DE3428006C2 - - Google Patents

Description

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

Eine bekannte Ausführung eines solchen elektrischen Modules ist bei­ spielsweise ein Potentiometer für die Vergasereinstellung, 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. An einem Ende ist das Kontaktelement mit dem Steckerelement verschweißt und anschließend von dem Isolierstoff­ körpermaterial umspritzt. Das andere Ende des Kontaktelementes steckt in Löchern des Keramikplättchens und ist dort mit Randkontaktstellen von Hand verlötet. Das Kontaktelement besitzt noch eine bogenförmige Verformung, um die durch Temperaturschwankungen bedingten unter­ schiedlichen Ausdehnungen der Materialien besser ausgleichen zu können. Der Isolierstoffkörper besteht aus einem Basisteil mit einer ebenen ersten Fläche. Aus dieser Fläche heraus ragt ein tafelberg­ förmiges 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 Isolier­ stoffkörper jedoch aus Kunststoff hergestellt ist, unterliegt er den üblichen von der Formgebung des Körpers abhängigen fertigungstechni­ schen Schwindungstoleranzen. Messungen haben ergeben, daß die Ab­ weichungen mehr als 100µm betragen. Darüber hinaus ist auch das Keramikplättchen der gedruckten Schaltung nicht ganz eben. Allerdings liegen die Toleranzen dort nur bei etwa ± 10 µm. Die gedruckte Schaltung wird mit Hilfe einer Klebemasse am Trägerteil gehalten. Diese Klebemasse hat die Eigenschaft durch die Schwindung sich zusam­ menzuziehen, so daß dadurch mechanische Spannungen in der gedruckten Schaltung erzeugt werden. Es ist hierbei zu beachten, daß der Anwen­ dungsbereich 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 µm Luft hat. Dies wird zwar durch eine dickere Beschichtung der Klebemasse ausgeglichen, wobei die Klebemasse jedoch nicht hart wird, sondern den Temperatur­ schwankungen folgen muß. Auch kann es vorkommen, daß die Klebemasse da, wo die gedruckte Schaltung satt auf dem Trägerteil aufliegt, her­ vorquillt und Verunreinigungen verursacht.

Weitere bekannte Ausführungen sind beispielsweise in der DE-AS 22 65 331 oder in der US-PS 42 13 112 beschrieben. Jeder dieser Module ent­ hält eine gedruckte Schaltung, die von einem Isolierstoffkörper ge­ tragen wird. Der Isolierstoffkörper eines anderen bekannten Moduls (US-PS 42 18 724) trägt zwei gedruckte Schaltungen, deren Steckan­ schluß der Kunststoffkörper ausrichtet.

Der Modul den die GB-PS 13 37 514 beschreibt, besteht aus einem Substrat einer gedruckten Schaltung, deren Löt- oder Steckanschlüsse durch ihre Materialdicke eine Abdeckplatte auf Abstand halten. Eine Vergußmasse füllt den Abstand und befestigt die Abdeckplatte auf dem Substrat. Substrat und Abdeckplatte befinden sich in mittelbarer gegenseitiger Ausrichtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steckverbindungsmodul nach der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die ge­ druckte Schaltung unabhängig von der benutzten Klebemasse so genau wie möglich parallel zu einer Bezugsebene ausgerichtet ist.

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

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend für zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Von den Figuren zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Steckverbindungsmodul,

Fig. 2 eine Draufsicht auf diesen Steckverbindungsmodul,

Fig. 3 im vergrößerten Maßstab eine Perspektivansicht eines abgebrochenen Trägerteils,

Fig. 4 eine Perspektivansicht eines anderen Trägerteils,

Fig. 5 das Trägerteil nach Fig. 3 im Schnitt.

Mit 1 ist in den Fig. 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 Fort­ satz 27 angeformt sind. Ferner ist auf der Unterseite noch eine Ver­ tiefung 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 zur Justage und anschließenden Befestigung des Isolierstoffträgerkörpers dient.

Auf dem Trägerteil 20 befindet sich, wie aus Fig. 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 Leiter­ bahnen 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 an­ schließend 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 nieder­ ohmige Kollektorbahn 11. Man hat dieses Verfahren zur Herstellung der Kollek­ torbahn deshalb gewählt, um eine höhere Lebensdauer zu erreichen, da die Silberbahn allein nicht so abriebfest wie die Widerstandsbahn ist. Der dazu­ gehörige Schleifer, der eine elektrische Verbindung zwischen der Widerstands­ bahn und der Kollektorbahn herstellt, ist in den Figuren nicht dargestellt. Die Kollektorbahn selbst ist über Leiterbahnen und einen Vorwiderstand mit einer Randkontaktfläche 32 elektrisch verbunden.

Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, setzt sich die Widerstandsbahn 10 aus zwei Teilstrecken zusammen, wobei die schmalere Teilstrecke zumindest teilweise eine endseitig 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 Winkelsegment, 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 zu­ sammen 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 Sollbiegestellen und das Ende ist so geformt, daß es in ein Perforationsloch eines in den Figuren nicht dar­ gestellten Bandes eingesteckt werden kann.

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 9 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 Ab­ trennen der Kontaktelemente 5 werden die Kontaktelemente mit einer bogen­ förmigen Verformung 15 versehen. Diese dient als Ausgleich der unterschied­ lichen Materialien bei Temperaturschwankungen. Es ist auch denkbar, schon vor dem Abtrennen der Kontaktelemente die bogenförmige Verformung anzubringen.

Die genaue Lage der gedruckten Schaltung 2 auf der Oberfläche des tafelberg­ förmigen Trägerteils 20 erfolgt mit Hilfe eines an das Trägerteil ange­ formten Justierzapfens 22, der durch einen runden Durchbruch in der ge­ druckten Schaltung 2 hindurchragt. Auf der dem Justierzapfen gegenüber­ liegenden 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 Vergaser­ einstellung ist es nun erforderlich, daß die Oberfläche der gedruckten Schaltung 2 möglichst parallel zu der Fläche liegt, die in Fig. 1 mit 4 bezeichnet ist. Schwankungen bis 80 µm werden toleriert. Bei der Herstel­ lung des Isolierstoffträgerkörpers liegen - bedingt durch die unterschiedliche Schwindung des Kunststoffes - die Schwankungen an der Oberfläche des Träger­ teils 20 weit über 150 µm. 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 mecha­ nische 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 Ab­ stand zwischen der ersten Fläche 4 und der zweiten Fläche 6 auf dem Träger­ teil gemessen. Der Abstand wird dabei etwas geringer gewählt als der Sollabstand. 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 Fig. 3 mit 7 und 8 bezeich­ net. 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 Fig. 4 zeigt, auch die Form von kurzen Stegen haben.

Fig. 5 zeigt im stark vergrößerten Maßstab die Unebenheiten der zweiten Fläche 6 und die diese ausgleichenden unterschiedlichen Höhen der Er­ hebungen 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 damit auch 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 letzt­ lich auf den Erhebungen aufsitzt und durch die Klebemasse gehalten wird.

Claims (3)

1. Eine gedruckte Schaltung tragender elektrischer Modul mit einem aus Kunststoff hergestellten Isolierstoffträgerkörper (1), an dem in paralleler Ausrichtung zu einer ersten Ebene (4) eine zweite Ebene (6) ausgebildet ist und
mit einer gedruckten Schaltung (2), die in Ausrichtung zur ersten Ebene (4) mittels einer Klebemasse (21) an einer Halterungsfläche der zweiten Ebene (6) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterungsfläche im Bereich der gedruckten Schaltung (2) an­ geformte Erhebungen (7, 8, 14) aufweist,
und die Erhebungen (7, 8, 14) die zweite Ebene (6) gestalten, indem sie abhängig von Schwindungen des Kunststoffträgerkörpers (1) mit unterschiedlicher Höhe aus der Halterungsfläche herausragen.

2. Steckverbindungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (7, 8) warzenförmig sind.

3. Steckverbindungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (14) die Form eines kurzen Steges aufweist.