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DE102011004977A1 - Multi-row direct contact plug connection for automotive control units - Google Patents

Multi-row direct contact plug connection for automotive control units Download PDF

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DE102011004977A1 DE201110004977 DE102011004977A DE102011004977A1 DE 102011004977 A1 DE102011004977 A1 DE 102011004977A1 DE 201110004977 DE201110004977 DE 201110004977 DE 102011004977 A DE102011004977 A DE 102011004977A DE 102011004977 A1 DE102011004977 A1 DE 102011004977A1
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Juergen Goetz
Hans-Walter Schmitt
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Bei einer Direktkontaktierungssteckverbindung (1) mit einer Leiterplatte (2), die auf mindestens einer ihrer beiden Seiten eine Reihe von Kontaktflächen (3) aufweist, und mit einem mit der Leiterplatte (2) steckverbindbaren Direktkontaktierungsstecker (4), der zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktflächen (3) der Leiterplatte (2) eine Reihe von in die Steckbahn der Leiterplatte (2) hineinragenden Kontaktfedern (6) aufweist, welche beim Ausbilden der Steckverbindung (1) durch die Leiterplatte (2) oder ein der Leiterplatte (2) vorgeordnetes Zusatzelement (11) ausgelenkt werden und auf den Kontaktflächen (3) schleifen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leiterplatte (2) mehrere in Steckrichtung (7) des Direktkontaktierungssteckers (4) hintereinander angeordnete Reihen von Kontaktflächen (3) und der Direktkontaktierungsstecker (4) mehrere in Steckrichtung (7) hintereinander angeordnete Reihen von Kontaktfedern (6) aufweist.In the case of a direct contact plug connection (1) with a printed circuit board (2) which has a row of contact surfaces (3) on at least one of its two sides, and with a direct contact plug (4) which can be plugged into the printed circuit board (2) and is used for direct electrical contacting of the contact surfaces (3) of the circuit board (2) has a row of contact springs (6) protruding into the plug-in path of the circuit board (2), which when the plug connection (1) is formed by the circuit board (2) or an additional element (2) upstream of the circuit board (2). 11) are deflected and grind on the contact surfaces (3), the invention provides that the circuit board (2) has several rows of contact surfaces (3) arranged one behind the other in the plug-in direction (7) of the direct contact plug (4) and the direct contact plug (4) has several rows of contact surfaces (4) in Insertion direction (7) has rows of contact springs (6) arranged one behind the other.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Direktkontaktierungssteckverbindung nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a Direktkontaktierungssteckverbindung according to the preamble of claim 1.

Steuergeräte bestehen meist aus einer Leiterplatte, auf der elektronische Bauelemente platziert sind, und einem Gehäuse. In Motorsteuergeräten wird auf die Leiterplatte üblicherweise eine Messerleiste montiert, um die elektrische Verbindung zwischen einem Kabelbaumstecker und der Leiterplatte herzustellen. Die Messerleiste stellt somit ein zusätzliches Bauteil bei der Montage des Steuergerätes dar.Control devices usually consist of a printed circuit board on which electronic components are placed, and a housing. In motor control devices, a male connector is usually mounted on the circuit board to make the electrical connection between a harness connector and the circuit board. The male connector thus represents an additional component in the assembly of the control unit.

