WO2024088993A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltung - Google Patents

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electrical
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Jadhav VIJAYKUMAR
Maik RÜMMLER
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Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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    • H05K2203/167—Using mechanical means for positioning, alignment or registration, e.g. using rod-in-hole alignment

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical circuit for an electric motor, comprising a circuit board and at least one electronic component.
  • the invention further relates to an electrical circuit and an electronic component for such a circuit.
  • Electric motors are used in a variety of ways as drives for different actuators.
  • Electric motors are used, for example, as window lifter, sunroof or seat adjustment drives, as steering drives (EPS, Electrical Power Steering), as radiator fan drives or as gear actuators.
  • EPS Electrical Power Steering
  • Such electric motors must have a relatively high torque or power density and be reliable even at high temperatures.
  • a brushless electric motor in particular, as an electric (three-phase) machine usually has a stator provided with a field or stator winding, which is arranged coaxially to a rotor with one or more permanent magnets. Both the rotor and the stator are constructed, for example, as laminated cores, with stator teeth in intermediate stator slots carrying the coils of the field winding.
  • the alternating current intended to supply the stator winding is usually generated by a converter (inverter).
  • this converter is often housed together with associated control electronics in an electronics compartment that is integrated into the motor housing.
  • the electronics usually have a circuit board on which (power) semiconductor switches, capacitors and chokes are arranged as electronic components of the converter circuit.
  • the deformation results in a flat lead design on both sides of the component, which tends to float or even tilt during a reflow soldering process. Such displacement or tilting of the component can cause the leads to protrude from the soldering area (solder pad).
  • the component can collide with a housing placed on top of the component, which can cause a mechanical assembly problem and, in the worst case, an electrical short circuit.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for producing an electrical circuit.
  • the three-dimensional positioning of an electronic component on a circuit board that is as precise as possible is to be ensured.
  • the invention is also based on the object of specifying a particularly suitable electrical circuit and a particularly suitable electronic component for such a circuit.
  • the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the electrical circuit with the features of claim 4 and with regard to the electronic component with the features of claim 10.
  • Advantageous embodiments and Further developments are the subject of the subclaims.
  • the advantages and embodiments mentioned with regard to the method can also be transferred to the circuit and/or the component and vice versa.
  • the conjunction "and/or" is to be understood here and in the following in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another.
  • the method according to the invention is intended for producing an electrical circuit for an electric motor and is suitable and designed for this purpose.
  • a circuit board as a circuit carrier and at least one electronic component for assembling the circuit board are provided.
  • the circuit board has a circuit board recess, i.e. a local recess (depression, through-opening, ...) on the circuit board surface to be assembled.
  • the electronic component has an electrical connection for soldering or soldering contact with the circuit board.
  • the electronic component is designed in particular as a choke (choke coil), with the connection being designed accordingly as a choke connection.
  • the cross section of the connection is formed into an engagement contour for the circuit board recess.
  • the engagement contour is formed in an upright manner on an underside of the connection facing the circuit board.
  • the connection is formed using a forming tool, for example a stamping, punching or embossing tool.
  • the forming tool has a depression or cavity as a negative form for the engagement contour.
  • the engagement contour is designed, for example, as a bead, notch or embossing of the connection or its cross section.
  • connection is preferably designed to be flattened to improve positioning accuracy.
  • a flattened connection is provided and then provided with the engagement contour.
  • the flattening of the connection is carried out during the forming process.
  • the component is placed on the circuit board, for example using a pick-and-place process (P&P process), in such a way that the engagement contour engages at least partially in the circuit board recess.
  • P&P process pick-and-place process
  • the engagement of the engagement contour in the circuit board recess can be carried out in the manner of a positive connection, for example.
  • a “positive connection” or a “positive connection” between at least two interconnected parts is understood here and below in particular to mean that the interconnected parts are held together at least in one direction by a direct interlocking of contours of the parts themselves or by an indirect interlocking via an additional connecting part. The "blocking" of mutual movement in this direction is therefore due to the shape.
  • connection is joined to the circuit board using a soldering process, in particular mechanically connected and electrically contacted.
  • the engagement contour creates a connection design for the connection that counteracts any displacement or tilting of the connection or component during the soldering process. This mechanically prevents the component from being displaced or tilted, which creates a particularly advantageous method for producing an electrical circuit.
