Beschreibung

Diese Erfindung betrifft eine Leiterplattenkontaktanordnung, ein Kontaktmodul für die Kontaktierung einer bzw. zweier Leiterplatten oder einer Leiterplatte und einem Stanzgitter und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kontaktmoduls.

Wenn in der nachfolgenden Beschreibung von zwei Leiterplatten gesprochen wird, ist darunter auch synonym eine Kombination aus einer Leiterplatte und einem Stanzgitter mit umfasst, falls nicht ohnehin ausdrücklich erwähnt.

Im Stand der Technik gibt es eine Vielzahl von Lösungen, um elektrische Einrichtungen, wie Aktuatoren, elektrische Schalter, elektrische Betätiger oder dergleichen mit einer Leiterplatte zu kontaktieren, wobei es eine besondere

Herausforderung darstellt, wenn dabei zwei Leiterplatten oder einer Leiterplatte und einem metallischen Stanzgitter miteinander verbunden werden müssen.

Bekannte Kontaktmodule, die zum Verlöten mit einer Leiterplatte eingerichtet sind, besitzen pro Kontaktanbindung jeweils z. B. einen Lötkontakt, der eine Kontaktierung zu einem an das Kontaktmodul anschließbaren Element herstellt. Ein solcher, üblicherweise metallischer Lötkontakt, hat einen Lötbereich, der mit der Leiterplatte verlötet wird. Dieser Bereich kann als SMD-Lötfläche, wobei SMD für „surface-mount device" steht, als einzelner Lötstift oder als eine Anordnung bestimmter Konturen ausgeführt sein, die einstückig mit dem Lötkontakt gebildet sind. Bei der Herstellung eines solchen Kontaktmoduls, wie zum Beispiel eines Teils eines Aktuators oder einer Betätigungseinrichtung für eine Leiterplatte, werden anschlussspezifisch entweder Lötkontakte mit SMD-Lötflache, mit einem einzelnen Lötanschluss oder mit mehreren z. B. zwei Lötstiften nebeneinander verbaut. Demnach ist bei der Herstellung von solchen Einrichtungen für jede Variante der vorgesehenen Anbindung an die Leiterplatte eine separate Variante zu verbauender Lötkontakte bereitzuhalten.

Weiter ist z. B. für jede Orientierung eines solchen Kontaktmoduls auf einer Leiterplatte ein separates Design von Lötkontakten erforderlich, soweit beispielsweise eine Einsteckrichtung relativ zu einer Planebene der Leiterplatte parallel oder senkrecht orientiert sein soll. Soweit eine Verbindung beispielsweise eine senkrecht zu einer Leiterplattenebene orientierte Ausrichtung haben soll, werden entsprechende Lötkontakte verbaut, die ebenfalls senkrecht zur Leiterplatte orientierte Lötstifte haben. Bei einer parallel zu einer Leiterplattenplanebene orientierten Montagerichtung, sind die Lötkontakte relativ zu der Einsteckrichtung z. B. quer orientiert.

Für all diese Verbindungs- und Orientierungsvarianten werden üblicherweise separate Varianten der zu verbauenden Lötkontakte vorgehalten und stellt sich bei der Montage das Problem, diese geeignet gegen Umwelteinflüsse abzudichten. Die Abdichtung der Verbindungseinrichtung nach dem Verbinden zum Beispiel der in einem Aktuator zu integrierenden Leiterplatte bzw. Stanzgitter mit der PCB- Basisleiterplatte stellt den Hersteller vor große Herausforderungen. Darüber hinaus sind eine gute und dauerhafte Verbindung zur Leiterplatte oder zum Stanzgitter erforderlich.

Insgesamt steht damit die Aufgabe im Raum einerseits ein elektrisches Bauelement (insbesondere umfassend bewegliche Bauteile), wie einen Aktuator oder ein Schalter mit einem Betätigungsstift oder einem beweglichen Schaltelement und einer integralen Leiterplatte auf einer weiteren Leiterplatte oder einem Stanzgitter (z. B. einer Steuerplatte oder einer zentralen übergeordneten PCB) elektrisch verbindend zu montieren und dabei die Schnittstellen zu den Leiterplatten entsprechend den Anforderungen passend abzudichten.

