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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Außenkontaktierung eines Schaltungsmoduls nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1, von einem korrespondierenden Schaltungsmodul nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 6, von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 10 und von einem zugehörigen Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaltungsanordnung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 13.
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Üblicherweise enthalten Moldmodule elektronische Schaltkreise, welche mit einer Moldmasse umspritzt sind. Für eine elektrische Außenkontaktierung stehen Außenkontakte, wie beispielsweise gestanzte Pins, zur Verfügung, welche aus der Moldmasse herausragen und mit verschiedenen Kontaktiertechniken, wie beispielsweise Löten, Laserschweißen, Widerstandsschweißen und/oder mit einer Kaltkontaktiertechnik, wie beispielsweise einer Einpresstechnik, einer Nietverbindung, einer Schraubverbindung, einer Durchsetzfügeverbindung, einer Schneid-Klemm-Verbindung (SKV), usw., elektrisch mit der Außenwelt verbunden werden können. Die verschiedenen Kontaktiertechniken stellen jeweils spezifische Anforderungen an das Material und die Oberflächen der Außenkontakte. Für Signalströme und Leistungsanschlüsse werden häufig verschiedene Kontaktiertechniken am gleichen Modul gewünscht. Für diese verschiedenen Kontaktiertechniken lassen sich aufgrund diverser technischer Randbedingungen nur sehr schwer oder gar nicht eine gemeinsame Oberfläche finden. Auch die erforderlichen Eigenschaften des Grundmaterials sind häufig unvereinbar, so dass viele Kontaktiermöglichkeiten grundsätzlich nicht realisierbar sind. Dies kann starke Einschränkungen bei der Produktkonstruktion nach sich ziehen.
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Die Prozessierung der Oberfläche der Außenkontakte kann vor oder nach dem Molden der Module beispielsweise galvanisch erfolgen. Erfolgt die Prozessierung der Oberfläche vor dem Moldprozess, dann sind Einflüsse auf die nachfolgenden Prozesse der Modulherstellung ebenso zu beachten, wie Einflüsse der nachfolgenden Prozesse auf die bereits bestehende Oberfläche. Erfolgt die Abscheidung der Oberfläche nach dem Moldprozess, dann sind mögliche Einflüsse auf das komplette Modul zu berücksichtigen. Beides schränkt die Auswahl möglicher Oberflächen weiter ein.
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In der Druckschrift
US 2010/0035444 A1 wird beispielsweise ein IC-Adapter beschrieben, welcher zwischen einer Kugelgitteranordnung (Ball Grid Array, BGA) und einem IC-Modul angeordnet ist. Der IC-Adapter umfasst einen Grundkörper, in welchem federnde Kontaktelemente angeordnet sind, welche eine lösbare elektrische Kontaktierung des IC-Moduls ermöglichen. Ähnliche IC-Adapter werden auch in den Druckschriften
US 2008/0018353 A1 und
US 6,948,946 B1 beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Außenkontaktierung eines Schaltungsmoduls, das erfindungsgemäße Schaltungsmodul, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Schaltungsmodulherstellung von der Bereitstellung der für die Außenkontaktierung benötigten Kontaktoberflächen bzw. Materialien in vorteilhafter Weise entkoppelt ist. Die Außenkontakte bestehen im Allgemeinen aus dem vom Schaltungsmodul vorgegebenen Material, wie z.B. Kupfer einer bestimmten Härte, und können ohne Prozessierung einer zusätzlichen Oberfläche direkt mit der vorzugsweise als Kontaktierrahmen ausgeführten Vorrichtung zur Außenkontaktierung verbunden vorzugsweise verschweißt werden.
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Die Beschichtung der Kontaktelemente der als Kontaktierrahmen ausgeführten Vorrichtung zur Außenkontaktierung mit einer geeigneten Oberfläche und die Umspritzung der Kontaktelemente mit Kunststoff zur Herstellung des als Rahmen ausgeführten Grundkörpers der Außenkontaktierungsvorrichtung erfolgt vorab, so dass keine Wechselwirkungen mit der Herstellung der Schaltungsmodule beachtet werden müssen. Für die Kontaktelemente der Außenkontaktierungsvorrichtung können Materialien eingesetzt werden, welche sich vom Stanzgittermaterial der Anschlusskontakte des Schaltungsmoduls chemisch oder mechanisch unterscheiden. Durch diese zusätzliche Flexibilität wird es in vorteilhafter Weise möglich, die mit dem Kontaktierrahmen verbundenen Schaltungsmodule beispielsweise direkt mittels Einpresstechnik in Leiterplatten zu kontaktieren.
