WO2012059263A1 - Elektrisches bauteil mit einer kontaktvorrichtung - Google Patents

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WO2012059263A1
WO2012059263A1 PCT/EP2011/066069 EP2011066069W WO2012059263A1 WO 2012059263 A1 WO2012059263 A1 WO 2012059263A1 EP 2011066069 W EP2011066069 W EP 2011066069W WO 2012059263 A1 WO2012059263 A1 WO 2012059263A1
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electrical component
funnel
contact
shaped depression
spring
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PCT/EP2011/066069
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English (en)
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Inventor
Michael Schlitzkus
Hartmut Rohde
Stefan Lehenberger
Markus Weimert
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
    • H01R13/2421—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means using coil springs

Definitions

  • the invention relates to an electrical component with a contact device according to the preamble of the main claim.
  • contact connections are necessary for establishing a connection to a control unit, which are produced via a pressure or spring connection.
  • the electrical connection between the control unit and a high-pressure sensor for an antilock braking system is formed from a releasable, flexible contact, wherein the contact side on the control unit for reasons of tolerance compensation of a resilient element, for example a coil spring, while the pressure sensor rigid contact surfaces, for example in Form of so-called contact rivets are attached.
  • a resilient element for example a coil spring
  • the pressure sensor rigid contact surfaces for example in Form of so-called contact rivets are attached.
  • Such an EMF is, in principle, a plastic injection-molded part, in which a surface portion is metallized or galvanized and thus electrically conductive, while the other part remains electrically non-conductive.
  • the formation of these two surface properties can be realized in different ways. On the basis of these two surface properties and the subsequent metallization, one can thus in principle produce a three-dimensional printed circuit board.
  • the MID serves as a carrier for contact rivets of the aforementioned type, via which an electrical connection to the control unit is produced.
  • the contact rivets have a T-shaped profile and sit in correspondingly pronounced pockets on one end of the MID.
  • the pockets In order to be able to produce an electrical connection between these blind hole-like pockets for the further course of the conductor tracks, the pockets have a so-called.
  • Contact elements for example, also MIDs, can be contacted.
  • a contact device is constructed in such a way that a contact element, in this case a printed circuit board provided with MIDs, can be inserted into contact limbs on the front side, which has a predetermined slope for easy ev have a tolerant introduction.
  • contact springs of the control unit can be critical. If the contact springs tend to rest on the contact surfaces of the sensor, this is disadvantageous in terms of a reliable electrical connection, for example in the case of shaking or vibration. Disclosure of the invention
  • the invention relates to an electrical component with a contact device, wherein at least one pressure force or spring-loaded contact element with a fixed contact surface is connectable.
  • the solid contact surface is advantageously formed from a three-dimensional funnel-shaped depression into which the pressure force or spring-loaded contact element can be inserted.
  • the contact surface in the funnel-shaped depression consists of conductive regions on an MID, which is applied to the front of the body of the electrical component.
  • the pressure-force or spring-loaded contact element may advantageously be a metallic spiral spring which can be inserted in the direction of its longitudinal axis into the funnel-shaped depression for producing an electrical contact.
  • the funnel-shaped depression and the pressure-force or spring-loaded contact element are dimensioned such that a space for receiving dirt particles or other particles develops in the center of the funnel-shaped depression even after contacting.
  • the electrical component is a pressure sensor for an anti-lock brake system in a motor vehicle, at one end face a plurality of funnel-shaped depressions for contacting with the pressure force or spring-loaded contact elements of a control device.
  • the funnel-shaped contact surface thus additionally serves for catching or for centering the contact spring during the contacting process.
  • FIG. 1 shows a view of a pressure sensor as an electrical component with a known contact device
  • FIG. 2 shows a section through a contact device according to the invention on a pressure sensor for an anti-lock braking system.
  • FIG. 1 shows a view of a pressure sensor 1 as an electrical component, which is part of an anti-lock braking system in a motor vehicle.
  • contact connections are necessary, which are made via a releasable pressure or spring connection.