  • the interaction of the engagement contour and the circuit board recess enables particularly reliable and precise three-dimensional positioning of the component on the circuit board.
  • the component preferably has at least two connections for contacting the circuit board. It is conceivable, for example, that only one of the connections is provided with an engagement contour, whereby the circuit board accordingly only has one circuit board recess. Preferably, however, several or all connections are each provided with an engagement contour, which each engages in an associated circuit board recess. This ensures that the component is held in a particularly stable and reliable manner during the soldering process.
  • the connection is joined to the circuit board using a reflow soldering process.
  • the engagement contour prevents a change in position during the reflow soldering process after the component has been placed on the circuit board, so that the circuit can be manufactured particularly easily and cost-effectively.
  • connection is designed in particular for surface mounting on the circuit board.
  • the component is preferably designed as an SMD component (Surface-mounted device, SMD).
  • SMD Surface-mounted device
  • the cross-section of the connection is converted into the engagement contour by a stamping process.
  • the electrical circuit according to the invention is intended for an electric motor and is suitable and designed for it.
  • the circuit is preferably produced using the method described above.
  • the circuit has a circuit board as a circuit carrier and at least one electronic component arranged thereon.
  • the component has an electrical connection for soldering and contacting with the circuit board, the circuit board and the connection being joined together by a soldering process using a solder connection.
  • the circuit board has a circuit board recess in the area of the solder connection, the cross section of the connection having an engagement contour which engages at least partially in the circuit board recess.
  • the engagement contour advantageously and easily prevents a change in the position of the component when producing the solder connection, so that the electrical circuit has a particularly high positional accuracy of the electronic component.
  • the circuit board has a soldering surface (soldering pad) for the soldering connection to the terminal.
  • soldering pad soldering pad
  • the soldering process for producing the soldering connection is carried out in particular as a reflow soldering process and that the component is designed in particular as an SMD component.
  • the soldering surface is penetrated by the circuit board recess.
  • the circuit board recess is made in the soldering surface. This ensures that the connection in the area of the soldering connection is held in a stabilizing manner on the circuit board by the engagement contour, so that tilting or shifting of the component is advantageously counteracted.
  • the circuit board recess can, for example, be made in the circuit board as a bead-like or blind hole-like depression.
  • the circuit board recess is designed in particular as a through-opening in the circuit board, i.e. as a bore or a hole. This ensures that the circuit board recess is not filled by the melted solder during the soldering process and the engagement contour is not washed out of the circuit board recess.
  • the design as a through-opening thus ensures that the engagement contour sits securely and reliably within the circuit board recess during the soldering process.
  • the engagement contour extends along a longitudinal direction of the connection.
  • the engagement contour is preferably introduced along the entire length of the connection.
  • the circuit board recess is expediently slot-shaped so that a high engagement length is realized between the connection and the circuit board. This improves stability during the soldering process.
  • the engagement contour is designed as a convex curvature oriented in the direction of the circuit board recess.
  • the engagement contour is designed as a convexly curved connection surface.
  • the engagement contour has, for example, an approximately semicircular or dome-like shape in cross section.
  • a convex curvature is understood to mean a surface that is curved outwards.
  • the surface of a body is here convex if a straight line between any point on this surface runs completely within the body. Other areas of the surface are not taken into account.
  • the engagement contour is wedge-shaped or tapered in cross-section.
  • a tip is therefore provided on the side of the connection facing the circuit board.
  • the tip or wedge has a sharp opening angle in cross-section, for example an angle of 45°. The tip enables particularly simple and self-centering insertion of the engagement contour into the circuit board recess.
  • the electronic component according to the invention is designed in particular as an inductive component, for example as a choke.
  • the electronic component is intended for an electrical circuit as described above and is suitable and configured for this purpose.
  • the component has an electrical connection for soldering contact with a circuit board of the circuit, the cross section of the connection having an engagement contour for at least partially engaging in a circuit board recess of the circuit board.
  • the engagement contour of the connection prevents a change in position during a soldering process after the circuit board has been populated. This creates a particularly suitable component for an electrical circuit.
