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Die
Erfindung betrifft ein abdichtbares Leiterplattengehäuse
sowie eine zur Verwendung in diesem Leiterplattengehäuse
besonders geeignete Leiterplatte.
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Stand der Technik
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Viele
bekannte Leiterplattengehäuse sind zweiteilig ausgebildet
und umfassen ein zur Aufnahme der Leiterplatte dienendes, nach oben
offenes flaches Gehäuseunterteil, in das die Leiterplatte
bei ihrer Montage von oben her eingelegt wird, so dass die Breitseitenflächen
der Leiterplatte parallel zu einem Boden des Gehäuseunterteils
ausgerichtet sind, sowie ein Gehäuseoberteil, das nach
dem Einlegen der Leiterplatte in das Gehäuseunterteil auf
diesem letzteren angebracht wird, um das Gehäuse zu verschließen
und ggf. dabei die Leiterplatte zur Fixierung im Gehäuse
zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäuseoberteil
festzuklemmen. Derartige Leiterplattengehäuse sind zum
Beispiel in der
DE
89 12 800 U1 und in der
DE 202 15 425 U1 offenbart.
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Dort,
wo in der Kraftfahrzeugtechnik ein sicheres und zuverlässiges
Funktionieren von Leiterplatten umfassenden elektronischen Steuerungen besonders
wichtig ist, wie zum Beispiel im Fall von elektronischen Steuerungen
von Airbags oder anderen Rückhaltevorrichtungen, automatischen
Bremssystemen (ABS) oder Einrichtungen zur Fahrdynamikregelung (ESL),
muss ein Eintritt von Feuchtigkeit in das Leiterplattengehäuse über
die gesamte Lebensdauer des mit der Steuerung ausgestatteten Kraftfahrzeugs
sicher verhindert werden. Da die bekannten zweiteiligen Leiterplattengehäuse
eine verhältnismäßig große Einführöffnung
für die Leiterplatte aufweisen, sind zur Abdichtung der Öffnung
entweder mehrere einzelne Dichtungen oder eine relativ lange umlaufende
Dichtung erforderlich, die zwischen das Gehäuseunterteil
und das Gehäuseoberteil eingelegt oder an einem der beiden
Teile angeformt werden müssen. Dazu ist nicht nur eine
relativ große Menge an Dichtungsmaterial erforderlich,
sondern es besteht auch eine größere Gefahr, dass
die Dichtungen zum Beispiel infolge von Vibrationen des am Fahrzeug
befestigten Gehäuseunterteils an einer Stelle undicht werden,
so dass Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringen kann.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gut abdichtbares
Leiterplattengehäuse und eine zur Verwendung in diesem
Leiterplattengehäuse besonders geeignete Leiterplatte bereitzustellen,
womit sich die Anzahl und/oder Länge der zur Abdichtung
des Leiterplattengehäuses benötigten Dichtungen
verringern lässt.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leiterplattengehäuse
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die an
einer Schmalseite des Leiterplattengehäuses angeordnete
verschließbare Einschuböffnung wird der die Leiterplatte
aufnehmende Hohlraum im Inneren des Gehäuses an fünf Seiten,
nämlich oberhalb und unterhalb der beiden Breitseitenflächen
der Leiterplatte sowie entlang von drei Seitenrändern der
Leiterplatte dicht verschlossen und braucht nach dem Einführen
der Leiterplatte in das Gehäuse nur um die Einschuböffnung
herum abgedichtet werden, die im Vergleich zur Einführöffnung
der bekannten Leiterplattengehäuse jedoch erheblich kleiner
ist.
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Um
die Leiterplatte in das Gehäuse einzuführen, weist
das Gehäuse im Inneren vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende
parallele Führungsschlitze auf, die zur Aufnahme zweier
entgegengesetzter Seitenränder der Leiterplatte dienen und
vorzugsweise bei der Herstellung des Gehäuses in die den
Seitenrändern der Leiterplatte gegenüberliegenden
Begrenzungswände des Gehäuses eingeformt werden.