  • contact surfaces 2 can be realized in different ways. On the one hand in the form of so-called contact rivets, these are fixed by Leitkle- bung on the MID on the front side of the pressure sensor 1, so that the
  • MID 3 serves as a carrier for contact rivets, via which an electrical connection to the control unit is made.
  • the contact rivets have a T-shaped profile and sit in correspondingly pronounced pockets on an end face of the MID 3 and the pressure sensor 1. The electrical connection between these blind hole-like pockets for the further course of the tracks in
  • Pressure sensor is made by means of a through hole not visible here.
  • FIG. 2 shows a section through an embodiment according to the invention of a contact device for a pressure sensor 4, in which contact surfaces 5 are each formed as a three-dimensional funnel-shaped depression, into each of which a contact element 6, in this case coil springs, optionally with a sleeve, can be inserted.
  • the contact surfaces 5 in the funnel-shaped depression are mounted on an MID 7, which furthermore also forms the frontal region of the pressure sensor 4.
  • the coil spring as a contact element 6 can then be introduced respectively in the direction of its longitudinal axis in the funnel-shaped depression for establishing an electrical contact with the contact surface 5. It can also be seen from FIG. 2, that a certain tolerance in the distance between the two contact elements 6 can be accepted without jeopardizing a secure position and the necessary contact of the contact elements 6.
  • the contact surfaces 5 can be dimensioned by the geometry of the funnel-shaped depression and the contact element 6 so that a space for receiving dirt or other particles 8 or 9 is formed in the center even after contacting. Smaller usually non-conductive particles 8 can fall down here according to arrow 10 and ev. Also through a via 1 1 fall inside the pressure sensor without causing damage. Larger metallic chips 9, for example, can also hook around the center without endangering the contacting.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung, bei der mindestens ein druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement mit jeweils einer festen Kontaktfläche verbindbar ist. Die feste Kontaktfläche (5) besteht aus einer dreidimensional trichterförmigen Senke, in die das druckkraft- oder federkraftbehaftete Kontaktelement (6) einführbar ist. Vorzugsweise besteht die Kontaktfläche (5) in der trichterförmigen Senke aus metallisierten Bereichen eines MIDs (7), das stirnseitig auf dem elektrischen Bauteil aufgebracht ist.

Description

Beschreibung
Titel
Elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Bei vielen elektrischen Geräten, wie zum Beispiel Sensoren oder Gebern in einem Kraftfahrzeug, sind zur Herstellung einer Verbindung zu einem Steuergerät Kontaktverbindungen notwendig, die über eine Druck- oder Federverbindung hergestellt werden. Beispielsweise wird die elektrische Verbindung zwischen dem Steuergerät und einem Hochdrucksensor für ein Antiblockiersystem aus einer lösbaren, flexiblen Kontaktierung gebildet, wobei die Kontaktseite am Steuergerät aus Gründen des Toleranzausgleichs aus einem federnden Element, zum Beispiel eine Spiralfeder, besteht, während am Drucksensor starre Kontaktflächen beispielsweise in Form von sogenannten Kontaktnieten angebracht sind. Diese sind mittels Leitklebung auf einem sogenannten MID (molded intercon- nected device) fixiert.
Ein solches MID ist im Prinzip ein Kunststoffspritzteil, bei dem ein Oberflächenanteil metallisiert oder galvanisiert und somit elektrisch leitend ist, während der andere Teil elektrisch nichtleitend bleibt. Die Ausbildung dieser beiden Oberflächeneigenschaften lässt sich auf unterschiedliche Arten realisieren. Ausgehend von diesen beiden Oberflächeneigenschaften und der nachfolgenden Metallisierung kann man somit prinzipiell eine dreidimensionale Leiterplatte herstellen.
Es ist hierbei auch üblich, dass das MID als Träger für Kontaktnieten der zuvor genannten Art dient, über die eine elektrische Verbindung zum Steuergerät hergestellt wird. Die Kontaktnieten besitzen dabei ein T-förmiges Profil und sitzen in entsprechend ausgeprägten Taschen an einer Stirnseite des MID. Um eine elektrische Verbindung zwischen diesen sacklochartigen Taschen zum weiteren Verlauf der Leiterbahnen herstellen zu können, besitzen die Taschen ein sog.
Durchkontaktierung. Dadurch kann im Galvanikbad eine direkte elektrische Ver- bindung der Tascheninnenfläche zu einer darunter befindlichen Leiterbahn hergestellt werden.
Aus der DE 10 2007 041 892 A1 ist beispielsweise bekannt, dass solche MIDs auf einer Leiterplatte als Träger angeordnet werden, wobei sich diese MIDS aus der Ebene der Leiterplatte erheben und wiederum mit gegenüber anzuordnenden
Kontaktelementen, zum Beispiel ebenfalls MIDs, kontaktiert werden können.
Für sich gesehen ist es darüber hinaus aus der DE 20 2004 006 998 IM bekannt, dass eine Kontaktvorrichtung so aufgebaut ist, dass ein Kontaktelement, hier ei- ne mit MIDs versehene Leiterplatte, stirnseitig in Kontaktschenkel einführbar ist, die eine vorgegebene Schräge zur leichten ev. toleranzbehafteten Einführung aufweisen.
Bei elektrischen Bauteilen der zuvor genannten Art treten immer wieder Proble- me bei der Kontaktierung zum Steuergerät hinsichtlich Kontaminationen auf.
Feinste Schmutzpartikel kommen auf der Kontaktfläche des Bauteils zu liegen und können so einen elektrischen Kontakt zum Kontaktelement des Steuergeräts verhindern. Ein weiterer Schwachpunkt der bekannten Kontaktflächen sind die kleinen Abstände zwischen benachbarten Kontaktflächen, wodurch es im Falle einer Kontamination mit elektrisch leitenden Partikeln, zum Beispiel Metallspäne, zu Kurzschlüssen zwischen den Kontaktflächen kommen kann. Im Gegensatz zu dem erstgenannten Fall müssen solche Späne allerdings eine entsprechende Mindestgröße aufweisen, die naturgemäß vom kleinsten Abstand der Kontaktflächen zueinander abhängt.
Weiterhin kann auch die Positionierung von Kontaktfedern des Steuergeräts zu denen des elektrischen Bauteils, zum Beispiel ein Sensor, kritisch werden. Setzen die Kontaktfedern eher im Randbereich auf den Kontaktflächen des Sensors auf, so ist das im Hinblick auf eine verlässliche elektrische Verbindung, zum Bei- spiel bei Schütteln oder Vibrationen nachteilig. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung, bei der mindestens ein druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement mit jeweils einer festen Kontaktfläche verbindbar ist. Um eine sichere, ev. auch toleranzbehaftete lösbare Kontaktierung in der Kontaktvorrichtung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise die feste Kontaktfläche aus einer dreidimensional trichterförmigen Senke gebildet, in die das druckkraft- oder federkraftbe- haftetes Kontaktelement einführbar ist.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Kontaktfläche in der trichterförmigen Senke aus leitenden Bereichen auf einem MID besteht, das stirnseitig auf den Körper des elektrischen Bauteils aufgebracht ist.
Das druckkraft- oder federkraftbehaftete Kontaktelement kann in vorteilhafter Weise eine metallische Spiralfeder sein, die in Richtung ihrer Längsachse in die trichterförmige Senke zur Herstellung eines elektrischen Kontakts einführbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die trichterförmige Senke und das druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement so dimensioniert sind, dass sich im Zentrum der trichterförmigen Senke auch nach der Kontaktierung ein Raum zur Aufnahme von Schmutz- oder sonstigen Partikeln herausbildet. Hierbei kann sich auch im Zentrum der trichterförmigen Senke eine Durchkontaktierungsöffnung in Richtung zu weiterführenden Leiterbahnen im Inneren des elektrischen Bauteils befinden.
Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich, wenn das elektrische Bauteil ein Drucksensor für ein Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug ist, an dessen einer Stirnseite sich eine Mehrzahl von trichterförmigen Senken zur Kontaktierung mit den druckkraft- oder federkraftbehafteten Kontaktelementen eines Steuergeräts befindet.
Durch die erfindungsgemäße geometrische Ausgestaltung der Kontaktfläche vorzugsweise bei einer sogenannten„Feder-auf-Fläche-Kontaktierung", wie sie zum Beispiel bei der Kontaktierung von Drucksensoren in Antiblockiersystem ange- wendet wird, ergeben sich durch die dreidimensionale trichterförmige Gestaltung folgende Vorteile:
- Schmutzpartikel bleiben nicht auf der Innenfläche (Kontaktfläche) liegen, sondern sie fallen bevorzugt ins Zentrum, wo sie außerhalb des Kontaktierbereichs in einer sogenannten Schmutzfalle liegen bleiben können. Selbst wenn kleinste Partikel durch eine Durchkontaktierungsöffnung ins Sensorinnere fallen, ist dies in der Regel nicht nachteilig. Da es sich hierbei in der Regel um elektrisch nichtleitende Partikel handelt, können sie dort keinen Schaden anrichten. Elektrisch leitende Partikel, zum Beispiel Späne, sind in der Regel zu groß, als dass sie durch die relativ kleine Durchkontaktierungsöffnung ins Innere gelangen könnten
- Das Risiko eines elektrischen Kurzschlusses wird stark reduziert, da sich für elektrisch leitende Späne keine äußere Fläche mehr bietet, auf denen sie liegen bleiben könnten.
- Die Gefahr eines Wegrutschens des federkraftbehaftetes Kontaktelements aus dem Kontaktierbereichs wird durch die Vertiefung der Kontaktfläche stark reduziert. Die trichterförmige Kontaktfläche dient somit zusätzlich zum Fangen bzw. zum Zentrieren der Kontaktfeder während des Kontaktiervorgangs.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Ansicht eines Drucksensors als elektrisches Bauteil mit einer be- kannten Kontaktvorrichtung und
Figur 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung an einem Drucksensor für ein Antiblockiersystem.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist eine Ansicht eines Drucksensors 1 als elektrisches Bauteil gezeigt, der in einem Kraftfahrzeug Bestandteil eins Antiblockiersystems ist. Zur Herstellung einer Verbindung zu einem hier nicht gezeigten Steuergerät sind Kontakt- Verbindungen notwendig, die über eine lösbare Druck- oder Federverbindung hergestellt werden. Hier sind vier ebene Kontaktflächen 2 auf der Stirnseite des Drucksensors 1 erkennbar, über die die elektrische Verbindung zu dem Steuergerät lösbar hergestellt werden kann. Die Kontaktflächen 2 bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Gerät sind hier auf einem sogenannten MID 3 (MID = molded interconnected device) gebildet, dass, wie eingangs erwähnt, ein Kunststoffspritzteil ist, das sich metallisieren oder galvanisieren lässt und somit dann in diesen Bereichen elektrisch leitend ist, während andere Bereiche elektrisch nichtleitend bleiben.
Die Ausbildung der Kontaktflächen 2 lässt sich auf unterschiedliche Arten realisieren. Einerseits in Form von sogenannten Kontaktnieten, dies mittels Leitkle- bung auf dem MID an der Stirnseite des Drucksensors 1 fixiert sind, sodass das
MID 3 als Träger für Kontaktnieten dient, über die eine elektrische Verbindung zum Steuergerät hergestellt wird. Die Kontaktnieten besitzen dabei ein T- förmiges Profil und sitzen in entsprechend ausgeprägten Taschen an einer Stirnseite des MID 3 bzw. des Drucksensors 1. Die elektrische Verbindung zwischen diesen sacklochartigen Taschen zum weiteren Verlauf der Leiterbahnen im
Drucksensor wird mittels einer hier nicht erkennbaren Durchkontaktierung hergestellt.
