie an einer anderen Stelle über 100 \im Luft hat. Dies wird zwar durch eine dickere Beschichtung der Klebemasse ausge-

glichen, wobei die Klebemasse jedoch nicht hart wird, sondern den Temperaturschwankungen folgen muß. Auch kann es vorkommen, daß die Klebemasse da, wo die gedruckte Schaltung satt auf dem Trägerteil aufliegt, hervorquillt und Verunreinigungen verursacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steckverbindungsmodul nach der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die gedruckte Schaltung unabhängig von der benutzten Klebemasse so genau wie möglich parallel zu seiner Bezugsfläche ausgerichtet ist. "

' '

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. 15

Die Erfindung wird" nachfolgend für zwei Ausführungsbeispiele anhand tier Zeichnungen näher beschrieben. _ -

Von den Figuren zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Steckverbindungsmodul,

Figur 2 eine Draufsicht auf diesen Steckverbindungsmodul,

Figur 3 im vergrößerten Maßstab eine Perspektivansicht eines abgebrochenen Trägerteils,

Figur 4 eine Perspektivansicht eines anderen Trägerteils, Figur 5 das Trägerteil nach Figur 3 im Schnitt.

Mit 1 ist in den Figuren 1 und 2 ein Isolierstoffträgerkörper aus Kunststoff bezeichnet, der einen länglichen etwa rechteckförmigen Basiskörper 16 besitzt, an dem auf der Oberseite ein tafelbergförmiges Trägerteil 20 und etwa gegenüberliegend auf der Unterseite ein Fortsatz 27 angeformt sind. Ferner ist auf der Unterseite noch eine Vertiefung 23 vorgesehen, die die Lagerung für eine Welle bilden soll. In den vier Ecken des Basiskörpers 16 ist jeweils ein Langloch 18 bzw. 19 ausgespart, das zW Justage · und anschließenden Befestigung des Isolierstoffträgerkörpers dient.

Auf dem Trägerteil 20 befindet sich, wie aus Figur 2 zu erkennen ist, eine gedruckte Schaltung 2 in der Form eines rechteckförmigen Keramikplättchens, auf dem z.B. im Siebdruckverfahren eine Widerstandsbahn 10 aufgebracht ist. Die beiden Enden der Widerstandsbahn sind durch randseitig geführte Leiterbahnen 12 mit Randkontaktflächen 9 verbunden. Diese Leiterbahnen bestehen aus Leitsilber und sie sind ebenfalls im Siebdruckverfahren aufgebracht. Parallel zur Widerstandsbahn 10 erstreckt sich eine Kollektorbahn 11. Bei ihrer Herstellung wird zunächst eine Bahn aus Leitsilber aufgebracht und anschließend darüber eine Widerstandsbahn, vorzugsweise aus der gleichen Widerstandspaste, aus der auch die Widerstandsbahn 10 hergestellt ist. Da die Leitsilberbahn und die darüberliegende Widerstandsbahn über die gesamte Länge elektrisch miteinander verbunden sind, ergibt sich so eine niederohmige Kollektorbahn 11. Man hat dieses Verfahren zur Herstellung der KoIlektorbahn deshalb gewählt, um eine höhere Lebensdauer zu erreichen, da die Silberbahn allein nicht so abriebfest wie die Widerstandsbahn ist. Der dazugehörige Schleifer, der eine elektrische Verbindung zwischen der Widerstandsbahn und der KoIlektorbahn herstellt, ist in den Figuren nicht dargestellt. Die Kollektorbahn selbst ist über Leiterbahnen und einen Vorwiderstand mit einer Randkontaktfläche 32 elektrisch verbunden.

Wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, setzt sich die Widerstandsbahn 10 aus zwei Teilstrecken zusammen, wobei die schmalere Teilstrecke zumindest teilweise eine endsei tig in der Nähe der Leiterbahnen angeordnete, darunterliegende Silberbahn aufweist. Die breitere Teilstrecke, die die eigentliche Wider-Standsstrecke darstellt, erstreckt sich auch nur über ein relativ schmales Winkel segment, bezogen auf die in der Vertiefung gedacht angeordnete Achse der Welle als Drehpunkt für den Schleifer, so daß eine genaue Einstellung und Justage erforderlich ist.

