EP3133696A1

EP3133696A1 - Kontaktierungsvorrichtung und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: EP3133696A1
Application number: EP15465528.6A
Authority: EP
Inventors: Daniel Iosif MAXIM
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2017-02-22
Also published as: CN106486815A

Abstract

Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zumindest zwei Kontaktstellen, wobei eine der Kontaktstellen zu einem elektronischen und/oder elektromechanischen Element zugehörig ist und die zweite Kontaktstellen zu einer Versorgungsvorrichtung zugehörig ist, wobei die Kontaktierungsvorrichtung in einem Kunststoffelement eingebettet ist und Überstände des elektrisch leitfähigen Materials (1, 2, 4, 5, 6) über das Kunststoffelement hinausragen, wobei die Kontaktierungsvorrichtung eine Mehrzahl von einzelnen elektrischen Leitern (1, 2, 4, 5, 6) aufweist, die zueinander elektrisch isoliert im Kunststoffelement angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zumindest zwei Kontaktstellen, wobei eine der Kontaktstellen zu einem elektronischen und/oder elektromechanischen Element zugehörig ist und die zweite Kontaktstellen zu einer Versorgungsvorrichtung zugehörig ist, wobei die Kontaktierungsvorrichtung in einem Kunststoffelement eingebettet ist und Überstände des elektrisch leitfähigen Materials über das Kunststoffelement hinausragen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Kontaktierungsvorrichtung.

Stand der Technik

Zur Kontaktierung von Aktuatoren oder anderen elektronischen Elementen, wie beispielsweise Halbleiterchips, werden Kontaktierungsvorrichtungen eingesetzt, die auch als Leadframes bekannt sind. Diese Kontaktierungsvorrichtungen werden bevorzugt aus einer metallischen Platine hergestellt, indem sie zugeschnitten werden und in eine entsprechende Form gebogen werden. Die Kontaktierungsvorrichtungen können dabei eine Mehrzahl von Leiterpfaden aufweisen, die mit einem oder mehreren Kontaktpunkten der elektronischen Komponente verbunden werden können. Zum Zuschnitt der Kontaktierungsvorrichtung aus einer Platine kann bevorzugt ein Stanzverfahren angewendet werden. Insbesondere die einzelnen Leiterpfade können über Verbindungselemente untereinander verbunden sein, wodurch einerseits eine elektrische Leitfähigkeit zwischen zwei Leiterpfaden erzeugt werden kann und andererseits durch die Verbindung der Leiterpfade untereinander eine erhöhte Stabilität erzeugt werden kann.
Die Kontaktierungsvorrichtungen können speziell ausgeformte Anschlussbereiche aufweisen, um eine Anbindung an die elektronischen Komponenten, wie beispielsweise den Aktuator, zu ermöglichen. Über die Kontaktierungsvorrichtung kann sowohl eine Verbindung zu einer Spannungsquelle erzeugt werden als auch zu einer Steuerungseinrichtung.
Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Kontaktierungsvorrichtungen ist insbesondere, dass ein hoher Anteil an Materialverschnitt bei der Herstellung entsteht. Weiterhin ist durch die Herstellung der Kontaktierungsvorrichtungen in einteiliger Ausführung die Gestaltungsfreiheit eingeschränkt, wodurch sehr komplexe Leiterpfade nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand abgebildet werden können. Auch ist die Anpassung der gesamten Kontaktierungsvorrichtung an einen einzelnen geänderten Leiterpfad sehr komplex und aufwändig.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktierungsvorrichtungen zu schaffen, die einen einfacheren Aufbau aufweist, die mit weniger Materialaufwand herstellbar ist und schneller und mit einfacheren Mitteln angepasst werden kann.
