EP3066722B1

EP3066722B1 - Elektrische verbindungsanordnung

Info

Publication number: EP3066722B1
Application number: EP14789794.6A
Authority: EP
Inventors: Joachim Hein; Nico Herzberg
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2013-11-09
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: US9634416B2; US20160276770A1; JP2016535921A; JP6554097B2; CN105706308B; CN105706308A; EP3066722A1; WO2015067347A1; DE102013018851A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur elektrischen Verbindung mindestens eines Magnetventils mit wenigstens einer Leiterbahn einer Leiterplatte, wobei das mindestens eine Magnetventil wenigstens eine Druckfeder zum elektrisch leitenden Anschluss aufweist, und die mindestens eine Druckfeder mechanisch vorgespannt zwischen dem mindestens einen Magnetventil sowie der Leiterplatte angeordnet ist.
Kontaktoberflächen für besonders korrosionsfeste sowie elektrisch zuverlässig leitende Verbindungen zwischen elektronischen Leiterplatten und anderen elektronischen oder elektrischen Komponenten sind üblicherweise aus Zinn, Silber oder Gold hergestellt. Für elektronische Anwendungen in Kraftfahrzeugen, die extremen Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, sind ferner Kontaktierungen bekannt, die auf Federelementen und Anschlussstrukturen mit einer komplexen Geometrie basieren. Diese Federelemente und Anschlussstrukturen werden mit einer Oberflächenvergütung aus Zinn, Silber oder Gold versehen und anschließend elektrisch leitend mit der Leiterplatte verbunden. Die Komplexität der eingesetzten Federelemente und der Anschlussstrukturen verursacht jedoch hohe Fertigungskosten und erfordert nicht selten einen größeren Einbauraum.
Für die Nutzung in Kraftfahrzeugen sind ferner elektrische Kontaktierungen unter Verwendung einer sich auf einer Leiterbahn oder einem Kontaktpad einer Leiterplatte abstützenden metallischen Druckfeder zur elektrischen Anbindung eines externen Bauteils, wie beispielsweise eines Magnetventils oder eines Sensors bekannt. Bei einem solchen Aufbau kommen als Kontaktpartner beispielsweise eine vergoldete Kontaktfeder und eine zumindest in der Kontaktzone vergoldete Leiterbahn mit Kupfer als Basismaterial zum Einsatz, die eine gegenüber schädlichen korrosiven klimatischen Einflüssen weitestgehend unempfindliche und daher zuverlässige elektrische Verbindung ermöglichen. Für eine rationelle Vergoldung ist jedoch eine Sperrschicht aus Nickel zur Unterbindung von Diffusionsprozessen notwendig. Genau diese Sperrschicht hat sich jedoch insbesondere in Verbindung mit der bekannten Press-Fit-Technologie, bei der elektrische Bauteile in metallisierten oder mit metallischen Hülsen versehene Leiterplattenbohrungen durch einfaches Einpressen mechanisch befestigt und zugleich mit den Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden, als empfindlich gegenüber klimatischen Einflüssen erwiesen, was zur Bildung von Rissen, Unterwanderungen und lokaler Korrosion in den Kontaktstellen führen kann.
Auch bei anderen Materialpaarungen von Kontaktfeder und Leiterbahn, wie beispielsweise Silber-Silber, Silber-Zinn oder Silber-Lötzinn können bei nachteiligen Klimaeinflüssen, bei schwingungsbedingten Relativbewegungen zwischen der Kontaktfeder und der Leiterbahn und/oder im Fall von höheren Strombelastungen, chemische Korrosionseffekte und/oder Reibkorrosionserscheinungen auftreten, deren Folgen bis hin zu einem Totalversagen der betroffenen elektrischen Kontaktstelle reichen.
Aus der DE 102 44 760 A1 ist eine Drucksensorbaugruppe mit einer elektrischen Verbindung für ein Messelement bekannt. Die elektrische Verbindung zwischen den Messelementen und mehreren Kontakten, die in einem die Messelemente umgebenden Kontaktträger eingebettet sind, ist mittels einer so genannten Bondverbindung durch Mikroschweißen realisiert. Der externe elektrische Anschluss der Drucksensorbaugruppe erfolgt mit mehreren, nach Art einer Schraubendruckfeder ausgeführten Federkontakten, die durch jeweils eine Öffnung eines Einfädeltrichters geführt sind, der seinerseits in einem Drucksensorgehäuse angeordnet ist. Die Federkontakte stützen sich zwischen den Kontakten im Kontaktträger und einem externen Widerlager ab. Innerhalb des Drucksensorgehäuses ist der Federkontakt axial drucksteif auf Block gewickelt, während der Federkontakt außerhalb des Drucksensorgehäuses in axialer Richtung einfedern kann. Eine direkte elektrische Anbindung einer Leiterplatte mit Hilfe der Federkontakte ist nicht vorgesehen.
