DE112008001092T5

DE112008001092T5 - Schutzabdeckung für einen Schaltungsträger

Info

Publication number: DE112008001092T5
Application number: DE112008001092T
Authority: DE
Inventors: Helge Schmidt; Matthias Lechner; Heiko Urban; Michael Schall; Michael Spielvogel; Marcus Schulte
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2010-03-04
Also published as: US8246396B2; KR101488174B1; JP2010525533A; JP4999129B2; WO2008131868A8; KR20100015963A; US20100144171A1; WO2008131868A1

Abstract

Schutzabdeckung für einen elektrischen Verbinder (100) zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers (114), wobei der elektrische Verbinder (100) umfasst:
wenigstens einen Kontakt (102), der an einem Ende einen Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines Gegenkontaktes aufweist und an einem anderen Ende einen Verbindungsabschnitt (106) zum Kontaktieren einer metallisierten Durchkontaktierung (116) des Schaltungsträgers (114) über eine elektrisch leitende Einpressverbindung aufweist, und
ein elektrisch isolierendes Gehäuse (104), wobei die Schutzabdeckung (102) wenigstens eine Öffnung (110) aufweist, über die der Verbindungsabschnitt (106) des wenigstens einen Kontaktes (102) in einem zusammengesetzten Zustand eintritt, und sie so eingerichtet ist, dass sie im Zusammenwirken mit dem Kontakt (102) und/oder dem elektrisch isolierenden Gehäuse (104) einen Einlassbereich der Durchkontaktierung (116) nach außen abdeckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzabdeckung für einen elektrischen Verbinder zum Herstellen von elektrischem Kontakt mit einem Schaltungsträger, der so eingerichtet ist, dass Schaden aufgrund der Bildung sogenannter Whisker vermieden werden kann.
Es ist bekannt, dass Schaltungsträger, beispielsweise herkömmliche Leiterplatten, bereitgestellt werden, bevor sie mit gedruckten Leiterstrukturen bestückt werden. Die gedruckten Leiterstrukturen, die aus den freien Kupferflächen und den kupferplattierten Durchkontaktierungen bestehen, werden mit einer Schutzschicht versehen, wodurch garantiert wird, dass alle Lötpunkte, die während der Montage ausgebildet werden sollen, alle an sie gestellten elektrischen und mechanischen Anforderungen erfüllen. Diese Schutzschichten werden daher eingesetzt, um die Lötbarkeit zu gewährleisten und werden häufig als lötbare Endflächen bezeichnet. Die lötbaren Endflächen bestehen bei den meisten aktuellen Schaltungsträgern insbesondere in Anbetracht der aktuellen Notwendigkeit von bleifreiem Verlöten, aus purem Zinn.
Ein bekannter Nachteil von Zinnoberflächen besteht darin, dass sie mehr oder weniger stark dazu neigen, im Verlauf der Aufbewahrung sogenannte ”Whisker” zu bilden, d. h. nadelförmige Zinn-Einkristalle, die eine Länge von einigen Mikrometer erreichen können und die Funktion des Schaltungsträgers stark beeinträchtigen können. In diesem Fall können die Whisker einerseits Kurzschlüsse durch Brückenbildung verursachen, können jedoch andererseits auch erheblichen Schaden verursachen, wenn sie abbrechen.
Die Ursache für die Whiskerbildung konnte bisher nicht bis ins letzte Detail geklärt werden, jedoch wird allgemein angenommen, dass mechanische Belastungen aufgrund durch Belastung verursachter Kristallisation zur Whiskerbildung führen. Nach einer Aufbewahrungszeit von sieben Wochen bei Raumtemperatur wiesen herkömmliche Zinnoberflächen bereits Whisker mit einer Länge von 30 μm bis mehr als 100 μm auf.
Die im Zusammenhang mit der Europäischen Richtlinie "Restriction an Hazardous Substances" erforderliche Umstellung von Zinn/Blei auf bleifreie Zinnschichten hängt mit dem Thema ”Whiskerbildung” zusammen. Der Grund dafür ist, dass einige der bevorzugten bleifreien Alternativen mehr zur Whiskerbildung neigen als Zinn/Blei-Lösungen. Des Weiteren wächst durch die Verringerung der Abstände zwischen gedrucktem Leiter und Verbindungsabschnitt die Gefahr, dass, wenn Whisker entstehen, diese schließlich einen elektrischen Kurzschluss zwischen benachbarten gedruckten Leitern verursachen, der zum Ausfall des Systems führen kann.