  • Fig. 1 shows a plan view of a detail of an electrical circuit with a printed circuit board and an electronic component
  • Fig. 2 in perspective detail of the component and circuit board
  • Fig. 3 in plan view a soldering surface of the circuit board with a circuit board recess
  • Fig. 4 in side view a stamping process for introducing an engagement contour into a connection of the component
  • Fig. 5 in side view a wedge-shaped engagement contour
  • Fig. 8 in side view a section of the circuit with a curved engagement contour
  • Fig. 9 shows a diamond-shaped engagement contour in side view.
  • FIG. 1 and Fig. 2 an electrical circuit 2 for an electric motor is shown in detail.
  • the circuit 2 has a printed circuit board 4 as a circuit carrier.
  • the printed circuit board 4 is equipped with an electronic component 6.
  • the component 6 is designed as an inductive component, in particular as a choke with a cylindrical choke core 8 and with a choke winding 10 wound around it.
  • the winding ends of the choke winding 10 are designed as electrical (choke) connections 12 of the component 6.
  • the circuit board 4 has two spaced-apart soldering surfaces 14 for soldering connections and (soldering) contacting of the terminals 12. As can be seen in Fig. 3, for example, the soldering surfaces 14 are each penetrated by a slot-shaped circuit board recess 16 which extends along a longitudinal direction of the terminals 12.
  • the circuit board recess 16 is designed as a through-opening of the circuit board 4 (circuit board breakthrough). This means that the circuit board recess 16 is open both to a circuit board top side having the component 6 and to an opposite circuit board bottom side.
  • the choke winding 10 is designed, for example, with a round wire, whereby the approximately circular cross-section of the winding wire in the area of the connections 12 is formed flattened.
  • the connections 12 each have an engagement contour 18 which protrudes in the direction of the circuit board 4 and which is produced in particular by forming the winding wire.
  • Fig. 4 shows a forming process of the connection cross-section for flattening and creating the engagement contour 18.
  • the forming process is carried out, for example, as a stamping process.
  • the connection 12 is inserted into a stamping tool 20.
  • the stamping tool 20 has a (stamping, forming) stamp 22 with a stamping contour 24 and a counter bearing 26 with a recess 28.
  • the stamp 22 is lowered and the connection 12 is pressed into the recess 28 by means of the stamping contour 24.
  • the cross-section of the connection 12 is plastically formed or deformed.
  • connection 12 is joined or electrically contacted and connected to the soldering surface 14 using a reflow soldering process.
  • Fig. 5 shows the cross section of a wedge- or notch-shaped engagement contour 12, which partially engages in the circuit board recess 16.
  • the engagement contour 18 realizes a connection design for the connection 12, which mechanically counteracts a displacement or tilting of the connection 12 or the component 6 during the soldering process.
  • the engagement contour 18 is introduced essentially over the entire length of the connection 12, so that a particularly high engagement length is realized in the circuit board recess 16.
  • a second embodiment of the engagement contour 18 is explained in more detail below with reference to Fig. 6 to Fig. 8.
  • the engagement contour 18 for example, transversely to the longitudinal direction of the connection 12.
  • the engagement contour 18 has a convex curvature in cross section oriented in the direction of the circuit board recess 16.
  • the illustration in Fig. 8 shows a housing part 30, for example a motor mount for the electric motor, which partially houses the component 6.
  • the round winding wire is formed into an approximately diamond-shaped cross-sectional shape, wherein the side of the connection 12 facing the circuit board 4 forms a wedge- or tip-shaped engagement contour 18 for the circuit board recess 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung (2) für einen Elektromotor, wobei eine Leiterplatte (4) mit einer Leiterplattenaussparung (16) und eine elektronische Komponente (6) mit einem elektrischen Anschluss (12) zur Lötverbindung mit der Leiterplatte (4) bereitgestellt wird, wobei der Querschnitt des Anschlusses (12) zu einer Eingriffskontur (18) für die Leiterplattenaussparung (16) umgeformt wird, wobei die Komponente (6) auf der Leiterplatte (4) derart platziert wird, dass die Eingriffskontur (18) zumindest abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung (16) eingreift, und wobei der Anschluss (12) mittels eines Lötprozesses mit der Leiterplatte (4) kontaktiert und verbunden wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung für einen Elektromotor, aufweisend eine Leiterplatte und zumindest eine elektronische Komponente. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Schaltung sowie eine elektronische Komponente für eine solche Schaltung.
