DE4405578B4

DE4405578B4 - Elektronische Baueinheit

Info

Publication number: DE4405578B4
Application number: DE19944405578
Authority: DE
Inventors: Herbert Barz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2014-02-23
Also published as: DE4405578A1

Abstract

Elektronische Baueinheit mit einer Leiterplatte und einem in Abstand darüber angeordnetem Elektronikmodul, welches mittels seiner elektrischen Anschlüsse in die Leiterplatte eingreift und mit dieser verbunden ist, wobei das Elektronikmodul (2) von einem Rahmen (1) umgeben ist, welcher aus Seitenteilen aufgebaut ist und der einen Mittelsteg aufweist ist, wobei das Modul (2) auf dem Mittelsteg aufliegt, wobei der Rahmen (1) in der Leiterplatte (3) verankert ist und der Rahmen (1) das Elektronikmodul (2) in den Bereichen der elektrischen Anschlüsse (12) umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baueinheit mit einer Leiterplatte und einem im Abstand darüber angeordneten Elektronikmodul, welches mittels seiner elektrischen Anschlüsse in die Leiterplatte eingreift und mit dieser verbunden ist.
Bei elektronischen Geräten ist es in zunehmendem Maße üblich, Bauteile mit hohen Prozeßanforderungen z.B. intelligente Ansteuerungen wie Mikroprozessoren und hochintegrierte anwendungsspezifische Schaltkreise auf einem Elektronikmodul zusammenzufassen. Dieses Elektronikmodul wird dann auf die eigentliche Geräteleiterplatte montiert, welche einfache elektrische Bauelemente wie Widerstände und Kondensatoren, Leiterbahnen, Stecker u.a. trägt.
Bei erforderlichen Schaltungsänderungen braucht nicht mehr die gesamte Geräteleiterplatte geändert zu werden, was eine Standardisierung der Geräteleiterplatte zuläßt.
Nachteilig dabei ist aber, daß das Elektronikmodul aufgrund seiner Vielzahl von elektrischen Anschlüssen für die automatische Bestückung auf der Geräteleiterplatte ungeeignet ist, da es häufig zum Verbiegen der elektrischen Anschlüsse kommt .
Außerdem befindet sich das Elektronikmodul ungeschützt auf der Geräteleiterplatte, was bei mechanischer Berührung zur Beschädigung des Elektronikmoduls führen kann.

Aus der DE 34 18 694 A1 ist ein Distanzhalter für einen sogenannten Quad-Flat-Pack bekannt. Quad-Flat-Packs weisen einen integrierten Schaltkreis auf, der in einem Kunststoffgehäuse untergebracht ist und über Gulvinganschlüsse mit Leiterbahnen auf einer Leiterplatte verbindbar ist. Die Form dieser Anschlüsse bedingt im Normalfall eine Oberflächenmontage, bei der die einzelnen Anschlüsse mittels Lötpaste, die reflow gelötet wird, mit Anschlüssen auf der Leiterplatte verbunden werden. Die vorgenannte Schrift gibt nun einen Distanzhalter an, in dem Öffnungen vorgesehen sind, in den die Anschlüsse abgebogen derart eingeführt werden, dass sie so verbogen sind, dass die Enden sämtlicher Anschlüsse derart parallel ausgerichtet sind, dass sie alle senkrecht durch Bohrungen einer Leiterplatte gesteckt werden können und mit dieser Leiterplatte durch Wellen- bzw. Schwalllöten verbunden werden können. Der Distanzhalter dient hierbei als Halter für die einzelnen Anschlüsse, damit diese ohne mechanische Spannungen im einzigen Lötvorgang zusammen mit einem Grundbauelement mit der zugeordneten Leiterplatte verbunden werden können. Aus der EP 0 145 327 A2 ist ein Gehäuse für einen integrierten Schaltkreis bekannt, das Öffnungen für Kontaktstifte aufweist, die elektrische Verbindungen zwischen Anschlüssen des integrierten Schaltkreises mit elektrischen Anschlüssen auf einer Leiterplatte herstellen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Baueinheit zu entwickeln, bei welcher das Elektronikmodul automatisch in die Geräteleiterplatte eingesetzt und gleichzei tig ein mechanischer Schutz des Elektronikmoduls gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine elektronische Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Rahmen das Elektronikmodul ganz umschließt und somit vor äußeren mechanischen Einflüssen schützt. Außerdem dient der Rahmen als Fügehilfe zur automatischen Bestückung der Geräteleiterplatte und gewährleistet eine Schwingungsabstützung des Elektronikmoduls auf der Leiterplatte.

Die Steckverbindungen dienen einmal zur Lageerkennung auf der Geräteleiterplatte bei der Montage. Zum anderen dienen sie als Verdrehschutz für das montierte Modul bei der weiteren Verarbeitung.

In einer Ausgestaltung überragen die seitlichen Abmessungen des Rahmens das Elektronikmodul. Dabei ist mindestens eine Seite des Rahmens in seiner dem Modul zugewandten oberen Hälfte rampenförmig ausgebildet, woran sich eine das Elektronikmodul aufnehmende Ausnehmung anschließt.