Das Ziel bekannter Lösungen für diese Probleme besteht darin, das Wachstum von Whiskern zu vermeiden oder im Wesentlichen zu minimieren, um zuverlässig Teilbaugruppen für die Kraftfahrzeugindustrie herstellen zu können.
Es ist beispielsweise bekannt, dass durch den Einsatz unterschiedlicher Metalltypen in dem Schaltungsträger und/oder den Verbindungsabschnitten die Whiskerbildung reduziert werden kann.
Der Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht darin, dass der Schaltungsträger und/oder die Verbindungsabschnitte hinsichtlich ihrer Zusammensetzung verändert werden müssen und damit hohe Kosten verbunden sind. Des Weiteren sind viele zugesetzte Metalle bezüglich der Herstellung von Schaltungsträgern aus anderen Gründen problematisch.
Daher besteht die Notwendigkeit, bei der elektrischen Kontaktierung von Schaltungsträgern sicherzustellen, dass keine Funktionsstörungen aufgrund von Whiskerwachstum auftreten, jedoch ohne dass dabei Veränderungen an den Prozessen bei Schaltungsträgern oder an den eigentlichen Kontakten ausgeführt werden müssen.
Diese Aufgabe wird mit einer Schutzabdeckung für einen elektrischen Verbinder zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 erfüllt. Vorteilhafte Entwicklungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung basiert in diesem Fall auf der Idee, dass die Whiskerbildung an sich nicht das eigentliche Problem ist, sondern die Tatsache, dass diese Whisker entweder aus den Kontaktbereichen herauswachsen, in denen sie sich bilden, und Kurzschlüsse verursachen können, oder abbrechen und als unerwünschte leitende Verunreinigungen vorhanden sein können. Insbesondere bei Kontakten, die eingepresst werden und bei denen der Verbindungsabschnitt des Kontakts in eine metallisierte Durchkontaktierung eines Schaltungsträgers gepresst wird, bildet eine Materialverschiebung, die an die Spur eines Schneepflugs erinnert, und insbesondere eine Ansammlung von Zinn in bestimmten Bereichen der Durchkontaktierung die Innenseite der Durchkontaktierung.
Es ist bekannt, dass sich Whisker insbesondere in diesen Bereichen der Materialansammlung bei mechanischer Beanspruchung bilden. Wenn diese Whisker aus der Durchkontaktierung herauswachsen und den angrenzenden Verbindungsabschnitt erreichen, oder wenn sie abbrechen und an andere ungünstige Positionen verschoben werden, kann es zu Kurzschlüssen und daher schwerwiegenden Ausfällen kommen. Dies kann, insbesondere im Zusammenhang mit der Elektronik von Kraftfahrzeugen, so beispielsweise bei einer Airbag-Steuereinrichtung, angesichts der strengen Anforderung, die dort bezüglich der langfristigen Stabilität, Zuverlässigkeit und Robustheit bestehen, nicht toleriert werden.
Gemäß der Erfindung werden die eigentlichen physikalischen Ursachen der Whiskerbildung nicht beseitigt, da dies lediglich mittels teurer und komplexer Veränderungen an Schaltungsträgern und/oder Kontakten möglich ist, sondern es wird gewährleistet, dass die Whisker, die möglicherweise entstehen, nicht aus dem Bereich der Einpressverbindung austreten.
Dies wird durch eine Schutzabdeckung für einen elektrischen Verbinder zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers erreicht, die wenigstens eine Öffnung aufweist, über die der Verbindungsabschnitt des wenigstens einen Kontaktes in dem zusammengesetzten Zustand eintritt, wobei die Schutzabdeckung so eingerichtet ist, dass sie im Zusammenwirken mit dem Kontakt und/oder dem elektrisch isolierenden Gehäuse den Einlassbereich der Durchkontaktierung zur Außenseite hin abdeckt. Es kann nachgewiesen werden, dass, obwohl sich die Whisker weiterhin bilden, ihr Wachstum durch die Schutzabdeckung behindert wird (sie wachsen in einer gebogenen Form unter der Schutzabdeckung weiter), und sie sich nicht aus dem Bereich in oder an dem Durchgangsloch des Schaltungsträgers heraus ausbreiten können und auch keine Kurzschlüsse oder andere Defekte verursachen können.