Die Aufgabe hinsichtlich der Kontaktierungsvorrichtung wird durch eine Kontaktierungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zumindest zwei Kontaktstellen, wobei eine der Kontaktstellen zu einem elektronischen und/oder elektromechanischen Element zugehörig ist und die zweite Kontaktstellen zu einer Versorgungsvorrichtung zugehörig ist, wobei die Kontaktierungsvorrichtung in einem Kunststoffelement eingebettet ist und Überstände des elektrisch leitfähigen Materials über das Kunststoffelement hinausragen, wobei die Kontaktierungsvorrichtung eine Mehrzahl von einzelnen elektrischen Leitern aufweist, die zueinander elektrisch isoliert im Kunststoffelement angeordnet sind.
Eine Kontaktierungsvorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung, die einen elektrischen Kontakt zwischen zumindest zwei Kontaktstellen herstellt. Die elektrischen Leiter sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ein Kunststoffelement eingefasst, um eine elektrische Isolation untereinander und gegenüber benachbarten Elementen sicherzustellen. Die elektrischen Leiter sind dem Anwendungszweck entsprechend innerhalb des Kunststoffelementes so geführt, dass eine Kontaktierung der elektrischen Leiter an definierten vorgegebenen Stellen außerhalb des Kunststoffelementes möglich ist.
Eine Versorgungsvorrichtung ist beispielsweise eine Spannungsquelle zur Versorgung eines Elementes mit einer Spannung oder beispielsweise ein Steuergerät, über welches Steuersignale an ein Element übertragen werden können.
Ein Draht ist insbesondere ein als Massenware, beispielsweise auf Coils, verfügbares Leitungselement. Draht kann in einer großen Variantenvielfalt in unterschiedlichen Stoffzusammensetzungen erworben werden und besonders einfach im Rahmen eines Großserienprozesses verarbeitet werden. Die Drähte können einadrig ausgeführt sein oder beispielsweise aus einer Litze mit mehreren Adern gebildet sein.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn die elektrischen Leiter jeweils aus einem Draht gebildet sind, wobei jeder Draht einer vorgebbaren Trajektorie folgt.
Eine vorgegebene Trajektorie ist vorteilhaft, um die Drähte derart durch die Kontaktierungsvorrichtung zu führen, dass sie an definierten vorgegebenen Stellen das Kunststoffelement durchdringen und entsprechend des Anwendungszwecks kontaktiert werden können. Besonders bevorzugt ist eine Trajektorie, die Biegungsradien von weniger als 90° aufweist, um keine Verletzungen der elektrischen Leiter bei der Herstellung zu erzeugen. In alternativen Ausführungsformen kann es auch vorgesehen sein, dass die Biegeradien zwischen 0° und 180° liegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Biegeradius größer ist als die Dicke des verwendeten Drahtes.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Leiter eine vorgebbare Schnittstelle an einem aus dem Kunststoffelement herausragenden Endbereich aufweist. Dies ist vorteilhaft, um eine einfache Anbindung der Versorgungsvorrichtung und oder des elektronischen oder elektromechanischen Elementes zu ermöglichen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die elektrischen Leiter vor dem Einbetten in das Kunststoffelement abgewinkelt und/oder vorgeformt sind. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die elektrischen Leiter bereits vor der Einbettung in das Kunststoffelement vorgeformt sind, da ansonsten Brüche und andere Beschädigungen am elektrischen Leiter entstehen könnten.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Kunststoffelement durch einen Deckel gebildet ist, wobei der Deckel zum Abschluss eines topfartigen Gehäuses ausgebildet ist, wobei zumindest zwei elektrische Leiter jeweils eine gabelförmige Schnittstelle zur Kontaktierung eines Elektromotors aufweisen. Dies ist besonders vorteilhaft, um einen Elektromotor elektrisch zu kontaktieren, der in ein durch den Deckel geschlossenes Gehäuse integriert ist.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung, wobei die elektrischen Leiter durch einzelne Drähte gebildet sind, wobei die Drähte in eine Form eingelegt und positioniert werden und die Form anschließend mit einem Kunststoff ausgespritzt wird.
