Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend eine erste Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen und eine zweite Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen, wobei die Leiterplatten parallel zu ihren Hauptflächen oder in einem spitzen Winkel neben- oder übereinander angeordnet sind.

Solche Schaltungen sind an sich bekannt. Sie können intelligente Schaltungen und/ oder Regler umfassen und werden z.B. für elektrische Antriebe genutzt. Besonders im Kraftfahrzeugbau sind beengte Platzverhältnisse zu berücksichtigen, so dass die Antriebe einschließlich der Schaltung bei vergleichsweise hoher Leistung sehr kompakt gebaut sein müssen. Dies bedingt, dass die erforderlichen elektrischen und/oder e- lektronischen Bauteile der Schaltung nicht auf einer einzigen Leiterplatte platziert sein können, sondern dass die Bauteile auf mehrere vergleichsweise kleine Leiterplatten aufgeteilt sein müssen. Diese kleinen Leiterplatten müssen zumindest teilweise untereinander elektrisch verbunden sein und bei parallelen Hauptflächen neben- beziehungsweise untereinander in einem engen Raum angeordnet sein.

Gleichzeitig müssen einige der Bauteile mit einer Wärmesenke verbunden sein, die z.B. ein Teil eines Gehäuses sein kann. Die Leiterplatte mit den Wärme erzeugenden Bauteilen muss dann mit einer Seite auf der Wärmesenke aufliegen, so dass für diese Leiterplatte eine Kontaktierung mittels Einpresskontakten nicht infrage kommt. Denn die Einpresskontakte würden aus der Leiterplatte in Richtung der Wärmesenke herausragen sowie diese berühren, so dass eine elektrische Brücke zwischen den Einpresskontakten gebildet wäre. Daher sind für diese Leiterplatte Kontaktierungsmittel auf ihrer Oberfläche mit den Bauteilen erforderlich. Hierfür sind wire bonding, Kontaktfedern und auf der Oberfläche verlötete Kontakte bekannt.

Weiterhin muss die Schaltung relativ zueinander und gegebenenfalls auf der Wärmesenke positioniert und fixiert sein. Hierfür sind Rahmen bekannt, an denen die Leiterplatten befestigt sind und die zusammen mit diesen z.B. in ein Gehäuse eingesetzt sind. Ein solcher Rahmen ist z.B. in der DE 10 2011 054 818 A1 oder der DE 100 48 377 A1 beschrieben. Der Rahmen ist relativ aufwendig und wenig universell.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen elektrischen Antrieb für eine Lenkhilfe und/ oder automatische Einparkhilfe eines Kraftfahrzeugs.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die bei sehr kompakter Bauweise einfacher und preisgünstiger zu fertigen ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Leiterplatten sind mittels eines balkenförmigen Verbinders gehalten, positioniert und elektrisch verbunden. Aufgrund seiner einfachen Form ist der Verbinder sehr preiswert z.B. im Spritz- guss zu fertigen, wobei elektrische Kontaktmittel gleichzeitig in den Verbinder integriert werden. Ein einziges einfaches Bauteil genügt zum Positionieren, Halten und e- lektrischen Verbinden der Leiterplatten. Die Positionierung ist hierbei so genau, dass die für das Einpressen der Kontaktierungsmittel erforderlichen Toleranzen eingehalten werden können. Gleichzeitig wird ein gegenseitiger Abstand der parallelen Leiterplatten festgelegt.

Die Leiterplatten sind z.B. als PCB (Printed Circuit Board), DCB (Direct Copper Board) oder als IMS (Insulated Metal Substrate, metallischer, einseitig isolierter Träger elektronischer Schaltungen) ausgebildet.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Schaltung in einem Gehäuse mittels des Verbinders positioniert und gehalten. Das Gehäuse schützt vor Umwelteinflüssen und kann gleichzeitig als Wärmesenke dienen.

In einer weiteren Ausgestaltung sind an beiden Längsenden des Verbinders pfeilerartige Stützen zum Positionieren und Halten der Leiterplatten ausgebildet. Die Stützen sind sehr einfach an den Balken anzuformen. In einer weiteren Ausgestaltung sind in dem Verbinder Kontaktierungsmittel befestigt, deren erste Enden, die der ersten Leiterplatte zugeordnet sind, als Flächenkontakt und deren zweite Enden, die der zweiten Leiterplatte zugeordnet sind, als Einpressstifte ausgebildet sind.