DE 10 2011 075 901 A1 offenbart eine Spulenanordnung und Identifikationsgeber für ein Zugangskontrollsystem. Die Dokumente US 2011/0121850 A1 , US 6,174,174 B1 und US 2004/0075168 A1 offenbaren Verbindungsanordnungen zur elektrischen Verbindung eines Halbleiterchips mit einer Leiterplatte, wobei die elektrische Verbindung mittels Kontaktfedern erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute sowie insbesondere gegen Reibkorrosion und gegenüber anderen Korrosionsprozessen beständige Verbindungsanordnung zur elektrisch zuverlässigen Anbindung eines Magnetventils an eine Leiterplatte vorzustellen.
Diese Aufgabe ist durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich externe Bauteile mit Hilfe von Druckfedern auf konstruktiv einfache Art und Weise und zudem elektrisch zuverlässig mit Leiterbahnen einer Leiterplatte kontaktieren lassen.
Die Erfindung betrifft daher eine Verbindungsanordnung zur elektrischen Verbindung mindestens eines Magnetventils mit wenigstens einer Leiterbahn einer Leiterplatte, wobei das mindestens eine Magnetventil wenigstens eine Druckfeder zum elektrisch leitenden Anschluss aufweist, und die mindestens eine Druckfeder mechanisch vorgespannt zwischen dem mindestens einen Magnetventil sowie der Leiterplatte angeordnet ist. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass ein der Leiterplatte zugewandter Kontaktendabschnitt der mindestens einen Druckfeder zur Sicherstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung an einer Kontaktplatte anliegt, welche mit der Leiterbahn elektrisch leitend verbunden ist.
Durch den vorgeschlagenen Aufbau ist eine Verbindungsanordnung realisiert, die eine schwingungsfeste sowie korrosionsresistente Anbindung einer externen Komponente, wie das Magnetventil, an eine elektronische Leiterplatte ermöglicht. Da diese Verbindungsanordnung eine Vergoldung von Leiterbahnen entbehrlich macht, ist die Leiterplatte kostengünstig herstellbar sowie problemlos mit der Nutzung der Press-Fit-Technologie kompatibel. Darüber hinaus ermöglicht die Druckfeder einen axialen Toleranzausgleich sowie die Kompensation von Wärmedehnungen und Fertigungstoleranzen.
Um eine möglichst großflächige sowie gut anliegende Kontaktfläche der Druckfeder zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die letzte Windung des Kontaktendabschnitts der Druckfeder plan geschliffen ist. Weiterhin können zu diesem Zweck die letzten Windungen des Kontaktendabschnitts der Druckfeder auf Block gewickelt und dadurch axial drucksteif ausgebildet sein.
Unter dem Begriff Korrosion werden im Zusammenhang mit dieser Beschreibung sowohl Reibkorrosionsprozesse als auch chemische sowie elektrochemische Korrosionsvorgänge verstanden. Reibkorrosionsprozesse treten auf, wenn beispielsweise schwingungsbedingte Relativbewegungen zwischen der Druckfeder und der Kontaktplatte auftreten. Dabei werden mikroskopisch kleine Metallpartikel infolge der Bewegung von den Kontaktpartnern losgelöst sowie abgerieben, wodurch im Ergebnis die wirksame metallische Berührungsfläche verringert wird, was unter anderem eine Erhöhung des elektrischen Übergangswiderstandes bewirken kann. Der Begriff der chemischen Korrosion betrifft hingegen vorrangig chemische Reaktionen eines in der Regel metallischen Werkstoffs mit Stoffen aus seiner Umgebung. Bei elektro-chemischen Korrosionsprozessen ist neben einer stofflichen Veränderung ein elektrischer Stromfluss vorhanden.