Die Schutzart ist standardisiert z. B. in der EN 60529 (VDE 0470-1 ): 2014-09 Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code) bzw. IEC 60529:1989 + A1 :1999 + A2:2013 und der deutschen Fassung EN 60529: 1991 + A1 :2000 + A2:2013, früher VDE 0470- 1 . Die gemäß der internationalen Norm definierte Schutzart gibt die Eignung von elektrischen Betriebsmitteln für verschiedene Umgebungsbedingungen an. Die Schutzart ist von der elektrischen Schutzklasse zu unterscheiden. Während die Schutzart den Schutz aktiver Teile gegen Berührung, Eindringen von Fremdkörpern und Wasser sowie die Stoßfestigkeit definieren (sog. Gehäuseschutz), beschreibt die Schutzklasse Maßnahmen gegen gefährliche Spannungen an berührbaren, betriebsmäßig nicht unter Spannung stehenden leitfähigen Teilen von Betriebsmitteln.

So definiert die Schutzart IP 67 einen hohen Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser. Bei Leiterplattenverbindungen ist es allerdings schwierig eine gute Dichtung zu erzielen, die gleichzeitig kostengünstig realisierbar ist und dauerhaft die Anordnung abdichtet. Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Leiterplattenkontaktanordnung, ein Kontaktmodul für die Verbindung eines Aktuators bzw. einer Leiterplatte mit einer weiteren Leiterplatte und ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktmoduls anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen, und insbesondere eine Kontaktanordnung anzugeben, der bezüglich der vorzusehenden Verbindungsart, Dichtigkeit und Orientierung flexibel ist und so das kostengünstige Bereitstellen ermöglicht.

Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird jeweils gelöst durch eine Leiterplattenkontaktanordnung, ein Kontaktmodul für die Verbindung eines Aktuators bzw. einer Leiterplatte mit einer weiteren Leiterplatte und ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktmoduls entsprechend den jeweils definierten unabhängigen Ansprüchen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine Leiterplattenkontaktanordnung für die Kontaktierung einer ersten Leiterplatte (PCB1 ) mit einer zweiten Leiterplatte (PCB2) (oder einem Stanzgitter) aufweisend wenigstens zwei Leiterplattenkontakte vorgeschlagen, die an ihrem einen Kontaktende einen Verbindungsabschnitt (vorzugsweise zur kraftschlüssigen Verbindung) für die erste Leiterplatte und an ihrem zweiten Kontaktende eine Einpresszone zur Kontaktierung mit der zweiten Leiterplatte aufweisen und wobei zwischen dem Verbindungsabschnitt und der Einpresszone wenigstens ein in einem zentralen Abschnitt die Kontakte vollständig umgebender Abdichtungskörper vorgesehen ist aus dem aus einer Seitenfläche des Abdichtungskörpers jeweils einen Verbindungsabschnitt und aus einer anderen Seitenfläche die Einpresszonen hervorstehen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterplattenkontakte einen zentralen, um etwa 90° gewinkelten im Abdichtungskörper liegenden Kontaktabschnitt aufweisen. Dadurch ergeben sich Orientierungen von flachen Leiterplatten, die senkrecht aufeinander stehen. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn sich die Verbindungsabschnitte an einen aus dem Abdichtungskörper hervorstehenden Stegabschnitt anschließen und gegenüber dem Stegabschnitt in einer Parallelebene versetzt angeordnet sind, wobei der Versatz größer, insbesondere um ein Mehrfaches größer ist, in Relation zur Materialdicke des Stegabschnittes betrachtet in Richtung des Versatzes. Dies kann durch einen dazwischen liegenden Biegeabschnitt erreicht werden. Dadurch befindet sich die Verbindungsfläche an einer Seitenfläche der Kontakte und nicht an deren Stirnfläche und erlaubt eine gezielte und positionsgenaue Orientierung der einen Leiterplatte in einem Montageschritt.

