WO2006106008A2 - Anordnung einer leiterplatte bei einem drosselklappensteller - Google Patents

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WO2006106008A2
WO2006106008A2 PCT/EP2006/050877 EP2006050877W WO2006106008A2 WO 2006106008 A2 WO2006106008 A2 WO 2006106008A2 EP 2006050877 W EP2006050877 W EP 2006050877W WO 2006106008 A2 WO2006106008 A2 WO 2006106008A2
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positioning pin
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Reiner Schweinfurth
Robert Torno
Michael Knorpp
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement of a printed circuit board on a carrier component, in particular on a component of a throttle valve actuator, wherein a printed circuit board portion via an electrical connection with a Jobauteilabêt conductively connected and formed on the circuit board at least one positioning, which is placed on a positioning pin on the support member. Furthermore, the invention relates to an electrical device, in particular a throttle valve actuator, with two components to be positioned relative to one another, one of which is arranged on a printed circuit board and the other on a support member supporting the printed circuit board.
  • circuit boards often have to have only very small positional tolerances. This requirement arises in particular when a component is arranged on the printed circuit board, which must be aligned and positioned relative to a component on the carrier component, just as is currently the case with throttle valve actuators, to which a stationary sensor element on the printed circuit board fits precisely Reference to a movable sensor element on the support member must be arranged.
  • Various solutions for arranging and connecting printed circuit boards to carrier components are known in the prior art. For example, printed circuit boards are glued in and contacted by bonding. Although such solutions are now technically very mature and therefore correspondingly widespread, but they are still relatively expensive and therefore expensive.
  • the invention has for its object an arrangement of the type mentioned and an electrical device provided therewith less expensive and easier to produce. At the same time, existing and future requirements regarding high operational safety must be guaranteed throughout the life of the electrical device.
  • the object is achieved according to the invention with a generic arrangement of a printed circuit board on a support member in which the positioning pin is inserted into the positioning such that a plastic deformation of at least one of these elements both a fixation of the circuit board to the support member and the electrical connection between the circuit board portion and the support member portion is created. Furthermore, the object is achieved with a generic electrical device in which the circuit board is fastened with such an inventive arrangement on the support member and thereby the two said components are positioned relative to each other.
  • the positioning opening is provided at its edge region at least in sections with electrically conductive material which is brought into electrically conductive connection with the at least one printed circuit board section.
  • the positioning pin should advantageously be provided on its jacket area at least in sections with electrically conductive material, which is brought into electrically conductive connection with the at least one carrier component section.
  • the correspondingly designed positioning pin can then be driven in such a way that the printed circuit board is deformed by a plastic deformation of at least part of the electrically conductive material at the positioning opening and at the positioning pin - A -
  • connection can be created particularly advantageously with a printed circuit board which is provided with a thickness of approximately 0.9 mm to approximately 1.1 mm, in particular of approximately 1.0 mm.
  • the above-mentioned electrically conductive material at the edge region of the at least one positioning opening is particularly advantageously designed by means of at least one electrically conductive layer, which is brought into electrically conductive connection with the printed circuit board section and made of at least one material from the group gold, nickel, zinc or copper.
  • Materials of this group can create a permanent current-conducting connection while ensuring sufficient strength for proper positioning of the circuit board on the positioning pin.
  • the applied as layers materials can be assigned individually functional priorities, such as adhesion, strong plastic deformability, good electrical connection or high corrosion resistance, which in total can be created equal to several requirements gleichgut matched connection between the components.
  • a layer system in which a first layer of a copper alloy and subsequently a second layer of a zinc alloy or subsequently a second layer of a nickel alloy and a third layer of a gold alloy are provided.
  • Layer thickness of about 10 microns to about 50 microns, preferably from about 25 microns to about 35 microns designed.
  • the layer should be made of a zinc alloy with a layer thickness of about 0.2 microns to about 1.8 microns, preferably from about 0.4 microns to about 1.6 microns.
  • the layer of a nickel alloy it is advantageous if it is designed with a layer thickness of about 2 ⁇ m to about 10 ⁇ m, preferably from about 4 ⁇ m to about 8 ⁇ m.
  • the layer of a gold alloy should be formed with a layer thickness of about 0.02 microns to about 0.18 microns, preferably from about 0.05 microns to about 0.15 microns.
  • the positioning pin provided according to the invention should be designed completely from an electrically conductive material which is brought into electrically conductive connection with the carrier component section.
  • Such an electrical connection can be made for example by means of a stamped grid.
  • the at least one positioning pin can itself be designed in a particularly cost-effective manner. Additional manufacturing steps for the positioning pin can be saved in this way.