Es sind auch so genannte elektrische Direktkontaktierungen bekannt, bei denen die Messerleiste entfällt und die einzelnen Pole des Kabelbaumes direkt auf der Leiterplatte kontaktiert werden. Dazu sind auf der Leiterplatte elektrische Kontaktflächen („Lands”) vorgesehen, die direkt durch Kontaktelemente des Kabelbaumsteckers kontaktiert werden. Allerdings sind die Kontaktflächen einer Direktkontaktierungssteckverbindung nach dem Stand der Technik nur in zwei Reihen angeordnet, nämlich in einer Reihe auf der Oberseite der Leiterplatte und in einer Reihe auf der Unterseite der Leiterplatte. Im Gegensatz zu einer Kontaktmesserleiste, die aus mehreren Kontaktreihen bestehen kann, besteht somit bei einer Direktsteckverbindung der Nachteil der geringeren Pinanzahl. Wenn schon die Möglichkeit ausgenutzt ist, auf Ober- und Unterseite der Leiterplatte Kontaktflächen anzubringen, besteht bisher nur die Möglichkeit der Verkleinerung der Pinabstände. Dies wird aber aus Zuverlässigkeitsgründen meist abgelehnt.There are also known as direct electrical contacts, in which the male connector is omitted and the individual poles of the wiring harness are contacted directly on the circuit board. For this purpose, electrical contact surfaces ("lands") are provided on the circuit board, which are contacted directly by contact elements of the harness connector. However, the contact surfaces of a direct contacting plug connection according to the prior art are arranged only in two rows, namely in a row on the upper side of the printed circuit board and in a row on the underside of the printed circuit board. In contrast to a contact strip, which may consist of several rows of contacts, there is thus the disadvantage of a smaller number of pins in a direct plug connection. If the possibility has already been exploited of attaching contact surfaces to the top and bottom sides of the printed circuit board, the only possibility to date has been to reduce the pin spacing. This is usually rejected for reasons of reliability.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer Direktkontaktierungssteckverbindung der eingangs genannten Art die Anzahl der Kontaktierungen (= Pinanzahl) zu erhöhen.The object of the invention, in contrast, is to increase the number of contacts (= number of pins) in a Direktkontaktierungssteckverbindung of the type mentioned.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine mehrreihige Direktkontaktierungssteckverbindung mit den Merkmalen von Anspruch 1.This object is achieved by a multi-row Direktkontaktierungssteckverbindung with the features of claim 1.

Das Anwendungsgebiet sind vorzugsweise alle Automotive-Steuergeräte, bei denen eine Direktsteckverbindung eingesetzt wird und die eine hohe Pinzahl benötigen.The field of application are preferably all automotive control units where a direct plug connection is used and which require a high number of pins.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and claims removed.

Zeichnungendrawings

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung exemplarisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing by way of example. Show it:

1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen mehrreihigen Steckverbindung zur elektrischen Direktkontaktierung einer Leiterplatte, jeweils in einer perspektivischen Draufsicht. 1 to 5 Various embodiments of the multi-row plug connection according to the invention for direct electrical contacting of a printed circuit board, each in a perspective plan view.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die in 1 gezeigte Steckverbindung 1 umfasst eine Leiterplatte 2, die auf ihren beiden Seiten jeweils mehrere Kontaktflächen („Lands”) 3 aufweist, sowie einen mit der Leiterplatte 2 steckverbindbaren Direktkontaktierungsstecker (z. B. Kabelbaumstecker) 4, der einen Kontaktträger 5 mit mehreren Kontaktfedern 6 zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktflächen 3 der Leiterplatte 2 aufweist. Der Direktkontaktierungsstecker 4 wird in Steckrichtung 7 auf die Leiterplatte 2 aufgesteckt.In the 1 shown plug connection 1 includes a printed circuit board 2 which each have several contact surfaces ("Lands") on both sides 3 has, as well as one with the circuit board 2 Plug-in direct contacting plug (eg cable harness plug) 4 , the contact carrier 5 with several contact springs 6 for electrical direct contacting of the contact surfaces 3 the circuit board 2 having. The direct contacting plug 4 is in plugging direction 7 on the circuit board 2 attached.