In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Einpresszone aus zwei parallel verlaufenden Kontaktarme gebildet ist, welche an ihrem einsteckseitigen Ende materialschlüssig miteinander verbunden sind und insbesondere eine schräge Seitenflanke aufweisen, die am steckseitigen Ende der Einpresszone beginnt und in Erstreckungsrichtung der Einpresszone so verläuft, dass die Dicke der Einpresszone zumindest partiell in diesem Bereich zunimmt. Dies erlaubt eine vereinfachte Einführung der Einpresszonen der gesamten Vorrichtung, d. h. eines Schalters mit der Leiterplattenkontaktanordnung in eine weitere Leiterplatte.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abdichtungskörper als eine Umspritzung mit einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff um die Leiterplattenkontakte herum ausgebildet ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abdichtungskörper einen umlaufenden Kragen ausbildet und vorzugsweise eine sich daran anschließende im Wesentlichen quaderförmige Basis aus der einstückig zwei Rastarme hervorstehen. Auf diese Weise kann eine besonders gut dichtende Zusammenwirkung mit einem Gehäuse erreicht werden, das mit einer Stirnseite gegen den Kragen lagert. Die Abdichtung des Sockels mit dem Gehäuse erfolgt dabei nicht unmittelbar über die Rasthaken; die Rasthaken halten das Gehäuse nur in Position für das Laserschweißen, welches die dichte Verbindung herstellt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kontaktmodul mit einer wie zuvor beschriebenen Leiterplattenkontaktanordnung, umfassend eine erste Leiterplatte, die elektrisch leitend mit den Verbindungsabschnitten der Leiterplattenkontaktanordnung verbunden ist.

Weiter ist es mit Vorteil vorgesehen, dass das Kontaktmodul ein einteiliges Dichtelement mit Durchdringöffnungen für die Einpresszonen im Bereich der Einpresszonen aufweist, wobei die Leiterplattenkontakte durch die Durchdringöffnungen hindurch ragen. Im montierten Zustand, wenn die Einpresszonen eine Verbindung mit der Leiterplatte eingehen, wirkt dieses Dichtelement somit zwischen dem Kontaktmodul einerseits und der Leiterplatte bzw. dem Stanzgitter andererseits.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktmodul in einem Schalter oder elektrischen Bauelement aufweisend einen Aktuator integriert, wobei das Kontaktmodul dabei von einem Gehäuse (des Schalters bzw. Bauelements) umgeben ist und vorzugsweise ferner innerhalb des Gehäuses ein gegen eine Feder gelagerter Schleifer mit dem Aktuator zusammenwirkt, um den Schleifer entlang der Leiterplatte zu betätigen, vorzugsweise schaltend zu betätigen.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einem Betätigungsabschnitt des Gehäuses ein elastisch verformbarer Dichtkopf vorgesehen ist, der sich in Betätigungsrichtung oberhalb des Aktuator befindet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenkontaktanordnung umfassend die folgenden Schritte vor: a. Bereitstellen von wenigstens zwei nebeneinander angeordneten Leiterplattenkontakten, die an ihrem einen Kontaktende einen Verbindungsabschnitt und an ihrem zweiten Kontaktende eine Einpresszone aufweisen; b. Herstellen eines die Leiterplattenkontakten bereichsweise vollständig umgebenden Abdichtungskörpers mittels Umspritzung, vorzugsweise in einem Arbeitsgang in einem Umspritzwerkzeug, c. wobei die Umspritzung so ausgebildet wird, dass aus dem Abdichtungskörper aus einer ersten Seitenfläche die jeweiligen Verbindungsabschnitte und aus einer anderen Seitenfläche die jeweiligen Einpresszonen hervorstehen.

Weiter bevorzugt ist es, wenn die Verbindungsabschnitte mit einer Leiterplatte kraftschlüssig (über elastische/plastische Verformung) verbunden werden und zumindest abschnittsweise in ein einseitig offenes Gehäuse hineinragend montiert werden, um im montierten Zustand mit einem Gehäuserand des Gehäuses an dem Abdichtungskörper anzuliegen. Danach kann die gesamte Anordnung in eine Leiterplatte mit den Einpresszonen eingepresst werden (vorzugsweise mit dem weiter oben beschriebenen Dichtelement) im Bereich der Einpresszonen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.

