DE19835641A1

DE19835641A1 - Hybridelement mit planarem induktivem Schaltungselement

Info

Publication number: DE19835641A1
Application number: DE19835641A
Authority: DE
Inventors: Hans Juergen Kollar; Josef Schmidt
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: DE19835641C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridelement für eine elektrische Schaltungsanordnung (25), wobei das Hybridelement (1) eine Hybridplatine (12) aufweist, von der mindestens ein planares induktives Schaltungselement für die Schaltungsanordnung (25) getragen wird, wobei die Hybridplatine (12) an einem Befestigungsende zum Befestigen an einem Träger (20) der Schaltungsanordnung (25) eine Aussparung (18) aufweist, durch die ein erster (15) und ein zweiter (16) Endbereich der Hybridplatine (12) voneinander beabstandet sind, und wobei der erste (15) und der zweite (16) Endbereich relativ zueinander, unter elastischer Verformung der Hybridplatine (2; 12) bewegbar und damit in eine Relativposition bringbar sind, in der das Befestigungsende in eine Aufnahmeöffnung (21, 22, 23) an dem Träger (20) einsteckbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridelement für eine elektrische Schaltungsanordnung, wobei das Hybridelement eine Hybridplatine aufweist, von der mindestens ein planares induktives Schaltungselement für die Schaltungsanordnung getragen wird.

Aus der DE 195 00 943 C1 ist ein Planartransformator bekannt, der aus zwei oder mehreren, mit spiralförmig aufgedruckten Primär- oder Sekundärwicklungen versehenen Trägerplatten aus Kunststoff besteht. Die Trägerplatten sind unter Zwischenlage einer elektrisch isolierenden Schicht sandwichartig angeordnet und mit einem Magnetkern versehen, der mit einem Mittelschenkel durch eine zentrische Öffnung der Trägerplatten ragt, wobei jede Trägerplatte auf beiden Flächen eine aufgedruckte Wicklung aufweist, deren Wicklungsenden mittels einer Durchkontaktierung elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Trägerplatten bestehen aus einer dünnen, zwischen 10 und 100 µm dicken flexiblen Kunststoffolie, auf die die Wicklungen des Planartransformators aufgedruckt sind. Für den elektrischen Anschluß des Planartransformators sind Anschlußfahnen aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, die von den Trägerplatten abragen und in der Art von Spinnenbeinen abgebogen sind, um in seitlichem Abstand zu den Wicklungsoberflächen der Trägerplatten elektrisch angeschlossen zu werden.

Aus der DE 41 35 979 A1 ist ein Planartransformator bekannt, der eine gedruckte Leiterplatte mit parallelen ersten und zweiten Oberflächen aufweist, auf die jeweils spiralförmig geführte Wicklungen des Planartransformators in Form von Leiterbahnen aufgedruckt sind. Die spiralförmigen Wicklungen sind um eine Öffnung in der Leiterplatte herum angeordnet, die der Aufnahme eines Transformatorkerns dient. Um die Anordnung des Planartransformators mit dem Transformatorkern mechanisch zu stabilisieren, wird der Planartransformator in ein DIP(Dual- Inline-Package)-Gehäuse eingesetzt, elektrisch mit Leiterrahmen-Teilen des Gehäuses verbunden und durch Einfüllen von flexiblem Epoxidharzmaterial in das Gehäuse mit diesem mechanisch verbunden. Das Gehäuse kann anschließend mit Hilfe herkömmlicher Löttechniken als Hybridelement mit einer Schaltungsanordnung verbunden werden. Eine gegen Erschütterungen oder sonstige an dem Gehäuse angreifende mechanische Kräfte gesicherte Verbindung zu einem Träger der Schaltungsanordnung, insbesondere zu einer Mutterplatine, erreicht das Hybridelement durch eine Mehrzahl von elektrischen Kontaktfüßen, die jeweils an einer von zwei einander gegenüberliegenden Längsseiten des Gehäuses mit dem Träger verlötet ist.

Bekannt ist weiterhin die Befestigung von Hybridelementen für Schaltungsanordnungen, wobei das Hybridelement eine Hybridplatine aufweist, die eine Hybridschaltung trägt, und wobei die Hybridplatine quer zum Verlauf der Oberfläche einer Mutterplatine der Schaltungsanordnung in eine Aufnahmeöffnung der Mutterplatine gesteckt ist. An dem in die Aufnahmeöffnung eingesteckten Befestigungsende der Hybridplatine befinden sich in bekannter Weise Lötflächen, die dem elektrischen Anschluß der Hybridschaltung dienen und mit elektrischen Kontakten der Schaltungsanordnung an der Mutterplatine verlötet werden. Die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen dem Hybridelement und der Mutterplatine wird durch zusätzliche Befestigungselemente, wie Metallklammern, Winkelstücke und Schrauben, gewährleistet.

Bekannt ist schließlich auch die Anordnung einer Hybridplatine, die ein planares, induktives Schaltungselement, insbesondere einen Planartransformator trägt, an einer Mutterplatine, wobei sich die Hybridplatine etwa parallel zur Mutterplatine erstreckt. Die Hybridplatine wird an zwei einander gegenüberliegenden Befestigungsenden durch Winkelstücke und/oder in der Art des vorstehend beschriebenen DIP-Gehäuses mit der Mutterplatine verbunden. Dabei kann eine Aufnahmeöffnung in der Mutterplatine vorgesehen sein, in die um Platz zu sparen ein Magnetkern des induktiven Schaltungselements der Hybridplatine hineinragt. In diesem Fall überdeckt die Hybridplatine die Aufnahmeöffnung zumindest teilweise, so daß die Befestigungsenden der Hybridplatine an einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmeöffnung mit der Mutterplatine verbunden sind.