Die Kontaktflächen 3 der Leiterplatte 2 sind auf beiden Seiten der Leiterplatte 2 jeweils in zwei in Steckrichtung 7 hintereinander angeordneten Reihen angeordnet. Die Kontaktfedern 6 des Direktkontaktierungssteckers 4 sind ober- und unterseitig der Leiterplatte 2 vorgesehen, und zwar ebenfalls jeweils in zwei in Steckrichtung 7 hintereinander angeordneten Reihen, wobei in 1 jeweils nur eine Kontaktfeder 6 jeder Reihe gezeigt ist. Beim Ausbilden der Steckverbindung 1 werden die in die Steckbahn der Leiterplatte 2 hineinragenden Kontaktfedern 6 gegen ihre elastische Rückstellkraft durch die Leiterplatte 2 bzw. durch ein der Leiterplatte 2 vorgeordnetes keilförmiges Zusatzelement 11 ausgelenkt und zumindest abschnittsweise schleifend auf die Kontaktflächen 3 aufgeschoben. Bei dieser aufschiebenden Bewegung werden eventuelle Oxidschichten auf der Kontaktfläche 3 der Leiterplatte 2 und an der Kontaktfeder 6 beim Ausbilden der Steckverbindung 1 weitgehend entfernt, so dass eine gasdichte elektrische Verbindung entstehen kann. Die mehrreihige, hier lediglich beispielhaft zweireihige Steckverbindung 1 ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Anzahl der kontaktierbaren Kontaktfedern, d. h. eine deutliche Erhöhung der Pinanzahl bei gleicher oder ähnlicher Leiterplattenbreite.The contact surfaces 3 the circuit board 2 are on both sides of the circuit board 2 each in two in the direction of insertion 7 arranged one behind the other arranged rows. The contact springs 6 of the direct contacting plug 4 are on the top and bottom of the circuit board 2 provided, and also in each case in two in the insertion direction 7 successively arranged rows, wherein in 1 in each case only one contact spring 6 each row is shown. When forming the connector 1 be in the track of the circuit board 2 protruding contact springs 6 against their elastic restoring force through the circuit board 2 or through one of the circuit board 2 upstream wedge-shaped additional element 11 deflected and at least partially abrasive on the contact surfaces 3 postponed. In this suspensive movement, any oxide layers on the contact surface 3 the circuit board 2 and on the contact spring 6 when forming the connector 1 largely removed, so that a gas-tight electrical connection can occur. The multi-row, here only exemplary double-row connector 1 allows a significant increase in the number of contactable contact springs, ie a significant increase in the number of pins with the same or similar PCB width.

Beim Einschieben des Direktkontaktierungssteckers 4 haben bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die in Steckrichtung 7 vorderen Kontaktfedern 6 des Direktkontaktierungssteckers 4 kurzzeitig Kontakt mit den in Steckrichtung 7 hinteren Kontaktflächen 3 der Leiterplatte 2. Falls diese hinteren Kontaktflächen 3 beim Einschiebevorgang nicht spannungsfrei geschalten werden können, so muss dieser kurzzeitige Kontakt in machen Fällen verhindert werden. Ein Beispiel ist z. B. der Massekontakt oder die Stromversorgung bei Leiterplatten von Pkw-Steuergeräten. Eine Möglichkeit, einen kurzzeitigen ”falschen Kontakt” zu unterbinden, ist das Weglassen einer vorderen Kontaktfeder 6, wie in 2 gezeigt ist, oder das Verbinden von einzelnen Kontaktflächen 3 der vorderen und hinteren Reihen zu einer gemeinsamen Kontaktfläche 8 auf der Leiterplatte 2, wie in 3 gezeigt ist.When inserting the direct contacting plug 4 have at the in 1 embodiment shown in the direction of insertion 7 front contact springs 6 of the direct contacting plug 4 short-term contact with the in plug-in direction 7 rear contact surfaces 3 the circuit board 2 , If these rear contact surfaces 3 can not be connected without voltage during insertion, so this short-term contact must be prevented in some cases. An example is z. B. the ground contact or the power supply of printed circuit boards of car control units. One way to prevent a brief "false contact" is the omission of a front contact spring 6 , as in 2 is shown, or connecting individual contact surfaces 3 the front and rear rows to a common contact surface 8th on the circuit board 2 , as in 3 is shown.