  • the positioning pin provided according to the invention should be designed with a substantially rectangular cross-sectional area.
  • Positioning hole and positioning pin can be inexpensively manufactured with high manufacturing accuracy. In a pressing or ramming of the thus designed positioning pin in an associated positioning opening also results in a particularly advantageous plastic deformation of the components.
  • the at least one positioning pin is advantageous with a substantially rectangular cross-sectional area with a length-width ratio of approximately 1.6 to 2.0, in particular approximately 1.8 designed.
  • the at least one positioning pin further advantageously has at least one longitudinal edge on which a radius of approximately 0.1 mm to 0.3 mm, in particular of 0.2 mm, is formed.
  • insertion bevels should be provided on the at least one positioning pin, with which the imports of the positioning pin is facilitated in the Positionieröffhung. These chamfers should have an inclination angle of between approximately 10 ° and approximately 12 °, in particular approximately 11 °, with respect to the longitudinal axis of the positioning pin.
  • the length of the import bevels should be about 1.2 mm to 1.8 mm, in particular about 1.5 mm.
  • the at least one positioning opening should advantageously be formed in a corner region of the printed circuit board.
  • Such a connection can be provided, for example, where there should be no electrical contact between the circuit board and the support element.
  • FIG. 1 is a partially sectioned side view of a first embodiment of an inventively designed throttle valve actuator
  • FIG. 2 is a front view of the throttle valve actuator of FIG. 1,
  • Fig. 4 is a front view similar to Fig. 2 of a second embodiment of a throttle valve actuator designed according to the invention
  • Fig. 5 is a longitudinal section through part of the second embodiment
  • Fig. 6 is a plan view of a part of the first or second embodiment in two successive manufacturing sections. Detailed description of the Ausiuhrungsbeispiels
  • a first exemplary embodiment of a throttle valve actuator 10 is illustrated, which has a printed circuit board 12.
  • the circuit board 12 is supported on a support member 14 in the form of a transmission housing.
  • the holder is designed with the aid of a total of four positioning pins 16, which protrude from the carrier component 14 relative to FIG. 1 to the left substantially vertically and in each case protrude individually into one of four positioning openings 18.
  • the positioning holes 18 are formed in each one of the corner regions of the substantially rectangular printed circuit board 12 as through holes.
  • the printed circuit board 12 With the positioning pins 16 arranged in the positioning openings 18, the printed circuit board 12 is positioned in an x-direction, a y-direction and also in a direction of rotation ⁇ . Further, due to a selectively generated clamping action of the positioning holes 18 on the positioning pins 16, the circuit board 12 is also fixed in a z-direction. As a result of this positional determination, a fixed dimension 22 is set between the printed circuit board 12 and a sensor element 20 which is rotatably arranged on the carrier component 14. This measure 22 can be finely adjusted during assembly of the printed circuit board 12 to the support member 14, whereby manufacturing tolerances in particular of Schleiffingern 24 can be taken into account, which protrude from the sensor element 20. The Schleiffinger 20 are to be brought to the finished monierter printed circuit board 12 to conductor track sections or conductor tracks 26 with predef ⁇ nierter force to the plant.
  • the Positionieröffiiitch 18 in the circuit board 12 according to FIG. 3 are provided at its edge region 30 with a layer system of three metallic layers. These layers are a copper layer 32 approximately 25 ⁇ m to 50 ⁇ m thick, a nickel layer 34 approximately 4 ⁇ m to 8 ⁇ m thick, and a gold layer 36 approximately 0.05 ⁇ m to 0.15 ⁇ m thick.
  • the copper layer 32 assumes in particular an adhesion-imparting task and is particularly well plastically deformable, while the nickel and the gold layer 34 and 36, the permanent electrical connection to the positioning pin 16 on the one hand and to the circuit board 12 on the other hand is ensured.
  • a second embodiment of a throttle valve actuator 10 is illustrated, the circuit board 12 is also provided with a total of four connection contacts, which are each formed by means of a positioning pin 16 and an associated positioning hole 18.
  • these connections are not formed in each of the corner portions of the circuit board 12 as in the embodiment of FIG. 2, but the connections are concentrated to a narrow portion in one of the corners of the circuit board 12 and are further in the Further corners in each case so-called hot gas stamp compounds 38 formed by means of which the circuit board 12 is coupled only mechanically to the support member 14 and positioned relative thereto.
  • a non-contact angle sensor is further provided, in which no Schleiffinger are present.
  • this feature of the angle sensor is not explicitly illustrated in FIG. 4.
