WO2016162459A1 - Baugruppe mit leiterplatte und elektrischem bauelement - Google Patents
Baugruppe mit leiterplatte und elektrischem bauelement Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016162459A1 WO2016162459A1 PCT/EP2016/057703 EP2016057703W WO2016162459A1 WO 2016162459 A1 WO2016162459 A1 WO 2016162459A1 EP 2016057703 W EP2016057703 W EP 2016057703W WO 2016162459 A1 WO2016162459 A1 WO 2016162459A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- circuit board
- web
- component
- electrical
- printed circuit
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- NMWSKOLWZZWHPL-UHFFFAOYSA-N 3-chlorobiphenyl Chemical compound ClC1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 NMWSKOLWZZWHPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001082832 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) Pyruvate carboxylase 2 Proteins 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/301—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor by means of a mounting structure
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3447—Lead-in-hole components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
- H01H1/5805—Connections to printed circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/02—Bases; Casings; Covers
- H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
- H01H50/047—Details concerning mounting a relays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
- H01H85/046—Fuses formed as printed circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
- H05K1/0203—Cooling of mounted components
- H05K1/0209—External configuration of printed circuit board adapted for heat dissipation, e.g. lay-out of conductors, coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0263—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
- H05K1/0265—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board characterized by the lay-out of or details of the printed conductors, e.g. reinforced conductors, redundant conductors, conductors having different cross-sections
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
- H05K1/167—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/06—Thermal details
- H05K2201/066—Heatsink mounted on the surface of the printed circuit board [PCB]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09009—Substrate related
- H05K2201/09063—Holes or slots in insulating substrate not used for electrical connections
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09009—Substrate related
- H05K2201/09072—Hole or recess under component or special relationship between hole and component
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
- H05K2201/09372—Pads and lands
- H05K2201/09381—Shape of non-curved single flat metallic pad, land or exposed part thereof; Shape of electrode of leadless component
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10007—Types of components
- H05K2201/10022—Non-printed resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10007—Types of components
- H05K2201/10053—Switch
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10954—Other details of electrical connections
- H05K2201/10962—Component not directly connected to the PCB
Definitions
- the invention relates to an electrical assembly according to the preamble of
- Such an electrical assembly can be in a battery or a
- Accumulator can be used, especially in such a battery in which large currents are to be switched.
- a circuit board can be contacted to the poles of the battery, wherein the circuit board serves as a carrier for a switching element.
- the module is particularly suitable for use in a motor vehicle.
- Such an electrical subassembly comprises a printed circuit board and a component, wherein the component is in electrical and / or mechanical connection with connection points located on and / or in the printed circuit board.
- the component may be an electromechanical component such as an electrical switch contact, an electrical switch, a relay or the like. At the joints mechanical stresses can occur, which in turn can lead to impairment of the assembly.
- the invention has for its object to design the connection point such that the mechanical stresses are reduced at the junction.
- connection point has at least one recess located in the printed circuit board.
- the connection point further comprises at least one web, wherein the connection point is formed by means of the web to the circuit board.
- the connection point is deformable in at least one spatial direction.
- the connection point can be elastically deformable. This makes it possible for forces acting between the printed circuit board and the component to be absorbed by the connection point. Such forces may arise due to tolerances and / or tolerance levels of the printed circuit board and the component, due to voltages due to heating in the printed circuit board and / or the component o. Since these forces are absorbed in the joint itself, the otherwise existing risk of impairment of the electrical and / or mechanical
- the web can be formed in a straight line, such that the connection point is approximately perpendicular to the circuit board, ie in the z-direction, deformable.
- the web can be formed spirally, so that the connection point is approximately perpendicular and approximately parallel to the circuit board, ie in the x and / or y direction and / or in the z direction, deformable.
- connection point with the component can be screwed, riveted, welded, soldered o.
- the printed circuit board may be a high current printed circuit board.
- a high-current circuit board may be provided with solid copper elements embedded in the circuit board for conducting a high current.
- Such a high-current circuit board may be provided with solid copper elements embedded in the circuit board for conducting a high current.
- connection point may have a base area for fastening the component.
- the base can be attached as an electrical contact point to an electrical connection of the device (3).