Bevorzugt korrespondiert die Anzahl der Druckfedern mit der Anzahl der Kontaktplatten. Der Durchmesser des zum Wickeln der Druckfeder eingesetzten Federdrahtes, der Außendurchmesser der Druckfeder in Relation zu ihrer Gesamtlänge beziehungsweise Höhe sowie die Windungszahl beziehungsweise der Steigungswinkel der Windungen sind so dimensioniert, dass die Druckfeder unter Berücksichtigung der zur Schaffung eines ausreichenden Kontaktdrucks gewählten mechanischen Vorspannung sowie aller im realen Betrieb der Anschlussanordnung auftretenden mechanischen Lasten nicht in radialer Richtung ausknickt.
Gemäß einer Ausgestaltung der beschriebenen Verbindungsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Kontaktplatte mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke der mit der Kontaktplatte elektrisch leitend verbundenen Leiterbahn. Hierdurch ergibt sich eine hohe Abriebfestigkeit der Kontaktplatte, die sie insbesondere gegenüber reibkorrosiven Prozessen unempfindlich macht.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Kontaktplatte aus oder mit einer Kupfer-Zinn-Legierung gebildet ist, insbesondere als eine CuSn6-Legierung. Hierdurch kann auf eine in der Elektrotechnik weit verbreitete und kostengünstige Metalllegierung zurückgegriffen werden, die sich zudem mittels der bekannten Fertigungs- und Fügeverfahren problemlos weiterverarbeiten lässt. Anstelle der hier lediglich exemplarisch angeführten CuSn6-Legierung aus der großen Gruppe der Bronzen, können auch andere Bronzelegierungen oder andere Metalllegierungen für die Kontaktplatte zum Einsatz kommen. Die Leiterbahnen der Leiterplatte sind demgegenüber bevorzugt aus chemisch reinem Kupfer oder mit einer Kupferlegierung gebildet.
Es ist vorgesehen, dass die Druckfeder zumindest bereichsweise mit einer passivierten Silberbeschichtung versehen ist. Hierdurch ergibt sich eine hohe elektrische Oberflächenleitfähigkeit der Druckfeder bei einer zugleich guten Korrosionsbeständigkeit. Grundsätzlich ist das Aufbringen der passivierten Silberbeschichtung im Kontaktendabschnitt der Druckfeder ausreichend, da an diesem die eigentliche elektrische Kontaktierung erfolgt.
Weiter ist vorgesehen, dass eine dem Kontaktendabschnitt der Druckfeder zugewandte Oberseite der Kontaktplatte mit einer passivierten Silberbeschichtung versehen ist. Hierdurch ergibt sich ein geringer elektrischer Übergangswiderstand von dem Kontaktendabschnitt der Druckfeder zur Kontaktplatte bei einer zugleich hohen klimatischen Korrosionsfestigkeit. Zusätzlich können auch die Außenflächen beziehungsweise die Außenkanten der Kontaktplatte mit einer passivierten Silberbeschichtung versehen sein, um auch hier einen sehr guten Korrosionsschutz zu erreichen.
Es ist vorgesehen, dass die Silberbeschichtung der Druckfeder und die Silberbeschichtung der Kontaktplatte gleich dick sind. Die jeweilige Silberbeschichtung wird bevorzugt galvanisch aufgetragen. Es ist vorgesehen, dass die Schichtdicke der Silberbeschichtung der Druckfeder und die Schichtdicke der Silberbeschichtung der Kontaktplatte 2 µm bis 5 µm betragen. Diese Schichtdicken sind recht groß und ermöglichen so eine sehr gute Korrosions- und Abriebbeständigkeit der Kontaktpartner. Im Vergleich dazu ist eine chemische Beschichtung der Druckfeder und/oder der Kontaktplatte mit Silber nur in Schichtdicken von 0,15 µm bis 0,45 µm möglich, und eine Passivierung von chemisch aufgetragenem Silber ist nicht üblich. Die Korrosionsanfälligkeit des unter solch dünnen Schichten angeordneten Kupfers der Leiterbahnen ist entsprechend gering. Eine chemisch aufgetragene Beschichtung aus Gold benötigt wie bereits beschrieben zusätzlich eine Sperrschicht aus Nickel.