Bei der Herstellung des Isolierstoffträgerkörpers werden gleichzeitig drei flache Steckerelemente 3 mit eingespritzt. Die Einspritzung erfolgt zusammen mit der Ausformung des gesamten Isolierstoffträgerkörpers hierbei so, daß ein Abschnitt unten aus dem angespritzten Fortsatz 27 herausragt. Ein anderer Abschnitt ragt, durch eine im Trägerteil ausgesparte Kammer 24 hindurchgeführt, oben aus dem Isolierstoffträgerkörper heraus. Dieser oben herausragende Abschnitt besitzt mehrere Sollbiegesteilen und das Ende ist so geformt, daß es in ein Perforationsloch eines in den Figuren nicht dargestellten Bandes eingesteckt werden kann.

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Dieses Band besteht aus Federmaterial mit ausgestanzten Kontaktelementen. Das freie Ende jedes Kontaktelementes besitzt bezogen auf die Mittelebene der Klemmkontur eine unsymmetrische Kontur. Die gedruckte Schaltung 2 wird in das freie Ende des Kontaktelementes eingeschoben, festgeklemmt und im Lötbad verlötet, so daß das Kontaktelement 5 mit der Randkontaktfläche der gedruckten Schaltung elektrisch und mechanisch verbunden ist.

Nach dem Löten werden die Kontaktelemente 5 vom Band abgetrennt und zwar so, daß ein Teilstück des Bandes mit einem Perforationsloch übrigbleibt. Das Perforationsloch liegt hierbei genau über dem Kontaktelement. Nach dem Abtrennen der Kontaktelemente 5 werden die Kontaktelemente mit einer bogenförmigen Verformung 15 versenen. Diese dient als Ausgleich der unterschied- - liehen Materialien bei Temperaturschwankungen. Es ist auch denkbar, schon vor dem Abtrennen der Kontaktelemente die bogenförmige Verformung anzuDringen.

Die genaue Lage der gedruckten Schaltung 2 auf der Oberfläche des tafelbergförmigen Trägerteils 20 erfolgt mit Hilfe eines an das Trägerteil anqeformten Justierzapfens 22, der durch einen runden Durchbruch in der gedruckten Schaltung 2 hindurchragt. Auf der dem Justierzapfen gegenüberliegenden Seite des Trägerteils 20 sind randseitig vorstehende Randanschläge 30 vorgesehen, an denen die gedruckte Schaltung 2 anliegt. Damit ist die genaue Lage der gedruckten Schaltung festgelegt.

Für den Einbau des Steckverbindungsmoduls als Potentiometer für die Vergasereinstellung ist es nun erforderlich, daß die Oberfläche der gedruckten Schaltung 2 möglichst parallel zu der Fläche liegt, die in Figur 1 mit 4 bezeichnet ist. Schwankungen bis 80 \im werden toleriert. Bei der Herstellung des Isolierstoffträgerkörpers liegen -bedingt durch die unterschiedliche Schwindung des Kunststoffes- die Schwankungen an der Oberfläche des Trägerteils 20 weit über 150 pm. Nun verwendet man zur Festlegung der gedruckten Schaltung 2 auf dem Trägerteil 20 eine Klebemasse 21, die nicht aushärtet, sondern elastisch bleibt. Diese Klebemasse hat die Eigenschaft, die gedruckte Schaltung durch die ihr eigene Schwindung an sich zu ziehen, so daß mechanische Spannungen in dem Keramikplättchen entstehen. Dadurch ist eine Kontakt-Unsicherheit gegeben. Um die bereits erwähnten Schwankungen auszugleichen, wird an verschiedenen Stellen der Oberfläche mit optischen Mitteln der Abstand zwischen der ersten Fläche 4 und der zweiten Fläche 6 auf dem Trägerteil gemessen. Der Abstand wird dabei etwas geringer gewählt als der