- the attachment can be done in particular by means of a screw.
- the bridge can go off in a simple way from the base to the circuit board.
- Conductor be provided on the circuit board.
- the recess by punching, milling, drilling o. The like. Be introduced into the circuit board.
- the web can be dimensioned such that heat from the component via the web can be dissipated.
- the web can be dimensioned such that the web interrupts the flow of current when exceeding a prescribed limit for the current flowing between the circuit board and the component electrical current in the manner of a fuse.
- electromechanical switching elements are to be electrically connected to a central combination board. These compounds cause mechanical forces in the X, Y and / or Z directions. These forces in turn cause mechanical stresses that are different for each manufactured part. These mechanical stresses in turn cause these forces to act statically on all the components involved. This permanent stress can then lead to the destruction of the entire assembly.
- the idea according to the invention for solving this problem is to relax the tolerance layers in a compatible manner. For all other solutions, residual power would affect the components involved. With the solution according to the invention you can
- electromechanical assemblies consisting for example of relays and printed circuit board, connected to each other. Because of the manufacturing parameters, each one has
- the degrees of freedom can be achieved in a straight and / or in a spiral execution. In the straight version, however, the degree of freedom is essentially present only in the Z direction. In the spiral version you have the degrees of freedom in the directions X, Y, and Z.
- the straight and / or spiral connecting webs are designed so that the
- Connecting webs are designed so that the heat can be optimally dissipated via the webs.
- the straight and / or spiral connecting webs are designed so that the webs can also fulfill the function of electrical fuses. If an electric current flows permanently above the permissible current limit and all other safety measures are not effective, for example in the event of an accident, these bars fulfill the function of a fuse.
- the required recesses can be milled and / or produced by stamping technology cost, ie. All recesses are made with one punch in one step.
- the printed circuit board and the electromechanical module can be connected directly to each other.
- the connecting webs can take over fuse tasks.
- Fig. 1 is an electrical assembly in side view and in plan view
- Fig. 2 is a detail of FIG. 1 according to a first embodiment
- Fig. 3 is a detail of FIG. 1 according to a second embodiment.
- FIG. 1 an electrical assembly 1 can be seen, a printed circuit board 2 and a
- Component 3 comprises.
- the component 3 is an electromechanical component, namely an electrical switching contact.
- the electrical switching contact for example, part of an electrical switch, a relay o. The like. Be.
- the Component 3 is connected to and / or located in the circuit board 2 connection points 4 in electrical and / or mechanical connection.
- the connection point 4 has at least one recess 5 located in the printed circuit board 2.
- connection point 4 is integrally formed by means of the web 6 to the circuit board 2.
- the connection point 4 is deformable in at least one spatial direction.
- connection point 4 is approximately perpendicular and approximately parallel to the printed circuit board 2, so in the x, y and z direction, deformable. However, it may also be sufficient if the connection point 4 is deformable only in one spatial direction.
- the web 6 is formed in a straight line. As a result, the connection point 4 is approximately perpendicular to the printed circuit board 2, ie in the z-direction, deformable.
- connection point 4 is a screw 7 for screwing the connection point 4 with the switching contact 3.
- a screw connection point 4 can also be riveted to the component 3, welded, soldered o. The like be designed.
- connection point 4 has a base surface 8 for fastening the component 3.
- the fastening takes place in that the
- Base 8 as electrical contact point on an electrical connection 1 1 of the
- Component 3 is fixed by means of the screw 7.
- the webs 6 go from the base 8 to the circuit board 2 from. Furthermore, an electrical connection from the base 8 via the web 6 to a not shown, associated conductor to the circuit board 2 is provided.
- the recesses 5 are by means of stamping, milling, drilling o. The like.
- the printed circuit board 2 may be a high-current printed circuit board.
- solid copper elements can be embedded in the printed circuit board 2 for conducting a high current. Due to the high current flowing creates a certain amount of heat in the switch contact 3.
- the heat flow 9 can at least partially via the junction 4 on the
- the web 6 is dimensioned such that the heat from the component 3 via the web 6 can be discharged.
- the web 6 may be dimensioned such that the web 6 interrupts the flow of current when exceeding a prescribed limit for the current flowing between the circuit board 2 and the component 3 electrical current in the manner of a fuse.