Diese Einfädelhilfe ist besonders vorteilhaft für Elektronikmodule mit einer höheren Anzahl von elektronischen Anschlüssen.

Außerdem bleibt das Elektronikmodul in der Ausnehmung frei beweglich, wodurch eine Übertragung von mechanischen Spannungen auf die verlöteten elektrischen Anschlüsse verhindert wird.

Vorteilhafterweise weist der Rahmen entlang seiner Peripherie Öffnungen zur Aufnahme für jeden elektrischen Anschluß der Leiterplatte auf.

Der Rahmen umschließt dabei das Elektronikmodul, insbesondere an den elektrischen Anschlüssen. Er schützt diese vor dem Verbiegen bei der Weiterverarbeitung.

Dies wird zusätzlich dadurch gewährleistet, daß die der Leiterplatte zugewandte Rahmenseite in Richtung der elektrischen Anschlüsse Nasen zur Fixierung der elektrischen Anschlüsse aufweisen.

Um bei der automatischen Bestückung und bei der Weiterverarbeitung mechanische Einflüsse soweit wie möglich zu reduzieren, besteht der Rahmen aus einem federnden Material, vorteilhafterweise aus einem Kunststoff.

In einer Ausführungsform ist der das Elektronikmodul umschließende Rahmen mit einer Abdeckung versehen, welche in einer Führungsnut des Rahmens aufliegt.

Dadurch wird ein mechanischer Schutz der elektronischen Komponenten im eingebauten Zustand und beim Transport erreicht.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 seitliche Ansicht der elektronischen Baueinheit,
2 Draufsicht auf den Elektronikmodulrahmen.
3 eine weitere Ausführungsform der elektronischen Baueinheit.
Die in 1 dargestellte elektronische Baueinheit findet z.B. in Kombinationsinstrumenten für Kraftfahrzeuge Anwendung. Diese Kombinationsinstrumente werden zur Kontrolle verschiedener Funktionen eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. In zunehmendem Maße werden elektrisch gesteuerte Anzeigen in solchen Kombinationsinstrumenten verwendet, die neben der größeren Gestaltungsfreiheit eine intelligentere Ansteuerung und damit genauere oder sinnfälligere Anzeigen ermöglichen.
Die Ansteuerung erfolgt im allgemeinen unter Verwendung von Mikroprozessoren oder hochintegrierten anwendungsspezifischen Schaltkreisen.
Diese Elektronikkomponenten sind hier in Form einer Dickschichthybridschaltung auf einem Keramiksubstrat angeordnet, was im weiteren als Elektronikmodul 2 bezeichnet wird.
Das Elektronikmodul 2 ist in einen Kunststoffrahmen 1 eingesetzt, welcher aus Seitenteilen 6 und einem Mittelsteg 5 aufgebaut ist. Das Elektronikmodul 2 lagert dabei auf den Mittelsteg 5.
Die Kombinationsinstrumentenleiterplatte 3 wird ausschließlich zur Aufnahme von nicht dargestellten Leiterbahnen, Lampen und Meßwerken benutzt.
Während der Montage wird das Modul 2 normalerweise zuerst auf den Rahmen 1 gesetzt und dann zusammen mit dem Rahmen 1 auf die Leiterplatte 3 montiert. Es ist aber auch denkbar, daß der Rahmen 1 schon auf der Leiterplatte 3 montiert ist und das Modul 2 anschließend in den Rahmen eingesetzt wird.
Als Einfädelhilfe für das Elektronikmodul 2 weist der Rahmen 1 an jeder Seitenwand 6 in seiner oberen Hälfte eine rampenförmige Nase 7 auf, die ein solches Gefälle aufweist, daß die elektrischen Anschlüsse 12 des Elektronikmoduls 2 bei der Montage auf den Rahmen 1 direkt in die Öffnungen 13 des Rahmens 1 eingeführt werden. Dies ist insbesondere bei einer höheren Anzahl von elektrischen Anschlüssen von Vorteil, da es zur Lageerkennung und gleichzeitig als Verdrehschutz genutzt wird.
Insbesondere zur Fixierung der elektrischen Anschlüsse 12 weist der Rahmen 1 auf der der Leiterplatte 3 zugewandten Seite eine jede Öffnung 13 umschließende Nase 9 auf.
Die Bohrlöcher 14 der Leiterplatte 3 zur Aufnahme der elektrischen Anschlüsse 12 sind bestückungsseitig angefast.
Das Elektronikmodul 2 rastet in die unter der Rampe 7 gelegene Ausnehmung 8, in welcher es frei beweglich gelagert ist, so daß keine mechanischen Spannungen auf die Lötstelle 15 übertragen werden, die die elektrischen Anschlüsse 12 mit dem Keramiksubstrat des Elektronikmoduls 2 verbindet.
Aufgrund des federnden Kunststoffmaterials, aus welchem der Rahmen 1 besteht, dient der Rahmen 1 zur Schwingungsabstützung auf der Leiterplatte 3.
Die elektrischen Anschlüsse 12 des Elektronikmoduls 2 stehen nur so weit aus dem Rahmen hervor, wie für das Einlöten in die Leiterplatte 3 erforderlich ist, z.B. 3 mm bei einem 2 mm dicken Basismaterial. Hierdurch werden sie relativ steif .
Da der Rahmen 1 glatte Außenkonturen aufweist, kann er gut von einem automatischen Bestücker gegriffen und plaziert werden.
Der Rahmen ist mit einer Abdeckung 10 versehen, der über Zungen 16 einklipsbar ist und in einer Führungsnut 11 auf den Seitenwänden 6 des Rahmens 1 gelagert ist. Dadurch wird ein mechanischer Schutz der elektronischen Komponenten im eingebauten Zustand erreicht.
Der Abstand zwischen der Abdeckung 10 und dem Elektronikmodul 2 wird durch die Bauhöhe der Bauteile des Elektronikmoduls 2 bestimmt.
Ist der Rahmen 1 mit einer Abdeckung 10 versehen, kann er leicht von einer Vakuumpipette gegriffen und gehalten werden.
In 2 ist der Rahmen 1 noch einmal in Draufsicht dargestellt. Er ist ein Kunststoffspritzteil. Die Seitenwände 6 umschließen die Öffnungen 13 für die Aufnahme der elektrischen Anschlüsse 12 des Elektronikmoduls 2. Ein Mittelsteg 5 verbindet zwei gegenüberliegende Seitenwände 6 des Rahmen 1. Zwei benachbarte Ecken des Rahmens 1 weisen Steckverbinder 4 auf. Ein dritter Steckverbinder 4 ist am Mittelsteg 5 angeordnet und bildet mit den anderen Steckverbindern ein Dreieck, und verhindert so, daß das Keramiksubstrat des Elektronikmoduls 2 durchgebogen wird.
Der Steg 5 kann aber auch sternförmig ausgebildet sein und eine Seitenwand 6 mit zwei gegenüberliegenden Ecken des Rahmens 1 verbinden, um somit eine höhere mechanische Stabilität des Rahmens 1 zu erreichen.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Die Steckverbinder 4 sind hier als Klips-Einrastnasen ausgebildet und ragen über die Geräteleiterplatte hinaus. Sie können so beim normalen Lötvorgang mit verlötet werden.
Das Elektronikmodul 2 lagert auf der die Öffnung 13 umschließenden Nase 9. Auf eine Einfädelhilfe wird hier verzichtet.