In einem modernen Kraftfahrzeug werden Elektromotoren in vielfältiger Weise als Antriebe für unterschiedliche Stellelemente eingesetzt. Elektromotoren werden beispielsweise als Fensterheber-, Schiebedach- oder Sitzverstellantriebe, als Lenkungsantriebe (EPS, Electrical Power Steering), als Kühlerlüfterantriebe oder als Getriebeaktuatoren eingesetzt. Derartige Elektromotoren müssen eine relativ hohe Drehmoment- oder Leistungsdichte aufweisen und auch bei hohen Temperaturen betriebssicher sein.
Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist üblicherweise einen mit einer Feld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist. Sowohl der Rotor als auch der Stator sind beispielsweise als Blechpakete aufgebaut, wobei Statorzähne in dazwischenliegenden Statornuten die Spulen der Feldwicklung tragen.
Bei einem bürstenlosen Elektromotor wird der zur Speisung der Statorwicklung vorgesehene Wechselstrom üblicherweise von einem Umrichter (Wechselrichter) erzeugt. Bei kleineren Elektromotoren ist dieser Umrichter zusammen mit einer zugeordneten Steuerelektronik häufig in einem Elektronikfach aufgenommen, welches in das Motorgehäuse integriert ist. i Die Elektronik weist in der Regel eine Leiterplatte auf, auf welchem (Leistungs- )Halbleiterschalter, Kondensatoren, und Drosseln als elektronische Komponenten der Umrichterschaltung angeordnet sind.
Insbesondere bei bauraumintensiven Komponenten wie Drosseln, ist es hierbei häufig erforderlich, die (Drossel-)Anschlüsse zur elektrischen Kontaktierung im Herstellungsprozess abzuflachen, um eine spezifizierte und enge Toleranz in Bezug auf die Parallelität und dreidimensionale Ausrichtung der Anschlüsse auf der Leiterplatte zu erreichen. Das Abflachen der Anschlüsse wird hierbei beispielsweise mittels eines Stempel-, Stanz-, oder Prägewerkzeugs durchgeführt, so dass der Querschnitt der Anschlüsse etwa rechteckförmig oder oval umgeformt wird.
Die Umformung führt zu einem flachen Leitungsdesign auf beiden Seiten der Komponente, welches dazu neigt, bei einem Reflow-Lötprozess zu schwimmen oder sogar zu (ver-)kippen. Eine solche Verschiebung oder Verkippung der Komponente kann dazu führen, dass die Anschlüsse aus der Lötfläche (Lötpad) herausragen. Außerdem kann die Komponente mit einem auf die Komponente aufgesetzten Gehäuse kollidieren, was ein mechanisches Montageproblem und im schlimmsten Fall einen elektrischen Kurzschluss verursachen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst genaue dreidimensionale Positionierung einer elektronischen Komponente auf einer Leiterplatte gewährleistet werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete elektrische Schaltung sowie eine besonders geeignete elektronische Komponente für eine solche Schaltung anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der elektrischen Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie hinsichtlich der elektronischen Komponente mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Schaltung und/oder die Komponente übertragbar und umgekehrt. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung einer elektrischen Schaltung für einen Elektromotor vorgesehen sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Hierzu werden eine Leiterplatte als Schaltungsträger und zumindest eine elektronische Komponente zur Bestückung der Leiterplatte bereitgestellt. Die Leiterplatte weist hierbei eine Leiterplattenaussparung, also eine lokale Aussparung (Vertiefung, Durchführöffnung, ...) auf der zu bestückenden Leiterplattenoberfläche, auf. Die elektronische Komponente weist einen elektrischen Anschluss zur Lötverbindung oder Lötkontaktierung mit der Leiterplatte auf. Die elektronische Komponente ist insbesondere als eine Drossel (Drosselspule, engl.: Choke) ausgeführt, wobei der Anschluss entsprechend als ein Drosselanschluss ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird der Querschnitt des Anschlusses zu einer Eingriffskontur für die Leiterplattenaussparung umgeformt. Die Eingriffskontur ist hierbei an einer der Leiterplatte zugewandten Unterseite des Anschlusses emporstehend angeformt. Insbesondere wird der Anschluss hierbei mittels eines Umformwerkzeugs, beispielsweise eines Stempel-, Stanz-, oder Prägewerkzeugs, umgeformt. Beispielsweise weist das Umformwerkzeug hierbei eine Vertiefung oder Kavität als Negativform für die Eingriffskontur auf. Die Eingriffskontur ist hierbei beispielsweise als Sicke, Kerbe oder Prägung des Anschlusses beziehungsweise dessen Querschnitts ausgeführt.