- connection point 4 according to the invention can be used in an assembly for the battery system of a motor vehicle.
- the invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims.
- the junction 4 according to the invention can also be used in assemblies for household appliances, audio devices, video devices, telecommunication devices or the like.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Fuses (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Baugruppe (1) mit einer Leiterplatte (2) und mit einem Bauelement (3). Bei dem Bauelement (3) kann es sich insbesondere um ein elektromechanisches Bauelement, wie einen elektrischen Schaltkontakt, einen elektrischen Schalter, ein Relais o. dgl., handeln. Das Bauelement (3) steht mit an und/oder in der Leiterplatte (2) befindlichen Verbindungsstellen (4) in elektrischer und/oder mechanischer Verbindung. Die Verbindungsstelle (4) weist wenigstens eine Aussparung (5) in der Leiterplatte (2) auf und ist mittels wenigstens eines Stegs (6) an die Leiterplatte (2) angeformt, derart dass die Verbindungsstelle (4) in wenigstens eine Raumrichtung verformbar ist.
Description
Baugruppe
Die Erfindung betrifft eine elektrische Baugruppe nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Eine solche elektrische Baugruppe kann in einer Batterie beziehungsweise einem
Akkumulator verwendet werden, insbesondere in einer solchen Batterie, in der große Ströme zu schalten sind. Beispielsweise kann bei der Baugruppe in vorteilhafter Weise eine Leiterplatte an die Pole der Batterie kontaktiert werden, wobei die Leiterplatte als Träger für ein Schaltelement dient. Die Baugruppe eignet sich insbesondere zum Einsatz in einem Kraftf ahrzeug.
Eine solche elektrische Baugruppe umfasst eine Leiterplatte und ein Bauelement, wobei das Bauelement mit an und/oder in der Leiterplatte befindlichen Verbindungsstellen in elektrischer und/oder mechanischer Verbindung steht. Insbesondere kann es sich bei dem Bauelement um ein elektromechanisches Bauelement, wie einen elektrischen Schaltkontakt, einen elektrischen Schalter, ein Relais o. dgl., handeln. An den Verbindungsstellen können mechanische Spannungen auftreten, die wiederum zur Beeinträchtigung der Baugruppe führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindungsstelle derart auszugestalten, dass die mechanischen Spannungen an der Verbindungsstelle verringert sind.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen elektrischen Baugruppe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Baugruppe weist die Verbindungsstelle wenigstens eine in der Leiterplatte befindliche Aussparung auf. Die Verbindungsstelle weist weiter wenigstens einen Steg auf, wobei die Verbindungsstelle mittels des Stegs an die Leiterplatte angeformt ist. Und zwar derart, dass die Verbindungsstelle in wenigstens eine Raumrichtung verformbar ist. Insbesondere kann die Verbindungsstelle elastisch verformbar sein. Dadurch ist ermöglicht, dass zwischen der Leiterplatte und dem Bauelement wirkende Kräfte von der Verbindungsstelle aufgenommen werden. Solche Kräfte können aufgrund von Toleranzen und/oder Toleranzlagen der Leiterplatte sowie dem Bauelement, durch Spannungen aufgrund von Erwärmung in der Leiterplatte und/oder dem Bauelement o. dgl. entstehen. Da diese Kräfte in der Verbindungsstelle selbst aufgenommen werden, ist die ansonsten bestehende Gefahr einer Beeinträchtigung der elektrischen und/oder mechanischen
Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Bauelement zumindest verringert. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In weiterer Ausgestaltung kann der Steg geradlinig ausgebildet sein, derart dass die Verbindungsstelle in etwa senkrecht zur Leiterplatte, also in z-Richtung, verformbar ist. In einer anderen Ausgestaltung kann der Steg spiralförmig ausgebildet sein, derart dass die Verbindungsstelle in etwa senkrecht sowie in etwa parallel zur Leiterplatte, also in x- und/oder y-Richtung und/oder in z-Richtung, verformbar ist. Dadurch sind Freiheitsgrade in die entsprechenden Raumrichtungen für die Verbindungsstelle geschaffen, womit ein Toleranzausgleich zur Vermeidung von Spannungen zwischen der Leiterplatte und dem Bauelement bewirkt ist.