Bei Hybridelementen, die ein planares induktives Schaltungselement, insbesondere einen Planartransformator aufweisen, besteht die Notwendigkeit für eine besonders solide mechanische Befestigung des Hybridelements mit einem Träger einer Schaltungsanordnung, an die das Hybridelement angeschlossen werden soll. Ein wesentlicher Grund hierfür ist, daß in der Regel ein im Vergleich zu elektronischen Bauteilen wesentlich schwererer Magnetkern an der Hybridplatine des Hybridelements befestigt wird. Insbesondere bei Erschütterungen, die beim Betrieb von Motoren und/oder Maschinen auf Schaltungsanordnungen übertragen werden, kann eine nicht ausreichende mechanische Befestigung des Hybridelements zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindungen zwischen der Schaltungsanordnung und der Hybridschaltung und/oder zu einer Funktionsstörung der Hybridschaltung führen. Weiterhin ist es möglich, daß sich durch Erschütterungen ein an der Hybridplatine befestigter Magnetkern lockert oder löst, wenn keine sonstigen mechanischen Befestigungsmittel, wie Klammern oder Klebstoff, vorhanden sind. Hinzu kommt, daß in jüngster Zeit Magnetkerne mit großen Querschnittsflächen verwendet werden, das heißt Magnetkerne, die sich über einen großen Flächenbereich entlang der Schaltungsoberflächen der Hybridplatinen erstrecken. Dies bedeutet, daß die Hybridplatine entweder in einem Befestigungsbereich großer Länge mit dem Träger der Schaltungsanordnung verbunden werden muß, oder große Drehmomente um den Befestigungsbereich in Kauf genommen werden müssen, wenn die Hybridplatine nur an einem Befestigungsende mit dem Träger verbunden ist, das heißt sich quer zur Oberfläche erstreckt. Der Einbau quer zur Oberfläche des Trägers beziehungsweise der Einbau nur an einem Befestigungsende der Hybridplatine bietet andererseits erhebliche Vorteile bei einer effektiven Raumausnutzung des für die Gesamt-Schaltungsanordnung zur Verfügung stehenden Raumes, da auch die dritte Raumdimension ausgenutzt wird.

Ein weiterer Grund für die Notwendigkeit einer soliden mechanischen Befestigung des Hybridelements mit einem Träger einer Schaltungsanordnung liegt in der mechanischen Stabilität, die während der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen der Hybridplatine und dem Träger, beispielsweise einer Mutterplatine, vorhanden sein muß. Beispielsweise ist eine solche mechanische Stabilität während eines Lötvorganges, insbesondere beim Durchfahren eines Lötbades, erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridelement der eingangs genannten Art anzugeben, das auf einfache Weise mechanisch mit einem Träger der Schaltungsanordnung verbindbar ist. Durch die einfache Montage soll eine stabile mechanische Verbindung herstellbar sein, die auch den mechanischen Belastungen aufgrund von an der Hybridplatine angebrachten Magnetkernen standhält.

Die Aufgabe wird durch ein Hybridelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, an einem Befestigungsende der Hybridplatine, das der Befestigung an einem Träger der Schaltungsanordnung dient, eine Aussparung vorzusehen, durch die ein erster und ein zweiter Endbereich der Hybridplatine voneinander beabstandet sind. Dabei sind der erste und der zweite Endbereich unter elastischer Verformung der Hybridplatine relativ zueinander in eine Relativposition bringbar.

Insbesondere wird durch das Verformen die Breite der Aussparung verändert, das heißt vergrößert oder verkleinert. Alternativ oder zusätzlich wird bei dem Verformen zumindest einer der Endbereiche in eine Richtung quer zu der Schaltungsoberfläche der Hybridplatine bewegt. In der durch das elastische Verformen erreichten Relativposition der Endbereiche ist das Befestigungs ende in eine Aufnahmeöffnung des Trägers einsteckbar.

Gemäß diesem Kerngedanken der Erfindung kann das Hybridelement in die Aufnahmeöffnung des Trägers eingesteckt werden und sich zumindest während des Einsteckvorganges aufgrund der elastischen Rückstellkräfte, die die Verformung bewirkt, an dem Rand oder an den Rändern der Aufnahmeöffnung festklammern. Die Ausnutzung elastischer Kräfte von Hybridplatinen ist insofern überraschend, als das üblicherweise verwendete Platinenmaterial sehr steif ist und daher nur geringfügige elastische Verformungen erlaubt. Üblich ist beispielsweise die Verwendung von faserverstärktem Kunstharz, insbesondere Epoxidharz. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Materialien beschränkt. Vielmehr kann die Hybridplatine beispielsweise auch wie eingangs beschrieben aus dem aus der DE 195 00 943 C1 bekannten mehrschichtigen flexiblen Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, bestehen.