Der Vorteil der Lösung gemäß der Erfindung besteht daher darin, dass Ausfälle aufgrund von Whiskerbildung in dem Bereich von Einpressverbindungen vollständig für alle existierenden und auch für zukünftige Schaltungsträgersysteme und Verbinderanordnungen auf besonders einfache und ökonomische Weise verhindert werden können. Die lötbaren Endflächen müssen in diesem Fall nicht modifiziert werden, insbesondere nicht unter Einsatz von Bleilegierungen.
Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Schutzabdeckung durch eine im Wesentlichen flache Platte gebildet. Diese Platte kann mit aktuellen Verfahren hergestellt werden, so beispielsweise aus einem kostengünstigen Kunststoffmaterial. Die Öffnungen für die Verbindungen des Verbinders werden in dieser Ausführungsform durch Perforationen in der Platte ausgebildet. In diesem Fall können die Öffnungen entweder bereits bei der Herstellung der Schutzabdeckung erzeugt werden, beispielsweise durch Stanzen oder direkt durch ein Spritzgießverfahren, oder sie können ansonsten gestochen werden, wenn die Schutzabdeckung auf die Verbindungsabschnitte des Kontaktes aufgelegt wird. Die letzte Variante hat insbesondere den Vorteil, dass der Rand der Öffnung am Umfang an dem Kontakt aufliegt und so eine besonders enge Verbindung zwischen der Schutzabdeckung und dem Kontakt entsteht. Es ist dann sicher, dass Zwischenräume, durch die dünne Whisker hindurchwachsen können, nicht mehr vorhanden sind.
Des Weiteren kann die Schutzabdeckung einen Absatz haben, um die Schutzabdeckung an dem elektrisch isolierenden Gehäuse in dem Bereich um die Öffnung herum zu tragen, über die in dem zusammengesetzten Zustand die wenigstens eine Verbindung eintritt. Dieser Absatz kann beispielsweise durch eine einseitige Vertiefung gebildet werden. Auf diese Weise sind spielfreie Montage und verbesserte Abdichtung gegenüber der Umgebung möglich, da das Verbindergehäuse in die Dichtungsfunktion einbezogen ist.
Um eine besonders enge Verbindung und eine zuverlässige Abdichtung in dem abschließenden zusammengesetzten Zustand zu gewährleisten, kann die Schutzabdeckung aus einem elastischen Material hergestellt werden. Dabei sind alle Materialien möglich, die herkömmlicherweise zum Herstellen von Dichtungen eingesetzt werden, so beispielsweise thermoplastische Elastomere oder Silikon.
Des Weiteren kann insbesondere bei einem elastischen Material die wenigstens eine Öffnung am Umfang mit einem Bereich verringerter Dicke als einer Dichtungslippe versehen sein. Dies ermöglicht eine besonders stabile Presspassung und einen teilchendichten Verschluss.
Des Weiteren kann die Schutzabdeckung auch eine Gelschicht und/oder eine Schicht aus Schaumstoffmaterial aufweisen, um das Auftreten von Abweichungen auszugleichen.
Um zu gewährleisten, dass Whisker und andere lose oder leicht haftende Materialien fest gebunden sind, kann/können eine oder mehrere Fläche/n der Schutzschicht mit Klebstoff beschichtet sein oder in einzelnen Schichten aus mit Klebstoff beschichteten Streifen oder Filmen bestehen. Ein selbstklebender Film dieses Typs kann wahlweise auch im Voraus auf den Schaltungsträger aufgebracht werden.
Die verschiedenen Materialien der Schichten können, wie auf der Hand liegt, sowohl einzeln als auch in zwei- oder mehrschichtigen Strukturen bei der Schutzabdeckung gemäß der Erfindung eingesetzt werden. So kann beispielsweise ein leicht verformbares Material, so z. B. ein Schaumstoffmaterial oder eine Gelauflage, auf eine starre Leiterplatte aufgebracht werden, um Zusammenbau ohne Spiel und verbesserte Abdichtung zu gewährleisten.