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Soilabstand. Die Differenz wird durch mehrere Erhebungen ausgeglichen, die unterschiedliche Höhen, entsprechend der Schwindung, aufweisen. Durch Versuche hat es sich gezeigt, daß das Optimum für die Höhe bei ca. 0,1 mm liegt. Derartige angeformte Erhebungen sind in Figur 3 mit 7 und 8 bezeichnet. Sie haben eine runde, warzenförmige Form. Da diese Erhebungen sich in einem Einsatz des Spritzwerkzeuges befinden, können sie, bezüglich ihrer Höhe, nachträglich leicht bestimmt werden. Anstelle der warzenförmigen Form können die Erhebungen 14, wie Figur 4 zeigt, auch die Form von kurzen Stegen haben.
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Figur 5 zeigt im stark vergrößerten Maßstab die Unebenheiten der zweiten Fläche 6 und die diese ausgleichenden unterschiedlichen Höhen der Erhebungen 7 und 8.

Das Anformen der Erhebungen hat den Vorteil, daß die Klebemasse 21 sich gleichmäßiger unter dem Keramikplättchen verteilt und beim Andrücken nicht seitlich herausquillt, so daß damit¹auch Verunreinigungen vermieden werden. Wären keine Erhebungen vorhanden, so müßte man für das Andrücken und Positionieren des Keramikplättchens eine viel höhere Kraft aufbringen.

Dadurch, daß Erhebungen vorhanden sind, kann die Klebemasse beim Andrücken leicht in die Zwischenräume zwischen den Erhebungen fließen, so daß eine viel geringere Andrückkraft erforderlich ist. Damit verringert sich auch die Gefahr, daß das relativ spröde Plättchen dabei mechanische z.B. durch Haarrisse beschädigt wird. Ferner bewirkt das Vorhandensein der Erhebungen, daß man auch eine Klebemasse verwenden kann, die nicht so volumenstabil ist, d.h. die eine größere Schwindung besitzt, da das Plättchen ja letztlich auf den Erhebungen aufsitzt und durch die Klebemasse gehalten wird.

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Bezugszeichenliste 17/84' . _o- ο/-,on nr

O A- Z O U U

1 Isolierstoffträgerkörper

2 gedruckte Schaltung

3 Steckerelement

4 erste Fläche

5 Kontaktelement

6 zweite Fläche

7 Erhebung

8 Erhebung

9 Randkontaktfläche

10 Widerstandsbahn

11 Kollektorbahn

12 Leiterbahn

13 freies Ende des Kontaktelementes

14 Erhebung

15 bogenförmige Verformung

16 Basiskörper

17 Steg

18 Langloch

19 Langloch

20 Trägerteil

21 Klebemasse

22 Justierzapfen

23 Vertiefung

24 Kammer

25 Kammeraußenwand

26 Wanddurchbruch

27 Fortsatz 28

30 Randanschlag

31 rückwärtiges Ende des Steckerelementes

32 Randkontaktfläche

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Leerseite

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Claims

Pr eh -· Elektrofeinmechanisehe Werke Jakob Preh, Nachf. GmbH & Co. Schweinfurter Straße 5 Bad Neustadt/Saale , den 26.07.1984 Bsch/Hi 17/84 Pt.+Hgm Ein eine gedruckte Schaltung tragender Steckverbindungsmodul

1. Steckverbindungsmodul mit einem aus Kunststoff hergestellten Isolierstoffträgerkörper (1) bestehend aus einem BasiskörDer (16) mit einer ebenen ersten Fläche (4) und einem aus dieser ersten Fläche (4) tafelbergförmig herausragenden Trägerteil (20), auf dessen parallel'zu der ersten Fläche (4) ausgerichteten ebenen zweiten Fläche (6) eine gedruckte Schaltung (2) angeordnet und mit einer Klebemasse (21) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Fläche (6) im Bereich der gedruckten Schaltung (2) unter der gedruckten Schaltung liegende, angeformte Erhebungen (7, 8, 14) aufweist, die abhängig von am Ort der jeweiligen Erhebung gemessenen Abstand der ersten zur zweiten Fläche unterschiedliche Höhen besitzen.

2. Steckverbindungsmodul nach Anspruch 1, ' ' ' dadurch gekennzeichnet,

daß die Erhebungen (7, 8) wabenförmig sind.

3. Steckverbindungsmodul nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Erhebung (14) die Form eines kurzen Steges aufweist.

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