In weiterer Ausgestaltung kann die Verbindungsstelle mit dem Bauelement verschraubbar, vernietbar, verschweißbar, verlötbar o. dgl. ausgebildet sein. Dadurch ist eine
fertigungstechnisch einfache Verbindung geschaffen.
Bei der Leiterplatte kann es sich um eine Hochstromleiterplatte handeln. Beispielsweise kann eine solche Hochstromleiterplatte mit in die Leiterplatte eingebetteten massiven Kupferelementen zur Leitung eines hohen Stroms versehen sein. Gerade die ansonsten bei solchen Hochstromleiterplatten aufgrund der hohen Ströme auftretenden großen
Wärmespannungen werden bei der erfmdungsgemäßen Baugruppe beträchtlich verringert, so dass eine Zerstörung der Baugruppe wirksam verhindert ist. Die Funktionssicherheit einer solchen, eine Hochstromleiterplatte umfassende Baugruppe ist mit Hilfe der Erfindung beträchtlich verbessert.
In einfacher Gestaltung kann es sich anbieten, dass die Verbindungsstelle eine Grundfläche zur Befestigung des Bauelements aufweist. Zweckmäßigerweise kann die Grundfläche als elektrische Kontaktstelle an einem elektrischen Anschluss des Bauelements (3) befestigt sein. Die Befestigung kann insbesondere mittels einer Schraube erfolgen. Der Steg kann in einfacher Art von der Grundfläche zur Leiterplatte abgehen. Zweckmäßigerweise kann eine elektrische Verbindung von der Grundfläche über den Steg zu einer zugeordneten
Leiterbahn an der Leiterplatte vorgesehen sein. In fertigungstechnisch einfacher Art und Weise kann die Aussparung mittels Stanzen, Fräsen, Bohren o. dgl. in die Leiterplatte eingebracht sein.
Zwecks weiterer Steigerung der Funktionssicherheit für die Baugruppe kann der Steg derart dimensioniert sein, dass Wärme vom Bauelement über den Steg abführbar ist. Ebenso kann in vorteilhafter Weise der Steg derart dimensioniert sein, dass der Steg bei Überschreiten eines vorgesehenen Grenzwertes für den zwischen der Leiterplatte und dem Bauelement fließenden elektrischen Strom in der Art einer Schmelzsicherung den Stromfluss unterbricht.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen
Baugruppe ist nachfolgendes festzustellen.
In elektromechanischen Steuergeräten ergibt sich oft die Situation, dass elektromechanische Schaltelemente elektrisch mit einem zentralen Kombiboard zu verbinden sind. Diese Verbindungen verursachen mechanische Kräfte in X-, Y- und/oder Z-Richtung. Diese Kräfte verursachen wiederum mechanische Spannungen, die für jedes gefertigte Teil anders gerichtet sind. Diese mechanischen Spannungen führen wiederum dazu, dass diese Kräfte statisch auf alle beteiligten Komponenten wirken. Dieser dauerhafte Stress kann dann zur Zerstörung der Gesamtbaugruppe führen.
Die erfindungsgemäße Idee zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Toleranzlagen verträglich zu entspannen. Bei allen anderen Lösungen würde eine Restkraft auf die beteiligten Komponenten wirken. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann man
sicherstellen, dass alle Kräfte ausgeglichen sind innerhalb der definierten Toleranzlagen. Hierzu werden elektromechanische Baugruppen, bestehend beispielsweise aus Relais und Leiterplatte, miteinander verbunden. Aufgrund der Herstellungsparameter hat jede
Baugruppe für sich Toleranzen, die immer vorhanden sind. Damit beim Befestigen der Leiterplatte mit dem Relais keine unzulässigen mechanischen Spannungen entstehen, besteht die Idee in einer modifizierten Leiterplatte, die an den Befestigungsstellen mechanische Freiheitsgrade in Z-Richtung und/oder auch in Z- und/oder X- und/oder Y- Richtung hat.