Bei einer Vielzahl von Durchkontaktierungen und einer Vielzahl dazugehöriger Verbindungsabschnitte kann die Schutzabdeckung gemäß der vorliegenden Erfindung entweder als eine einzelne, integral ausgebildete Schutzabdeckung eingerichtet sein oder als eine Vielzahl separater Teilabdeckungen ausgebildet sein. Diese Teilabdeckungen können beispielsweise eine Ringform haben, sind jedoch ansonsten wie die oben beschriebenen Ausführungsformen aufgebaut.
Der Vorteil der aus einem Stück bestehenden Ausführungsform besteht darin, dass der Zusammenbau erleichtert wird, insbesondere bei automatisierter Montage. Insbesondere bei einer relativ geringen Anzahl von Kontakten kann jedoch der Aufbau als eine Teilabdeckung für eine einzelne Verbindung oder eine Gruppe aus wenigen Verbindungen ökonomischer und materialsparender sein. Insbesondere kann die Variante mit den Teilabdeckungen Höhenunterschiede ausgleichen, wenn der Schaltungsträger kein ideal planer Schaltungsträger ist, sondern ein Schaltungsträger mit verschiedenen Ebenen, der beispielsweise aus keramischem Material besteht.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren einen elektrischen Verbinder zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers, wobei der elektrische Verbinder wenigstens einen Kontakt umfasst, der an einem Ende einen Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines Gegenkontaktes aufweist und an einem anderen Ende einen Verbindungsabschnitt zum Kontaktieren einer metallisierten Durchkontaktierung eines Schaltungsträgers über eine elektrisch leitende Einpressverbindung aufweist. Des Weiteren umfasst der elektrische Verbinder gemäß der Erfindung ein elektrisch isolierendes Gehäuse und eine Schutzabdeckung gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf den Verbindungsabschnitt der Kontakte aufgepasst ist. Die vorliegende Erfindung betrifft abschließend des Weiteren eine elektrisch kontaktierbare Schaltungsträgeranordnung, die einen elektrischen Verbinder dieses Typs zur elektrischen Verbindung mit weiteren elektrischen Komponenten aufweist.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird die Erfindung im Folgenden ausführlicher anhand der in den folgenden Figuren gezeigten Ausführungsformen beschrieben. In diesem Fall werden in den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen und den gleichen Bezeichnungen für die Komponenten versehen, so dass es entsprechend möglich ist, die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen auf die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen oder Bezeichnungen der Komponenten zu übertragen. Des Weiteren können einige Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen der dargestellten und beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen auch an sich Lösungen sein, die unabhängig, erfinderisch oder erfindungsgemäß sind.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines elektrischen Verbinders zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers mit einer Schutzabdeckung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine detaillierte Perspektivansicht eines Details 2 aus 1, die mit der Schutzabdeckung versehene Verbindungsabschnitte zeigt,
3 eine detaillierte Perspektivansicht eines Details 3 aus 1, die die mit der Schutzabdeckung versehenen Verbindungsabschnitte zeigt;
4 eine schematische Schnittansicht des elektrischen Verbinders mit der Schutzabdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einem zusammengesetzten Zustand gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform;
5 eine schematische Schnittansicht des elektrischen Verbinders mit der Schutzabdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einem zusammengesetzten Zustand gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform;
6 eine schematische Schnittansicht des elektrischen Verbinders mit der Schutzabdeckung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in einem zusammengesetzten Zustand gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform;
7 eine schematische Schnittansicht der Schutzabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Schnittansicht der Schutzabdeckung gemäß der zweiten oder dritten Ausführungsform der Erfindung;
9 eine schematische Schnittansicht einer doppelschichtigen Schutzabdeckung;
10 eine schematische Schnittansicht einer einschichtigen Schutzabdeckung;
11 eine schematische Schnittansicht der Schutzabdeckung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;
12 eine schematische Ansicht der Schutzabdeckung gemäß der dritten oder vierten Ausführungsform der Erfindung mit einer Vielzahl von Öffnungen gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform;
13 eine geneigte vergrößerte schematische Ansicht der Schutzabdeckung aus 12; und
14 eine Perspektivansicht der Schutzabdeckung, die als eine Teilabdeckung eingerichtet ist.