Eine weitere Möglichkeit, beim Einschiebevorgang einen kurzzeitigen ”falschen Kontakt” zu unterbinden, besteht wie in 4 gezeigt darin, die vorderen und hinteren Reihen von Kontaktflächen 3 auf der Leiterplatte 2 nicht in der gleichen Ebene, sondern in unterschiedlichen Ebenen anzuordnen, also höhenmäßig voneinander abzusetzen. Entsprechend sind auch die vorderen und hinteren Kontaktfedern 6 höhenmäßig zueinander versetzt, so dass beim Einschiebevorgang die höheren vorderen Kontaktfedern 6 zu den tieferen hinteren Kontaktflächen 3 beabstandet sind und diese nicht berühren.Another way to prevent a brief "wrong contact" during insertion is as in 4 shown in it, the front and back rows of contact surfaces 3 on the circuit board 2 not in the same plane, but to arrange in different levels, so in terms of height offset from each other. Accordingly, the front and rear contact springs 6 offset in height relative to each other, so that when inserting the higher front contact springs 6 to the deeper rear contact surfaces 3 are spaced and do not touch them.

Bei der in 5 gezeigten Steckverbindung 1 weisen die Leiterplatte 2 eine frontseitige Kontaktfläche 9 und der Direktkontaktierungsstecker 4 mindestes eine in Steckrichtung 7 vorstehende Frontkontaktierungsfeder 10 zur elektrischen Frontkontaktierung der frontseitigen Kontaktfläche 9 auf. Diese Kontaktierungsart kann beispielsweise bei einer mehrlagigen Leiterplatte 2 vorteilhaft zur Kontaktierung der Leiterplattenmasselage genutzt werden. Falls mehrere Frontkontaktierungsfedern 10 die frontseitige Kontaktfläche 9 kontaktieren, was aufgrund der größeren Kontaktfläche 9 ohne weiteres möglich ist, kann ein größerer Strom übertragen werden als bei nur einer einfachen Kontaktierung.At the in 5 shown connector 1 have the circuit board 2 a frontal contact surface 9 and the Direktkontaktierungsstecker 4 at least one in the direction of insertion 7 protruding front contact spring 10 for electrical Frontkontaktierung the front side contact surface 9 on. This type of contacting, for example, in a multilayer printed circuit board 2 be used advantageously for contacting the PCB ground. If several front contact springs 10 the frontal contact area 9 contact, due to the larger contact area 9 is readily possible, a larger power can be transmitted than with just a simple contact.

Claims (9)