  • the feature is recognizable in principle by the configuration of the associated layer system at one of the positioning openings 18, which are depicted in the accompanying detail illustration of FIG. 5.
  • the layer system of metallic layers at the edge of the positioning openings 18 is not designed with three but only two layers. These layers are a copper layer 32 facing the printed circuit board 12 and a zinc layer 40 applied above it.
  • the copper layer 32 has a layer thickness of approximately 25 ⁇ m to 35 ⁇ m, while the zinc layer 40 is approximately 1 ⁇ m +/- 0.2 ⁇ m thick ,
  • FIG. 6 illustrates the assembly of a single positioning pin 16 into a positioning opening 18 on the basis of two sketches.
  • Each PositionieröfBiung 18 has before insertion of a positioning pin 16 has a substantially circular opening area 42, at the edge of the above-mentioned layer systems 30 are formed and connected according to conductor tracks 26.
  • the individual positioning pin 16 is designed with a substantially rectangular cross-sectional area 44. With this cross-sectional area 44 of the positioning pin 16 when immersed in the associated positioning opening 18 deforms two substantially diametrically opposite regions 46 plastically, resulting in both the already explained mechanical clamping and the electrical contact between the circuit board 12 and support member 14.
  • the individual positioning pin 16 is designed in each case with insertion bevels 48 and on longitudinal edges 50 with rounded portions or phases.

Abstract

Eine Anordnung einer Leiterplatte (12) an einem Trägerbauteil (14), insbesondere an einem Bauteil eines Drosselklappenstellers, bei der ein Leiterplattenabschnitt (26) über eine elektrische Verbindung mit einem Trägerbauteilabschnitt (28) leitend verbunden und an der Leiterplatte (12) mindestens eine Positionieröffiiung (18) ausgebildet ist, die auf einen Positionierstift (16) am Trägerbauteil (14) aufgesetzt ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift (16) derart in die Positionieröffnung (18) eingefügt ist, dass durch eine plastische Verformung von zumindest einem dieser Elemente sowohl eine Fixierung der Leiterplatte (12) an dem Trägerbauteil (14) als auch die elektrische Verbindung zwischen dem Leiterplattenabschnitt (26) und dem Trägerbauteilabschnitt (28) geschaffen ist.

Description

Anordnung einer Leiterplatte bei einem Drosselklappensteller
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Leiterplatte an einem Trägerbauteil, insbesondere an einem Bauteil eines Drosselklappenstellers, wobei ein Leiterplattenabschnitt über eine elektrische Verbindung mit einem Trägerbauteilabschnitt leitend verbunden und an der Leiterplatte mindestens eine Positionieröffhung ausgebildet ist, die auf einen Positionierstift am Trägerbauteil aufgesetzt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Gerät, insbesondere einen Drosselklappensteller, mit zwei relativ zueinander zu positionierenden Bauelementen, von denen eines an einer Leiterplatte und das andere an einem die Leiterplatte abstützenden Trägerbauteil angeordnet ist.
Bei elektrischen Geräten und insbesondere bei Drosselklappenstellern besteht oftmals die Notwendigkeit, dass an einem Trägerbauteil eines solchen Geräts eine Leiterplatte ortsfest angebracht und zugleich mit einem Abschnitt des Trägerbauteils elektrisch verbunden werden muss.
Derart angeordnete Leiterplatten dürfen ferner oftmals nur sehr geringe Lagetoleranzen aufweisen. Diese Anforderung ergibt sich insbesondere dann, wenn an der Leiterplatte ein Bauelement angeordnet ist, welches relativ zu einem Bauelement am Trägerbauteil ausgerichtet und positioniert sein muss, so wie es eben gerade an Drosselklappenstellern der Fall ist, an denen ein ortsfestes Sensorelement an der Leiterplatte präzise in Bezug auf ein bewegliches Sensorelement am Trägerbauteil angeordnet sein muss. Im Stand der Technik sind verschiedene Lösungen zum Anordnen und Anschließen von Leiterplatten an Trägerbauteilen bekannt. So werden Leiterplatten beispielsweise eingeklebt und durch Bonden kontaktiert. Solche Lösungen sind zwar inzwischen technisch sehr ausgereift und daher entsprechend weit verbreitet, sie sind aber dennoch vergleichsweise aufwendig und damit teuer.