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Die aus den Schaltungsmodulen herausragenden Außenkontakte werden beispielsweise mit den Kontaktelementen der Außenkontaktierungsvorrichtung verschweißt. Aus Kupfer bestehende Außenkontakte des Schaltungsmoduls können direkt verarbeitet werden, ohne dass eine Oberfläche aufgebracht werden muss. Hierfür bietet sich beispielsweise ein geregeltes Laserstrahlschweißverfahren an. Alternativ können die Außenkontakte des Schaltungsmoduls aber auch mit einer schweißbaren Standardoberfläche versehen werden, so dass einzelne Außenkontakte des Schaltungsmoduls unter Umgehung der Außenkontaktierungsvorrichtung direkt mit äußeren Kontakten verschweißt werden können, während die restlichen Außenkontakte des Schaltungsmoduls an Kontaktelemente der Außenkontaktierungsvorrichtung geschweißt und über diese weiterverbunden werden können. Die Außenkontaktierungsvorrichtung besteht z.B. aus mit Kunststoff umspritzten, abgewinkelten Einlegeteilen, welche beispielswiese an ihrem einen Ende mit den Außenkontakten des Schaltungsmoduls verschweißt werden. Am anderen Ende der Einlegeteile kann die Kontaktierung in Abhängigkeit von der Anwendung mittels verschiedener Kontaktierverfahren, wie beispielsweise Löten, Einpressen, Nieten, Schrauben, Toxen (Durchsetzfügeverbinden) oder auch mit einem Schneid-Klemm-Verfahren erfolgen. Zudem ist eine Kombination der verschiedenen Kontaktierverfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Außenkontaktierungsvorrichtung bei Verwendung der Schaltungsmodule in Verbindung mit Leiterplatten. Zur Erreichung höherer Stromtragfähigkeit kann die Außenkontaktierungsvorrichtung einen Außenkontakt des Schaltungsmoduls beispielsweise auch auf mehrere elektrisch miteinander verbundene Einpressstifte umsetzen. Die Außenkontaktierungsvorrichtung ermöglicht es zusätzlich, Schaltungsmodule mit verschiedenen Layouts auf die gleiche Leiterplatte zu kontaktieren, da eine Umsetzung des Layouts der Außenkontakte des jeweiligen Schaltungsmoduls auf das Layout der Kontaktbereiche der Leiterplatte innerhalb der Außenkontaktierungsvorrichtung erfolgen kann. Das Material der Kontaktelemente der Außenkontaktierungsvorrichtung kann deutlich härter gewählt werden als das Material der Außenkontakte des Schaltungsmoduls. Dadurch lassen sich in vorteilhafter Weise Einpressstifte und Schneid-Klemm-Verbindungsklemmen zur Außenkontaktierung der Schaltungsmodule realisieren. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Außenkontakte des Schaltungsmoduls bei dieser Art der Kontaktierung nicht abgebogen werden müssen, so dass zusätzlich die Gefahr von mechanischen Vorschädigungen an den Schaltungsmodulen minimiert werden kann. Bei starker Schüttelbeanspruchung ist es zusätzlich möglich, die Außenkontaktierungsvorrichtung mechanisch zu fixieren, um ein Lösen der Steckkontakte zu unterbinden. Durch geeignete Wahl der Höhe der Außenkontaktierungsvorrichtung ist es möglich, einen Zwischenraum zwischen dem Schaltungsmodul und der Leiterplatte so geräumig zu gestalten, dass die Leiterplatte unterhalb des Schaltungsmoduls mit Bauelementen bestückt werden kann.