Die Flächenkontakte sind als Federkontakte oder vorzugsweise als zu verlötende Flächen ausgebildet.

Hierdurch ist eine besonders sichere und robuste Kontaktierung gewährleistet bei gleichzeitig einfacher Montierbarkeit.

Anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine erste Leiterplatte mit Verbinder, Figur 2 eine Draufsicht auf die erste Leiterplatte mit dem Verbinder,

Figur 3 einen Schnitt durch eine Schaltung und

Figur 4 eine perspektivische Ansicht auf die Schaltung eines elektrischen Antriebs ohne eine zweite Leiterplatte.

Wie aus den Figuren 1 bis 3 anhand eines Ausführungsbeispiels ersichtlich umfasst eine elektronische Schaltung zwei Leiterplatten 1 , 2 sowie einen Verbinder 3.

Die Leiterplatten 1 , 2 sind mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (nur in der Figur 4 teilweise dargestellt) bestückt und relativ zueinander positioniert, also relativ zueinander ausgerichtet. Die Leiterplatten sind im Wesentlichen parallel oder in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet. Die Bauteile sind in der allgemein bekannten SMD- Technik (SMD = surface mounted device) auf den Leiterplatten 1 , 2 befestigt. Weiterhin sind die Leiterplatten 1 , 2 miteinander kontaktiert.

Der Verbinder 3 ist im Wesentlichen als langgestreckter Balken 3a mit rechteckigem Querschnitt und mit seitlich angeformten Stützen 3b ausgebildet. Eine Länge des Balkens 3a ist nach einer Anzahl von Kontaktierungsmitteln 4 so bemessen, dass diese einerseits einen ausreichenden gegenseitigen Abstand aufweisen und andererseits erste Enden 4a der Kontaktierungsmittel 4 zugeordnete Kontaktflächen auf der ersten Leiterbahn 1 kontaktieren. Der Querschnitt des Balkens 3a ist entsprechend der erforderlichen mechanischen Stabilität und einem erforderlichen Abstand der Leiterplatten 1, 2 bemessen. Die Kontaktierungsmittel 4 sind so in den Balken 3a integriert, dass ihre Enden 4a, 4b frei aus ihm herausragen.

An beiden Längsenden des Balkens 3a sind einstückig mit diesem die beiden pfeilerartigen Stützen 3b gebildet. Zwischen den Stützen 3b und dem Balken 3a ist ein rechter Winkel gebildet, wobei Längsachsen der Stützen 3b parallel zu Längsachsen der Kontaktierungsmittel 4 verlaufen. Der Balken 3a verläuft in etwa auf halber Höher der Stützen 3b zwischen diesen. Der Balken 3b ist also in etwa zentrisch zu einer Länge der Stützen 3b. Untere Enden der Stützen 3b sind den ersten Enden 4a der Kontaktierungsmittel 4 zugeordnet, das heißt, beide weisen zumindest beim Austritt der ersten Enden 4a in dieselbe Richtung.

Die Stützen 3b weisen einen runden Querschnitt auf, der entweder gegenüber zugeordneten Bohrungen ein Übermaß aufweist oder mit Rippen oder mit dünnen Lamellen versehen ist, die über den Umfang der Stützen 3b gleichmäßig verteilt sind und andere Übermaße aufweisen. Durch die Übermaße wird erreicht, dass die Stützen 3b ohne Spiel und dauerhaft fest in den zugeordneten Bohrungen sitzen.

Eine Anzahl der Kontaktierungsmittel 4 richtet sich nach den elektrischen Erfordernissen und beträgt im Ausführungsbeispiel sieben. Jedes der Kontaktierungsmittel 4 weisen das erste Ende 4a, das der ersten Leiterplatte 1 zugeordnet ist, und ein zweites Ende 4b auf, das der zweiten Leiterplatte 2 zugeordnet ist.

Das erste Ende 4a ist als Stift oder Platte ausgebildet und um 90° so umgebogen, dass es bei montierter erster Leiterplatte 1 eine auf dieser ausgebildete, zugeordnete Kontaktfläche berührt. Jedes erste Ende 4b ist mit der zugehörigen Kontaktfläche entsprechend der SMD- Technik verlötet.