Ein solches Verfahren ist vorteilhaft, um auf einfache unkostengünstige Weise ein Kunststoffelement mit darin verlaufenden elektrischen Leitern zu erzeugen. Zur Anwendung können beispielsweise Spritzgussverfahren kommen, die dazu geeignet sind Kunststoffformteile mit sehr hohen Freiheitsgraden zu erzeugen. Neben der Herstellung einer elektrischen Leitfähigkeit kann ein so erzeugtes Kunststoffelement auch Aufnahmen für Komponenten aufweisen, die an dem Kunststoffelement befestigt werden können.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Drähte vor dem Einlegen in die Form abgelängt werden und einen formgebenden Prozessschritt durchlaufen, wobei die Drähte in dem formgebenden Prozessschritt an die jeweilige Trajektorie innerhalb des Kunststoffelementes angepasst werden.
Insbesondere beim Bezug des Drahtes als Massenwaren auf einem Coil ist es zu bevorzugen, wenn die Drähte in einem vorzugsweise automatisierten Prozess abgelängt werden und durch einen weiteren ebenfalls vorzugsweise automatisierten Prozess in eine vorgegebene Form gebracht werden. Auf diese Weise können Rohlinge für die elektrischen Leiter erzeugt werden, die schließlich in die Form eingelegt werden können. Durch eine solche Herstellung der einzelnen Drähte können einzelne individuell angepasste Drähte erzeugt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Ablängen und die Formgebung in einem gemeinsamen Werkzeug zeitgleich geschehen. Es ist besonders vorteilhaft das Ablängen und das Formen der Drähte zu kombinieren. Dies kann beispielsweise durch einen kombinierten Tiefziehvorgang erreicht werden, der gleichzeitig den Draht ablängt und die Form einprägt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn vor dem Einlegen der Drähte in die Form vorgefertigte Schnittstellen an die Drähte angefügt werden. Vorgefertigte Schnittstellen können insbesondere Kontaktelemente sein, die speziell an die anzuschließenden Elemente angepasst sind. So können beispielsweise gabelförmige Fortsätze genutzt werden, die in korrespondierende Aufnahmen in anschließbaren Elementen aufgenommen werden können. Durch solche Kontaktelemente können beispielsweise selbstständig sichernde Verbindungen erzeugt werden, so dass die elektrischen Leiter beispielsweise in die Kontaktierungsvorrichtung eingesteckt werden können, ohne zusätzliches Werkzeug benutzen zu müssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von zwei elektrischen Leitern, die aus einem Draht durch Ablängen und Formen erzeugt sind, wobei die Drähte an einem Endbereich jeweils ein gabelförmiges Kontaktelement aufweisen, und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von drei elektrischen Leitern, die jeweils aus einem Draht erzeugt sind, wobei die Endbereiche der elektrischen Leiter keine zusätzlichen Kontaktelemente aufweisen.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von zwei elektrischen Leitern 1, 2. Die elektrischen Leiter 1, 2 sind jeweils aus einem Draht geformt. Hierzu wird ein Draht, der beispielsweise von einem Coil abgewickelt wurde, durch einen Schneideprozess abgelängt, um Rohlinge mit einer vorgegebenen Länge zu erzeugen. Die bis dahin im Wesentlichen ebenen Drähte werden dann in einem formgebenden Prozess an ihre endgültige in Figur 1 dargestellte Gestaltung angepasst. Dies kann beispielsweise durch Tiefziehen oder durch Biegen erfolgen.
Die elektrischen Leiter 1, 2 weisen an einem ihrer freien Endbereiche jeweils ein gabelförmige Kontaktelement 3 auf. Das gabelförmige Kontaktelement 3 kann mit jeweils einem freien Endbereich eines elektrischen Leiters 1, 2 verklebt, verklemmt, verschweißt oder verlötet werden. Auch alternative Verbindungsmethoden sind vorsehbar.