In seiner endgültigen Einsteckposition, das heißt nachdem die Hybridplatine in die gewünschte Endposition an dem Träger gebracht worden ist, kann die durch das Verbiegen der Hybridplatine erzeugte Rückstellkraft auf verschiedene Weise genutzt werden. Eine Möglichkeit ist, daß die Hybridplatine sich auch in der endgültigen Einsteckposition aufgrund der elastischen Rückstellkräfte an dem Träger festklammert. Alternativ oder zusätzlich kann die Rückstellkraft auch dazu genutzt werden, daß die Hybridplatine sich teilweise oder vollständig mechanisch entspannt und dadurch eine Einschnapp- beziehungsweise Einrastverbindung zu dem Träger geschaffen wird. Dabei kann beispielsweise ein Vorsprung an der Hybridplatine in eine Rastaufnahme des Trägers einrasten.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hybridelements weist jedoch der erste Endbereich an einem sich quer zur Einsteckrichtung der Hybridplatine erstreckenden Platinenrand eine Einrastausnehmung auf, in die der Träger unter elastischer Entspannung der Hybridplatine einrastbar ist. Besonders bevorzugt wird dabei eine Ausgestaltung, bei der der Platinenrand mit der Einrastausnehmung ein Außenrand der Hybridplatine ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn der Träger eine ununterbrochene Aufnahmeöffnung aufweist. Die Hybridplatine braucht dann beim Einsteckvorgang beispielsweise lediglich derart elastisch verformt werden, daß die Breite der Aussparung zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich verkleinert wird. In der endgültigen Einsteckposition, oder bereits vor Erreichen dieser Position, entspannt sich dann die Hybridplatine, wobei ein Bereich des Trägers in die Einrastausnehmung einrastet.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Hybridelements mit einem planaren induktiven Schaltungselement, ist es möglich unter geringem herstellungstechnischen Aufwand eine große Anzahl von Hybridelementen herzustellen, die bei Bedarf an einem Träger einer Schaltungsanordnung, beispielsweise an einer Mutterplatine der Schaltungsanordnung, befestigt werden. Die Hybridelemente können universell für unterschiedliche Arten von Schaltungsanordnungen ausgelegt werden, wodurch sich die Stückzahl der in gleicher Bauweise herzustellenden Schaltungselemente erhöht und die Stückkosten gesenkt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, planare induktive Schaltungselemente an Hybridelementen anzuordnen, da auf diese Weise ein Auswechseln des Schaltungselements leicht möglich ist. Hierbei bietet die Erfindung besondere Vorteile, da vorzugsweise auch eine Demontage des Hybridelements auf einfache Weise möglich ist, indem wiederum unter Erzeugung elastischer Rückstellkräfte die Hybridplatine verformt wird, um sie von dem Träger zu entfernen. Die Demontage erfolgt insbesondere beschädigungs- und zerstörungsfrei, so daß die Hybridplatine wiederverwendbar ist. Speziell kann beispielsweise im demontierten Zustand der Hybridplatine ein Magnetkern ausgewechselt oder repariert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft die Hybridplatine demontieren zu können, wenn eine an der Hybridplatine angeordnete Hybridschaltung durch zusätzliche elektronische Bauelemente aufgerüstet, oder eine solche Hybridschaltung nachträglich aufgebaut werden soll.

Bevorzugt wird eine Weiterbildung des Hybridelements, bei der die Hybridplatine an einem sich quer zur Einsteckrichtung erstreckenden Rand eine Einführausnehmung aufweist, in die der Träger wenigstens teilweise ohne elastische Verformung der Hybridplatine einführbar ist, um das Befestigungsende anschließend unter elastischer Verformung der Hybridplatine vollständig in die Aufnahmeöffnung des Trägers einzusetzen. Durch das Eingreifen des Trägers in die Einführausnehmung wird eine erhöhte mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen der Hybridplatine und dem Träger geschaffen. Bevorzugtermaßen greift der Träger in der endgültigen Einsteckposition derart in die Einführausnehmung ein, daß sich die Hybridplatine dort an dem Träger festklammert beziehungsweise festgeklemmt ist.

Bei einer Weiterbildung weist die Einführausnehmung einen, von ihrem offenen Ende an dem Rand aus gesehen, sich verjüngenden Querschnitt auf, so daß der Träger, unter Verkippen der Hybridplatine in ihre endgültige Einsetzposition, in die Einführausnehmung einführbar ist. Beispielsweise ist die Einführausnehmung an ihrem in Einsteckrichtung vorne gelegenen Rand abgeschrägt.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridelements weist die Hybridplatine an ihrem Befestigungsende in bekannter Weise eine Justieraussparung auf, in die ein Justierelement des Trägers einsetzbar ist, um die relative Position zwischen dem Träger und der Hybridplatine zu justieren. Eine solche bekannte Justieraussparung, die jedoch nicht in erfindungsgemäßer Weise eine Verbiegung der Hybridplatine erlaubt, kann zusätzlich zu der Aussparung vorgesehen sein, die ein Verbiegen der Hybridplatine ermöglicht. Alternativ wird aber auch die erfindungsgemäße Aussparung als die Justieraussparung genutzt. Beispielsweise wird dann in der endgültigen Einsteckposition ein zusätzliches Befestigungselement in die Aussparung eingesetzt, um eine unbeabsichtigte elastische Verformung der Hybridplatine zu verhindern und so die Justierfunktion der Aussparung zu gewährleisten. Zusätzliche Befestigungselemente können aber auch verwendet werden, wenn die erfindungsgemäße Aussparung nicht als Justieraussparung verwendet wird.

Vorzugsweise trägt die Hybridplatine an ihrem Befestigungsende zumindest einen Lötkontakt, der mit dem induktiven Schaltungselement elektrisch verbunden ist und der nach einem Hindurchstecken der Hybridplatine durch die Aufnahmeöffnung des Trägers an der rückwärtigen Seite des Trägers mit der Schaltungsanordnung durch Löten kontaktierbar ist. Ist beispielsweise der Träger eine Mutterplatine, die die Schaltungsanordnung trägt, kann in vorteilhafterweise zunächst das Hybridelement in seine endgültige Einsteckposition gebracht werden und anschließend die gesamte Verlötung von Bauelementen der Schaltungsanordnung und die Verlötung des zumindest einen Lötkontakts der Hybridplatine mit der Schaltungsanordnung vorgenommen werden. Hierbei kann in bekannter Weise ein Lötbad verwendet werden, in das die Mutterplatine beziehungsweise der Träger samt montiertem Hybridelement eingesetzt beziehungsweise durch das die Mutterplatine hindurchgeführt wird.