Der Anschluss ist zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit vorzugsweise abgeflacht ausgeführt. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass ein abgeflachter Anschluss bereitgestellt und anschließend mit der Eingriffskontur versehen wird. Ebenso denkbar ist, dass die Abflachung des Anschlusses im Zuge der Umformung vorgenommen wird. Verfahrensgemäß wird die Komponente beispielsweise mit einem Pick-and-Place- Prozess (P&P-Prozess) derart auf der Leiterplatte platziert, dass die Eingriffskontur zumindest abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung eingreift. Das Eingreifen der Eingriffskontur in die Leiterplattenaussparung kann hierbei beispielsweise nach Art eines Formschlusses ausgeführt sein. Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also form bedingt.
Abschließend wird der Anschluss mittels eines Lötprozesses mit der Leiterplatte gefügt, insbesondere mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert. Durch die Eingriffskontur ist ein Anschlussdesign für den Anschluss realisiert, welcher eine Verschiebung oder Verkippung des Anschlusses beziehungsweise der Komponente während des Lötprozesses entgegenwirkt. Dadurch werden das Verschieben und (Ver-)Kippen der Komponente mechanisch verhindert, wodurch ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung realisiert ist. Insbesondere ist durch das Zusammenwirken der Eingriffskontur und der Leiterplattenaussparung eine besonders zuverlässige und genaue dreidimensionale Positionierung der Komponente auf der Leiterplatte realisierbar.
Vorzugsweise weist die Komponente zumindest zwei Anschlüsse zur Kontaktierung mit der Leiterplatte auf. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass lediglich einer der Anschlüsse mit einer Eingriffskontur versehen wird, wobei die Leiterplatte entsprechend lediglich eine Leiterplattenaussparung aufweist. Vorzugsweise sind jedoch mehrere oder alle Anschlüsse mit jeweils einer Eingriffskontur versehen, welche jeweils in eine zugeordnete Leiterplattenaussparung eingreifen. Dadurch ist eine besonders stabile und betriebssichere Halterung der Komponente während des Lötprozesses gewährleistet. In einer vorteilhaften Ausführung wird der Anschluss mittels eines Reflow-Lötpro- zesses mit der Leiterplatte gefügt. Die Eingriffskontur verhindert eine Positionsveränderung beim Reflow-Lötprozess nach dem Platzieren des Bauteils auf der Leiterplatte, so dass eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Schaltung ermöglicht ist.
Der Anschluss ist hierbei insbesondere für eine Oberflächenmontage auf der Leiterplatte ausgeführt. Mit anderen Worten ist die Komponente vorzugsweise als ein SMD-Bauteil (engl.: Surface-mounted device, SMD), ausgeführt. Dies bedeutet, dass der Anschluss als eine lötfähige Anschlussfläche zur direkten Lötbefestigung auf der Leiterplatte ausgeführt ist.
In einer denkbaren Weiterbildung wird der Querschnitt des Anschlusses durch einen Prägeprozess in die Eingriffskontur umgeformt.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung ist für einen Elektromotor vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Schaltung ist vorzugsweise mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Schaltung weist eine Leiterplatte als Schaltungsträger und mindestens eine darauf angeordnete elektronische Komponente auf. Die Komponente weist hierbei einen elektrischen Anschluss zur Lötverbindung und -kontaktierung mit der Leiterplatte auf, wobei die Leiterplatte und der Anschluss durch einen Lötprozess mittels einer Lötverbindung miteinander gefügt sind. Die Leiterplatte weist hierbei im Bereich der Lötverbindung eine Leiterplattenaussparung auf, wobei der Querschnitt des Anschlusses eine Eingriffskontur aufweist, welche zumindest abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung eingreift. Durch die Eingriffskontur ist eine Positionsveränderung der Komponente bei der Herstellung der Lötverbindung vorteilhaft und einfach verhindert, so dass die elektrische Schaltung eine besonders hohe Positionsgenauigkeit der elektronischen Komponente aufweist. Dadurch ist eine besonders geeignete elektrische Schaltung realisiert. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Leiterplatte eine Lötfläche (Lötpad) für die Lötverbindung mit dem Anschluss auf. Dies bedeutet, dass der Lötprozess zur Herstellung der Lötverbindung insbesondere als ein Reflow-Lötprozess ausgeführt ist, und dass die Komponente insbesondere als ein SMD-Bauteil ausgeführt ist. Die Lötfläche ist hierbei von der Leiterplattenaussparung durchsetzt. Mit anderen Worten ist die Leiterplattenaussparung in die Lötfläche eingebracht. Dadurch ist sichergestellt, dass der Anschluss im Bereich der Lötverbindung durch die Eingriffskontur stabilisierend an der Leiterplatte gehalten ist, so dass ein Verkippen oder Verschieben der Komponente vorteilhaft entgegengewirkt ist.