Unter Bezugnahme auf 1 wird im Folgenden das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines elektrischen Verbinders 100 zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers 114 (4). Der Verbinder 100 weist eine Vielzahl von Kontakten 102 auf, die in einem elektrisch isolierenden Gehäuse 104 zusammengesetzt sind. Die Kontakte 102 weisen Kontaktabschnitte zum Herstellen von Kontakt mit einem Gegenkontakt sowie Verbindungsabschnitte 106 zum Herstellen von Kontakt mit einer metallisierten Durchkontaktierung 116 (4) des Schaltungsträgers 114 (4) über eine elektrisch leitende Einpressverbindung auf.
Die Verbindungsabschnitte 106 bzw. ”Stifte” sind so aufgebaut, dass sie, wenn sie in die Durchkontaktierung 116 (4) des Schaltungsträgers 114 (4) eingepresst werden, die Verbindungsabschnitte 106 einen elektrischen Kontakt herstellen können. In diesem Fall ist der Schaltungsträger 114 (4) im Allgemeinen eine Leiterplatte. Jedoch können auch andere stark abweichende Schaltungsträger, bei denen es zur Whiskerbildung kommen kann, mit dem elektrischen Verbinder 100 gemäß der Erfindung ausgestattet sein, so beispielsweise flexible Schaltungsträger oder keramische Schaltungsträger.
Die Whisker bilden sich, wie bereits beschrieben, an Zinnoberflächen einer Verbindungsfläche zwischen dem Verbindungsabschnitt 106 und einer Innenwand der Durchkontaktierung 116 (4) in Durchgangslöchern in dem Schaltungsträger 114 (4). Da die Whisker im Wesentlichen linear wachsen, kann eine mechanische Abschirmung, über die die Einpresskontakte 102 eintreten können und die plan auf der Leiterplatte aufliegt, Funktionsstörungen elektronischer Steuervorrichtungen, so beispielsweise einen Kurzschluss zwischen den Kontakten 102, verhindern.
Gemäß der Erfindung umfasst der Verbinder 100 daher eine Schutzabdeckung 108, die für jeden der Kontakte 102 eine Öffnung 110 aufweist, über die der Verbindungsabschnitt 106 eintritt. Die Schutzabdeckung 108 ist so aufgebaut, dass die Schutzabdeckung 108 im Zusammenwirken mit den Kontakten 102 und/oder dem elektrisch isolierenden Gehäuse 104 einen Einlassbereich an den Durchkontaktierungen 116 (4) nach außen abdeckt.
Der in 1 gezeigte elektrische Verbinder 100 kann mit der montierten Schutzabdeckung 108 bereitgehalten werden und während des Zusammensetzens auf den Schaltungsträger 114 (4) gepresst werden, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf 4 bis 6 erläutert wird.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Öffnungen 110 vorgefertigt, als Alternative dazu können sie jedoch auch direkt während der Montage des elektrischen Verbinders 110 durch Pressen der Schutzabdeckung 108 auf die Verbindungsabschnitte 106 ausgebildet werden.
2 zeigt ein Detail 2 aus 1 in einer gedrehten und teilweise als Schnitt ausgeführten Ansicht. Die Verbindungsabschnitte 106 treten, wie in 2 gezeigt, über die Öffnungen 110 der Schutzabdeckung 108 so ein, dass ein Endbereich der Verbindungsabschnitte 106 relativ zu einem Außenbereich abgeschirmt wird, der sich unterhalb der Schutzabdeckung 108 in 2 befindet. In der hier gezeigten Ausführungsform wird die Schutzabdeckung 108 durch eine flache perforierte Platte aus Kunststoffmaterial gebildet. Eine Oberfläche der Schutzabdeckung 108, die in 2 nach oben gewandt ist, kommt beim Zusammensetzen in Kontakt mit einer Oberfläche der Leiterplatte und verschließt die Durchgangslöcher, in die die Verbindungsabschnitte 106 gepresst werden, bündig, so dass Whisker, die mögli cherweise entstehen, nicht in den Bereich eindringen können, der sich an der anderen Seite der Schutzabdeckung 108 befindet, und insbesondere keine Kurzschlüsse zwischen den Kontakten 102 verursachen können.
3 zeigt ein Detail aus 1 in einer vergrößerten und teilweise als Schnitt ausgeführten Ansicht. Verlängerungen 112 der Verbindungsabschnitte 106 sind, wie in 1 gezeigt, insbesondere auf spezielle bündige Weise von der Schutzabdeckung 108 umgeben, um ein Wachstum von Whiskern, die vorzugsweise an dieser Position entstehen, nach außen zu verhindern.