Direktkontaktierungssteckverbindung (1) mit einer Leiterplatte (2), die auf mindestens einer ihrer beiden Seiten eine Reihe von Kontaktflächen (3) aufweist, und mit einem mit der Leiterplatte (2) steckverbindbaren Direktkontaktierungsstecker (4), der zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktflächen (3) der Leiterplatte (2) eine Reihe von in die Steckbahn der Leiterplatte (2) hineinragenden Kontaktfedern (6) aufweist, welche beim Ausbilden der Steckverbindung (1) durch die Leiterplatte (2) oder ein der Leiterplatte (2) vorgeordnetes Zusatzelement (11) ausgelenkt werden und auf den Kontaktflächen (3) schleifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) mehrere in Steckrichtung (7) des Direktkontaktierungssteckers (4) hintereinander angeordnete Reihen von Kontaktflächen (3) und der Direktkontaktierungsstecker (4) mehrere in Steckrichtung (7) hintereinander angeordnete Reihen von Kontaktfedern (6) aufweist.Direct contact plug connection ( 1 ) with a printed circuit board ( 2 ) on at least one of its two sides a series of contact surfaces ( 3 ), and one with the printed circuit board ( 2 ) plug-in direct contact plug ( 4 ), for direct electrical contact of the contact surfaces ( 3 ) of the printed circuit board ( 2 ) a series of into the track of the circuit board ( 2 ) projecting contact springs ( 6 ), which in the formation of the connector ( 1 ) through the printed circuit board ( 2 ) or one of the printed circuit board ( 2 ) upstream additional element ( 11 ) and on the contact surfaces ( 3 ), characterized in that the printed circuit board ( 2 ) several in the plug-in direction ( 7 ) of the direct contacting plug ( 4 ) successively arranged rows of contact surfaces ( 3 ) and the direct contacting plug ( 4 ) several in the plug-in direction ( 7 ) successively arranged rows of contact springs ( 6 ) having. Direktkontaktierungssteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktierungsstecker (4) mehrere in seiner Steckrichtung (7) hintereinander angeordnete Reihen von oberen und unteren Kontaktfedern (6) zur Direktkontaktierung von ober- und unterseitigen Kontaktflächen (3) der Leiterplatte (2) aufweist.Direktkontaktierungssteckverbindung according to claim 1, characterized in that the Direktkontaktierungsstecker ( 4 ) several in its plugging direction ( 7 ) successively arranged rows of upper and lower contact springs ( 6 ) for direct contacting of upper and lower contact surfaces ( 3 ) of the printed circuit board ( 2 ) having. Direktkontaktierungssteckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei in Steckrichtung (7) hintereinander angeordneten Reihen von Kontaktfedern (6) mindestens eine der in Steckrichtung (7) vorderen Kontaktfedern (6) ausgelassen ist.Direktkontaktierungssteckverbindung according to claim 1 or 2, characterized in that at two in the insertion direction ( 7 ) successively arranged rows of contact springs ( 6 ) at least one of the plug-in direction ( 7 ) front contact springs ( 6 ) is omitted. Direktkontaktierungssteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Steckrichtung (7) hintereinander liegende Kontaktflächen (3) der Leiterplatte (2) durch eine gemeinsame Kontaktfläche (8) gebildet sind.Direktkontaktierungssteckverbindung according to any one of the preceding claims, characterized in that two in the insertion direction ( 7 ) contact surfaces lying one behind the other ( 3 ) of the printed circuit board ( 2 ) by a common contact surface ( 8th ) are formed. Direktkontaktierungssteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Steckrichtung (7) hintereinander liegende Reihen von Kontaktflächen (3) der Leiterplatte (2) sowie die zugehörigen Kontaktfedern (6) in jeweils unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.Direktkontaktierungssteckverbindung according to any one of the preceding claims, characterized in that two in the insertion direction ( 7 ) successive rows of contact surfaces ( 3 ) of the printed circuit board ( 2 ) as well as the associated contact springs ( 6 ) are arranged in different levels. Direktkontaktierungssteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktierungsstecker (4) mindestes eine Kontaktfeder (10) zur Frontkontaktierung einer frontseitigen Kontaktfläche (9) der Leiterplatte (2) aufweist.Direktkontaktierungssteckverbindung according to any one of the preceding claims, characterized in that the Direktkontaktierungsstecker ( 4 ) at least one contact spring ( 10 ) for the front contacting of a frontal contact surface ( 9 ) of the printed circuit board ( 2 ) having. Direktkontaktierungssteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) mindestens eine frontseitige Kontaktfläche (9) aufweist.Direktkontaktierungssteckverbindung according to any one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board ( 2 ) at least one frontal contact surface ( 9 ) having. Direktkontaktierungsstecker (4) einer Direktkontaktierungssteckverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren in Steckrichtung (7) hintereinander angeordneten Reihen von Kontaktfedern (6).Direct contacting plug ( 4 ) a Direktkontaktierungssteckverbindung ( 1 ) according to one of the preceding claims, with several in the plug-in direction ( 7 ) successively arranged rows of contact springs ( 6 ). Leiterplatte (2) einer Direktkontaktierungssteckverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren in Steckrichtung (7) des Direktkontaktierungssteckers (4) hintereinander angeordneten Reihen von Kontaktflächen (3), wobei zwei in Steckrichtung (7) hintereinander liegende Reihen von Kontaktflächen (3) der Leiterplatte (2) in jeweils unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.Printed circuit board ( 2 ) a Direktkontaktierungssteckverbindung ( 1 ) according to one of the preceding claims, with several in the plug-in direction ( 7 ) of the direct contacting plug ( 4 ) successively arranged rows of contact surfaces ( 3 ), whereby two in plug-in direction ( 7 ) successive rows of contact surfaces ( 3 ) of the printed circuit board ( 2 ) are arranged in different levels.
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