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine der mindestens einen Leiterbahn zugewandte Unterseite der Kontaktplatte wenigstens bereichsweise verzinnt ist. Hierdurch ist eine ausgezeichnete Verlötbarkeit der Kontaktplatte mit der Leiterplatte beziehungsweise deren wenigstens einen Leiterbahn gegeben. Zur besseren Verarbeitbarkeit der Kontaktplatte in einem Lötprozess, wie beispielsweise in einem Standard-SMD-Lötvorgang, kann die Unterseite der Kontaktplatte gegebenenfalls bereichsweise mit einem geeigneten Klebemittel zur Lagesicherung gegen ein Verrutschen vor dem Lötvorgang versehen sein.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fläche der Kontaktplatte allseitig den Außendurchmesser des Kontaktendabschnitts der Druckfeder überragt. Hierdurch ist eine verlässliche elektrische Kontaktierung mit einer größtmöglichen elektrischen Kontaktzone gegeben.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Fläche der mindestens einen Leiterbahn im Bereich der Kontaktplatte diese allseitig überragt. Hierdurch wird um die Kontaktplatte herum eine schmale, umlaufende Randzone für einen Meniskus freigehalten, der sich üblicherweise beim Verlöten der Kontaktplatte mit einer Leiterbahn der Leiterplatte aufgrund von Kapillarkräften und der Oberflächenspannung des eingesetzten Lötmittels ausbildet.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Kontaktplatte im Bereich ihrer Oberseite eine Vertiefung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Kontaktendabschnitts der mindestens einen Druckfeder aufweist. Hierdurch ist eine Lagesicherung der Druckfeder in Relation zur Kontaktplatte gegeben. Die Vertiefung innerhalb der Kontaktplatte kann zugleich an die Formgebung des Kontaktendabschnitts angepasst sein, um eine größtmögliche Kontaktfläche zu schaffen und die Stromleitfähigkeit der Verbindungsanordnung zu erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Druckfeder eine zylindrische Schraubendruckfeder. Eine derart ausgebildete Druckfeder lässt sich vergleichsweise einfach und kostengünstig herstellen.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Kontaktplatte eine mindestens viereckige Umfangsgeometrie, eine kreisförmige Umfangsgeometrie, eine elliptische Umfangsgeometrie, eine ovale Umfangsgeometrie oder eine Kombination von mindestens zwei der genannten Umfangsgeometrien aufweist. Hierdurch entspricht die Umfangsgeometrie der Kontaktplatte den auf Leiterplatten üblicherweise Verwendung findenden Geometrien von Anschlussflächen beziehungsweise Kontaktflächen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung die Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kontaktplatte von Fig. 1 mit einer darunter liegenden Leiterbahn, und die
Figuren 3 bis 5 eine Draufsicht auf weitere Ausführungsformen von Kontaktplatten mit der jeweils darunter angeordneten Leiterbahn.

In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
Die Verbindungsanordnung 10 gemäß Fig. 1 weist ein Magnetventil 12 auf, das mittels einer als zylindrische Schraubendruckfeder 16 ausgeführten Druckfeder 18 elektrisch leitend mit einer Kontaktplatte 20 verbunden ist, welche ihrerseits mit einer auf einer Leiterplatte 24 angeordneten Leiterbahn 22 elektrisch leitend verbunden ist.
Eine Unterseite 26 der Kontaktplatte 20 ist zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung sowie zur mechanischen Befestigung der Kontaktplatte 20 an der Leiterplatte 24 mittels einer Lötverbindung 28 mit der Leiterbahn 22 thermisch gefügt. Anstelle einer Lötverbindung 28 können auch andere Fügeverfahren eingesetzt werden, die eine vergleichbar niederohmige Verbindung zwischen der Kontaktplatte 20 und der Leiterbahn 22 ermöglichen. Ein von der Leiterplatte 24 weggerichteter sensorseitiger Endabschnitt 30 der Schraubendruckfeder 16 ist zum elektrischen Anschluss der nicht dargestellten Messelemente und einer optionalen Messelektronik innerhalb des Magnetventils 12 im Bereich einer Gehäuseunterseite 32 in ein Gehäuse 34 des Magnetventils 12 integriert. Die Schraubendruckfeder 16 stellt somit den elektrischen Anschluss des Magnetventils 12 an der Leiterplatte 24 dar.