Es zeigen:

Fig.1 eine perspektivische Ansicht der Teile eines Schalters aufweisend ein erfindungsgemäßes Kontaktmodul und

Fig. 2 eine perspektivische Anordnung des Schalters aus Fig. 1 im zusammen montierten Zustand und Fig. 3 eine Leiterplattenkontaktanordnung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konfiguration eines Schalters, wobei eine perspektivische Ansicht der Teile eines Schalters S aufweisend ein erfindungsgemäßes Kontaktmodul gezeigt ist.

Der Schalter S weist ein Gehäuse 40 auf in dem ein Aktuator 43, eine Feder 42, einen gegen die Feder 42 beweglich gelagerten Schleifer 41 , der mit dem Aktuator 43 zusammenwirkt, um den Schleifer 41 entlang der Leiterplatte PCB1 zu betätigen. Aus der Oberseite des Abdichtungskörpers 20 ragt einstückig ein Lagerpin für die Feder 42 hervor. An dem oberen Betätigungsabschnitt des Gehäuses 40 ist ein elastisch verformbarer Dichtkopf 50 oberhalb des Bezugszeichens 51 vorgesehen, der sich in Betätigungsrichtung oberhalb des Aktuator 43 befindet. In der Figur 2 findet sich eine perspektivische Anordnung des Schalters aus Fig. 1 im zusammen montierten Zustand aufweisend die nachfolgend beschriebene Leiterplattenkontaktanordnung 1 .

In der Figur 3 wird dabei die in Figur 1 aufgenommene Leiterplattenkontaktanordnung 1 für die Kontaktierung einer ersten Leiterplatte PCB1 mit einer zweiten (nicht dargestellten) Leiterplatte oder Stanzgitter gezeigt. Die Leiterplattenkontaktanordnung 1 weist zwei Leiterplattenkontakte 10 auf, die an ihrem einen Kontaktende 10a einen Verbindungsabschnitt 11 und an ihrem zweiten Kontaktende 10b eine Einpresszone 12 aufweisen.

Zwischen dem Verbindungsabschnitt 11 und der Einpresszone 12 ist ein in einem zentralen Abschnitt die Kontakte vollständig umgebender Abdichtungskörper 20 ausgebildet und zwar mittels einer Umspritzung. Aus der einen (oberen) Seitenfläche 21 ragt der jeweilige Verbindungsabschnitt 11 heraus und aus einer anderen und zwar vorderen Seitenfläche 22 stehen die Einpresszonen 12 hervor.

Die Länge der Einpresszonen und des Kontaktüberstandes aus dem Abdichtungskörper 20 heraus ist dabei auf die Dicke des ebenfalls dargestellten Dichtelements 30 abgestimmt. Dieses Dichtelement 30 ist als ein einteiliges Dichtelement mit Durchdringöffnungen 31 für die Einpresszonen 12 ausgebildet sowie einer dazwischen liegenden Öffnung für einen Positionierpin, der durch die dazwischen liegende Öffnung ragt. Alternativ kann als Dichtelement, welches im Bereich der späteren Durchführung der Kontakte liegt, eine dünn ausgeformte Membran aufweisen, die von den Kontakten während der Montage durchstochen wird.

Die Leiterplattenkontakte 10 besitzen im Inneren des Abdichtungskörpers einen zentralen, um etwa 90° gewinkelten Kontaktabschnitt. Ferner schließen sich die Verbindungsabschnitte 11 an einen aus dem Abdichtungskörper 20 hervorstehenden Stegabschnitt 22 an, indem über einen Biegeabschnitt ein seitlicher und gegenüber dem Stegabschnitt 22 in einer Parallelebene versetzter Abschnitt gebildet ist. Die Verbindungsabschnitte 11 sind schematisch an der ersten Leiterplatte PCB1 mittels kraftschlüssiger Verbindung verbunden.

Die beiden Einpresszonen 12 sind aus zwei parallel verlaufenden Kontaktarmen 12a, 12b gebildet, welche an ihrem einsteckseitigen Ende in diesem Ausführungsbeispiel materialschlüssig miteinander verbunden sind und eine schräge Seitenflanke 12c aufweisen.

Der Abdichtungskörper 20 bildet einen umlaufenden Kragen 24 aus sowie zwei Rastarme 25 zur Befestigung am Gehäuse 40.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.