Geschaffen ist damit eine Leiterplatte, insbesondere eine Hochstrom-Leiterplatte mit Freiheitsgraden. Die Freiheitsgrade können in einer geraden und/oder auch in einer spiralen Ausführung erlangt werden. In der geraden Ausführung ist der Freiheitsgrad allerdings im Wesentlichen nur in Z-Richtung vorhanden. In der spiralen Ausführung hat man die Freiheitsgrade in den Richtungen X, Y, und Z.
Die geraden und/oder auch spiralen Verbindungsstege sind so ausgelegt, dass die
Verformung über den gesamten Steg erfolgt. Diese Auslegung ist wichtig, damit keine Material-Ermüdungserscheinungen auftreten. Die geraden und/oder auch spiralen
Verbindungsstege sind so ausgelegt, dass die Wärme optimal über die Stege abgeleitet werden kann. Die geraden und/oder auch spiralen Verbindungsstege sind so ausgelegt, dass die Stege des Weiteren die Funktion von elektrischen Sicherungen erfüllen können. Wenn ein elektrischer Strom oberhalb der zulässigen Stromgrenze dauerhaft fließt und sämtliche sonstigen Sicherungsmaßnahmen nicht wirksam sind, beispielsweise bei einem Unfall, erfüllen diese Stege die Funktion einer Schmelzsicherung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass keine
mechanischen Spannungen außerhalb der zulässigen Grenzen auf die einzelnen Baugruppen, wie beispielsweise die Leiterplatte, die Relais, die elektronischen Bauelemente o. dgl, wirken. Weitere mit der Erfindung erzielte Vorteile bestehen insbesondere in Folgendem:
- Es sind keine Adapterelemente zwischen dem elektromechanischen Bauelement und der Leiterplatte erforderlich, wodurch Kosten eingespart werden.
- Alle Kontaktstellen zur elektromechanischen Baugruppe können mit dem gleichen Konzept verbunden werden.
- Die erforderlichen Aussparungen können gefräst und/oder auch per Stanztechnik kostengünstig produziert werden, d.h. alle Aussparungen werden mit einer Stanzung in einem Schritt hergestellt.
- Die Leiterplatte und die elektromechanische Baugruppe können direkt miteinander verbunden werden.
- Es ist eine gute elektrische Anbindung geschaffen.
- Die Verbindungsstege können Schmelzsicherungsaufgaben übernehmen.
- Es ist eine gute thermische Anbindung gegeben.
- Es ist eine sichere Verbindungstechnik gegeben.
Es ist eine beständige Verbindungstechnik geschaffen.
- Es liegen Freiheitsgrade in X-, Y-, Z-Richtung oder falls ausreichend lediglich in Z- Richtung vor.
- Es bestehen gute Überwachungsmöglichkeiten in der Fertigung der Baugruppe.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und
Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine elektrische Baugruppe in Seitenansicht sowie in Draufsicht, Fig. 2 einen Detailausschnitt aus Fig. 1 gemäß einer ersten Ausführung und Fig. 3 einen Detailausschnitt aus Fig. 1 gemäß einer zweiten Ausführung.
In Fig. 1 ist eine elektrische Baugruppe 1 zu sehen, die eine Leiterplatte 2 und ein
Bauelement 3 umfasst. Bei dem Bauelement 3 handelt es sich um ein elektromechanisches Bauelement, und zwar um einen elektrischen Schaltkontakt. Der elektrische Schaltkontakt 3 kann beispielsweise Bestandteil eines elektrischen Schalters, eines Relais o. dgl. sein. Das
Bauelement 3 steht mit an und/oder in der Leiterplatte 2 befindlichen Verbindungsstellen 4 in elektrischer und/oder mechanischer Verbindung. Die Verbindungsstelle 4 weist wenigstens eine in der Leiterplatte 2 befindliche Aussparung 5 auf. Weiter weist die
Verbindungsstelle 4 wenigstens einen Steg 6 auf, wobei die Verbindungsstelle 4 mittels des Stegs 6 an die Leiterplatte 2 angeformt ist. Dadurch ist die Verbindungsstelle 4 in wenigstens eine Raumrichtung verformbar. Und zwar ist zweckmäßigerweise die
Verbindungsstelle 4 elastisch verformbar.