4 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen des elektrischen Verbinders 100 nach der Montage in dem Schaltungsträger 114. Diese Ansichten sind relativ zu denen in 1 bis 3 um 180° gedreht, d. h. die Verbindungsabschnitte 106 sind hier nach unten gerichtet dargestellt.
Die eigentliche Whiskerbildung findet, wie bereits erwähnt, an den Verlängerungen 112 im Inneren der Durchkontaktierung 116 des Schaltungsträgers 114 statt. Gemäß der Erfindung schließt die Schutzabdeckung 108 die Verlängerungen 112 relativ zu einem äußeren Bereich 118 ab, der von dem Schaltungsträger 114 entfernt ist.
Verschiedene Konfigurationen der Schutzabdeckung 108 sind im Detail in 4 bis 6 dargestellt, wobei die gezeigte Ausführungsform einen komplexeren geometrischen Aufbau hat als die Schutzabdeckung 108 in 1 bis 3.
So weist die Schutzabdeckung 108 in 4 einen Absatz 120 auf, der durch eine einseitige Vertiefung gebildet wird und die Schutzabdeckung 108 dem isolierenden Gehäuse 104 gegenüberliegend trägt. Gleichzeitig umgibt ein Rand der Öffnung 110 der Schutzabdeckung 108 den Verbindungsabschnitt 106 bündig, so dass die Schutzabdeckung 108 im Zusammenwirken mit dem elektrisch isolierenden Gehäuse 104 und dem Verbindungsabschnitt 106 den Einlassbereich der Durchkontaktierung 116, in dem sich die Verlängerungen 112 befinden, gegenüber dem äußeren Bereich 118 abdeckt. Dadurch wird verhindert, dass sich Whisker oder andere Teilchen von dem Bereich in oder an der Durchkontaktierung 116 ausbreiten und beispielsweise Kurzschluss erzeugen können.
Wenn die Schutzabdeckung 108 in 4 umgedreht wird und größere Öffnungen 110 verwendet werden, kann die Schutzfunktion gemäß der Erfindung ebenfalls erreicht werden, da die Abdeckung der Verlängerungen 112 gegenüber dem äußeren Bereich 118 nur durch das Zusammenwirken zwischen dem Gehäuse 104 und der Schutzabdeckung 108 erreicht wird. Dies hat den Vorteil, dass die sichere Abdicht- und Schutzfunktion auch erreicht werden kann, ohne dass mechanischer Kontakt am Rand zwischen den Kontakten 102 und der Schutzabdeckung 108 gewährleistet sein muss. Bei dieser Variante wird jedoch davon ausgegangen, dass die Verbindungsabschnitte 106 so fest in der Durchkontaktierung 116 gehalten werden, dass kein Spiel zwischen der Schutzabdeckung 108 und dem elektrisch isolierenden Gehäuse 104 auftreten kann.
Eine kombinierte Variante, bei der die Schutzabdeckung 108 sowohl mit den Kontakten 102 als auch mit dem elektrisch isolierenden Gehäuse 104 zusammenwirkt, um die Verlängerungen 112 gegenüber dem äußeren Bereich 118 abzudichten, ist in 6 gezeigt. Die Schutzabdeckung 108 gemäß dieser Ausführungsform weist eine Dichtungslippe 122 auf, die beispielsweise durch einen Bereich mit verringerter Materialdicke gebildet wird, der den Kontakt 102 direkt umgibt. Die Schutzabdeckung 108 für diese Ausführungsform wird so weit wie möglich durch ein elastisches Material gebildet, so beispielsweise Silikon oder ein thermoplastisches Elastomer, da die Dichtungsfunktion der Dichtungslippe 122 auf diese Weise am einfachsten gewährleistet werden kann.
7 bis 11 zeigen verschiedene mögliche Konstruktionen der Schutzabdeckung 108. So kann die Schutzabdeckung 108, wie in 7 gezeigt, aus einer flachen Platte oder einem Film aus Kunststoffmaterial bestehen, in der/den die Öffnungen 110 als Perforationen hergestellt werden. Dies entspricht den Ansichten in 1 bis 3.
Des Weiteren kann der Absatz 120 als eine einseitige Vertiefung ausgeführt sein, wie dies in 8 gezeigt ist. Absatzartige Randabschnitte der Öffnungen 110 dieses Typs können in Abhängigkeit von ihrer Größe in Relation zu den Abmessungen der Durchkontaktierung 116 und der Verbindungsabschnitte 106 entweder, wie in 4 gezeigt, montiert oder gemäß 5 eingeführt werden.