Ein vom Ventil-seitigen Endabschnitt 30 wegweisender und der Leiterplatte 24 zugewandter Kontaktendabschnitt 36 der Schraubendruckfeder 16 liegt mit einer mechanischen Vorspannung geeigneter Stärke an einer Oberseite 38 der Kontaktplatte 20 zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes an. Um die wirksame elektrische Kontaktfläche zwischen dem Kontaktendabschnitt 36 und der Kontaktplatte 20 zu maximieren, ist der leiterplattenseitige Endabschnitt 40 der Schraubendruckfeder 16 stirnseitig plan geschliffen. Alternativ dazu kann die Oberflächengeometrie der Oberseite 38 der Kontaktplatte 20 korrespondierend zur Geometrie des stirnseitigen Endes des Kontaktendabschnitts 36 ausgebildet sein. Eine Längsmittelachse 42 der zylindrischen Schraubendruckfeder 16 verläuft ungefähr lotrecht zu der Oberseite 38 der Kontaktplatte 20 und zu der Gehäuseunterseite 32 des Gehäuses 34 des Magnetventils 12.
Die Dicke 44 der Kontaktplatte 20 ist deutlich größer als eine Dicke 46 der Leiterbahn 22, um eine hinreichende mechanische Stabilität und insbesondere eine ausreichende Abriebfestigkeit der Kontaktplatte 20 zu gewährleisten.
In die Kontaktplatte 20 kann eine optionale, zum Beispiel topfartige Vertiefung 48 ausgebildet sein, um eine Lagesicherung des Kontaktendabschnitts 36 gegenüber parallel zur Oberseite 38 der Kontaktplatte 20 angreifenden mechanischen Kräften zu erreichen. Die Oberflächengeometrie des Bodens 50 der topfartigen Vertiefung 48 kann wiederum so gestaltet sein, dass sie zur Minimierung des elektrischen Übergangswiderstands mit der stirnseitigen Formgebung des Kontaktendabschnitts 36 der Schraubendruckfeder 16 korrespondiert, so dass das Planschleifen des leiterplattenseitigen Endabschnitts 40 der Schraubendruckfeder 16 entfallen kann. Die Oberseite 38 der Kontaktplatte 20 verfügt über eine derart große Flächenerstreckung, dass sie bevorzugt allseitig über den Kontaktendabschnitt 36 der Schraubendruckfeder 16 übersteht, wodurch sich eine maximale elektrische Kontaktfläche ergibt.
Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 10 gegenüber nachteiligen klimatischen Einflüssen sind sowohl die zylindrische Schraubendruckfeder 16 als auch die Kontaktplatte 20 bevorzugt vollflächig mit einer passivierten Silberbeschichtung 60, 62 versehen. Bei dem Basismaterial der Kontaktplatte 20 handelt es sich bevorzugt um eine Bronzelegierung beziehungsweise um eine Kupfer-Zinn-Legierung, insbesondere um eine CuSn6-Legierung. In Verbindung mit der auf die Leiterbahn 22 aufgelöteten Kontaktplatte 20 ergibt sich eine herausragende Beständigkeit der Verbindungsanordnung 10 sowohl gegenüber chemischen Korrosionsvorgängen als auch gegenüber Reibkorrosionsprozessen.
Der Drahtdurchmesser d eines zur Herstellung der zylindrischen Schraubendruckfeder 16 verwendeten metallischen Federdrahtes sowie der Außendurchmesser D der Schraubendruckfeder 16 selber sind in Relation zu einer Gesamtlänge L und der Windungszahl beziehungsweise des Steigungswinkels α der Windungen so dimensioniert, dass die Schraubendruckfeder 16 unter der zur Schaffung eines ausreichenden Kontaktdrucks gewählten mechanischen Vorspannung sowie aller im Betrieb darüber hinaus einwirkenden Lasten in radialer Richtung nicht ausknickt. Im gezeigten, axial vorgespannten Zustand der Schraubendruckfeder 16 entspricht die Gesamtlänge L dem vertikalen Abstand h zwischen der Gehäuseunterseite 32 des Magnetventils 12 und der Oberseite 38 der Kontaktplatte 20 im montierten Zustand der Verbindungsanordnung 10.
Abweichend von dem exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiel der Verbindungsanordnung 10 mit lediglich einer Schraubendruckfeder 16 ist eine Vielzahl von Druckfedern mit einer korrespondierenden Anzahl von Kontaktplatten und Schraubendruckfedern notwendig, um Sensoren und/oder Aktuatoren mit mehr als einem elektrischen Anschluss und/oder eine größere Anzahl von Sensoren und/oder Aktuatoren elektrisch mit der Leiterbahn 22 und weiteren Leiterbahnen der Leiterplatte 24 zu kontaktieren. Grundsätzlich ist es hierbei möglich, dass sich mehr als eine Druckfeder auf jeweils einer Kontaktplatte abstützt, um insbesondere die Stromleitfähigkeit der Verbindungsanordnung 10 zu optimieren.