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Bei geeigneter Ausführung der Außenkontaktierungsvorrichtung kann diese zusätzlich die Funktion einer Feder übernehmen, welche das Schaltungsmodul nach der Montage mit seiner Ober- oder Unterseite auf ein Wärmeleitelement, wie beispielsweise einen Kühlkörper ein mit einem Kühlkörper verbundenes Wärmekoppelelement usw. drückt, so dass die Abfuhr von Wärme gewährleistet werden kann.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zur Außenkontaktierung eines Schaltungsmoduls zur Verfügung, welches mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreis, ein Gehäuse und mehrere Außenkontakte umfasst, wobei der mindestens eine Schaltkreis vollständig in dem Gehäuse angeordnet ist, und die mehreren Außenkontakte aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Erfindungsgemäß sind ein als Rahmen ausgeführter Grundkörper und mindestens ein Kontaktelement mit zwei Kontaktbereichen vorgesehen. Hierbei ist ein erster Kontaktbereich des jeweiligen Kontaktelements als Kontaktpartner für mindestens einen Außenkontakt des Schaltungsmoduls ausgeführt, und ein zweiter Kontaktbereich ist als Kontaktpartner für eine weitere Kontaktierung ausgeführt, welche mittels einer vorgegebenen Verbindungsart realisierbar ist. Des Weiteren ist der erste Kontaktbereich eines korrespondierenden Kontaktelements des Kontaktierrahmens mittels einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem mindestens einen Außenkontakt verbindbar. Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schaltkreis mindestens ein elektronisches und/oder elektromechanisches Bauteil, wie beispielsweise Transistoren, Spulen, Kondensatoren, Widerstände usw. Somit kann der Schaltkreis aus einer Vielzahl von verschiedenen Bauteilen aber auch nur aus einem Bauteil, wie beispielsweise einem Leistungstransistor bestehen.
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Des Weiteren stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Schaltungsmodul zur Verfügung, welches mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreis, ein Gehäuse, mehrere Außenkontakte und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Außenkontaktierung umfasst. Hierbei ist der mindestens eine Schaltkreis vollständig in dem Gehäuse angeordnet, und die mehreren Außenkontakte sind aus dem Gehäuse herausgeführt, wobei mindestens einer der Außenkontakte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Außenkontaktierung verbunden ist.
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Mindestens ein erfindungsgemäßes Schaltungsmodul kann mit einer Leiterplatte zu einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kombiniert werden, wobei das mindestens eine Schaltungsmodul mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreis, ein Gehäuse, mehrere Außenkontakte und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Außenkontaktierung umfasst. Hierbei ist der mindestens eine Schaltkreis vollständig in dem Gehäuse angeordnet, und die mehreren Außenkontakte sind aus dem Gehäuse herausgeführt, wobei mindestens einer der Außenkontakte über die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Außenkontaktierung mit mindestens einem korrespondierenden Kontaktbereich der Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
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Zudem stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung zur Verfügung, welche mindestens ein Schaltungsmodul und eine Leiterplatte umfasst, wobei das mindestens eine Schaltungsmodul mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreis, ein Gehäuse, mehrere Außenkontakte und eine Vorrichtung zur Außenkontaktierung umfasst, wobei der mindestens eine Schaltkreis vollständig in dem Gehäuse angeordnet ist, und die mehreren Außenkontakte aus dem Gehäuse herausgeführt sind, und wobei mindestens einer der Außenkontakte über die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Außenkontaktierung mit mindestens einem korrespondierenden Kontaktbereich der Leiterplatte elektrisch verbunden wird. Erfindungsgemäß werden die Vorrichtung zur Außenkontaktierung und das mindestens eine Schaltungsmodul getrennt voneinander hergestellt, wobei der erste Kontaktbereich eines korrespondierenden Kontaktelements des Kontaktierrahmens mittels einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem mindestens einen Außenkontakt des Schaltungsmoduls verbunden wird, und der zweite Kontaktbereich des korrespondierenden Kontaktelements mittels einer vorgebbaren Verbindungsart mit dem korrespondierenden Kontaktbereich der Leiterplatte verbunden wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur Außenkontaktierung eines Schaltungsmoduls, des im unabhängigen Patentanspruch 6 angegebenen Schaltungsmoduls, der im unabhängigen Patentanspruch 10 angegebenen Schaltungsanordnung sowie des im unabhängigen Patentanspruch 13 angegebenen Verfahrens zur Herstellung einer Schaltungsanordnung möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass das Material des mindestens einen Kontaktelements mindestens eine andere chemische und/oder mechanische Eigenschaft als das Material des mindestens einen Außenkontakts aufweist. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Außenkontaktierung des Schaltungsmoduls an die jeweilige Anwendung, eine Stromlast usw. anzupassen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der zweite Kontaktbereich eines Kontaktelements beispielsweise als Kontaktpartner für eine Lötverbindung und/oder für eine Einpressverbindung und/oder für eine Schneid-Klemm-Verbindung ausgeführt werden. Dadurch können verschiedene Verbindungstechniken zur Kontaktierung der Außenkontakte des Schaltungsmoduls in vorteilhafter Weise kombiniert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann am Grundkörper mindestens ein Aussparungsbogen ausgebildet werden, welcher eine Direktkontaktierung eines korrespondierenden Außenkontakts des Schaltungsmoduls ermöglicht.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das mindestens eine Kontaktelement als abgewinkeltes Einlegeteil ausgeführt werden, welches mit einem den Grundkörper ausbildenden Kunststoff umspritzt ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Ausführung des Kontaktierrahmens, welcher einfach an die jeweiligen Kontaktierungsanforderungen angepasst werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltungsmoduls kann das Gehäuse beispielsweise aus einer Moldmasse gebildet werden, mit welcher der mindestens eine elektrische und/oder elektronische Schaltkreis fluiddicht umspritzt ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltungsmoduls kann der mindestens eine Außenkontakt eine schweißfähige Oberfläche aufweisen. Die stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich eines korrespondierenden Kontaktelements und dem mindestens einen Außenkontakt des Schaltungsmoduls kann vorzugsweise als Schweißverbindung und/oder Lötverbindung hergestellt werden. Alternativ kann die stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich eines korrespondierenden Kontaktelements und dem mindestens einen Außenkontakt des Schaltungsmoduls auch als Schneid-Klemm-Verbindung und/oder Nietverbindung und/oder Schraubverbindung und/oder Durchsetzfügeverbindung hergestellt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Vorrichtung zur Außenkontaktierung definierte Abmessungen aufweisen, um einen definierten Abstand zwischen dem Gehäuse des Schaltungsmoduls und der Leiterplatte vorzugeben. Der Abstand kann vorzugsweise so definiert werden, dass Bereiche der Leiterplatte, welche unter den Schaltungsmodulen angeordnet sind, mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen bestückt werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Vorrichtung zur Außenkontaktierung ein Kontaktierungslayout des Schaltungsmoduls an ein Kontaktierungslayout der Leiterplatte adaptieren. Dadurch können Schaltungsmodule, welche verschiedene Kontaktierungslayouts aufweisen, mit der gleichen Leiterplatte kontaktiert werden oder umgekehrt. Das bedeutet, dass Leiterplatten, welche verschiedene Kontaktierungslayouts aufweisen, mit dem gleichen Schaltungsmodul kontaktiert werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das mindestens eine Kontaktelement als abgewinkeltes Einlegeteil ausgeführt und zur Bildung des als Rahmen ausgeführten Grundkörpers der Vorrichtung zur Außenkontaktierung mit Kunststoff umspritzt werden, wobei der mindestens eine elektrische und/oder elektronische Schaltkreis zur Bildung des Gehäuses des jeweiligen Schaltungsmoduls mit einer Moldmasse fluiddicht umspritzt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der zweite Kontaktbereich eines Kontaktelements als Kontaktpartner beispielsweise für eine Lötverbindung und/oder für eine Einpressverbindung und/oder für eine Schneid-Klemm-Verbindung und/oder für eine Nietverbindung und/oder für eine Schraubverbindung und/oder für eine Durchsetzfügeverbindung ausgeführt werden. Dadurch kann das Schaltungsmodul einfach und schnell an verschiedene Ausführungsformen der Kontaktbereiche eines Kontaktpartners angepasst werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsmoduls.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Schaltungsmodul aus 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaltungsmodul 10, welches ein Gehäuse 12, in welchem mindestens ein nicht dargestellter elektrischer und/oder elektronischer Schaltkreis mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil angeordnet ist, mehrere aus dem Gehäuse 12 herausgeführte Außenkontakte 14, 14a, 14b, 14c, 14d und eine Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung umfasst, wobei mindestens einer der Außenkontakte 14, 14a, 14b, 14c mit der Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung verbunden ist. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 mit dem Schaltungsmodul 10 aus 1 und einer Leiterplatte 30, wobei mindestens einer der Außenkontakte 14b über die Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung mit mindestens einem korrespondierenden Kontaktbereich 34 der Leiterplatte 30 elektrisch verbunden ist.