Die Leiterplattenaussparung kann beispielsweise als eine sickenartige oder sacklochartige Vertiefung in die Leiterplatte eingebracht sein. In einer denkbaren Ausführung ist die Leiterplattenaussparung jedoch insbesondere als eine Durchführöffnung der Leiterplatte, also als eine Bohrung oder ein Loch, ausgeführt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Leiterplattenaussparung im Lötprozess nicht durch das aufgeschmolzene Lot aufgefüllt und die Eingriffskontur aus der Leiterplattenaussparung herausgespült wird. Durch die Ausführung als Durchführöffnung ist somit ein sicherer und zuverlässiger Sitz der Eingriffskontur innerhalb der Leiterplattenaussparung während des Lötprozesses gewährleistet.
In einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich die Eingriffskontur entlang einer Längsrichtung des Anschlusses. Vorzugsweise ist die Eingriffskontur entlang der gesamten Länge des Anschlusses eingebracht. Die Leiterplattenaussparung ist hierbei zweckmäßigerweise schlitzförmig, so dass eine hohe Eingriffslänge zwischen dem Anschluss und der Leiterplatte realisiert ist. Dadurch wird die Stabilität während des Lötprozesses verbessert.
In einer denkbaren Ausbildung ist die Eingriffskontur als eine in Richtung der Leiterplattenaussparung orientierte konvexe Wölbung ausgeführt. Mit anderen Worten ist die Eingriffskontur als eine konvex gekrümmte Anschlussoberfläche ausgebildet. Die Eingriffskontur weist im Querschnitt beispielsweise eine etwa halbrunde oder domartige Form auf. Unter einer konvexen Wölbung ist hierbei eine nach außen gewölbte Oberfläche zu verstehen. Die Oberfläche eines Körpers ist hierbei konvex, wenn eine gerade Strecke zwischen beliebig wählbaren Punkten dieser Fläche komplett innerhalb des Körpers verläuft. Dabei sind andere Bereiche der Oberfläche außer Betracht zu lassen.
In einer ebenso denkbaren alternativen Ausbildung ist die Eingriffskontur im Querschnitt keilförmig oder spitz zulaufend ausgeführt. Es ist also eine Spitze auf der Leiterplatte zugewandten Seite des Anschlusses vorsehen. Die Spitze oder der Keil weisen im Querschnitt beispielsweise einen spitzen Öffnungswinkel, beispielsweise einen Winkel von 45°, auf. Durch die Spitze ist ein besonders einfaches und selbstzentrierendes Einsetzen der Eingriffskontur in die Leiterplattenaussparung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße elektronische Komponente ist insbesondere als ein induktives Bauteil, beispielsweise als eine Drossel, ausgeführt. Die elektronische Komponente ist für eine vorstehend beschriebene elektrische Schaltung vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Komponente weist hierbei einen elektrischen Anschluss zur Lötkontaktierung mit einer Leiterplatte der Schaltung auf, wobei der Querschnitt des Anschlusses eine Eingriffskontur für ein zumindest abschnittsweises Eingreifen in eine Leiterplattenaussparung der Leiterplatte aufweist. Die Eingriffskontur des Anschlusses verhindert eine Positionsveränderung bei einem Lötprozess nach dem Bestücken der Leiterplatte. Dadurch ist eine besonders geeignete Komponente für eine elektrische Schaltung realisiert.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
Fig. 1 in Draufsicht ausschnittsweise eine elektrische Schaltung mit einer Leiterplatte und mit einer elektronischen Komponente,
Fig. 2 in Perspektive ausschnittsweise die Komponente und Leiterplatte,
Fig. 3 in Draufsicht eine Lötfläche der Leiterplatte mit einer Leiterplattenaussparung,
Fig. 4 in Seitenansicht ein Prägeprozess zum Einbringen einer Eingriffskontur in einen Anschluss der Komponente, Fig. 5 in Seitenansicht eine keilförmige Eingriffskontur,
Fig. 6 in Seitenansicht einen alternativen Prägeprozess,
Fig. 7 in Seitenansicht eine konvex gewölbte Eingriffskontur,
Fig. 8 in Seitenansicht ausschnittsweise die Schaltung mit einer gewölbten Eingriffskontur, und
Fig. 9 in Seitenansicht eine rautenförmige Eingriffskontur.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 und in der Fig. 2 ist ausschnittsweise eine elektrische Schaltung 2 für einen Elektromotor gezeigt. Die Schaltung 2 weist eine Leiterplatte 4 als Schaltungsträger auf. Die Leiterplatte 4 ist mit einer elektronischen Komponente 6 bestückt.
