WO2013060760A1 - Elektronische schaltung - Google Patents

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WO2013060760A1 PCT/EP2012/071115 EP2012071115W WO2013060760A1 WO 2013060760 A1 WO2013060760 A1 WO 2013060760A1 EP 2012071115 W EP2012071115 W EP 2012071115W WO 2013060760 A1 WO2013060760 A1 WO 2013060760A1
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Gunnar Lindner
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Hella Kgaa Hueck & Co.
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Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit comprising at least three printed circuit boards which are fixed to a frame and electrically connected by means of contact pins arranged therein, and an electrical connection which is connected to a first of the printed circuit boards.
  • Such circuits are known per se. They are e.g. used in motor vehicles for sensors, controllers, lighting or as transmitting and / or receiving devices.
  • DE 10 2007 038 538 A1 describes a housing for an electrical circuit. It has a bottom, a lid and an electrical connection. In the lid or in the bottom of an opening for the connection is arranged.
  • a sensor arrangement with a housing in which a printed circuit board is arranged.
  • the circuit board fixing pins are arranged in the housing, which are elastic and rest under prestress on recordings of the circuit board.
  • circuit boards are arranged in parallel planes, for example, one above the other.
  • the circuit boards are held by spacers in a predetermined relative position to each other.
  • the spacers are attached to the circuit boards, for example, locked or screwed.
  • the costs for production and assembly are relatively high.
  • the circuit boards are arranged in planes parallel to each other and held at a predetermined mutual distance to the frame, wherein the formation of the frame and the circuit boards are coordinated.
  • electrical and / or electronic components can be optimally distributed to the printed circuit boards, so that the electronic circuit takes up a relatively small area overall.
  • a mutual distance of the circuit boards and thus a height of the circuit results from a height of the components and their mutual minimum distance; the height can be optimized by appropriate distribution of components on the individual circuit boards.
  • the circuit boards can protrude from the frame.
  • Sockets are formed on at least one end face of the frame, wherein ends which are parallel to the end faces lie in groups of at least two of the sockets in a plane. This means that the ends of at least two sockets that belong to a group finish in one plane.
  • a height of the base is in this case matched to the predetermined distance between the circuit boards, so that it is safely adhered to.
  • a first one of the circuit boards is fixed and contacted on a flat underside of the frame. The other circuit boards are mounted and contacted on their associated sockets.
  • the frame is inexpensive to produce. Contact pins are inserted into the frame according to the required number and positioning. Here it is advantageous liable to provide a greater number of possible positions for the contact pins in the frame in order to use the frame for different uses and / or for changing circuit requirements.
  • an electronic circuit can be produced cheaply and with a small space and space requirement as a package of printed circuit boards.
  • the contact pins are formed as press-fit. This allows a simple mounting of the circuit boards by pressing on the frame, wherein the contact pins penetrate corresponding eyelets in the circuit boards. This creates an electrical and mechanical connection between the contact pin and associated contact eye by cold welding, so that the mechanical attachment of the circuit board to the frame and the electrical contact are simultaneously ensured.
  • a plurality of LEDs is arranged on at least one of the printed circuit boards.
  • compact luminaires e.g. Taillights for cars, manufacture.
  • groups of LEDs may be formed for different functions, e.g. for tail light, brake light and flashing light.
  • At least one block is formed on the frame.
  • further supports for the printed circuit boards and optionally further contacting points can be formed.
  • FIG. 1 is a side view of a circuit
  • FIG. 2 is a perspective view of a frame
  • FIGS. 1 to 3 is an exploded perspective view of the circuit.
  • an electronic circuit comprises a frame 1, to which three circuit boards 2.1, 2.2, 2.3 are fastened with electrical and / or electronic components.
  • the frame 1 is integrally formed from walls 3, which are arranged in the form of a quadrilateral, here a trapezoid.
  • the walls 3 have substantially a constant thickness and a basic height.
  • first pedestals 4 protrude, each extending over at least the entire thickness of the associated wall 3 and over a predetermined length.
  • the first base 4 have an identical low height, which is less than 1 mm here.
  • Upper ends of the first pedestals 4 are in a first plane parallel to the end face. Number and length of the first base 4 depend on required contacts between the circuit boards 2.1, 2.2, 2.3 and a required mechanical stability of the circuit.
  • three second and four third pedestals 5, 6 are formed so that each of these pedestals 5, 6 is aligned with one of the first pedestal 4.