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Um
die in das Gehäuse eingeführte Leiterplatte im
Gehäuse zu fixieren, so dass sie sich aufgrund von Vibrationen
des Gehäuses nicht in Bezug zu diesem bewegen kann, wird
die Leiterplatte zweckmäßig beim Erreichen einer
gewünschten Einschub- oder Endstellung am Ende des Einschubwegs
innerhalb des Gehäuses festgeklemmt. Dies erfolgt vorzugsweise
mit Hilfe von Klemmmitteln, die gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung an den von der Einschuböffnung
abgewandten Stirnenden der Führungsschlitze angeordnet
sind, so dass sie erst dann mit der Leiterplatte in Eingriff treten,
nachdem diese fast vollständig in das Gehäuse
eingeschoben worden ist. Die Klemmmittel sind vorzugsweise einstückig
mit dem Gehäuse ausgebildet, so dass sie während
der Herstellung eines aus Aluminiumdruckguss oder aus thermoplastischem
Kunststoff bestehenden Gehäuses entlang der Führungsschlitze
angeformt werden können.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
Klemmmittel von Bereichen der Führungsschlitze gebildet
werden, die sich in Einschubrichtung der Leiterplatte verjüngen,
so dass sie im Falle einer Herstellung des Gehäuses durch
Druck- oder Spritzgießen in einem Werkzeug ohne bewegliche
Teile geformt werden können.
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Die
Klemmmittel sind zweckmäßig so ausgebildet, dass
im Zusammenwirken mit einem Federelement der Leiterplatte auch einen
Ausgleich der bei der Herstellung des Gehäuses und der
Führungsschlitze bzw. bei der Herstellung der Leiterplatte
auftretenden Toleranzen ermöglichen.
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Dazu
sieht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor,
dass das Federelement der Leiterplatte einstückig mit dem
aus einem isolierenden Harz- oder Kunststoffmaterial bestehenden Substrat
der Leiterplatte ausgebildet ist und vorzugsweise aus einer langgestreckten,
entlang ihrer Längserstreckung vom Substrat getrennten
elastisch verformbaren Federzunge besteht, deren eines Stirnende
einstückig mit dem Substrat verbunden ist. Ein solches
Federelement lässt sich sehr einfach und preiswert durch
Einfräsen eines Schlitzes zwischen dem Federelement und
dem Rest der Leiterplatte herstellen.
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Um
die Leiterplatte in beiden Führungsschlitzen gleichmäßig
festzuklemmen, ist zweckmäßig an beiden entgegengesetzten
Seitenrändern der Leiterplatte ein Federelement vorgesehen,
das jeweils gegen einen Abschnitt einer Begrenzung des zugehörigen
Führungsschlitzes angepresst wird, wenn die Leiterplatte
beim Einschieben in die Führungsschlitze die gewünschte
Einschubstellung erreicht.