Bei einer ersten Ausführung, die näher in Fig. 2 zu sehen ist, ist der Steg 6 spiralförmig ausgebildet. Dadurch ist die Verbindungsstelle 4 in etwa senkrecht sowie in etwa parallel zur Leiterplatte 2, also in x-, y- und z-Richtung, verformbar. Es kann jedoch auch ausreichen, wenn die Verbindungsstelle 4 lediglich in eine Raumrichtung verformbar ist. Bei einer solchen zweiten Ausführung, die näher in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Steg 6 geradlinig ausgebildet. Dadurch ist die Verbindungsstelle 4 in etwa senkrecht zur Leiterplatte 2, also in z-Richtung, verformbar.
Die Verbindungsstelle 4 ist mit dem Bauelement 3 verschraubbar, und zwar dient gemäß Fig. 1 eine Schraube 7 zur Verschraubung der Verbindungsstelle 4 mit dem Schaltkontakt 3. Anstelle einer Verschraubung kann die Verbindungsstelle 4 auch mit dem Bauelement 3 vernietbar, verschweißbar, verlötbar o. dgl. ausgestaltet sein.
Wie weiter anhand von Fig. 1 zu sehen ist, besitzt die Verbindungsstelle 4 eine Grundfläche 8 zur Befestigung des Bauelements 3. Die Befestigung erfolgt dadurch, dass die
Grundfläche 8 als elektrische Kontaktstelle an einem elektrischen Anschluss 1 1 des
Bauelements 3 mittels der Schraube 7 befestigt ist. Die Stege 6 gehen von der Grundfläche 8 zur Leiterplatte 2 ab. Weiterhin ist eine elektrische Verbindung von der Grundfläche 8 über den Steg 6 zu einer nicht weiter gezeigten, zugeordneten Leiterbahn an der Leiterplatte 2 vorgesehen. Die Aussparungen 5 sind mittels Stanzen, Fräsen, Bohren o. dgl. in die
Leiterplatte 2 eingebracht.
Bei der Leiterplatte 2 kann es sich um eine Hochstromleiterplatte handeln. Hierfür können in die Leiterplatte 2 massive Kupferelemente zur Leitung eines hohen Stroms eingebettet sein.
Aufgrund des hohen fließenden Stroms entsteht eine gewisse Wärme im Schaltkontakt 3. Der Wärmefluss 9 kann zumindest zum Teil über die Verbindungsstelle 4 auf die
Leiterplatte 2 und von dort beispielsweise über Kühlkörper 10 in der Art von Wärmesenken abgeleitet werden. Zu diesem Zweck ist der Steg 6 derart dimensioniert, dass die Wärme vom Bauelement 3 über den Steg 6 abführbar ist. Ebenso kann der Steg 6 derart dimensioniert sein, dass der Steg 6 bei Überschreiten eines vorgesehenen Grenzwertes für den zwischen der Leiterplatte 2 und dem Bauelement 3 fließenden elektrischen Strom in der Art einer Schmelzsicherung den Stromfluss unterbricht.
Die erfindungsgemäße Verbindungsstelle 4 kann in einer Baugruppe für das Batteriesystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die erfmdungsgemäße Verbindungsstelle 4 auch in Baugruppen für Hausgeräte, Audiogeräte, Videogeräte, Telekommunikationsgeräte o. dgl. Verwendung finden.
Bezugszeichen-Liste:
(elektrische) Baugruppe
Leiterplatte
Bauelement / Schaltkontakt
Verbindungsstelle
Aussparung
Steg
Schraube
Grundfläche
Wärmefluss
: Kühlkörper
: (elektrischer) Anschluss
Claims
1. Elektrische Baugruppe umfassend eine Leiterplatte (2) und ein Bauelement (3), insbesondere ein elektromechanisches Bauelement, wie einen elektrischen Schaltkontakt, einen elektrischen Schalter, ein Relais o. dgl., wobei das Bauelement (3) mit wenigstens einer an und/oder in der Leiterplatte (2) befindlichen Verbindungsstelle (4) in elektrischer und/oder mechanischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungsstelle (4) wenigstens eine in der Leiterplatte (2) befindliche Aussparung (5) aufweist, und dass die Verbindungsstelle (4) wenigstens einen Steg (6) aufweist, wobei die Verbindungsstelle (4) mittels des Stegs (6) an die Leiterplatte (2) angeformt ist, derart dass die Verbindungsstelle (4) in wenigstens eine Raumrichtung verformbar, insbesondere elastisch verformbar, ist.