Die Komponente 6 ist als ein induktives Bauteil, insbesondere als eine Drossel mit einem zylindrischen Drosselkern 8 und mit einer darum gewickelten Drosselwicklung 10, ausgeführt. Die Wicklungsenden der Drosselwicklung 10 sind als elektrische (Drossel-)Anschlüsse 12 der Komponente 6 ausgeführt.
Die Leiterplatte 4 weist zwei beabstandete Lötflächen 14 zur Lötverbindung und (Löt-)Kontaktierung der Anschlüsse 12 auf. Wie beispielsweise in der Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Lötflächen 14 jeweils von einer schlitzförmigen Leiterplattenaussparung 16 durchsetzt, welche sich entlang einer Längsrichtung der Anschlüsse 12 erstreckt.
Die Leiterplattenaussparung 16 ist als eine Durchführöffnung der Leiterplatte 4 (Leiterplattendurchbruch) ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Leiterplattenaussparung 16 sowohl zu einer die Komponente 6 aufweisenden Leiterplattenoberseite als auch zu einer gegenüberliegenden Leiterplattenunterseite geöffnet ist.
Die Drosselwicklung 10 ist beispielsweise mit einem Runddraht ausgeführt, wobei der etwa kreisrunde Querschnitt des Wicklungsdrahts im Bereich der Anschlüsse 12 abgeflacht umgeformt ist. Die Anschlüsse 12 weisen hierbei jeweils eine in Richtung der Leiterplatte 4 emporstehende Eingriffskontur 18 auf, welche insbesondere durch Umformung des Wicklungsdrahts erzeugt sind.
In der Fig. 4 ist ein Umformprozess des Anschlussquerschnitts zur Abflachung und Erzeugung der Eingriffskontur 18 gezeigt. Der Umformprozess ist beispielsweise als ein Prägeprozess ausgeführt. Hierzu wird der Anschluss 12 in ein Prägewerkzeug 20 eingesetzt. Das Prägewerkzeug 20 weist einen (Präge-, Umform-)Stem- pel 22 mit einer Prägekontur 24 und ein Gegenlager 26 mit einer Vertiefung 28 auf. Der Stempel 22 wird abgesenkt und der Anschluss 12 mittels der Prägekontur 24 in die Vertiefung 28 eingepresst. Dabei wird der Querschnitt des Anschlusses 12 plastisch umgeformt oder verformt.
Im Anschluss an den Umformungs- oder Prägeprozess wird die Komponente 6 beispielsweise mit einem Pick-and-Place-Prozess (P&P-Prozess) derart auf der Leiterplatte 4 platziert, dass die Eingriffskontur 18 zumindest abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung 16 eingreift. Abschließend wird der Anschluss 12 mittels eines Reflow-Lötprozesses mit der Lötfläche 14 gefügt beziehungsweise elektrisch kontaktiert und verbunden.
Die Fig. 5 zeigt hierbei den Querschnitt einer keil- oder kerbenförmigen Eingriffskontur 12, welche abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung 16 eingreift. Durch die Eingriffskontur 18 ist ein Anschlussdesign für den Anschluss 12 realisiert, welcher eine Verschiebung oder Verkippung des Anschlusses 12 beziehungsweise der Komponente 6 während des Lötprozesses mechanisch entgegenwirkt.