  • the second base 5 have identical, low heights. Upper ends of the second pedestals 5 lie in a second plane. In each second base 5 through holes are recessed, which are perpendicular to the end faces of the frame 1 and the second base 5 and the associated first base 4 penetrate. In at least part of the through holes contact pins 7 are attached.
  • the third pedestals 6 have identical heights, which are connected to e.g. 3 mm to 10 mm are significantly larger than the heights of the second base 5. Upper ends of the third base 6 lie in a third plane. In each of the third base 6 through holes are recessed, which are perpendicular to the end faces of the frame 1 and the third base 6 and the associated first base 4 penetrate. In at least part of the through holes contact pins 7 are attached.
  • All pedestals 4, 5, 6 have a width which corresponds at least to the thickness of the walls 3; a length of the base 4, 5, 6 is sized according to the number of through holes of the respective base 4, 5, 6, wherein a minimum distance of the through holes is predetermined.
  • a block 8 is formed by this is connected by means of two pointing in the frame 1 webs 9 with one of the walls 3.
  • a lower end of the block 8 lies in the first plane, an upper end in the third plane.
  • 5 through holes are recessed in the block 8, wherein at least in one part pins 7 are attached.
  • a width of the block 8 corresponds approximately to that of the base 4, 5, 6 and a length is determined by the number of through holes.
  • a plurality of blocks 8 are arranged.
  • upper ends of the block 8 and of the blocks 8 end in the second plane.
  • the webs 9 can point inwards or outwards, depending on whether the associated block 8 is arranged inside or outside the frame 1.
  • fastening loops 10 are arranged on the frame 1 in order to connect the circuit e.g. to be mounted in a housing.
  • Each of the circuit boards 2.1, 2.2, 2.3 is mounted in the associated one of the planes.
  • a plug 11 is attached to the electrical connection of the circuit and contacted.
  • the first base omitted 4.
  • the first circuit board 2.1 is then attached directly to the lower end.
  • the frame 1 and the printed circuit boards 2.1, 2.2, 2.3 are coordinated. This means that contact eyelets 12 in the printed circuit boards 2.1, 2.2, 2.3 correspond to the contact pins 7 and that the circuit boards 2.1, 2.2, 2.3 corresponding to the formation of the frame 1 recesses in order to mount the circuit boards in the corresponding levels can.
  • the frame 1 is made of plastic together with the block 8 and the eyelets 10 by injection molding.
  • the contact pins 7 are inserted either before spraying in a corresponding injection mold and injected into the frame 1, or they are injected into the frame 1.
  • the first circuit board 2.1 is attached, which projects at least partially beyond the frame 1 also.
  • the LED 13 in this case point in the same direction as the first base 4.
  • the second printed circuit board 2.2 is pressed onto the other side of the frame 1 and thereby cold welded.
  • the second circuit board 2.2. is supported on the second sockets 5.
  • the third circuit board 2.3 is pressed onto the frame so as to lie on the third pedestals 6.
  • the LED 13 are arranged on a protruding from the frame 1 part of the third circuit board 2.3. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend mindestens drei Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3), die an einem Rahmen (1) befestigt und mittels in diesem angeordneten Kontaktstiften (7) elektrisch verbunden sind, und einen elektrischen Anschluss (11), der mit einer dritten der Leiterplatten (2.1) verbunden ist. Die Schaltung soll einen geringen Bauraum aufweist und hierbei preiswert zu fertigen und zu montieren sein. Hierfür wird vorgeschlagen, die Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) in Ebenen parallel zueinander anzuordnen und mit vorbestimmtem gegenseitigem Abstand an dem Rahmen (1) zu befestigen, wobei an Stirnseiten des Rahmens (1) Sockel (4, 5, 6) ausgebildet sind, wobei Enden parallel zu den Stirnseiten von gruppenweise mindestens zwei der Sockel (4, 5, 6) in einer Ebene liegen, und wobei die Ausbildung des Rahmens (1) und der Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) aufeinander abgestimmt sind.

Description

Elektronische Schaltung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend mindestens drei Leiterplatten, die an einem Rahmen befestigt und mittels in diesem angeordneten Kontaktstiften elektrisch verbunden sind, und einen elektrischen Anschluss, der mit einer ersten der Leiterplatten verbunden ist.
Solche Schaltungen sind an sich bekannt. Sie werden z.B. in Kraftfahrzeugen für Sensoren, Steuerungen, Beleuchtung oder als Sende- und/oder Empfangsvorrichtungen eingesetzt.