Die einfachste Art der Ausbildung der Kontaktflächen 2 wären allerdings ebene metallisierte Kontaktflächen 2 auf der ebenfalls ebenen stirnseitig Fläche des
MID 3 mit jeweils einer Durchkontaktierung zu den darunter befindlichen Leiterbahnen. Die hier nicht gezeigte Kontaktseite am Steuergerät besteht dabei in der Regel aus einem federnden Element. Aus Figur 2 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausbildung einer Kontaktvorrichtung für einen Drucksensor 4 gezeigt, bei der Kontaktflächen 5 jeweils als eine dreidimensional trichterförmige Senke gebildet sind, in die jeweils ein Kontaktelement 6, hier Spiralfedern ggf. mit einer Hülse, einführbar sind. Die Kontaktflächen 5 in der trichterförmigen Senke sind auf einem MID 7 aufge- bracht, das weiterhin auch den stirnseitigen Bereich des Drucksensors 4 bildet.
Möglich ist aber auch ein massives Metallteil als Kontaktfläche 5, dass in den Drucksensor 4 eingebracht werden kann.
Die Spiralfeder als Kontaktelement 6 kann dann jeweils in Richtung ihrer Längsachse in die trichterförmige Senke zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit der Kontaktfläche 5 eingeführt werden. Es ist aus der Figur 2 auch erkennbar, dass auch eine gewisse Toleranz im Abstand der beiden Kontaktelemente 6 hingenommen werden kann, ohne eine sicher Lage und die notwendige Kontaktierung der Kontaktelemente 6 zu gefährden. Die Kontaktflächen 5 können durch die Geometrie der trichterförmigen Senke und des Kontaktelements 6 so dimensioniert werden, dass sich im Zentrum auch nach der Kontaktierung ein Raum zur Aufnahme von Schmutz- oder sonstigen Partikeln 8 oder 9 herausbildet. Kleinere in der Regel nichtleitende Partikel 8 können hier gemäß Pfeil 10 nach unten fallen und ev. auch durch eine Durchkontaktierung 1 1 ins Innere des Drucksensors fallen ohne eine Schaden anzurichten. Größere metallische Späne 9 zum Beispiel können sich auch um Zentrum verhaken, ohne die Kontaktierung zu gefährden.

Claims

Ansprüche
1. Elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung, bei der mindestens ein druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement mit jeweils einer festen Kontaktfläche verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die feste Kontaktfläche (5) aus einer dreidimensional trichterförmigen Senke besteht, in die das druckkraft- oder federkraftbehaftete Kontaktelement (6) einführbar ist.
2. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (5) in der trichterförmigen Senke aus metallisierten Bereichen eines MIDs (7) besteht, das stirnseitig auf dem elektrischen Bauteil aufgebracht ist.
3. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (5) in der trichterförmigen Senke aus einem Metallteil besteht, das stirnseitig in das elektrische Bauteil eingefügt ist.
4. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das druckkraft- oder federkraftbehaftete Kontaktelement (6) eine metallische Spiralfeder ist, die in Richtung ihrer Längsachse in die trichterförmige Senke zur Herstellung eines elektrischen Kontakts einführbar ist.
5. Elektrisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass
diel trichterförmige Senke und das druckkraft- oder federkraftbehaftete Kontaktelement (6) so dimensioniert sind, dass sich im Zentrum der trichterförmigen Senke auch nach der Kontaktierung ein Raum zur Aufnahme von Schmutz- oder sonstigen Partikeln (8,9) herausbildet.
6. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dass sich im Zentrum der trichterförmigen Senke eine Durchkontaktierungsöff- nung (11) in Richtung zu weiterführenden Leiterbahnen im Inneren des elektrischen Bauteils befindet.
7. Elektrisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das elektrische Bauteil ein Drucksensor (1) für ein Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug ist an dessen einer Stirnseite sich eine Mehrzahl von trichterförmigen Senken zur Kontaktierung mit den druckkraft- oder federkraftbehafteten Kon- taktelementen (6) eines Steuergeräts befindet.
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