Der zumindest eine Lötkontakt des Hybridelements ist insbesondere ein sogenannter Lötpad, der sich an einer Seite der in die Aufnahmeöffnung des Trägers eingesteckten Hybridplatine in Einsteckrichtung erstreckt. Das Verlöten des Lötkontakts mit der Schaltungsanordnung bewirkt eine erhöhte mechanische Festigkeit und sichert somit zusätzlich die mechanische Verbindung zwischen der Hybridplatine und dem Träger.

Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei der der zumindest eine Lötkontakt sich derart über einen in Einsteckrichtung verlaufenden Längsabschnitt der Hybridplatine erstreckt, daß er auch an der vorderen Seite des Trägers, das heißt an der Seite, von der aus die Hybridplatine in die Aufnahmeöffnung des Trägers eingesteckt wird, anlötbar ist. Insbesondere weist die Aufnahmeöffnung eine von der Vorderseite zur Rückseite des Trägers durchgehende Lötbahn aus Lötmaterial auf, so daß eine durchgehende Lötverbindung erzielbar ist, die eine besonders hohe mechanische Festigkeit bewirkt. Außerdem ist der maximal zulässige Strom, der über eine solche elektrische Verbindung fließen darf, besonders hoch. Insbesondere hinsichtlich der mechanischen Festigkeit ist es auch günstig, wenn an beiden einander gegenüberliegenden Schaltungsoberflächen der Hybridplatine, das heißt an den großflächigen Oberflächen der Hybridplatine, jeweils zumindest einer der Lötkontakte angeordnet ist.

Beispielsweise zur Kontaktierung von mehreren Wicklungen eines Planartransformators, die jeweils in einer von mehreren Schichten der Hybridplatine angeordnet sind, wird bevorzugt, daß alle Lötkontakte jeweils einer außen an der Schaltungsoberfläche der Hybridplatine liegenden Wicklung an derselben Seite der Hybridplatine angeordnet sind. Eine Durchkontaktierung durch die Hybridplatine ist somit jedenfalls für die außen liegenden Wicklungen nicht erforderlich. Diese an sich bekannte Anordnung von Lötkontakten bietet für die Erfindung jedoch den zusätzlichen Vorteil, daß durch das Anlöten eine mechanische Fixierung der Hybridplatine an dem Träger bewirkt wird. Vorzugsweise ist daher sowohl an dem ersten Endbereich als auch an dem zweiten Endbereich jeweils zumindest ein Lötkontakt angeordnet. Somit wird im angelöteten Zustand der Hybridplatine eine unerwünschte elastische Verformung der Hybridplatine verhindert. Dementsprechend werden bei einer etwaigen Demontage des Hybridelements von dem Träger zuerst die Lötverbindungen der Lötkontakte zu der Schaltungsanordnung unterbrochen, bevor das Hybridelement von dem Träger entfernt werden kann.

Die erfindungsgemäße Aussparung, die eine elastische Verformung der Hybridplatine erlaubt und die an dem Befestigungsende der Hybridplatine angeordnet ist, ist vorzugsweise ein länglicher, sich etwa in Einsteckrichtung erstreckender Schlitz. Dabei werden zweckmäßigerweise die Länge des Schlitzes, seine Breite an dem Befestigungsende und die Breite des ersten Endbereichs des Befestigungsendes derart bemessen, daß der erste Endbereich unter elastischer Verformung der Hybridplatine in Anlage an den zweiten Endbereich bringbar ist. Bei einem Aneinanderdrücken der beiden Endbereiche ist somit allein durch die geeignete Wahl der Abmessungen eine Zerstörung der Hybridplatine durch eine etwaige übermäßige Verformung ausgeschlossen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridelements,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für das Hybridelement, kurz vor dem Einstecken in eine Aufnahmeöffnung einer Mutterplatine,

Fig. 3 die elastische Verformung einer Hybridplatine durch Auslenkung eines Endbereichs quer zur Schaltungsoberfläche, und

Fig. 4 eine Magnetkernhälfte zur Verstärkung des magnetischen Flusses durch ein von der Hybridplatine getragenes planares induktives Schaltungselement.

Fig. 1 zeigt ein Hybridelement 1, das eine Hybridplatine 2 aufweist, die Wicklungen eines Planartransformators trägt, von denen eine an der gezeigten Hybridschaltungsoberfläche der Hybridplatine 2 außen liegende Wicklung 3 sichtbar ist. Aus der Darstellung sind weiterhin Leiterbahnen erkennbar, die dem elektrischen Anschluß der Wicklung 3, der anderen, nicht gezeigten Wicklungen und nicht gezeigten elektronischen Bauelementen einer Hybridschaltung an der Hybridplatine 2 dienen. Die Leiterbahnen sind zu Transformatorlötkontakten 28 und zu Hybridschaltungslötkontakten 29 geführt, die der Verlötung mit entsprechenden Lötkontakten an einer nicht gezeigten Mutterplatine dienen. Die zu den Lötkontakten 28, 29 geführten Leiterbahnen sind mit Ausnahme der beiden Leiterbahnen, die den elektrischen Anschluß der Wicklung 3 dienen, in anderen Schichten der Hybridplatine angeordnet als die Wicklung 3, wobei die einzelnen Schichten gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die insgesamt acht in der rechten Figurenhälfte gezeigten Leiterbahnen, die zu den dortigen Lötkontakten 28 führen, sind jeweils an einer Durchführungsbohrung 24 zu anderen, nicht gezeigten Schichten der Hybridplatine durchkontaktiert. In diesen Schichten liegen insbesondere die weiteren Wicklungen des Planartransformators.