Die DE 10 2007 038 538 A1 beschreibt ein Gehäuse, für eine elektrische Schaltung. Es weist einen Boden, einen Deckel und einen elektrischen Anschluss auf. In dem Deckel oder in dem Boden ist ein Durchbruch für den Anschluss angeordnet.
Aus der DE 101 59 063 A1 ist eine Sensoranordnung mit einem Gehäuse bekannt, in dem eine Leiterplatte angeordnet ist. Zur Führung und Fixierung der Leiterplatte sind in dem Gehäuse Fixierstifte angeordnet, die elastisch sind und unter Vorspannung an Aufnahmen der Leiterplatte anliegen.
Diese bekannten Schaltungen haben den Nachteil, dass nur eine einzige Leiterplatte angeordnet ist. Hierdurch weisen sie eine relativ große Fläche auf und erfordern entsprechenden Bauraum.
Weiterhin ist es bekannt, Leiterplatten in parallelen Ebenen z.B. übereinander anzuordnen. Hierbei sind die Leiterplatten mittels Distanzstücken in einer vorbestimmten relativen Lage zueinander gehalten. Die Distanzstücke sind an den Leiterplatten befestigt, z.B. verrastet oder verschraubt. Die Kosten für Fertigung und Montage sind hierbei relativ hoch. Weiterhin ist es bekannt, zwei Leiterplatten an einem Rahmen zu befestigen und durch in dem Rahmen angeordnete Kontaktstifte elektrisch miteinander zu verbinden. Bei einer vorgegebenen Fläche ist hierbei die Anordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen begrenzt. Umgekehrt ist bei vorgegebener Anordnung der Bauteile eine größere Fläche erforderlich.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die einen geringen Bauraum aufweist und hierbei preiswert zu fertigen und zu montieren ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Leiterplatten sind in Ebenen parallel zueinander angeordnet und mit vorbestimmtem gegenseitigem Abstand an dem Rahmen gehalten, wobei die Ausbildung des Rahmens und der Leiterplatten aufeinander abgestimmt sind. Hierdurch können elektrische und/oder elektronische Bauteile optimal auf die Leiterplatten verteilt werden, so dass die elektronische Schaltung eine insgesamt relativ geringe Fläche beansprucht. Ein gegenseitiger Abstand der Leiterplatten und somit eine Bauhöhe der Schaltung ergibt sich aus einer Höhe der Bauteile und deren gegenseitigem Mindestabstand; die Bauhöhe kann durch entsprechende Verteilung der Bauteile auf die einzelnen Leiterplatten optimiert sein. Die Leiterplatten können aus dem Rahmen herausragen.
An mindestens einer Stirnseite des Rahmens sind Sockel ausgebildet, wobei Enden, die parallel zu den Stirnseiten sind, von gruppenweise mindestens zwei der Sockel in einer Ebene liegen. Das bedeutet, dass die Enden von mindestens zwei Sockeln, die einer Gruppe angehören, in einer Ebene abschließen. Eine Höhe der Sockel ist hierbei auf den vorbestimmten Abstand der Leiterplatten abgestimmt, so dass dieser sicher eingehalten ist. Eine erste der Leiterplatten ist an einer ebenen Unterseite des Rahmens befestigt und kontaktiert. Die anderen Leiterplatten sind auf den ihnen zugeordneten Sockeln befestigt und kontaktiert.
Der Rahmen ist preiswert herstellbar. Kontaktstifte werden in den Rahmen entsprechend der erforderlichen Anzahl und Positionierung eingesetzt. Hierbei ist es vorteil- haft, eine größere Anzahl möglicher Positionen für die Kontaktstifte in dem Rahmen vorzusehen, um den Rahmen für unterschiedliche Verwendungen und/oder für geänderte Anforderungen an die Schaltung einsetzen zu können.
Insgesamt kann eine elektronische Schaltung günstig und mit geringem Flächen- sowie Raumbedarf als ein Paket der Leiterplatten hergestellt werden.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung sind die Kontaktstifte als Einpresskontakte ausgebildet. Dies erlaubt ein einfaches Montieren der Leiterplatten durch Aufdrücken auf den Rahmen, wobei die Kontaktstifte entsprechende Kontaktösen in den Leiterplatten durchdringen. Hierbei entsteht eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen Kontaktstift und zugehöriger Kontaktöse durch Kaltschweißen, so dass die mechanische Befestigung der Leiterplatte an dem Rahmen und die elektrische Kontaktierung gleichzeitig gewährleistet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Vielzahl von LED auf mindestens einer der Leiterplatten angeordnet. Auf diese Weise lassen sich kompakte Leuchten, z.B. Heckleuchten für PKW, herstellen. Hierbei können Gruppen von LED für verschiedene Funktionen gebildet sein, z.B. für Rücklicht, Bremslicht und Blinklicht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist an dem Rahmen mindestens ein Block angeformt. Hierdurch können weitere Unterstützungen für die Leiterplatten und gegebenenfalls weiter Kontaktierungsstellen gebildet sein.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Schaltung,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Rahmens,
Figur 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Schaltung. Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich umfasst eine elektronische Schaltung einen Rahmen 1 , an dem drei Leiterplatten 2.1 , 2.2, 2.3 mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen befestigt sind.