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Dort
wo das Gehäuse aus einem elektrisch leitenden Material
besteht, wie beispielsweise im Fall eines aus Aluminium-Druckguss
hergestellten Gehäuses, kann die Anpressung eines oder
beider Federelemente gegen den Abschnitt einer Begrenzung des zugehörigen
Führungsschlitzes auch ausgenutzt werden, um einen Masseanschluss
zwischen einem Masseleiter der gedruckten Schaltung auf der Leiterplatte
und dem Gehäuse herzustellen. Dazu wird bevorzugt ein beim
Einschieben der Leiterplatte ins Gehäuse mit den Klemmmitteln
in Kontakt tretender Teil der Oberfläche des Federelements
oder der Federelemente mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen,
die im Kontakt mit dem Masseleiter steht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
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1 eine
teilweise weggeschnittene schematische perspektivische Ansicht eines
erfindungsgemäßen Leiterplattengehäuses
ohne Verschluss;
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Leiterplatte zur Verwendung im Leiterplattengehäuse aus 1;
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3 eine
vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts III in 1;
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4 eine
Schnittansicht eines anderen erfindungsgemäßen
Leiterplattengehäuses ohne Verschluss;
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5 eine
schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Leiterplatte zur Verwendung im Leiterplattengehäuse aus 4;
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6 eine
Schnittansicht entsprechend 4, jedoch
nach dem Einschieben der Leiterplatte in das Leiterplattengehäuse.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
in der Zeichnung dargestellten Leiterplattengehäuse 2 für
eine mehrlagige Leiterplatte 4 einer Airbag-Steuerung für
eine Insassenrückhaltvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sind
zusammen mit der in das Gehäuse 2 eingeführten
Leiterplatte 4 und einem das Gehäuse 2 dicht
verschließenden Verschluss (in der Zeichnung nicht dargestellt)
zur Montage im Kraftfahrzeug bestimmt.
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Die
aus Aluminiumdruckguss hergestellten Leiterplattengehäuse 2 besitzen
eine flache quaderförmige Gestalt. Dabei weisen die Gehäuse 2 jeweils fünf
Begrenzungswände auf, nämlich zwei entgegengesetzte
rechteckige oder quadratische Breitseitenwände 6, 8,
die entsprechenden Breitseitenflächen der Leiterplatte 4 gegenüberliegen,
zwei langgestreckte Schmalseitenwände 10, 12,
die zwei entgegengesetzten Seitenrändern 14, 16 der
Leiterplatte 4 gegenüberliegen, sowie eine geschlossene
Stirnseitenwand 18 an einer der beiden Stirnseiten des
Gehäuses 2. Die andere Stirnseite des Gehäuses 2 ist mit
einer Leiterplatteneinschuböffnung 20 versehen, die
sich im Wesentlichen über die gesamte Stirnseite des Gehäuses 2 erstreckt.
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Die
Ausbildung des Gehäuses 2 zum Einschieben der
Leiterplatte 4 und die Anordnung der Einschuböffnung 20 an
einer Stirnseite des Gehäuses 2 hat den Vorteil,
dass das Gehäuse 2 als Druckgussteil aus Aluminium
oder ggf. auch durch Spritzgießen aus Kunststoff preiswert
hergestellt werden kann und die Leiterplatte 4 abgesehen
von der Stirnseite mit der Einschuböffnung 20 feuchtigkeitsdicht umschließt,
und dass sich das Gehäuse 2 an der zuletzt genannten
Stirnseite nach dem Einschieben der Leiterplatte 4 einfach
von vorne her abdichten lässt, indem die Einschuböffnung 20 mittels
eines mit einer einzigen umlaufenden Dichtung versehenen Verschlussdeckels
(nicht dargestellt) verschlossen wird. Da eine solche Dichtung im
Vergleich zu bekannten Leiterplattengehäusen mit einem
flachen Gehäuseoberteil und einem flachen Gehäuseunterteil
zudem nur eine verhältnismäßig geringe
Länge aufweisen muss, kann die Wahrscheinlichkeit eines
Eindringens von Feuchtigkeit in das Gehäuse 2 während
der Lebensdauer des mit der Airbag-Steuerung ausgerüsteten
Kraftfahrzeugs verringert werden.
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Um
die Leiterplatte 4 beim Einschieben in das Gehäuse 2 zu
führen und einen Kontakt von oberflächenmontierten
Bauelementen (nicht dargestellt) auf einer oder beiden Breitseitenflächen
der Leiterplatte 4 mit den benachbarten Begrenzungswänden 6, 8 des
Gehäuses 2 zu vermeiden, sind die beiden Schmalseitenwände 10, 12 auf
ihrer Innenseite jeweils mit einem nach innen offenen Führungsschlitz 22, 24 versehen,
der sich von der Einschuböffnung 20 aus bis zur
entgegengesetzten Stirnseitenwand 18 des Gehäuses 2 erstreckt
und zur Aufnahme der entgegengesetzten Seitenränder 14, 16 der Leiterplatte 4 dient.