2. Elektrische Baugruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) geradlinig ausgebildet ist, derart dass die Verbindungsstelle (4) in etwa senkrecht zur Leiterplatte (2) verformbar ist.
3. Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) spiralförmig ausgebildet ist, derart dass die Verbindungsstelle (4) in etwa senkrecht sowie in etwa parallel zur Leiterplatte (2) verformbar ist.
4. Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (4) mit dem Bauelement (3) verschraubbar, vernietbar, verschweißbar, verlötbar o. dgl. ist.
5. Elektrische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Leiterplatte (2) um eine Hochstromleiterplatte, insbesondere mit in die Leiterplatte (2) eingebetteten massiven Kupferelementen zur Leitung eines hohen Stroms, handelt.
6. Elektrische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (4) eine Grundfläche (8) zur Befestigung des Bauelements (3)
aufweist, dass vorzugsweise die Grundfläche (8) als elektrische Kontaktstelle an einem elektrischen Anschluss (11) des Bauelements (3), insbesondere mittels einer Schraube (7), befestigt ist.
7. Elektrische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) von der Grundfläche (8) zur Leiterplatte (2) abgeht, dass vorzugsweise eine elektrische Verbindung von der Grundfläche (8) über den Steg (6) zu einer zugeordneten Leiterbahn an der Leiterplatte (2) vorgesehen ist, und dass weiter vorzugsweise die
Aussparung (5) mittels Stanzen, Fräsen, Bohren o. dgl. in die Leiterplatte (2) eingebracht ist.
8. Elektrische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) derart dimensioniert ist, dass Wärme vom Bauelement (3) über den Steg (6) abführbar ist und/oder dass der Steg (6) bei Überschreiten eines vorgesehenen
Grenzwertes für den zwischen der Leiterplatte (2) und dem Bauelement (3) fließenden elektrischen Strom in der Art einer Schmelzsicherung den Stromfluss unterbricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16714938.4A EP3281497A1 (de) | 2015-04-10 | 2016-04-08 | Baugruppe mit leiterplatte und elektrischem bauelement |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015004377 | 2015-04-10 | ||
DE102015004375.7 | 2015-04-10 | ||
DE102015004375 | 2015-04-10 | ||
DE102015004377.3 | 2015-04-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016162459A1 true WO2016162459A1 (de) | 2016-10-13 |
Family
ID=55697214
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2016/057704 WO2016162460A1 (de) | 2015-04-10 | 2016-04-08 | Baugruppe |
PCT/EP2016/057703 WO2016162459A1 (de) | 2015-04-10 | 2016-04-08 | Baugruppe mit leiterplatte und elektrischem bauelement |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2016/057704 WO2016162460A1 (de) | 2015-04-10 | 2016-04-08 | Baugruppe |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP3281499A1 (de) |
DE (2) | DE102016003988A1 (de) |
WO (2) | WO2016162460A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017208147B4 (de) | 2017-05-15 | 2021-12-30 | Schweizer Electronic Ag | Elektronisches Bauteil und Leiterplatte mit diesem elektronischen Bauteil |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080105455A1 (en) * | 2006-10-10 | 2008-05-08 | Tir Systems Ltd. | Circuit board with regional flexibility |
US20080136331A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Tir Technology Lp | Light-Emitting Element Light Source and Temperature Management System Therefor |
WO2010126410A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Assembly for carrying electronic components |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2351513A1 (fr) * | 1976-05-13 | 1977-12-09 | Cit Alcatel | Plaquette support de composants electriques |
TW394454U (en) * | 1990-09-14 | 2000-06-11 | Cts Corp | Piezoelectric component-mounting foil |
US5336990A (en) * | 1993-01-13 | 1994-08-09 | United Technologies Automotive, Inc. | Electrical test shunt having dual contact point mating terminals |
US5839189A (en) * | 1995-04-03 | 1998-11-24 | Emerson Electric Co. | Bracket for attaching pin-in-hole components to a surface mount board |