Aufgabe und Lösung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung der eingangs genannten Art und ein damit versehenes elektrisches Gerät kostengünstiger und einfacher herstellbar zu gestallten. Zugleich müssen die bestehenden und sich in Zukunft ergebenden Vorgaben hinsichtlich einer hohen Betriebssicherheit über die Lebensdauer des elektrischen Geräts hinweg gewährleistet sein.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer gattungsgemäßen Anordnung einer Leiterplatte an einem Trägerbauteil gelöst, bei der der Positionierstift derart in die Positionieröffnung eingefügt ist, dass durch eine plastische Verformung von zumindest einem dieser Elemente sowohl eine Fixierung der Leiterplatte an dem Trägerbauteil als auch die elektrische Verbindung zwischen dem Leiterplattenabschnitt und dem Trägerbauteilabschnitt geschaffen ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem gattungsgemäßen elektrischen Gerät gelöst, bei dem die Leiterplatte mit einer derartigen erfindungsgemäßen Anordnung an dem Trägerbauteil befestigt ist und dabei die beiden genannten Bauelemente relativ zueinander positioniert sind.
Ein wichtiger Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass durch eine gezielte Ausgestaltung einer Verbindung aus Positionierstift und Positionieröffnung sowohl eine elektrische
Kontaktierung als auch eine Befestigung der Leiterplatte an deren Trägerbauteil geschaffen ist. Auf diese Art und Weise sind die Funktionen "Befestigung" und "Kontaktierung" miteinander in nur einer Baugruppe kombiniert und es ist darüber hinaus die Grundlage geschaffen, um zugleich auch Bauelemente präzise relativ zueinander zu positionieren, die einerseits an der Leiterplatte und andererseits an dem Trägerbauteil angeordnet sind. Mit der derart gestalteten Anordnung ist erfindungsgemäß eine kostengünstige und einfache Montage einer Leiterplatte an einem Trägerbauteil möglich, denn deren Montage kann im Wesentlichen auf nur einen einzigen Montageschritt reduziert werden. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß eine einfache und zugleich präzise Ausrichtung der Leiterplatte bei dem Einfügevorgang und der dabei stattfindenden plastischen Verformung von Positionieröffnung bzw. Positionierstift möglich.
Schließlich ist auch noch anzumerken, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Bauraumoptimierung möglich ist, denn erfindungsgemäß können entweder zusätzliche Kontaktierungen oder aber zusätzliche Befestigungen zwischen Leiterplatte und Trägerbauteil eingespart werden.
Um die Lage der erfindungsgemäß befestigten Leiterplatte zu sichern können an deren Trägerbauteil grundsätzlich entsprechende Anschläge vorgesehen sein. Im Gegensatz zu solchen Anschlägen ist es jedoch auch von Vorteil, wenn zumindest teilweise auf Anschläge verzichtet und die Lage der Leiterplatte an dem Trägerbauteil zumindest an einem Positionierstift allein durch den Aufschiebeweg der zugehörigen Positionieröffnung auf den Positionierstift festgelegt wird. Ein solches Positionieren der Leiterplatte ermöglicht es, dass deren Lage noch während der Montage beispielsweise in Abhängigkeit von Prüfergebnissen geringfügig angepasst wird.
Die erfindungsgemäß erzeugte Verbindung kann mit ähnlichen technischen Werkzeugen erzeugt werden, wie bekannte Rammkontaktierungen. So ist es gemäß der Erfindung auch von Vorteil, wenn die Positionieröffnung an ihrem Randbereich mindestens abschnittsweise mit elektrisch leitendem Material versehen ist, welches in elektrisch leitender Verbindung mit dem mindestens einen Leiterplattenabschnitt gebracht ist. Ferner sollte der Positionierstift vorteilhaft an seinem Mantelbereich mindestens abschnittsweise mit elektrisch leitendem Material versehen sein, welches in elektrisch leitender Verbindung mit dem mindestens einen Trägerbauteilabschnitt gebracht ist.
In eine derart gestaltete Positionieröffnung kann dann der entsprechend gestaltete Positionierstift derart eingerammt werden, dass durch eine plastische Verformung von mindestens einem Teil des elektrisch leitenden Materials an der Positionieröffnung und am Positionierstift die Leiterplatte - A -
am Trägerbauteil ortsfest gehaltert und ferner die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Trägerbauteil hergestellt wird.
Die Verbindung kann besonders vorteilhaft mit einer Leiterplatte geschaffen werden, welche mit einer Dicke von zirka 0,9 mm bis zirka 1,1 mm, insbesondere von zirka 1,0 mm versehen ist.