9 zeigt eine Ausführungsform, bei der zusätzlich zu einer starren Trägerschicht 124 die Ausführungsform in 7 um eine Gelschicht 126, beispielsweise eine in Gelauflage, erweitert worden ist. Die so bewirkte Elastizität ermöglicht es, Toleranzen innerhalb bestimmter Grenzen auszugleichen, so dass keine unerwünschten Öffnungen verbleiben, durch die die Whisker hindurch wachsen könnten.
Als Alternative dazu könnte, wie in 10 gezeigt, die gesamte Schutzabdeckung 108 aus einem Gel oder einem Schaumstoffmaterial hergestellt werden.
11 zeigt schematisch die Schutzabdeckung 108, die der Ausführungsform in 6 entspricht, bei der die Dichtungslippe 122 beispielsweise aus einem Silikonmaterial besteht.
12 zeigt die Schutzabdeckung 108 analog zu der Variante in 8 für eine Vielzahl der Durchkontaktierungen 116 und der Verbindungsabschnitte 106 entsprechend der Ausführungsform in 1 und 3. Mittels der Schutzabdeckung 108 dieses Typs, die aus einem Stück hergestellt wird, kann die Whisker-Schutzfunktion für eine Vielzahl von Einpress-Verbindungsabschnitten 106 in einem Arbeitsschritt ausgeführt werden. 13 zeigt die Ansicht in 12 gedreht und vergrößert.
Die Variante, bei der die Schutzabdeckung 108 aus einem Stück für eine Vielzahl der Kontakte 102 hergestellt wird, erfordert jedoch eine vergleichsweise plane Schaltungsträgerfläche. Insbesondere sollten keine Höhenunterschiede zwischen den oberen Seiten der einzelnen Durchkontaktierungen 116 auftreten. Um zuverlässig unterschiedliche Stufen zu kontaktieren oder um auch größere Flexibilität bei der Herstellung der Schutzabdeckungen 108 dieses Typs für eine kleinere Anzahl der Kontakte 102 zu erzielen, kann auch eine separate Teilabdeckung 128 als Alternative für jeden der Kontakte 102 oder eine kleinere Gruppe der Kontakte 102 bereitgestellt werden. Dieses Szenario ist schematisch in 14 dargestellt.
Die vorhandene sogenannte Sn-Flash-Fläche kann so trotz einer technologisch verursachten Whiskerbildung an den Kontakten 102 eingesetzt werden, da die Whisker aufgrund der Schutzabdeckung 108 keinen die Funktion beeinträchtigenden Einfluss auf die Umgebung haben. Es müssen keine alternativen Flächen ohne Whisker, die nicht auf Zinn basieren und die ein nicht akzeptables Eingriffs- und Auspressverhalten aufweisen, eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung eignet sich daher vor allem für Airbag-Steuervorrichtungen, die einen hohen Grad an Zuverlässigkeit und einen optimalen elektrischen Kontakt aufweisen müssen.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass mit Hilfe der Schutzabdeckung 108 gemäß der Erfindung für einen elektrischen Verbinder 100 zum Kontaktieren des Schaltungsträgers 114 jegliche Funktionsstörung an elektronischen Steuervorrichtungen aufgrund von Whiskerbildung an den Kontakten 102 auf elektroplattierten Oberflächen aus reinem Zinn verhindert werden kann. Zu diesem Zweck müssen weder die Materialien des Schaltungsträgers 114 noch die Oberflächen der Verbindungsabschnitte 106 der Kontakte 102 modifiziert werden, und die erforderlichen Richtlinien für umweltfreundliche Produktgestaltung, wie auch die strengen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit von Verbindungen dieses Typs im Kraftfahrzeugsektor können erfüllt werden.