Die auf die Leiterplatte 24 aufgelötete Kontaktplatte 20 ist hinsichtlich des Fertigungsaufwandes im Vergleich zu bisher bekannten technischen Lösungen als neutral zu beurteilen, da sich diese beispielsweise mit denselben SMD-Bestückungs- und Lötautomaten verarbeiten lässt, die auch zum Bestücken und Verlöten der mittels der Leiterplatte 24 miteinander verschalteten elektronischen und elektrischen Bauteile zum Einsatz kommen.
Das Aufbringen der passivierten Silberbeschichtungen 60, 62 auf die Kontaktplatte 20 und auf zumindest den Kontaktabschnitt der Schraubendruckfeder 16 kann gleichfalls im Zuge des Fertigungsprozesses der Leiterplatte 24 mittels bekannter Beschichtungsverfahren erfolgen. Darüber hinaus erleichtert die passivierte Silberbeschichtung 62 der Kontaktplatte 20 den Verlötprozess derselben mit der Leiterbahn 22. Nach dem Fertigstellen der Verbindungsanordnung 10 können die nicht von der Lötverbindung 28 bedeckten Bereiche der Leiterbahn 22 noch mit einem Schutzmittel versehen werden, um auch die mit chemisch reinem Kupfer oder mit einer Kupferlegierung gebildeten Leiterbahnen vor schädlichen korrosiven Einflüssen besser zu schützen. Als Schutzüberzug kann beispielsweise ein geeigneter Schutzlack oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Kontaktplatte 20 der Fig. 1 ohne die Schraubendruckfeder 16 mit der darunter liegenden Leiterbahn 22. Aus der Darstellung ist zunächst ersichtlich, dass die Kontaktplatte 20 eine kreisförmige Umfangskontur aufweist, welche die Querschnittsgeometrie der hier lediglich mit gestrichelten radialen Begrenzungslinien angedeuteten zylindrischen Schraubendruckfeder 16 konzentrisch umschließt und hierdurch eine größtmögliche Kontaktfläche zwischen der Kontaktplatte 20 und der Schraubendruckfeder 16 schafft.
Der Durchmesser 54 der Kontaktplatte 20 ist bevorzugt zumindest geringfügig kleiner als eine Breite 56 der Leiterbahn 22 der Leiterplatte 24, um eine schmale, die Kontaktplatte 20 konzentrisch umgebende Randzone für einen hier kreisringförmigen Meniskus 58 der Lötverbindung 28 zu schaffen. Im Ergebnis sind die Abmessungen der Kontaktplatte 20 und der Leiterbahn 22 auf der Leiterplatte 24 bevorzugt stets so bemessen, dass die Leiterbahn 22 allseitig zumindest geringfügig über die Kontaktplatte 20 übersteht.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Kontaktplatte 70 mit einer in etwa quadratischen Umfangskontur mit vier, jedoch jeweils leicht abgerundeten Ecken sowie der darunter angeordneten Leiterbahn 22. Die Kontaktplatte 70 ist wiederum durch eine Lötverbindung 72 leitend mit der Leiterbahn 22 der Leiterplatte 24 verbunden. Die Breite 74 sowie die Länge 76 der Kontaktplatte 70 sind jeweils gleich groß und hierbei vorzugsweise geringfügig kleiner als die Breite 56 der Leiterbahn 22 der Leiterplatte 24, um eine die Kontaktplatte 70 umlaufende Randzone für einen Meniskus 78 einer Lötverbindung 72 bereitzustellen.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Kontaktplatte 80 mit einer Umfangsgeometrie, welche der eines gleichseitigen Achtecks entspricht, und eine vierte Ausführungsform einer Kontaktplatte 90, die über eine viereckige beziehungsweise quadratische Umfangsgeometrie ohne abgerundete Ecken verfügt. Die genannten Kontaktplatten 80, 90 sind jeweils auf der darunter verlaufenden Leiterbahn 22 der Leiterplatte 24 positioniert, jedoch noch nicht mit der Leiterbahn 22 verlötet. Zwei schmale Randzonen 82, 92 umgeben die noch nicht mit der Leiterbahn 22 der Leiterplatte 24 verlöteten Kontaktplatten 80, 90 bevorzugt allseitig und dienen als Ausbreitungsraum für die Menisken der hier nicht dargestellten beziehungsweise noch nicht vorhandenen Lötverbindungen. Hinsichtlich der Breite und der Länge der beiden Kontaktplatten 80, 90 gelten in Relation zur Breite 56 der Leiterbahn 22 dieselben Aussagen wie bei den bereits weiter oben beschriebenen Kontaktplatten 20, 70 gemäß den Figuren 2 und 3, so dass an dieser Stelle auf die Erläuterungen zu den Figuren 2 und 3 verwiesen wird.