Das oben genannte elektrisch leitende Material am Randbereich der mindestens einen Positionieröffnung ist besonders vorteilhaft mittels mindestens einer elektrisch leitenden Schicht gestaltet, die in elektrisch leitender Verbindung mit dem Leiterplattenabschnitt gebracht und aus mindestens einem Material aus der Gruppe Gold, Nickel, Zink oder Kupfer gestaltet ist. Mit
Materialien dieser Gruppe kann eine dauerhaft stromleitende Verbindung geschaffen und zugleich ausreichende Festigkeit für eine ordnungsgemäße Positionierung der Leiterplatte am Positionierstift gewährleistet werden. Den als Schichten aufgebrachten Materialien können einzeln funktionale Schwerpunkte zugeordnet werden, wie beispielsweise Haftvermittlung, starke plastische Verformbarkeit, gute elektrische Anbindung oder hohe Korrosionsbeständigkeit, wodurch insgesamt eine auf mehrere Anforderungen gleichgut abgestimmte Verbindung zwischen den Bauteilen geschaffen werden kann.
Um die oben genannten erfindungsgemäß erwünschten Effekte in vorteilhafter Weise zu erreichen, sollte an der Positionieröffhung der Leiterplatte ein Schichtsystem ausgebildet sein, bei dem eine erste Schicht aus einer Kupferlegierung und nachfolgend eine zweite Schicht aus einer Zinklegierung oder nachfolgend eine zweite Schicht aus einer Nickellegierung sowie eine dritte Schicht aus einer Gold-Legierung vorgesehen sind.
Von diesen Schichten sollte vorteilhaft die Schicht aus einer Kupferlegierung mit einer
Schichtdicke von zirka 10 μm bis zirka 50 μm, bevorzugt von zirka 25 μm bis zirka 35 μm gestaltet sein.
Ferner sollte die Schicht aus einer Zinklegierung mit einer Schichtdicke von zirka 0,2 μm bis zirka 1,8 μm, bevorzugt von zirka 0,4 μm bis zirka 1,6 μm gestaltet sein. Hinsichtlich der Schicht aus einer Nickellegierung ist es vorteilhaft, wenn diese mit einer Schichtdicke von zirka 2 μm bis zirka 10 μm, bevorzugt von zirka 4 μm bis zirka 8 μm gestaltet ist.
Die Schicht aus einer Goldlegierung sollte mit einer Schichtdicke von zirka 0,02 μm bis zirka 0,18 μm, bevorzugt von zirka 0,05 μm bis zirka 0,15 μm ausgebildet sein.
Im Gegensatz zu einem an der Leiterplatte ausgebildeten Schichtsystem sollte der erfindungsgemäß vorgesehene Positionierstift vollständig aus einem elektrisch leitenden Material gestaltet sein, welches in elektrisch leitender Verbindung mit dem Trägerbauteilabschnitt gebracht ist. Eine solche elektrische Verbindung kann beispielsweise mittels eines Stanzgitters hergestellt sein.
Mit einem solchen Stanzgitter kann dabei auf besonders kostengünstige Weise dann auch der mindestens eine Positionierstift selbst gestaltet werden. Zusätzliche Herstellungsschritte für den Positionierstift können auf diese Weise eingespart werden.
Hinsichtlich der geometrischen Gestaltung der erfindungsgemäßen Positionieröffnung ist es von Vorteil, wenn diese mit einer im Wesentlichen kreisrunden Öffnungsfläche versehen ist. Der erfindungsgemäß vorgesehene Positionierstift sollte hingegen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche gestaltet sein. Die derartigen Querschnittsformen von
Positionieröffnung und Positionierstift können kostengünstig mit hoher Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden. Bei einem Einpressen bzw. Einrammen des derart gestalteten Positionierstifts in eine zugehörige Positionieröffnung ergibt sich ferner eine besonders vorteilhafte plastische Verformung der Bauteile.
Um dauerhaft elektrische Verbindung zu schaffen, welche den Anforderungen auch über die Lebensdauer hinweg genügt, ist dabei der mindestens eine Positionierstift vorteilhaft mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche mit einem Längen-Breiten- Verhältnis von zirka 1,6 bis 2,0, insbesondere von zirka 1,8 gestaltet.
Der mindestens eine Positionierstift weist ferner vorteilhaft mindestens eine Längskante auf, an der ein Radius von zirka 0,1 mm bis 0,3 mm, insbesondere von 0,2 mm ausgebildet ist. Zusätzlich oder auch alternativ sollten an dem mindestens einen Positionierstift Einführschrägen vorgesehen sein, mit denen das Einfuhren des Positionierstifts in die Positionieröffhung erleichtert wird. Diese Einfuhrschrägen sollten in Bezug auf die Längsachse des Positionierstifts einen Neigungswinkel von zwischen zirka 10 ° und zirka 12 °, insbesondere von zirka 11 ° aufweisen. Die Länge der Einfuhrschrägen sollte zirka 1,2 mm bis 1,8 mm, insbesondere zirka 1,5 mm betragen.