Der Rahmen 1 ist einstückig aus Wänden 3 gebildet, die in Form eines Vierecks, hier eines Trapezes, angeordnet sind. Die Wände 3 weisen im Wesentlichen eine konstante Dicke sowie eine Grundhöhe auf.
Aus einer nach den Figuren unteren Stirnseite des Rahmens 1 ragen sieben erste Sockel 4, wobei sich jeder über mindestens die gesamte Dicke der zugehörigen Wand 3 und über eine vorbestimmte Länge erstreckt. Die ersten Sockel 4 weisen eine identische geringe Höhe auf, die hier weniger als 1 mm beträgt. Obere Enden der ersten Sockel 4 liegen in einer ersten Ebene parallel zu der Stirnseite. Anzahl und Länge der ersten Sockel 4 richten sich nach erforderlichen Kontaktierungen zwischen den Leiterplatten 2.1 , 2.2, 2.3 und einer geforderten mechanischen Stabilität der Schaltung.
Auf einer oberen Stirnseite des Rahmens 1 sind drei zweite und vier dritte Sockel 5, 6 so gebildet, dass jeder dieser Sockel 5, 6 mit einem der ersten Sockel 4 fluchtet.
Die zweiten Sockel 5 weisen identische, geringe Höhen auf. Obere Enden der zweiten Sockel 5 liegen in einer zweiten Ebene. In jeden zweiten Sockel 5 sind Durchgangsbohrungen eingelassen, die senkrecht zu den Stirnseiten des Rahmens 1 sind und den zweiten Sockel 5 sowie den zugeordneten ersten Sockel 4 durchdringen. In zumindest einem Teil der Durchgangsbohrungen sind Kontaktstifte 7 befestigt.
Die dritten Sockel 6 weisen identische Höhen auf, die mit z.B. 3 mm bis 10 mm deutlich größer sind als die Höhen der zweiten Sockel 5. Obere Enden der dritten Sockel 6 liegen in einer dritten Ebene. In jeden der dritten Sockel 6 sind Durchgangsbohrungen eingelassen, die senkrecht zu den Stirnseiten des Rahmens 1 sind und den dritten Sockel 6 sowie den zugeordneten ersten Sockel 4 durchdringen. In zumindest einem Teil der Durchgangsbohrungen sind Kontaktstifte 7 befestigt.
Die erste, die zweite und die dritte Ebene sind parallel. Alle Sockel 4, 5, 6 weisen eine Breite auf, die mindestens der Dicke der Wände 3 entspricht; eine Länge der Sockel 4, 5, 6 ist entsprechend der Anzahl der Durchgangsbohrungen des betreffenden Sockels 4, 5, 6 bemessen, wobei ein Mindestabstand der Durchgangsbohrungen vorgegeben ist.
An dem Rahmen 1 ist ein Block 8 angeformt, indem dieser mittels zwei in den Rahmen 1 weisenden Stegen 9 mit einer der Wände 3 verbunden ist. Ein unteres Ende des Blocks 8 liegt in der ersten Ebene, ein oberes Ende in der dritten Ebene. Wie bei den Sockeln 4, 5, 6 sind in den Block 8 Durchgangsbohrungen eingelassen, wobei zumindest in einem Teil Kontaktstifte 7 befestigt sind. Eine Breite des Blocks 8 entspricht in etwa der der Sockel 4, 5, 6 und eine Länge ist nach der Anzahl der Durchgangsbohrungen bestimmt.
In einer alternativen Ausgestaltung sind mehrere Blöcke 8 angeordnet. In einer weiteren Alternative enden obere Enden des Blocks 8 beziehungsweise der Blöcke 8 in der zweiten Ebene. Die Stege 9 können nach innen oder nach außen weisen, je nachdem, ob der zugehörige Block 8 innerhalb oder außerhalb des Rahmens 1 angeordnet ist.