Die Hybridplatine 2 weist drei Transformatorkernöffnungen 9a, 9b, 9c auf, die der Aufnahme einer im Querschnitt E-förmigen Transformatorkernhälfte dienen, oder der Aufnahme zweier solcher Transformatorkernhälften dienen. Im zuerst genannten Fall erstreckt sich die E-förmige Transformatorkernhälfte durch die Transformatorkernöffnung 9a, 9b, 9c hindurch auf die andere Seite der Hybridplatine 2. Dort ist dann eine zweite Transformatorkernhälfte angeordnet, beziehungsweise wird dort angeordnet, die auf ihrer der E-förmigen Hälfte zugewandten Seite eine durchgehende, ebene Oberfläche aufweist. Bevorzugt wird jedoch die Verwendung zweier E-förmiger Transformatorkernhälften, so daß beide Hälften in die Transformatorkernöffnungen 9a, 9b, 9c hineinragen und dort an ihren Stoßflächen aneinanderstoßen, wobei die Hälften jeweils an einer Seite der Hybridplatine 2, die Abstände zwischen den Transformatorkernöffnungen 9a, 9b, 9c überbrückend, an den Schaltungsoberflächen der Hybridplatine 2 anliegen. Auf diese Weise hält die Hybridplatine 2 beide Transformatorkernhälften sicher, wenn diese aneinander beziehungsweise an der Hybridplatine 2 befestigt sind, insbesondere miteinander verklebt sind.

An ihrem Befestigungsende, das heißt an dem Ende, das die Lötkontakte 28, 29 trägt, weist die Hybridplatine insgesamt drei voneinander beabstandete Endbereiche auf. Der erste Endbereich wird durch einen Endabschnitt eines Bügels 5 an dem in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellten Außenrand gebildet. Der Bügel 5 ist durch einen länglichen, sich in Einsteckrichtung erstreckenden Schlitz 8 von dem zweiten Endbereich getrennt, der ein erster Kontaktbereich mit den rechten Lötkontakten 28 ist. Fig. 1 zeigt den mechanisch entspannten Zustand der Hybridplatine 2. Weiterhin ist ein durch eine Justieraussparung 4 von dem ersten Kontaktbereich 6 getrennter zweiter Kontaktbereich 7 mit den linken Lötkontakten 28 und den Hybridschaltungslötkontakten 29 vorgesehen. Der zweite Kontaktbereich 7 erstreckt sich bis zum linken Außenrand der Hybridplatine 7. Dort ist eine Einführausnehmung 31 vorgesehen. Am rechten Außenrand der Hybridplatine 2, das heißt an dem Bügel 5, ist eine Einrastausnehmung 30 vorgesehen.

Die Hybridplatine 2 kann in eine Aufnahmeöffnung eines nicht gezeigten Trägers eingesetzt werden, wobei die Aufnahmeöffnung insgesamt eine Breite hat, die gleich der Breite der Hybridplatine 2 an ihrem Befestigungsende ist, abzüglich der Tiefe der Einrastausnehmung 30 und abzüglich der Tiefe der Einführausnehmung 31. Die Aufnahmeöffnung des Trägers ist dabei entsprechend der Lage der Justieraussparung 4 an dem Befestigungsende der Hybridplatine 2 unterbrochen. Beispielsweise befindet sich dort ein Steg, der etwa die gleiche Breite wie die Justieraussparung 4 hat. Die Ränder der Aufnahmeöffnung des Trägers weisen eine Dicke auf, die etwa gleich der Höhe der Einrastausnehmung 30 und der Einführausnehmung 31, das heißt deren Längserstreckung in Einsteckrichtung ist.

Bei der Montage der Hybridplatine 2 wird zunächst der linke Rand der Aufnahmeöffnung teilweise in die Einführausnehmung 31 eingesetzt, wobei die Hybridplatine 2 an der rechten Seite ihres Befestigungsendes noch nicht in die Aufnahmeöffnung eingesetzt wird. Gegenüber ihrer endgültigen Einsteckposition ist die Hybridplatine also verkippt. Dabei werden die Abschrägungen am unteren, in Einsteckrichtung vorne liegenden Rand der Einführausnehmung 31 und am linken Rand der Justieraussparung 4 ausgenutzt. Diese Abschrägungen ermöglichen es nämlich, daß nun die Hybridplatine 2 weiter in die Aufnahmeöffnung eingesteckt wird, wobei der Bügel 5 unter Ausnutzung der elastischen Verformbarkeit der Hybridplatine 2, die durch den Schlitz 8 gegeben ist, gegen den ersten Kontaktbereich 6 gedrückt wird. Auch der Bügel 5 weist an seinem rechten, in Einsteckrichtung vorne liegenden Ende eine Abschrägung auf. Nun wird die Hybridplatine 2 allmählich weiter in die Aufnahmeöffnung eingeführt, wobei sie in der Darstellung von Fig. 1 leicht nach links verschoben und gleichzeitig in Richtung ihrer endgültigen Einsteckposition verkippt wird, das heißt in eine Lage gebracht wird, in der der rechte und der linke Rand der Aufnahmeöffnung in einer zur Vorderkante des Befestigungsendes parallelen Ebene liegen. Ist diese Lage erreicht, wird der Bügel 5 freigegeben und entspannt sich folglich die Hybridplatine 2 derart, daß der rechte Rand der Aufnahmeöffnung in die Einrastausnehmung 30 einrastet. Dabei kann eine Restspannung innerhalb der Hybridplatine 2 bestehen bleiben. Insbesondere wenn besonders hohe mechanische Belastungen, etwa durch Rüttelbewegungen, zu erwarten sind, wird die Montageverbindung der Hybridplatine 2 zu dem nicht dargestellten Träger durch zusätzliche mechanische Befestigungselemente gesichert. Dabei können beispielsweise Winkelelemente, Keile und Schrauben verwendet werden. Anschließend werden die Lötverbindungen der Lötkontakte 28, 29 zu der Schaltungsanordnung hergestellt.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hybridelements und eine Mutterplatine 20, die eine dreigeteilte Aufnahmeöffnung 21, 22, 23 aufweist. Dabei ist der erste Teil der Aufnahmeöffnung eine Bügelöffnung 21, zur Aufnahme eines Bügels 15 der Hybridplatine 12, der zweite Teil eine erste Kontaktbereichöffnung 22, zur Aufnahme des ersten Kontaktbereichs 16 der Hybridplatine 12, und der dritte Teil eine zweite Kontaktbereichöffnung 23, zur Aufnahme des zweiten Kontaktbereichs 17 der Hybridplatine 12. Die Bügelöffnung 21 und die erste Kontaktbereichöffnung 22 sind durch einen ersten Steg 26 voneinander getrennt. Die erste Kontaktbereichöffnung 22 und die zweite Kontaktbereichöffnung 23 sind durch einen zweiten Steg 27 voneinander getrennt. Der zweite Steg 27 hat etwa die gleiche Breite wie eine Justieraussparung 14 am Befestigungsende der Hybridplatine 12, um die Befestigungsverbindung zwischen der Hybridplatine 12 und der Mutterplatine 20 hinsichtlich ihrer Relativposition exakt zu justieren.