Um bei dieser Anpassung mit langen Hebelarmen arbeiten zu können, sollte die mindestens eine Positionieröffhung vorteilhaft in einem Eckbereich der Leiterplatte ausgebildet sein.
Wenngleich mit der erfindungsgemäßen Art der Befestigung einer Leiterplatte an einem Trägerbauteil grundsätzlich keine weiteren Befestigungsmittel mehr erforderlich sind, kann es bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung von Vorteil sein, wenn die Leiterplatte an dem Trägerbauteil zusätzlich mittels mindestens einer Heißgaskaltstempelverbindung befestigt ist.
Eine solche Verbindung kann beispielsweise dort vorgesehen werden, wo es zu keiner elektrischen Kontaktierung zwischen der Leiterplatte und deren Trägerelement kommen soll.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise geschnitten Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß gestalteten Drosselklappenstellers,
Fig. 2 eine Vorderansicht des Drosselklappenstellers gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß gestalteten Drosselklappenstellers, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Teil des zweiten Ausführungsbeispiels und
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels bei zwei aufeinander folgenden Fertigungsschnitten. Detaillierte Beschreibung des Ausiuhrungsbeispiels
In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines Drosselklappenstellers 10 veranschaulicht, der eine Leiterplatte 12 aufweist. Die Leiterplatte 12 ist an einem Trägerbauteil 14 in Gestalt eines Getriebegehäuses gehaltert.
Die Halterung ist mit Hilfe von insgesamt vier Positionierstiften 16 gestaltet, welche von dem Trägerbauteil 14 bezogen auf Fig. 1 nach links im Wesentlichen senkrecht abstehen und jeweils einzeln in eine von vier Positionieröffnungen 18 ragen. Die Positionieröffnungen 18 sind in jeweils einem der Eckbereiche der im Wesentlichen rechteckigen Leiterplatte 12 als Durchgangsbohrungen ausgebildet.
Mit den derart in den Positionieröffnungen 18 angeordneten Positionierstiften 16 ist die Leiterplatte 12 in einer x-Richtung, einer y-Richtung und auch in einer Drehrichtung α positioniert. Ferner ist aufgrund einer gezielt erzeugten Klemmwirkung der Positionieröffnungen 18 an den Positionierstiften 16 die Leiterplatte 12 auch in einer z-Richtung festgelegt. Durch diese Lagefestlegung ist zwischen der Leiterplatte 12 und einem Sensorelement 20, welches an dem Trägerbauteil 14 drehbar angeordnet ist, ein festes Maß 22 eingestellt. Dieses Maß 22 kann dabei während der Montage der Leiterplatte 12 an dem Trägerbauteil 14 feinjustiert werden, wodurch auf Fertigungstoleranzen insbesondere von Schleiffingern 24 Rücksicht genommen werden kann, welche von dem Sensorelement 20 abstehen. Die Schleiffinger 20 sollen an der fertig monierter Leiterplatte 12 an Leiterbahnabschnitten bzw. Leiterbahnen 26 mit vordefϊnierter Kraft zur Anlage gebracht werden.
Mit den Positionierstiften 16 und den Positionieröffnungen 18 ist außer der genannten
Lagefixierung der Leiterplatte 12 ferner eine elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte 12 und deren Trägerbauteil 14 geschaffen. Dabei sind die genannten Leiterbahnen bzw. Leiterplattenabschnitte 26 über die Positionieröffnungen 18 und die Positionierstifte 16 mit Trägerbauteilabschnitten 28 verbunden, welche in Form eines Stanzgitters in das aus Kunststoff hergestellte Trägerbauteil 14 eingespritzt sind. Dabei sind auch die Positionierstifte 16 bei der Stanzgitterherstellung ausgeformt worden. In der Fig. 3 sind Details der Gestaltung der Positionieröffiiungen 18 sowie der Positionierstifte 16 des ersten Ausfuhrungsbeispiels veranschaulicht.