In den Ausführungen der Fig. 1 bis 5 ist die Eingriffskontur 18 im Wesentlichen über die gesamte Länge des Anschlusses 12 eingebracht, so dass eine besonders hohe Eingriffslänge in der Leiterplattenaussparung 16 realisiert ist.
Nachfolgend ist anhand der Fig. 6 bis Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Eingriffskontur 18 näher erläutert. In dieser Ausführung ist die Eingriffskontur 18 beispielsweise quer zur Längsrichtung des Anschlusses 12 eingebracht. Die Eingriffskontur 18 weist hierbei im Querschnitt eine in Richtung der Leiterplattenaussparung 16 orientierte konvexe Wölbung auf. In der Darstellung der Fig. 8 ist ein Gehäuseteil 30, beispielsweise ein Motorträger für den Elektromotor, gezeigt, welches die Komponente 6 teilweise einhaust.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist der runde Wickeldraht zu einer etwa rautenförmigen Querschnittsform umgeformt, wobei die der Leiterplatte 4 zugewandte Seite des Anschlusses 12 eine keil- oder spitzenförmige Eingriffskontur 18 für die Leiterplattenaussparung 16 bildet.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
2 Schaltung
4 Leiterplatte 6 Komponente
8 Drosselkern
10 Drosselwicklung
12 Anschluss
14 Lötfläche 16 Leiterplattenaussparung
18 Eingriffskontur
20 Prägewerkzeug
22 Stempel
24 Prägekontur 26 Gegenlager
28 Vertiefung
30 Gehäuseteil ii

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung (2) für einen Elektromotor,
- wobei eine Leiterplatte (4) mit einer Leiterplattenaussparung (16) und eine elektronische Komponente (6) mit einem elektrischen Anschluss (12) zur Lötverbindung mit der Leiterplatte (4) bereitgestellt wird,
- wobei der Querschnitt des Anschlusses (12) zu einer Eingriffskontur (18) für die Leiterplattenaussparung (16) umgeformt wird,
- wobei die Komponente (6) auf der Leiterplatte (4) derart platziert wird, dass die Eingriffskontur (18) zumindest abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung (16) eingreift, und
- wobei der Anschluss (12) mittels eines Lötprozesses mit der Leiterplatte (4) kontaktiert und verbunden wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (12) mittels eines Reflow-Lötprozesses mit der Leiterplatte (4) kontaktiert und verbunden wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Anschlusses (12) durch einen Prägeprozess in die Eingriffskontur (18) umgeformt wird. Elektrische Schaltung (2) für einen Elektromotor, aufweisend eine Leiterplatte (4) als Schaltungsträger und mindestens eine darauf angeordnete elektronische Komponente (6),
- wobei die Komponente (6) einen elektrischen Anschluss (12) zur Lötverbindung mit der Leiterplatte (4) aufweist,
- wobei die Leiterplatte (4) und der Anschluss (12) durch einen Lötprozess mittels einer Lötverbindung miteinander kontaktiert sind, - wobei die Leiterplatte (4) im Bereich der Lötverbindung eine Leiterplattenaussparung (16) aufweist, und
- wobei der Querschnitt des Anschlusses (12) eine Eingriffskontur (18) aufweist, welche zumindest abschnittsweise in die Leiterplattenaussparung (16) eingreift. Elektrische Schaltung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) eine von der Leiterplattenaussparung (16) durchsetzte Lötfläche (14) für die Lötverbindung aufweist. Elektrische Schaltung (2) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplattenaussparung (16) eine Durchführöffnung der Leiterplatte (4) ist. Elektrische Schaltung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Eingriffskontur (18) entlang einer Längsrichtung des Anschlusses (12) erstreckt. Elektrische Schaltung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffskontur (18) als eine konvexe Wölbung ausgeführt ist. Elektrische Schaltung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffskontur (18) keilförmig ausgeführt ist. Elektronische Komponente (6) für eine elektrische Schaltung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, aufweisend einen elektrischen Anschluss (12) zur Lötkontaktierung mit einer Leiterplatte (4) der Schaltung (2), wobei der Querschnitt des Anschlusses (12) eine Eingriffskontur (18) für ein zumindest abschnittsweises Eingreifen in eine Leiterplattenaussparung (16) der Leiterplatte (4) aufweist.
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