An der Hybridplatine 12 sind elektronische Hybridschaltungsbauteile 10 einer nicht näher dargestellten Hybridschaltung angeordnet. Weiterhin trägt die Hybridplatine 12 in ähnlicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Hybridplatine eine Wicklung, die um eine Magnetkernöffnung 19 herum angeordnet ist, wobei die Wicklung jedoch Teil eines planaren induktiven Schaltungselements ist. Von der Schaltungsanordnung an der Mutterplatine 20 ist stellvertretend ein elektronisches Bauteil 25 dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen sind weitere Schaltungselemente und Leiterbahnen nicht dargestellt. Ebenfalls nicht dargestellt sind Lötkontakte, die am Befestigungsende der Hybridplatine 12 an dem ersten Kontaktbereich 16 und an dem zweien Kontaktbereich 17 angeordnet sind. Lötkontakte befinden sich sowohl an der in Fig. 2 sichtbaren vorderen Schaltungsoberfläche 13 der Hybridplatine 12, als auch an der gegenüberliegenden, rückwärtigen Schaltungsoberfläche 13. Die Lötkontakte erstrecken sich, wie auch die Lötkontakte 28, 29 in Fig. 1, in Einsteckrichtung über einen Längsabschnitt, der größer ist als die Dicke der Mutterplatine an der Aufnahmeöffnung 21, 22, 23. Die Lötkontakte der Hybridplatine 12 können daher sowohl an der Oberseite der Mutterplatine 20 als auch an der Unterseite angelötet werden.

Anhand der Darstellung von Fig. 2 werden nun zwei Varianten der mechanischen Befestigung der Hybridplatine 12 beschrieben, die sich hinsichtlich der Breite b_B des ersten Steges 26 der Mutterplatine 20 unterscheiden. Eine dritte Variante wird nachstehend anhand von Fig. 3 beschrieben. Bei der ersten Variante ist die Breite b_B größer als die Breite b_S des Schlitzes 18 der Hybridplatine 12 im mechanisch entspannten Zustand. Bei der Montage der Hybridplatine 12 werden daher der Bügel 15 und der erste Kontaktbereich 16 auseinandergespreizt. Da in diesem Ausführungsbeispiel keine Verrastung vorgesehen ist, bleibt auch im montiertem, das heißt eingestecktem Zustand die mechanische Verspannung der Hybridplatine 12 erhalten, das heißt die Hybridplatine 12 klammert sich an den Rändern des ersten Steges 26 an der Bügelöffnung 21 beziehungsweise an der ersten Kontaktbereichöffnung 22 fest.

Bei der zweiten Variante ist die Breite b_B des ersten Steges 26 kleiner als die Breite b_S des Schlitzes 18 im mechanisch entspannten Zustand der Hybridplatine 12. Daher ist der Bügel 15 bei der Montage unter Verkleinerung der Breite b_S in Richtung des ersten Kontaktbereichs 16 zu verbiegen, um die Hybridplatine 12 einstecken zu können. Folglich klammert sich im montierten Zustand die Hybridplatine 12 aufgrund eines Anpreßdruckes an ihrer rechten Außenkante auf den rechten Rand der Bügelöffnung 21 und aufgrund eines Anpreßdruckes an dem rechten Rand der Justieraussparung 14 auf den linken Rand der ersten Kontaktbereichöffnung 22 an der Mutterplatine 20 fest.