Die Positionieröffiiungen 18 in der Leiterplatte 12 gemäß der Fig. 3 sind an ihrem Randbereich 30 mit einem Schichtsystem aus drei metallischen Schichten versehen. Diese Schichten sind eine zirka 25 μm bis 50 μm dicke Kupferschicht 32, eine zirka 4 μm bis 8 μm dicke Nickelschicht 34 sowie eine zirka 0,05 μm bis 0,15 μm dicke Goldschicht 36. Bei diesem Schichtsystem übernimmt die Kupferschicht 32 insbesondere eine Haftvermittlungsaufgabe und ist besonders gut plastisch verformbar, während mit der Nickel- und der Goldschicht 34 bzw. 36 die dauerhafte elektrische Anbindung an den Positionierstift 16 einerseits und an die Leiterplatte 12 andererseits sichergestellt ist.
In der Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drosselklappenstellers 10 veranschaulicht, dessen Leiterplatte 12 ebenfalls mit insgesamt vier Verbindungskontakten versehen ist, welche jeweils mittels eines Positionierstifts 16 und einer zugehörigen Positionieröffnung 18 gebildet sind. Diese Verbindungen sind jedoch nicht jeweils in einem der Eckbereiche der Leiterplatte 12 ausgebildet, wie es bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Fall ist, sondern die Verbindungen sind auf einen engen Teilbereich in einer der Ecken der Leiterplatte 12 konzentriert und es sind ferner in den weiteren Ecken jeweils so genannte Heißgaskaltstempelverbindungen 38 ausgebildet, mittels der die Leiterplatte 12 ausschließlich mechanisch an das Trägerbauteil 14 gekoppelt und relativ zu diesem positioniert ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist ferner ein berührungsloser Winkelsensor vorgesehen, bei dem keine Schleiffinger vorhanden sind. Dieses Merkmal des Winkelsensors ist jedoch in der Fig. 4 nicht explizit veranschaulicht. Erkennbar ist das Merkmal aber grundsätzlich an der Ausgestaltung des zugehörigen Schichtsystems an einer der Positionieröffnungen 18, welche in der zughörigen Detaildarstellung der Fig. 5 abgebildet sind. Dort ist zu erkennen, dass das Schichtsystem aus metallischen Schichten am Rand der Positionieröffnungen 18 nicht mit drei sondern lediglich zwei Schichten gestaltet ist. Diese Schichten sind eine zur Leiterplatte 12 gewandte Kupferschicht 32 sowie eine darüber angebrachte Zinkschicht 40. Die Kupferschicht 32 weist dabei eine Schichtdicke von zirka 25 μm bis 35 μm auf, während die Zinkschicht 40 zirka 1 μm +/- 0,2 μm dick gestaltet ist. In der Fig. 6 ist die schließlich die Montage eines einzelnen Positionierstifts 16 in eine Positionieröffhung 18 anhand von zwei Skizzen veranschaulicht. Jede PositionieröfBiung 18 weist vor dem Einfügen eines Positionierstifts 16 eine im Wesentlichen kreisrunde Öffnungsfläche 42 auf, an deren Rand die oben genannten Schichtsysteme 30 ausgebildet und entsprechend Leiterbahnen 26 angeschlossen sind.
Der einzelne Positionierstift 16 ist hingegen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittfläche 44 gestaltet. Mit dieser Querschnittsfläche 44 verformt der Positionierstift 16 beim Eintauchen in die zugehörige Positionieröffnung 18 zwei im Wesentlichen diametral gegenüberliegende Bereiche 46 plastisch, wodurch sich sowohl die bereits erläuterte mechanische Klemmung als auch die elektrische Kontaktierung zwischen Leiterplatte 12 und Trägerbauteil 14 ergibt. Damit es dabei an den Positionieröffhungen 18 nicht zu unerwünschten Beschädigungen und insbesondere nicht zu Rissbildungen kommt, ist der einzelne Positionierstift 16 am Endbereich jeweils mit Einführschrägen 48 und an Längskanten 50 mit Abrundungen oder Phasen gestaltet.