Alternativ ist das erste Ende 4a als Kontaktfeder ausgebildet und nicht mit der Kontaktfläche verlötet. Jedes zweite Ende 4b ist als Einpressstift geformt und einer entsprechenden Kontaktbohrung der zweiten Leiterplatte 2 zugeordnet.

Die erste Leiterplatte 1 liegt mit ihrer nach den Figuren unteren Seite, die der Seite mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen gegenüber liegt, flächig auf einer Wärmesenke 5, die hier Teil eines Gehäuses eines elektrischen Antriebs ist. Auf diese Weise kann Wärme sicher von der ersten Leiterplatte 1 abgeleitet werden.

Die Positionierung und Befestigung der Leiterplatten 1 , 2 erfolgt mittels der Stützen 3b. Hierfür sind in die Leiterplatten 1 , 2 entsprechende Durchgangsbohrungen und in die Wärmesenke 5 entsprechende Sackbohrungen eingelassen. Die Lage der Bohrungen legt somit im Zusammenspiel mit den Stützen 3b die relative Lage der Leiterplatten 1 , 2 zueinander und die Lage der Schaltung auf der Wärmesenke 5 fest. Ein Abstand der Leiterplatten 1 , 2 ist durch eine Höhe des Balkens 3a und die Form der ersten Enden 4a der Kontaktierungsmittel 4 bestimmt. Die Fixierung der Schaltung auf der Wärmesenke 5 und damit auch der Leiterplatten 1, 2 an dem Verbinder 3 ist durch das Übermaß der Stützen 3b bzw. durch die Rippen oder Lamellen gewährleistet.

In der Figur 4 ist eine Draufsicht eines elektrischen Antriebs mit drei der elektronischen Schaltungen dargestellt, wobei eine zweite Leiterplatte weggelassen ist. Bei fertig montiertem Antrieb ist das Gehäuse 5 mit einem Deckel verschlossen.

Anstelle der drei einzelnen zweiten Leiterplatten 2 ist auch eine einzige - entsprechend für die drei Schaltungen ausgebildete - zweite Leiterplatte 2 einsetzbar.

Der Verbinder 3 ist vorzugsweise im Spritzguss aus Kunststoff gefertigt, wobei die metallenen Kontaktierungsmittel 4 vor dem Spritzguss in die Form eingelegt und so in dem Verbinder 3 befestigt sind.

Die Montage der Schaltung wird wie folgt durchgeführt:

Der Verbinder 3 wird an der ersten Leiterplatte 1 befestigt, indem die unteren Enden der Stützen 3b in die zugeordneten Durchgangsbohrungen der ersten Leiterplatte 1 gepresst werden, bis die ersten Enden 4a mit vorbestimmtem Druck die zugeordneten Kontaktflächen berühren. Diese werden dann mit den zugeordneten ersten Enden 4a verlötet. Die exakte Positionierung der ersten Enden 4a zu den Kontaktflächen ist durch die Lage der Stützen 3b und der Durchgangsbohrungen gewährleistet.

Die erste Leiterplatte 1 mit dem Verbinder 3 wird dann auf der Wärmesenke 5 befestigt, indem die aus der ersten Leiterplatte 1 herausragenden unteren Enden der Stützen 3b in die Sackbohrungen gepresst werden, bis die Unterseite der ersten Leiterplatte 1 auf der ebenen Wärmesenke 5 fest aufliegt.

Zum Schluss wird die zweite Leiterplatte 2 befestigt, indem die zweiten Enden 4b in die zugeordneten Kontaktbohrungen und obere Enden der Stützen 3b in die Durchgangsbohrungen der zweiten Leiterplatte 2 gepresst werden. Der Balken 3a berührt dann die zweite Leiterplatte 2 und gibt somit den gegenseitigen Abstand der beiden Leiterplatten 1 , 2 vor, die aufgrund der Passung der Stützen 3b und der Durchgangsbohrungen weitestgehend parallel sind.

Damit ist die elektronische Schaltung insgesamt positioniert, befestigt und kontaktiert.

Bezugszeichenliste

1 erste Leiterplatte

2 zweite Leiterplatte

3 Verbinder

3a Balken

3b Stütze

4 Kontaktierungsmittel 4a erstes Ende

4b zweites Ende

5 Gehäuse