Bei einer weiteren, hier nicht dargestellten Variante, bei der ebenfalls die in Fig. 2 dargestellte Hybridplatine 12 verwendbar ist, weist die Mutterplatine eine nur zweigeteilte Aufnahmeöffnung auf. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Mutterplatine 20 bilden die Winkelöffnung und die erste Kontaktbereichöffnung einen ununterbrochenen, durchgehenden Bereich der Aufnahmeöffnung, so daß also der erste Steg 26 der Mutterplatine 20 weggelassen ist. Weiterhin ist die Breite b_A des durchgehenden Teils der Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Bügels 15 und zur Aufnahme des ersten Kontaktbereichs 16 kleiner als die Breite b_KB im entspannten Zustand der Hybridplatine 12, wobei die Breite b_KB, die die Summe der Breiten des ersten Kontaktbereichs 16, des Schlitzes 18 und des Bügels 15 ist. Folglich klammert sich im montierten Zustand die Hybridplatine 12 in der gleichen Weise wie bei der zweiten Variante fest, nämlich durch Anpreßdruck über den rechten Rand der Justieraussparung 14 und durch Anpreßdruck über den rechten Außenrand der Hybridplatine 12, an dem Außenrand des Bügels 15.

Fig. 3 zeigt wie die in Fig. 2 dargestellte Hybridplatine 12 auf andere Weise an einer Mutterplatine 20a befestigbar ist. Hierzu wird der Bügel 15 in eine Richtung quer zur Erstreckung der Schaltungsoberfläche 13 ausgelenkt, an der die Hybridschaltungsbauteile 10 angeordnet sind. Dementsprechend weist die Mutterplatine 20a nicht dargestellte Aufnahmeöffnungen auf, um die Endbereiche der Hybridplatine 12 im ausgelenkten Zustand aufzunehmen. Der deutlicheren Darstellung wegen ist allerdings die Auslenkung des Bügels 15 in Fig. 3 übertrieben dargestellt. In der Praxis, insbesondere bei Verwendung von faserverstärktem Epoxidharz als Platinenmaterial für die Hybridplatine 12, reicht bereits eine wesentlich geringere Auslenkung des Bügels 15 aus, um bei oder nach dem Einstecken in die Aufnahmeöffnungen der Mutterplatine 20a ein Festklammern zu bewirken.

Bei einer Variante der anhand von Fig. 3 dargestellten Befestigungsart hat die Hybridplatine ähnlich wie die Hybridplatine 2, die in Fig. 1 dargestellt ist, eine Einrastausnehmung und/oder einen Vorsprung zum Einrasten in eine Ausnehmung der Mutterplatine.

Fig. 4 zeigt eine Magnetkernhälfte 40, die beispielsweise als Hälfte eines Transformatorkerns oder als Hälfte eines Spulenkerns zur Verstärkung des magnetischen Flusses bei den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Hybridelementen eingesetzt wird. Vorzugsweise besteht die Magnetkernhälfte 40 aus Ferrit. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, weist die Magnetkernhälfte 40 einen E-förmigen Querschnitt auf. Von einem quaderförmigen Bereich 45 ragen entsprechend dem E-förmigen Querschnitt insgesamt drei Schenkel 41 ab. An den freien Enden der Schenkel 41 befinden sich Stoßflächen 42, die bei montiertem Magnetkern an entsprechende Stoßflächen einer gegenüberliegenden zweiten Magnetkernhälfte anstoßen. Dabei befindet sich zwischen den Schenkeln 41 der jeweiligen Magnetkernhälfte 40 das Platinenmaterial der Hybridplatine, die den Magnetkern trägt. Die Dicke der Hybridplatine und die Länge der Schenkel 41 sind derart aufeinander abgestimmt, daß im montierten Zustand die durch den mittleren Schenkel 41 geteilte Anlagefläche 43, die an der Unterseite des in Fig. 4 dargestellten quaderförmigen Bereichs 45 liegt, an der Schaltungsoberfläche der Hybridplatine anliegt und daß ebenso auch die Anlagefläche der zweiten Magnetkernhälfte an der der Schaltungsoberfläche gegenüberliegenden Oberfläche der Hybridplatine anliegt. Die gegenüberliegende Oberfläche kann ebenfalls eine Schaltungsoberfläche sein, an der Schaltungsbauteile oder Schaltungselemente angeordnet sind.

Die Magnetkernhälfte 40 weist eine raumsparende flache Konfiguration auf, bei der der quaderförmige Bereich 45 flach und großflächig an der Schaltungsoberfläche montierbar ist. Hierzu ist im montierten Zustand der Abstand der Außenfläche 44 des quaderförmigen Bereichs 45, die der Anlagefläche 43 gegenüberliegt, kleiner als die Breite und erheblich kleiner als die Länge der Außenfläche 44.

Anhand der Zeichnung wurden Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen die Hybridplatine jeweils etwa senkrecht zur Mutterplatine montiert wird. In besonderen Fällen, insbesondere bei eingeschränktem Raum senkrecht zur Oberfläche der Mutterplatine kann die Hybridplatine aber auch unter einem anderen Winkel als 90°, beispielsweise unter einem Winkel von 30 bis 60° quer zur Oberfläche der Mutterplatine montiert werden.

Bezugszeichenliste

1

Hybridelement

2

;

12

Hybridplatine

3

Wicklung

4

;

14

Justieraussparung

5

;

15

Bügel

6

;

16

erster Kontaktbereich

7

;

17

zweiter Kontaktbereich

8

;