Die gabelförmigen Kontaktelemente dienen insbesondere der verbesserten Kontaktierung von elektronischen oder elektromechanischen Elementen, die an die elektrischen Leiter 1, 2 angeschlossen werden können. Insbesondere zur Kontaktierung von Elektromotoren, wie sie beispielsweise in Kraftstoffförderpumpen eingesetzt werden, eignen sich die gabelförmigen Kontaktelemente 3 besonders gut.
In alternativen Ausgestaltungen können auch abweichende Kontaktelemente vorgesehen sein. Die Kontaktelemente sind bevorzugt derart gestaltet, dass der Anschluss eines elektronischen oder elektromechanischen Elementes vereinfacht wird. Auch können die anderen jeweils noch freien Endbereiche der elektrischen Leiter jeweils ein Kontaktelement aufweisen.
Die Figur 2 zeigt drei alternativ ausgestaltete elektrische Leiter 4, 5 und 6. Die in Figur 2 gezeigten elektrischen Leiter 4, 5 und 6 weisen an ihren freien Endbereichen keine zusätzlichen Kontaktelemente auf. In Figur 2 ist weiterhin insbesondere zu erkennen, dass die elektrischen Leiter 4, 5 und 6 keine Biegungen mit einem Winkel größer als 90° aufweisen. Dies stellt eine vorteilhafte Ausführung dar, wobei insbesondere auch Biegeradien zwischen 0° und 180° in alternativen Ausgestaltungen vorgesehen sein können.
Besonders vorteilhaft an den einzelnen elektrischen Leitern 1, 2, 4, 5 und 6 der Figuren 1 du 2 ist, dass sie ohne hohen Aufwand einzeln an sich ändernde Einsatzbedingungen angepasst werden können. Dazu muss jeweils nur der formgebende Prozess von einem einzelnen Draht angepasst werden. Die Erzeugung einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung kann somit individueller und kostengünstiger geschehen.
Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims

Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zumindest zwei Kontaktstellen, wobei eine der Kontaktstellen zu einem elektronischen und/oder elektromechanischen Element zugehörig ist und die zweite Kontaktstellen zu einer Versorgungsvorrichtung zugehörig ist, wobei die Kontaktierungsvorrichtung in einem Kunststoffelement eingebettet ist und Überstände des elektrisch leitfähigen Materials (1, 2, 4, 5, 6) über das Kunststoffelement hinausragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsvorrichtung eine Mehrzahl von einzelnen elektrischen Leitern (1, 2, 4, 5, 6) aufweist, die zueinander elektrisch isoliert im Kunststoffelement angeordnet sind.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1, d a - d u r c h gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (1, 2, 4 ,5 ,6) jeweils aus einem Draht gebildet sind, wobei jeder Draht einer vorgebbaren Trajektorie folgt.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (1, 2, 4, 5, 6) eine vorgebbare Schnittstelle an einem aus dem Kunststoffelement herausragenden Endbereich aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (1, 2, 4, 5, 6) vor dem Einbetten in das Kunststoffelement abgewinkelt und/oder vorgeformt sind.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement durch einen Deckel gebildet ist, wobei der Deckel zum Abschluss eines topfartigen Gehäuses ausgebildet ist, wobei zumindest zwei elektrische Leiter (1, 2) jeweils eine gabelförmige Schnittstelle (3) zur Kontaktierung eines Elektromotors aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (1, 2, 4, 5, 6) durch einzelne Drähte gebildet sind, wobei die Drähte in eine Form eingelegt und positioniert werden und die Form anschließend mit einem Kunststoff ausgespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte vor dem Einlegen in die Form abgelängt werden und einen formgebenden Prozessschritt durchlaufen, wobei die Drähte in dem formgebenden Prozessschritt an die jeweilige Trajektorie innerhalb des Kunststoffelementes angepasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablängen und die Formgebung in einem gemeinsamen Werkzeug zeitgleich geschehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlegen der Drähte in die Form vorgefertigte Schnittstellen an die Drähte angefügt werden.