Über die in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen hinaus sind Kontaktplatten mit einer ovalen, einer elliptischen oder einer beliebigen Kombination von ovalen und/oder elliptischen Umfangsgeometrien mit mindestens einer der in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Umfangsgeometrien möglich. Prinzipiell kann eine Umfangsgeometrie einer Kontaktplatte jeden beliebigen, beispielsweise auch mehrfach gekrümmten Verlauf aufweisen, solange die Kontaktplatte bevorzugt allseitig über den Kontaktendabschnitt der ihr zugeordneten mindestens einen Schraubendruckfeder 16 hinüber ragt und zudem an keiner Seite über die ihr zugeordnete Leiterbahn übersteht.
Bei Umfangsgeometrien der Kontaktplatten mit Kanten, die einen sehr kleinen Krümmungsradius aufweisen, kann sich jedoch im Kantenbereich eine im Vergleich zu anderen Oberflächenzonen der Kontaktplatte verminderte Dicke der aufgebrachten passivierten Silberbeschichtung einstellen.

Claims

Verbindungsanordnung (10) zur elektrischen Verbindung eines Magnetventils (12) mit wenigstens einer Leiterbahn (22) einer Leiterplatte (24), wobei das Magnetventil (12) wenigstens eine Druckfeder (18) zum elektrisch leitenden Anschluss aufweist, und die mindestens eine Druckfeder (18) mechanisch vorgespannt zwischen dem Magnetventil (12) sowie der Leiterplatte (24) angeordnet ist, wobei ein der Leiterplatte (24) zugewandter Kontaktendabschnitt (36) der mindestens einen Druckfeder (18) zur Sicherstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung an einer Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) anliegt, die mit der Leiterbahn (22) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Druckfeder (18) zumindest an ihren kontaktseitigen Enden mit einer passivierten Silberbeschichtung (60) versehen ist, wobei eine dem Kontaktendabschnitt (36) der Druckfeder (18) zugewandte Oberseite (38) der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) mit einer passivierten Silberbeschichtung (62) versehen ist, wobei die Silberbeschichtung (60) der Druckfeder (18) und die Silberbeschichtung (62) der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) gleich dick ist, wobei die Schichtdicke der Silberbeschichtung (60) der Druckfeder (18) und die Schichtdicke der Silberbeschichtung (62) der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) 2 µm bis 5 µm beträgt.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (44) der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke (46) der mit der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) elektrisch leitend verbundenen Leiterbahn (22).
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) mit einer Kupfer-Zinn-Legierung gebildet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) aus einer CuSn6-Legierung gebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der mindestens einen Leiterbahn (22) zugewandte Unterseite (26) der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) zumindest bereichsweise verzinnt ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Unterseite (26) der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) zumindest bereichsweise mit der mindestens einen Leiterbahn (22) der Leiterplatte (24) verlötet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) allseitig den Kontaktendabschnitt (36) der Druckfeder (18) überragt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche der mindestens einen Leiterbahn (22) der Leiterplatte (24) im Bereich der Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) diese allseitig überragt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) im Bereich ihrer Oberseite (38) eine Vertiefung (48) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Kontaktendabschnitts (36) der mindestens einen Druckfeder (18) aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (18) eine zylindrische Schraubendruckfeder (16) ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (20, 70, 80, 90) eine mindestens viereckige Umfangsgeometrie, eine kreisförmige Umfangsgeometrie, eine elliptisehe Umfangsgeometrie, eine ovale Umfangsgeometrie oder eine Kombination von mindestens zwei der genannten Umfangsgeometrien aufweist.