18

Schlitz

9

a-

9

cTransformatorkernöffnung

10

Hybridschaltungsbauteil

13

Hybridschaltungsoberfläche

19

Magnetkernöffnung

20

,

20

aMutterplatine

21

Bügelöffnung

22

erste Kontaktbereichöffnung

23

zweite Kontaktbereichöffnung

24

Durchführungsbohrung

25

Hauptschaltungsbauteil

26

erster Steg

27

zweiter Steg

28

Transformatorlötkontakt

29

Hybridschaltungslötkontakt

30

Einrastausnehmung

31

Einführausnehmung
b_A

Breite der Aussparungsöffnung für Bügel und ersten Kontaktbereich
b_B

Breite des ersten Steges
b_KB

Gesamtbreite von erstem Kontaktbereich, Schlitz und Bügel
b_S

Schlitzbreite

40

Magnetkernhälfte

41

Schenkel

42

Stoßfläche

43

Anlagefläche

44

Außenfläche

45

quaderförmiger Bereich

Claims

1. Hybridelement (1) für eine elektrische Schaltungsanordnung (25), wobei das Hybridelement (1) eine Hybridplatine (2; 12) aufweist, von der mindestens ein planares induktives Schaltungselement für die Schaltungsanordnung (25) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridplatine (2; 12) an einem Befestigungsende zum Befestigen an einem Träger (20) der Schaltungsanordnung (25) eine Aussparung (8; 18) aufweist, durch die ein erster (5; 15) und ein zweiter (6; 16) Endbereich der Hybridplatine (2; 12) voneinander beabstandet sind, und daß der erste (5; 15) und der zweite (6; 16) Endbereich relativ zueinander, unter elastischer Verformung der Hybridplatine (2; 12) bewegbar und damit in eine Relativposition bringbar sind, in der das Befestigungsende in eine Aufnahmeöffnung (21, 22, 23) an dem Träger (20) einsteckbar ist.

2. Hybridelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endbereich (5) an einem sich quer zur Einsteckrichtung der Hybridplatine (2) erstreckenden Platinenrand eine Einrastausnehmung (30) aufweist, in die der Träger unter elastischer Entspannung der Hybridplatine (2) einrastbar ist.

3. Hybridelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Platinenrand ein Außenrand der Hybridplatine (2) ist.

4. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridelement (2) an einem sich quer zur Einsteckrichtung erstreckenden Rand eine Einführausnehmung (31) aufweist, in die der Träger, wenigstens teilweise, ohne elastische Verformung der Hybridplatine (2) einführbar ist, um das Befestigungsende (4) anschließend unter elastischer Verformung vollständig in die Aufnahmeöffnung einzusetzen.

5. Hybridelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführausnehmung (31) einen, von ihrem offenen Ende an dem Rand aus gesehen, sich verjüngenden Querschnitt aufweist, so daß der Träger, unter Verkippen der Hybridplatine (2) in ihre endgültige Einsetzposition, einführbar ist.

6. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (8; 18) an dem Befestigungsende der Hybridplatine (2; 12) ein länglicher, sich etwa in Einsteckrichtung erstreckender Schlitz ist.

7. Hybridelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schlitzes, seine Breite (b_S) an dem Befestigungsende und die Breite des ersten Endbereichs (5; 15) derart bemessen sind, daß der erste Endbereich (5; 15) unter elastischer Verformung der Hybridplatine (2; 12) in Anlage an den zweiten Endbereich (6; 16) bringbar ist.

8. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridplatine (2; 12) an ihrem Befestigungsende eine Justieraussparung (4; 14) aufweist, in die ein Justierelement (26) des Trägers (20) einsetzbar ist, um die relative Position zwischen dem Träger (20) und der Hybridplatine (2; 12) zu justieren.

9. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridplatine (2) an ihrem Befestigungsende zumindest einen Lötkontakt (28) trägt, der mit dem planaren induktiven Schaltungselement elektrisch verbunden ist und der nach einem Hindurchstecken der Hybridplatine (2) durch die Aufnahmeöffnung des Trägers an der rückwärtigen Seite des Trägers durch Löten elektrisch kontaktierbar ist.

10. Hybridelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Lötkontakt (28) sich derart über einen in Einsteckrichtung verlaufenden Längsabschnitt der Hybridplatine erstreckt, daß er auch an der vorderen Seite des Trägers anlötbar ist.

11. Hybridelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden einander gegenüberliegenden Schaltungsoberflächen (13) der Hybridplatine (12) jeweils zumindest einer der Lötkontakte angeordnet ist.

12. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridplatine (2; 12) zumindest eine Kernöffnung (9a, 9b, 9c; 19) zur Aufnahme eines Magnetkerns aufweist.

13. Hybridelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridplatine einen Magnetkern trägt, der zwei im Querschnitt E-förmige Magnetkernhälften (40) aufweist, wobei die jeweils drei Schenkel (41) der E-förmigen Magnetkernhälften (40) an ihren Enden Stoßflächen (42) aufweisen, an denen sie mit den Stoßflächen der anderen Magnetkernhälfte in Kontakt sind, und wobei jeweils zumindest ein Schenkel (41) der beiden Magnetkernhälften (40) in der zumindest einen Kernöffnung der Hybridplatine aufgenommen ist.

14. Hybridelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkernhälften (40) jeweils einen ungefähr quaderförmigen Bereich (45) aufweisen, von dem die drei Schenkel (41) abragen, und daß der quaderförmige Bereich (45) an der Schaltungsoberfläche der Hybridplatine bzw. an der gegenüberliegenden Seite der Hybridplatine mit einer Anlagefläche (43) anliegt, wobei die der Anlagefläche (43) jeweils gegenüberliegende Außenfläche (44) des quaderförmigen Bereichs (45) einem Abstand von der Schaltungsoberfläche bzw. von der gegenüberliegenden Oberfläche der Hybridplatine hat, der kleiner ist als die Breite und als die Länge der Außenfläche (44).

15. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (5; 15) und der zweite (6; 16) Endbereich relativ zueinander, unter Veränderung der Aussparungsbreite (b_S) in die Relativposition bringbar sind.

16. Hybridelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (15) und der zweite (16) Endbereich relativ zueinander unter Bewegung in eine Richtung quer zu einer Schaltungsoberfläche (13) der Hybridplatine (12) in die Relativposition bringbar sind.