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, ist das dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung des Schaltungsmoduls 10 als Kontaktierrahmen ausgeführt, welcher erfindungsgemäß einen als Rahmen ausgeführten Grundkörper 22 und mindestens ein Kontaktelement 24, 24a, 24b, 24c mit zwei Kontaktbereichen 24.1, 24a.1, 24b.1, 24c.1, 24a.2, 24b.2, 24c.2 aufweist. Hierbei ist ein erster Kontaktbereich 24.1, 24a.1, 24b.1, 24c.1 des jeweiligen Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c als Kontaktpartner für mindestens einen Außenkontakt 14, 14a, 14b, 14c des Schaltungsmoduls 10 ausgeführt, und ein zweiter Kontaktbereich 24a.2, 24b.2, 24c.2 ist als Kontaktpartner für eine weitere Kontaktierung 5 ausgeführt, welche mittels einer vorgegebenen Verbindungsart realisierbar ist, wobei der erste Kontaktbereich 24.1, 24a.1, 24b.1, 24c.1 eines korrespondierenden Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c des Kontaktierrahmens 20 mittels einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung 3 mit dem mindestens einen Außenkontakt 14, 14a, 14b, 14c verbindbar ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Außenkontakte 14, 14a, 14b, 14c, 14.d des Schaltungsmoduls 10 aus Kupfer mit einer bestimmten Härte und können ohne Prozessierung einer zusätzlichen Oberfläche direkt mit den Kontaktelementen 24, 24a, 24b, 24c des Kontaktierrahmens 20 oder einem Direktkontakt 44 verbunden, vorzugsweise verschweißt werden. Das bedeutet, dass der mindestens eine Außenkontakt 14, 14a, 14b, 14c, 14d vorzugsweise eine schweißfähige Oberfläche aufweist. Daher kann die stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung 3 zwischen dem ersten Kontaktbereich 24.1, 24a.1, 24b.1, 24c.1 eines korrespondierenden Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c und dem mindestens einen Außenkontakt 14, 14a, 14b, 14c des Schaltungsmoduls 10 vorzugsweise als Schweißverbindung über ein Laserschweißverfahren, ein Widerstandsschweißverfahren usw. hergestellt werden. Alternativ kann die stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung 3 zwischen dem ersten Kontaktbereich 24.1, 24a.1, 24b.1, 24c.1 eines korrespondierenden Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c und dem mindestens einen Außenkontakt 14, 14a, 14b, 14c des Schaltungsmoduls 10 beispielsweise als Lötverbindung und/oder Nietverbindung und/oder Schraubverbindung und/oder Durchsetzfügeverbindung hergestellt werden. Gleiches gilt für die Direktverbindung 7 zwischen dem Außenkontakt 14d und einem Direktkontakt 44. Zudem kann die als Kontaktierrahmen ausgeführte Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung ein Kontaktierungslayout des Schaltungsmoduls 10 an ein Kontaktierungslayout der Leiterplatte 30 adaptieren oder umgekehrt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen alle Außenkontakte 14, 14a, 14b, 14c, 14d eine einheitliche Oberfläche, hier eine Kupferoberfläche auf. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann wenigstens einer der Außenkontakte 14, 14a, 14b, 14c, 14d eine andere, vorzugsweise eine veredelte Oberfläche aufweisen. So kann beispielsweise der Außenkontakt 14d für die Verbindung mit dem Direktkontakt 44 eine versilberte Oberfläche aufweisen.
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Des Weiteren kann das Material des mindestens einen Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c mindestens eine andere chemische und/oder mechanische Eigenschaft als das Material des mindestens einen Außenkontakts 14, 14a, 14b, 14c, 14d aufweisen. So kann der zweite Kontaktbereich 24a.2, 24b.2, 24c.2 eines Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c beispielsweise als Kontaktpartner für eine Schweißverbindung und/oder Lötverbindung und/oder für eine Einpressverbindung 5 und/oder für eine Schneid-Klemm-Verbindung und/oder für eine Nietverbindung und/oder für eine Schraubverbindung und/oder für eine Durchsetzfügeverbindung ausgeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, weist ein zweiter Kontaktbereich 24a.2 eines ersten Kontaktelements 24a beispielsweise mehrere elektrisch miteinander verbundene Einpressstifte auf, um eine höhere Stromtragfähigkeit erzielen zu können. Ein zweiter Kontaktbereich 24b.2 eines zweiten Kontaktelements 24b ist beispielsweise als einfacher Einpressstift ausgeführt, und ein zweiter Kontaktbereich 24c.2 eines dritten Kontaktelements 24c ist beispielsweise als Schneid-Klemm-Verbindungsklemme ausgeführt. Das Material der Kontaktelemente 24, 24a, 24b, 24c kann deutlich härter gewählt werden als das Material der Außenkontakte 14, 14a, 14b, 14c, 14d. Dadurch lassen sich die Einpressstifte 24a.2, 24b.2 und Schneid-Klemm-Verbindungsklemmen 24c.2 zur Außenkontaktierung des Schaltungsmoduls 10 realisieren.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist am Grundkörper 22 des Kontaktierrahmens 20 ein Aussparungsbogen 28 ausgebildet, welcher die Direktkontaktierung 7 des korrespondierenden Außenkontakts 14d des Schaltungsmoduls 10 ermöglicht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der Aussparungsbogen 28 des Grundkörpers 22 unter dem Direktkontakt 44. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform kann der Aussparungsbogen des Grundkörpers 22 über dem Direktkontakt 44 verlaufen.