Zusammenfassung
Offenbart wird eine Schutzabdeckung (108) für einen elektrischen Verbinder (100) zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers (114), wobei der elektrische Verbinder (100) ein elektrisch isolierendes Gehäuse (104) und wenigstens einen Kontakt (102) mit einem Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines Gegenkontaktes und einem Verbindungsabschnitt (106) zum Kontaktieren einer metallisierten Durchkontaktierung (116) des Schaltungsträgers (114) über eine elektrisch leitende Einpressverbindung umfasst. Die Schutzabdeckung (108) weist wenigstens eine Öffnung (110) auf, über die der Verbindungsabschnitt (106) des wenigstens einen Kontaktes (102) in dem zusammengesetzten Zustand eintritt, und ist so eingerichtet, dass die Schutzabdeckung (108) im Zusammenwirken mit dem Kontakt (102) und/oder dem elektrisch isolierenden Gehäuse (104) einen Einlassbereich der Durchkontaktierung (116) nach außen hin abdeckt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Europäischen Richtlinie ”Restriction an Hazardous Substances” [0005]

Claims

Schutzabdeckung für einen elektrischen Verbinder (100) zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers (114), wobei der elektrische Verbinder (100) umfasst: wenigstens einen Kontakt (102), der an einem Ende einen Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines Gegenkontaktes aufweist und an einem anderen Ende einen Verbindungsabschnitt (106) zum Kontaktieren einer metallisierten Durchkontaktierung (116) des Schaltungsträgers (114) über eine elektrisch leitende Einpressverbindung aufweist, und ein elektrisch isolierendes Gehäuse (104), wobei die Schutzabdeckung (102) wenigstens eine Öffnung (110) aufweist, über die der Verbindungsabschnitt (106) des wenigstens einen Kontaktes (102) in einem zusammengesetzten Zustand eintritt, und sie so eingerichtet ist, dass sie im Zusammenwirken mit dem Kontakt (102) und/oder dem elektrisch isolierenden Gehäuse (104) einen Einlassbereich der Durchkontaktierung (116) nach außen abdeckt.
Schutzabdeckung nach Anspruch 1, die durch eine im Wesentlichen flache Platte gebildet wird.
Schutzabdeckung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Öffnung (110) durch ein Loch gebildet wird, dessen Rand in dem kontaktierten Zustand am Umfang auf dem Kontakt (102) aufliegt.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, die in einem Bereich der Öffnung (110), über die in dem zusammengesetzten Zustand der wenigstens eine Kontakt eintritt, einen Absatz (120) aufweist, mit dem die Schutzabdeckung an dem elektrisch isolierenden Gehäuse (104) getragen wird.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, die aus einem elastischen Material hergestellt wird.
Schutzabdeckung nach Anspruch 5, die aus einem thermoplastischen Elastomer oder Silikon hergestellt wird.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Öffnung (110) in jedem Fall am Umfang mit einem Bereich verringerter Dicke als einer Dichtungslippe (122) versehen ist.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren wenigstens eine Gelschicht umfasst.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren wenigstens eine Schicht aus Schaumstoffmaterial umfasst.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren wenigstens eine Klebeschicht umfasst.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, die für eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (116) und eine Vielzahl dazugehöriger Verbindungsabschnitte (106) aus einem Stück aufgebaut ist.
Schutzabdeckung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, die durch eine Vielzahl separater Teilabdeckungen (128) für eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (116) und eine Vielzahl dazugehöriger Verbindungsabschnitte (106) gebildet wird.
Schutzabdeckung nach Anspruch 12, wobei die Teilabdeckungen (128) eine Ringform haben.
Elektrischer Verbinder zum Kontaktieren eines Schaltungsträgers (114), wobei der Verbinder (100) umfasst: wenigstens eine elektrische Verbindung (102), die an einem Ende einen Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines Gegenkontaktes aufweist und an einem anderen Ende einen Verbindungsabschnitt (106) zum Kontaktieren einer metallisierten Durchkontaktierung (116) des Schaltungsträgers (114) über eine elektrisch leitende Einpressverbindung aufweist, ein elektrisch isolierendes Gehäuse (104) und eine Schutzabdeckung (108) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche.
Elektrisch kontaktierbare Schaltungsträgeranordnung, die einen Schaltungsträger (114) mit wenigstens einer metallisierten Durchkontaktierung (116) und einem elektrischen Verbinder (110) nach Anspruch 14 umfasst, der mit der Durchkontaktierung (116) über eine elektrisch leitende Einpressverbindung verbunden ist, wobei der Schaltungsträger (114) über den Kontaktabschnitt des wenigstens einen Kontaktes (102) mit weiteren elektrischen Komponenten verbunden werden kann.