Weiterhin sind an dem Rahmen 1 Befestigungsösen 10 angeordnet, um die Schaltung z.B. in einem Gehäuse zu befestigen.
Jede der Leiterplatten 2.1 , 2.2, 2.3 ist in der zugehörigen der Ebenen befestigt. An einer dritten der Leiterplatten 2.3 ist ein Stecker 11 zum elektrischen Anschluss der Schaltung befestigt und kontaktiert. Auf Oberflächen der dritten und einer ersten der Leiterplatten 2.3, 2.1 ist eine Vielzahl von LED 3 so angeordnet, dass bei der fertig montierten Schaltung Licht in dieselbe Hauptrichtung abstrahlbar ist.
In einer Alternativen Ausgestaltung entfallen die ersten Sockel 4. Die erste Leiterplatte 2.1 ist dann direkt auf der unteren Stirnseite befestigt. Der Rahmen 1 und die Leiterplatten 2.1 , 2.2, 2.3 sind aufeinander abgestimmt. Das bedeutet, dass Kontaktösen 12 in den Leiterplatten 2.1 , 2.2, 2.3 mit den Kontaktstiften 7 korrespondieren und dass die Leiterplatten 2.1 , 2.2, 2.3 entsprechend der Ausbildung des Rahmens 1 Aussparungen aufweisen, um die Leiterplatten in den zugehörigen Ebenen montieren zu können.
Zur Fertigung der Schaltung wird der Rahmen 1 zusammen mit dem Block 8 und den Befestigungsösen 10 im Spritzguss aus Kunststoff gefertigt. Hierbei werden die Kontaktstifte 7 entweder vor dem Spritzen in eine entsprechende Spritzform eingelegt und in den Rahmen 1 eingespritzt, oder sie werden in den Rahmen 1 eingeschossen.
Auf den ersten Sockeln 4 wird die erste Leiterplatte 2.1 befestigt, die zumindest teilweise über den Rahmen 1 hinaus ragt. Hierfür werden die Kontaktösen 12, die korrespondierend zu den Kontaktstiften 7 auf der ersten Leiterplatte 2.1 angeordnet sind, auf die Kontaktstifte 7 gepresst. Die LED 13 weisen hierbei in dieselbe Richtung wie die ersten Sockel 4. Durch das Aufpressen werden die Kontaktstifte 7 mit den Kontaktösen 12 kalt verschweißt.
Anschließend wird die zweite Leiterplatte 2.2 auf die andere Seite des Rahmens 1 aufgepresst und hierbei kalt verschweißt. Die zweite Leiterplatte 2.2. ist hierbei auf den zweiten Sockeln 5 abgestützt.
Schließlich wird die dritte Leiterplatte 2.3 so auf den Rahmen Igepresst, dass sie auf den dritten Sockeln 6 liegt. Auf einem aus dem Rahmen 1 herausragenden Teil der dritten Leiterplatte 2.3 sind die LED 13 angeordnet. Bezugszeichenliste
1 Rahmen
2 Leiterplatte
3 Wand
4 Erster Sockel
5 Zweiter Sockel
6 Dritter Sockel
7 Kontaktstift
8 Block
9 Steg
10 Befestigungsöse
11 Stecker
12 Kontaktöse
13 LED

Claims

Elektronische Schaltung Patentansprüche
1. Elektronische Schaltung, umfassend
mindestens drei Leiterplatten (2.1 , 2.2, 2.3), die an einem Rahmen (1) befestigt und mittels in diesem angeordneten Kontaktstiften (7) elektrisch verbunden sind,
und einen elektrischen Anschluss (11), der mit einer dritten der Leiterplatten (2.3) verbunden ist,
wobei die Leiterplatten (2.1 , 2.2, 2.3) in Ebenen parallel zueinander angeordnet und mit vorbestimmtem gegenseitigem Abstand an dem Rahmen (1) befestigt sind,
wobei an Stirnseiten des Rahmens (1) Sockel (4, 5, 6) ausgebildet sind, deren Enden von gruppenweise mindestens zwei der Sockel (4, 5, 6) in einer Ebene liegen, und
wobei die Ausbildung des Rahmens (1) und der Leiterplatten (2.1 , 2.2, 2.3) aufeinander abgestimmt sind.
2. Schaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte
(7) als Einpresskontakte ausgebildet sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von LED (13) auf mindestens einer der Leiterplatten (2.1 , 2.2, 2.3) angeordnet ist.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (1) mindestens ein Block (8) angeformt ist.
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