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Wie insbesondere aus 2 weiter ersichtlich ist, ist das mindestens eine Kontaktelement 24, 24a, 24b, 24c als abgewinkeltes Einlegeteil ausgeführt, welches mit einem den Grundkörper 22 ausbildenden Kunststoff umspritzt ist. Die Beschichtung bzw. Umspritzung der Kontaktelemente 24, 24a, 24b, 24c des Kontaktierrahmens 20 erfolgt vorab, so dass keine Wechselwirkungen mit der Herstellung des Schaltungsmoduls 10 beachtet werden müssen.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, wird das Gehäuse 12 des Schaltungsmoduls 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Moldmasse gebildet, mit welcher der mindestens eine elektrische und/oder elektronische Schaltkreis fluiddicht umspritzt ist.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein zweiter Außenkontakt 14b über einen ersten Kontaktbereich 24.b1 des zweiten Kontaktelements 24b und den als Einpressstift ausgeführten zweiten Kontaktbereich 24b.2 des Kontaktelements 24b mit einem korrespondierenden Kontaktbereich 34 der Leiterplatte 30 elektrisch verbunden. Hierbei ist die elektrische Kontaktierung 3 zwischen dem zweiten Außenkontakt 14b und dem ersten Kontaktbereich 24b.1 durch eine Schweißverbindung umgesetzt, und die elektrische Kontaktierung 5 zwischen dem zweiten Kontaktbereich 24b.2 und dem Kontaktbereich 34 der Leiterplatte 30 ist über eine Einpressverbindung umgesetzt. Selbstverständlich können auch andere geeignete Verbindungstechniken zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung zwischen dem zweiten Kontaktbereich und dem Kontaktbereich der Leiterplatte, wie beispielsweise eine Nietverbindung und/oder eine Schraubverbindung und/oder eine Durchsetzfügeverbindung und/oder eine Lötverbindung gewählt werden.
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Des Weiteren weist die als Kontaktierrahmen ausgeführte Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung im dargestellten Ausführungsbeispiel definierte Abmessungen auf, um einen definierten Abstand h zwischen dem Gehäuse 12 des Schaltungsmoduls 10 und der Leiterplatte 30 vorzugeben. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder Bauteile 32 im Bereich des Schaltungsmoduls 10 auf der Leiterplatte 30 zu platzieren.
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Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung und das mindestens eine Schaltungsmodul 10 getrennt voneinander hergestellt, wobei der erste Kontaktbereich 24.1, 24a.1, 24b.1, 24c.1 eines korrespondierenden Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c des Kontaktierrahmens 20 mittels einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung 3 mit dem mindestens eine Außenkontakt 14, 14a, 14b, 14c des Schaltungsmoduls 20 verbunden wird, und der zweite Kontaktbereich 24a.2, 24b.2, 24c.2 des korrespondierenden Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c mittels einer vorgebbaren Verbindungsart mit dem korrespondierenden Kontaktbereich 34 der Leiterplatte 30 verbunden wird. Das mindestens eine Kontaktelement 24, 24a, 24b, 24c kann beispielsweise als abgewinkeltes Einlegeteil ausgeführt und zur Bildung des Grundkörpers 22 der Vorrichtung 20 zur Außenkontaktierung mit Kunststoff umspritzt werden. Des Weiteren wird der mindestens eine elektrische und/oder elektronische Schaltkreis zur Bildung des Gehäuses 12 des jeweiligen Schaltungsmoduls 10 mit einer Moldmasse fluiddicht umspritzt. Zudem kann der zweite Kontaktbereich 24a.2, 24b.2, 24c.2 eines Kontaktelements 24, 24a, 24b, 24c beispielsweise als Kontaktpartner für eine Lötverbindung und/oder für eine Einpressverbindung 5 und/oder für eine Schneid-Klemm-Verbindung und/oder für eine Nietverbindung und/oder für eine Schraubverbindung und/oder für eine Durchsetzfügeverbindung ausgeführt werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine Entkopplung der Schaltungsmodulherstellung von der Bereitstellung der für die Außenkontaktierung benötigten Kontaktoberflächen bzw. Materialien.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0035444 A1 [0004]
- US 2008/0018353 A1 [0004]
- US 6948946 B1 [0004]