Bczugszcichcnlistc
10 Drosselklappensteller
12 Leiterplatte
14 Trägerbauteil bzw. Getriebegehäuse 16 Positionierstift
18 Positionieröffiiung
20 drehbares Sensorelement
22 Maß
24 Schleiferfinger 26 Leiterplattenabschnitt bzw. Leiterbahn
28 Trägerbauabschnitt bzw. Stanzgitter
30 Randbereich bzw. Schichtsystem
32 Kupferschicht
34 Nickelschicht 36 Goldschicht
38 Heißgaskaltstempelverbindung
40 Zinkschicht
42 Öffnungsfläche der Positionieröffiiung
44 Querschnittsfläche des Positionierstifts 46 plastisch verformter Bereich
48 Einführschräge
50 Längskante

Claims

Ansprüche
1. Anordnung einer Leiterplatte (12) an einem Trägerbauteil (14), insbesondere an einem Bauteil eines Drosselklappenstellers, wobei ein Leiterplattenabschnitt (26) über eine elektrische Verbindung mit einem Trägerbauteilabschnitt (28) leitend verbunden und an der
Leiterplatte (12) mindestens eine Positionieröfmung (18) ausgebildet ist, die auf einen
Positionierstift (16) am Trägerbauteil (14) aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift (16) derart in die Positionieröffnung (18) eingefügt ist, dass durch eine plastische Verformung von zumindest einem dieser Elemente sowohl eine Fixierung der Leiterplatte (12) an dem Trägerbauteil (14) als auch die elektrische Verbindung zwischen dem Leiterplattenabschnitt (26) und dem
Trägerbauteilabschnitt (28) geschaffen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Leiterplatte (12) an dem Trägerbauteil (14) zumindest an einem Positionierstift (16) allein durch den Aufschiebeweg der zugehörigen Positionieröffnung (18) auf den Positionierstift (16) festgelegt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte mit einer Dicke von zirka 0,9 mm bis 1,1 mm, insbesondere von zirka 1,0 mm versehen ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Positionieröfmung (18) an ihrem
Randbereich (30) zumindest abschnittsweise mit mindestens einer elektrisch leitendem Schicht versehen ist, die in elektrisch leitender Verbindung mit dem Leiterplattenabschnitt (26) gebracht und aus mindestens einem Material aus der Gruppe Gold, Nickel, Zink oder Kupfer gestaltet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen Positionieröfmung (18) eine erste
Schicht (32) aus einer Kupferlegierung und nachfolgend eine zweite Schicht (40) aus einer Zinklegierung oder nachfolgend eine zweite Schicht (34) aus einer Nickellegierung sowie eine dritte Schicht (36) aus einer Gold-Legierung ausgebildet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (32) aus einer Kupferlegierung mit einer Schichtdicke von zirka 10 μm bis zirka 50 μm, bevorzugt von zirka 25 μm bis zirka 35 μm gestaltet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (40) aus einer Zinklegierung mit einer Schichtdicke von zirka 0,2 μm bis zirka 1,8 μm, bevorzugt von zirka 0,4 μm bis zirka 1,6 μm gestaltet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (34) aus einer Nickellegierung mit einer Schichtdicke von zirka 2 μm bis zirka 10 μm, bevorzugt von zirka 4 μm bis zirka 8 μm gestaltet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (36) aus einer Goldlegierung mit einer Schichtdicke von zirka 0,02 μm bis zirka 0,18 μm, bevorzugt von zirka 0,05 μm bis zirka 0,15 μm gestaltet ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionierstift (16) vollständig aus einem elektrisch leitenden Material gestaltet ist, welches in elektrisch leitender Verbindung mit dem Trägerbauteilabschnitt (28) gebracht ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionierstift (16) als ein Abschnitt eines im Trägerbauteil (14) angeordneten Stanzgitters (28) gestaltet ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Positionieröffnung (18) mit einer im
Wesentlichen kreisrunden Öflhungsfläche (42) und/oder der mindestens eine Positionierstift (16) mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche (44) gestaltet ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionierstift (16) mit einer im
Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche (44) mit einem Längen-Breiten- Verhältnis von zirka 1,6 bis 2,0, insbesondere von zirka 1,8 gestaltet ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionierstift (16) mit mindestens einer
Längskante (50) gestaltet ist, an der ein Radius von zirka 0,1 mm bis 0,3 mm, insbesondere von 0,2 mm ausgebildet ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionierstift (16) mit mindestens einer
Einfiihrschräge (48) versehen ist, die bezogen auf die Längsachse des Positionierstifts (16) einen Neigungswinkel von zwischen zirka 10 ° und zirka 12 °, insbesondere von zirka 11 ° aufweist und/oder eine Länge von zirka 1,2 mm bis 1,8 mm, insbesondere von zirka 1,5 mm.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Positionieröffnung (18) in einem Eckbereich der Leiterplatte (12) ausgebildet ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (12) an dem Trägerbauteil (14) zusätzlich mittels mindestens einer Heißgaskaltstempelverbindung befestigt ist.
18. Elektrisches Gerät, insbesondere Drosselklappensteller (10), mit zwei relativ zueinander zu positionierenden Bauelementen (26; 20, 24), von denen eines an einer Leiterplatte (12) und das andere an einem die Leiterplatte (12) abstützenden Trägerbauteil (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (12) mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche an dem Trägerbauteil (14) befestigt ist und dabei die beiden
Bauelemente (26; 20, 24) relativ zueinander positioniert sind.
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