US7286358B2 (en) * | 2004-12-16 | 2007-10-23 | Stackpole Electronic Inc. | Surface mounted resistor with improved thermal resistance characteristics |
DE102006001188A1 (de) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Robert Bosch Gmbh | Anordnung zur Kühlung von Leistungsbauelementen auf Leiterplatten und Verfahren zur Herstellung derselben |
DE102006019895A1 (de) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Siemens Ag | Strommessvorrichtung mit speziell kontaktierter Leiterplatte und entsprechendes Herstellungsverfahren |
US9140735B2 (en) * | 2013-05-03 | 2015-09-22 | Infineon Technologies Ag | Integration of current measurement in wiring structure of an electronic circuit |
-
2016
- 2016-04-07 DE DE102016003988.4A patent/DE102016003988A1/de not_active Withdrawn
- 2016-04-07 DE DE102016003987.6A patent/DE102016003987A1/de not_active Withdrawn
- 2016-04-08 EP EP16715516.7A patent/EP3281499A1/de not_active Withdrawn
- 2016-04-08 WO PCT/EP2016/057704 patent/WO2016162460A1/de active Application Filing
- 2016-04-08 WO PCT/EP2016/057703 patent/WO2016162459A1/de active Application Filing
- 2016-04-08 EP EP16714938.4A patent/EP3281497A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080105455A1 (en) * | 2006-10-10 | 2008-05-08 | Tir Systems Ltd. | Circuit board with regional flexibility |
US20080136331A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Tir Technology Lp | Light-Emitting Element Light Source and Temperature Management System Therefor |
WO2010126410A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Assembly for carrying electronic components |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102016003988A1 (de) | 2016-10-13 |
WO2016162460A1 (de) | 2016-10-13 |
EP3281499A1 (de) | 2018-02-14 |
EP3281497A1 (de) | 2018-02-14 |
DE102016003987A1 (de) | 2016-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016111690B4 (de) | Stromverteiler für ein Fahrzeug | |
DE10122682B4 (de) | Zellenmodulstruktur | |
EP3138162B1 (de) | Elektrische hochstromschaltung mit einer leiterplatte und einer stromschiene | |
EP0209072B1 (de) | Einrichtung für ein Kraftfahrzeug | |
WO2015044068A1 (de) | Steckverbinderteil mit einer widerstandkodierung | |
DE102014203737B4 (de) | Elektronisches teil und elektronische steuereinheit | |
WO2013037552A1 (de) | Messwiderstand für stromsensor und stromsensoreinheit | |
DE102014203755A1 (de) | Elektronisches teil und elektronische steuereinheit | |
DE102014203738A1 (de) | Elektronisches teil und elektronische steuereinheit | |
DE102015104297B4 (de) | Fixierelement zum Anbinden einer Platine, Stromschiene und damit ausgestatteter Stromverteiler eines Fahrzeugs | |
EP2328390A2 (de) | Umrichter mit einem Kühlkörper | |
DE102015120550B3 (de) | Verbindungsvorrichtung und verbindungsverfahren | |
EP1830376A2 (de) | Vorrichtung zur Stromverteilung | |
WO2016162459A1 (de) | Baugruppe mit leiterplatte und elektrischem bauelement | |
DE102008049101A1 (de) | Vorrichtung zur Stromverteilung | |
DE202011102353U1 (de) | Sicherungsanordnung insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz | |
DE102022206604A1 (de) | Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik | |
DE102014104013A1 (de) | Leistungshalbleiterbauteil | |
EP3289842A1 (de) | Kontaktanordnung, vorzugsweise für eine leistungselektronik | |
DE102006054915B4 (de) | Sicherungsbox mit einer Einrichtung zur Stromverteilung | |
EP1535803B1 (de) | Zentralelektrik für ein Kraftfahrzeug | |
DE102016003866A1 (de) | Baugruppe | |
DE102015017297B4 (de) | Schmelzsicherung sowie Verbindungsanordnung mit einer solchen Schmelzsicherung | |
DE102022003440A1 (de) | Batteriemodul mit Pol-Kontaktfläche | |
DE102018219880A1 (de) | Leistungselektrikmodul mit elektrischem leiter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16714938 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2016714938 Country of ref document: EP |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |