DE4118935A1

DE4118935A1 - Elektrisches geraet mit wenigstens einem kontaktstift und einer leiterbahnfolie

Info

Publication number: DE4118935A1
Application number: DE4118935A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Mayer; Heinz Ing Grad Siegel; Helmut Dipl Ing Deringer; Volker Dipl Ing Schurr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1991-06-08
Publication date: 1992-12-10
Also published as: WO1992022996A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Durch die DE-OS 38 36 405 ist ein Ventilblock für eine hydraulische Bremsanlage bekannt. Der Ventilblock ist mit einer elastischen Kunststoffspritzgußplatine mit im Heißprägeverfahren aufgebrachten Kupferleiterbahnen zur Kontaktierung von aus Magnetventilspulen herausragenden Spulendrähten ausgestattet. Die Spulendrähte sind durch lochgestanzte Spulendrahtlötstellen der Platine geführt und mit dieser durch Schwallbadlötung verbunden.

Aus Gründen kostengünstiger Fertigung wird angestrebt, Einzelteile mit möglichst großen Toleranzen zu fertigen und zu Baugruppen oder Geräten zu fügen. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, wenn erheb liche Lagetoleranzen aufweisende Kontaktstifte elektrischer Bauteile mit den Lötaugen flexibler Leiterplatten kombiniert werden sollen, weil diese von den Kontaktstiften ausgeübte Kräfte nicht aufnehmen können. Außerdem ist das Lot nicht in der Lage, mehrere Millimeter breite Spalte zwischen Kontaktstift und Lötauge zu überbrücken.

Darüber hinaus nimmt die Festigkeit einer Lötverbindung mit zunehmender Spaltbreite ab.

Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden (DE-Patentanmeldung P 40 41 507.4), bei der Montage flexibler Leiterbahnfolien ungelochte Lötaugen zu verwenden, welche von ihrer Unterseite her von Kontaktstiften durchstochen werden. Da sich hierbei aber den jeweils gebildeten Durchbruch begrenzende Folienabschnitte entlang dem Kontaktstiftumfang hochstellen und mit ihrer unterseitigen Isolierschicht am Kontaktstift anliegen, kann es zu Erschwernissen bei der Herstellung der Lötverbindung zwischen der hierdurch vom Kontaktstiftumfang einen gewissen Abstand einnehmenden Leitschicht des Lötauges und dem Kontaktstift kommen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektrische Gerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Lötverbindung ausreichender Festigkeit herstellbar ist, weil die Isolierschicht der hochgestellten Folienabschnitte gegenüber dem Kontaktstiftumfang zurücktritt, die Leitschicht dagegen an den Kontaktstiftumfang herangeführt wird. Hierdurch ist die Überbrückung zwischen dem Lötauge und dem Kontaktstift mit Lot erleichtert und eine Kerbwirkung am Übergang zwischen der Leitschicht und dem Kontaktstiftumfang vermieden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektrisches Gerätes möglich.

Mit den in den Ansprüche 2 und 3 gekennzeichneten Maßnahmen sind auf einfache Weise erzeugbare Gestaltungen für die Kontaktstiftform angegeben.

Die im Anspruch 4 offenbarte Bemessung dient der Erzeugung einer optimierten Lötverbindung.

Mit der im Anspruch 5 angegebenen Maßnahme wird auf einfache Weise einerseits eine Querschnittsverringerung des Kontaktstiftes zur Aufnahme von aufgestellten Folienabschnitten und andererseits eine Zuordnung der Leitschicht dieser Folienabschnitte zum Kontaktstift umfang erzeugt, was sich günstig auf die Herstellung der Lötver bindung auswirkt.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines elektrischen Gerätes mit einer von Kontaktstiften durch drungenen Leiterbahnfolie,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Gerät entlang der Linie II-II in Fig. 1 in anderem Maßstab sowie mit vergrößertem Querschnitt der Leiterbahnfolie im Detail,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines ein erstes Ausführungsbeispiel bildenden Kontaktstiftes mit Querschnittsverringerung sowie mit durchstochenem Lötauge der Leiterbahnfolie, in anderem Maßstab,

Fig. 4 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig. 5 ebenfalls eine Seitenansicht entsprechend Fig. 3 eines dritten Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 und 2 ist ein Gerät 10, z. B. ein Ventilblock für eine hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregeleinrichtung, dargestellt, welches ein Gehäuse 11 mit mehreren Reihen darin befestigter elektrischer Bauteile 12, z. B. Magnetventile, aufweist. Die nach oben aus dem Gehäuse 11 herausragenden elektrischen Bauteile 12 sind oberseitig mit zwei Stützhülsen 13 versehen, aus denen jeweils ein Kontaktstift 14 mehrere Millimeter lang herausragt. Die Kontaktstifte 14 haben quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge von weniger als 1 Millimeter. Die sich senkrecht zur Ebene des Gehäuses 11 erstrecken den Kontaktstifte 14 verlaufen parallel zueinander und enden in einer Ebene. Sie sind entsprechend der Anordnung der elektrischen Bauteile 12 ebenfalls in Reihen angeordnet.

Für die Kontaktierung der elektrischen Bauteile 12 ist eine flexible Leiterbahnfolie 18 vorgesehen. Wie das Detail in Fig. 2 erkennen läßt, ist die Leiterbahnfolie 18 aus einer unteren Isolierschicht 19 und einer oberen Isolierschicht 20 mit einer dazwischenliegenden Leitschicht 21 aufgebaut. Die eine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten herstellende Kleberschicht ist dabei vernachlässigt. Die beiden Isolierschichten 19 und 20 bestehen aus einem hochwärme beständigen Kunststoff, z. B. Polyimid. Die Leitschicht 21 besteht aus Kupfer. Die gesamte Dicke der Leiterbahnfolie 18 beträgt etwa ein Zehntel Millimeter. Die Leitschicht 21 ist zu Leiterbahnen 22 ausgebildet, welche kontaktstiftseitig in einem Lötauge 23 enden. Ein Lötauge 23 stellt eine kreisförmige Erweiterung der Leiterbahn 22 dar. Im Bereich des Lötauges 23 ist die obere Isolierschicht 20 in einer Fläche von vier Millimeter Durchmesser entfernt, d. h. im Bereich des Lötauges 23 besteht die Leiterbahnfolie 18 lediglich aus der unteren Isolierschicht 19 und der Leitschicht 21 mit zwischen beiden verlaufender Kleberschicht.

Die Leiterbahnfolie 18 ist auf die Kontaktstifte 14 der elektrischen Bauteile 12 bis zur Anlage an den Stützhülsen 13 aufgesteckt. Die untere Isolierschicht 19 und die Leitschicht 21 der Lötaugen 23 sind dabei von den Kontaktstiften 14 durchstochen, welche sich recht winklig zur Leiterbahnfolie 18 erstrecken. Die Leitschicht 21 der Lötaugen 23 steht somit spaltfrei mit den Kontaktstiften 14 der elektrischen Bauteile 12 in Verbindung. Zwar sind in Fig. 1 die Kontaktstifte 14 in mittiger Lage zu den Lötaugen 23 dargestellt; die Kontaktstifte 14 können jedoch auch außermittig an beliebiger Stelle innerhalb des von der oberen Isolierschicht 20 freien Bereichs der Lötaugen 23 gelegen sein. Die Leiterbahnfolie 18 vermag daher aufgrund dieser Gestaltung der Lötaugen 23 Lagetoleranzen der elektrischen Bauteile und ihrer Kontaktstifte 14 aufzufangen.