Claims

Elektronische Baueinheit mit einer Leiterplatte und einem in Abstand darüber angeordnetem Elektronikmodul, welches mittels seiner elektrischen Anschlüsse in die Leiterplatte eingreift und mit dieser verbunden ist, wobei das Elektronikmodul (2) von einem Rahmen (1) umgeben ist, welcher aus Seitenteilen aufgebaut ist und der einen Mittelsteg aufweist ist, wobei das Modul (2) auf dem Mittelsteg aufliegt, wobei der Rahmen (1) in der Leiterplatte (3) verankert ist und der Rahmen (1) das Elektronikmodul (2) in den Bereichen der elektrischen Anschlüsse (12) umschließt.
Elektronische Baueinheit mit einer Leiterplatte und einem in Abstand darüber angeordnetem Elektronikmodul, welches mittels seiner elektrischen Anschlüsse in die Leiterplatte eingreift und mit dieser verbunden ist, wobei das Elektronikmodul (2) von einem Rahmen (1) umgeben ist, welcher einen sternförmigen Steg aufweist, der eine Seitenwand mit zwei gegenüberliegenden Ecken verbindet, wobei das Modul (2) auf dem Steg aufliegt, wobei der Rahmen (1) in der Leiterplatte (3) verankert ist und der Rahmen (1) das Elektronikmodul (2) in den Bereichen der elektrischen Anschlüsse (12) mschließt.
Elektronische Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Abmessungen (6) des Rahmens (1) das Elektronikmodul (2) überragen und mindestens eine Seite (6) in seiner dem Elektronikmodul (2) zugewandten oberen Hälfte rampenförmig ausgebildet ist, woran sich eine das Elektronikmodul (2) aufnehmende Ausnehmung (8) anschließt.
Elektronische Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) entlang seiner Peripherie Öffnungen (13) zur Aufnahme für jeden elektrischen Anschluß (12) aufweist.
Elektronische Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der Leiterplatte (3) zugewandte Rahmenseite in Richtung der elektrischen Anschlüsse (12) Nasen (9) zur Fixierung der elektrischen Anschlüsse (12) aufweisen.
Elektronische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) aus federndem Material besteht.
Elektronische Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Material Kunststoff ist.
Elektronische Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) von einer Abdeckung (10) abgeschlossen ist, welche in einer Führungsnut (11) des Rahmens (1) aufliegt.