Die Lötaugen 23 der Leiterbahnfolie 18 sind mit den Kontaktstiften 14 der elektrischen Bauteile 12 durch Lot 25 verbunden. Das Lot 25 benetzt den gesamten, von der oberen Isolierschicht 20 freien Bereich der Leitschicht 21 innerhalb des entsprechenden Lötauges 23 sowie den jeweiligen Kontaktstift 14.

Beim Durchstechen der Leiterbahnfolie 18 mit den Kontaktstiften 14 entstehen in den Lötaugen 23 Durchbrüche, welche durch aus der Ebene der Leiterbahnfolie heraustretende Folienabschnitte 28 umgrenzt sind, wie dies am in der Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungs beispiel einer Ausbildung eines Kontaktstiftes 14 erkennbar ist. Der Kontaktstift 14 hat quadratischen Querschnitt und weist an seinem freien Endabschnitt 29 eine pyramidenförmige Spitze 30 auf. An den Endabschnitt 29 schließt sich gegen die Stützhülse 13 hin unter Bildung eines Absatzes 31 eine Querschnittsverringerung in Form eines Einstichs 32 an, welcher auf der vom Endabschnitt abgewandten Seite konisch oder keilförmig zum sich anschließenden Schaft 33 des Kontaktstiftes 14 ausläuft. Die beim Durchstechen der Leiterbahn folie 18 von deren Unterseite her durchtrennten und hochgestellten Folienabschnitte 28 des Lötauges 23 schmiegen sich in den Einstich 32 des Kontaktstiftes 14. Dabei ist die untere Isolierschicht 19 dieser Folienabschnitte 28 am im Querschnitt verringerten Kontakt stift 14 abgestützt, während die Leitschicht 21 der Folienabschnitte im Mittel im Bereich des Kontaktstiftumfanges liegen. Zumindest soll der radiale Rücksprung des querschnittsverringernden Einstichs 32 wenigstens der Dicke der im Lötauge 23 aus der unteren Isolier schicht 19 und der Leitschicht 21 gebildeten Leiterbahnfolie 18 entsprechen. Die Form und die axiale Lage des Einstichs 32 ist derart gewählt, daß bei an der Stützhülse 13 anliegender Leiterbahn folie 18 die hochgestellten Folienabschnitte 28 im Bereich des Absatzes 31 enden. In einem weiteren Arbeitsgang wird vorzugsweise durch Schwallöten eine Lötverbindung zwischen dem Kontaktstift 14 und dem Lötauge 23 der Leiterbahnfolie 18 hergestellt. Dabei wird der durch strichpunktierte Linien angedeutete Lotkegel erzeugt, der die Leitschicht 21 mit dem Kontaktstift 14 im Bereich des Ein schnitts 32 sowie des freien Endabschnitts 29 mechanisch und elek trisch sicher verbindet.

Beim in Fig. 4 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kontaktstift 14′ mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Der Kontaktstift 14′ weist einen gegenüber seinem Schaft 33′ durch spanlose Verformung, wie Stauchen oder dergleichen, erzeugten, im Durchmesser vergrößerten freien Endabschnitt 29′ auf, welcher in eine kegelförmige Spitze 30′ übergeht. Hierdurch ist im Bereich des Schaftes 33′ eine gegen den freien Endabschnitt 29′ abgesetzte Quer schnittsverringerung geschaffen. In dieser sind die beim Durch stechen der Leiterbahnfolie 18′ hochgestellten Folienabschnitte 28′ aufgenommen. Dabei liegt die untere Isolierschicht 19′ dieser Folienabschnitte 28′ am Schaft 33′ an, während die Leitschicht 21′ des Lötauges 23′ sich gegen den Umfangsbereich des freien Endab schnitts 29′ erstreckt. Der radiale Rücksprung des Schaftes 33′ gegenüber dem freien Endabschnitt 29′ beträgt auch hier wenigstens der Dicke der Leiterbahnfolie 18′ im Lötauge 23′. Die Lötverbindung zwischen dem Kontaktstift 14′ und dem Lötauge 23′ ist ebenfalls durch strichpunktierte Linien angedeutet.

Beim in Fig. 5 dargestellten, dritten Ausführungsbeispiel besitzt der einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Kontaktstift 14′′ durch Abscheren von Werkstoff gebildete, hakenförmige Vorsprünge 36′′, welche gegen die Stützhülse 13′′ gerichtet sind. Als Folge des Schervorganges besitzt der Kontaktstift 14′′ auf seinen freien End abschnitt 29′′ und die hakenförmigen Vorsprünge 36′′ folgend Ab flachungen 37′′ als Querschnittsverringerung. Beim Durchstechen der Leiterbahnfolie 18′′ mit dem Kontaktstift 14′′ kommen die hochge stellten Folienabschnitte 28′′ unter den hakenförmigen Vorsprüngen 36′′ zu liegen. Durch Anheben der Leiterbahnfolie 18′′ mittels eines plattenförmigen Hubwerkzeuges 38′′ kann, wie dargestellt, ein Umlegen der Folienabschnitte 28′′ mittels der hakenförmigen Vorsprünge 36′′ nach unten erreicht werden. Dabei übergreifen die hakenförmigen Vorsprünge 36′′ auf der Seite des freien Endabschnitts 29′′ die Leiterbahnfolie 18′′ im Bereich des Lötauges 23′′, während die aus der Ebene der Leiterbahnfolie 18′′ nach unten heraustretenden Folien abschnitte 28′′ in den querschnittverringernden Abflachungen 37′′ des Kontaktstiftes 14′′ aufgenommen sind. Nach diesem Fügevorgang kann das Hubwerkzeug 38′′ entfernt werden. Die Leitschicht 21′′ steht bei diesem Ausführungsbeispiel in direktem Kontakt mit dem Umfang des Kontaktstiftes 14′′. Eine nachfolgend zu erzeugende Lötverbindung zwischen dem Lötauge 23′′ der Leiterbahnfolie 18′′ und dem Kontakt stift 14′′ ist wieder durch strichpunktierte Linien angedeutet.

Claims

1. Elektrisches Gerät (10) mit wenigstens einem Kontaktstift (14), welcher einen Durchbruch eines Lötauges (23) einer Leiterbahnfolie (18) mit einer zwischen Isolierschichten (19, 20) angeordneten Leitschicht (21) durchgreift und durch Lot (25) mit der innerhalb des Lötauges oberseitig freien Leitschicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (14) eine gegen seinen freien Endabschnitt (29) abgesetzte Querschnittsverringerung aufweist, in deren Bereich beim Durchstechen des im Ausgangszustand ungelochten Lötauges (23) mit dem Kontaktstift gebildete, aus der Ebene der Leiterbahnfolie (18) heraustretende Folienabschnitte (28) aufgenommen sind.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (14) eine durch einen Einstich (32) seines Schaftes (33) geformte Querschnittsverringerung besitzt, welche auf der vom freien Endabschnitt (29) abgewandten Seite konisch oder keilförmig zum Schaft ausläuft.

3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (14′) einen gegenüber seinem Schaft (33′) durch spanlose Verformung, wie Stauchen oder dergleichen, erzeugten, im Querschnitt vergrößerten, freien Endabschnitt (29′) besitzt.

4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß der radiale Rücksprung der Querschnittsverringerung des Kontaktstiftes (14, 14′) wenigstens der Dicke der Leiterbahnfolie (18, 18′) im Lötauge (23, 23′) entspricht.

5. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (14′′) durch Abscheren von Werkstoff gebildete, hakenförmige Vorsprünge (36′′) besitzt, welche auf der Seite des freien Endabschnitts (29′′) die Leiterbahnfolie (18′′) im Lötauge (23′′) übergreifen, während angrenzende Folienabschnitte (28′′) in der vom Schervorgang gebildeten Querschnittsverringerung aufgenommen sind.