Die beiden parallelen Führungsschlitze 22, 24 weisen
eine lichte Höhe auf, die geringfügig größer
als die Dicke der Leiterplatte 4 bzw. die Dicke von deren
entgegengesetzten Seitenrändern 14, 16 ist,
so dass sich die Leiterplatte 4 leicht in das Gehäuse 2 einschieben
lässt.
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Um
die Leiterplatte 4 nach ihrem Einschieben in das Gehäuse 2 in
einer gewünschten Einschub- oder Endstellung zu fixieren,
sind die beiden Führungsschlitze 22, 24 jeweils
in der Nähe ihrer von der Einschuböffnung 20 abgewandten
Stirnenden in Einschubrichtung leicht verjüngt, so dass
die Seitenränder 14, 16 der Leiterplatte 4 dort
in den Führungsschlitzen 22, 24 festgeklemmt
werden.
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Bei
dem in 1 und 3 dargestellten Leiterplattengehäuse 2 ist
dazu ein an die Stirnseitenwand 18 angrenzender Abschnitt
einer ebenen oberen Begrenzung 28 jedes Führungsschlitzes 22, 24 unter
einem flachen Neigungswinkel α nach unten zu einer ebenen
unteren Begrenzung 30 des Führungsschlitzes 22, 24 hin
geneigt, so dass dort die lichte Höhe des letzteren zur
Stirnseitenwand 18 hin kleiner wird. Demgegenüber
konvergieren bei dem Leiterplattengehäuse 2 in 4 und 6 zwei
an die Stirnseitenwand 18 angrenzende Abschnitte 34 von äußeren,
den Seitenrändern 14, 16 der Leiterplatte 4 gegenüberliegenden
Begrenzungen 32 der beiden Führungsschlitze 22, 24 in
Einschubrichtung (Pfeil A in 2, 5 und 6)
unter einem flachen Neigungswinkel β in Richtung einer
durch die Breitseitenwände 6, 8 verlaufenden
Mittelebene 36 des Gehäuses 2, so dass
die Breite der Führungsschlitze 22, 24 im
Bereich dieser Abschnitte 34 zur Stirnseitenwand 18 hin
abnimmt.
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Beide
Ausbildungen der Führungsschlitze 22, 24 ermöglichen
es, dass die zur Herstellung des Gehäuses 2 verwendete
Druckguss- oder Spritzgussform ohne bewegliche Werkzeugteile auskommt.
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Um
trotz der bei der Herstellung des Leiterplattengehäuses 2 und
der Leiterplatte 4 hinsichtlich der Querschnittsabmessungen
der Führungsschlitze 22, 24 bzw. der
Dicke oder Abstände der Seitenränder 14, 16 der
Leiterplatte 4 auftretenden Fertigungstoleranzen ohne die
Notwendigkeit zusätzlicher Klemmelemente im Gehäuse 2 für
eine sichere Fixierung in der gewünschten Einschub- oder
Endstellung der Leiterplatte 4 zu sorgen und einen Ausgleich
der Toleranzen zu ermöglichen, ist die Leiterplatte 4 in der
Nähe ihrer beiden Seitenränder 14, 16 mit
zwei in die Leiterplatte 4 eingefrästen Schlitzen 40 versehen, die
parallel zu den Seitenrändern 14, 16 ausgerichtet sind
und an dem in Einschubrichtung vorderen Seitenrand 42 der
Leiterplatte 4 offen sind.
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Die
Leiterplatte 4 besteht wie herkömmliche Leiterplatten
aus einem mehrschichtigen Substrat S aus einem mit Epoxidharz oder
dergleichen getränkten Gewebe sowie mehreren zwischen den
Gewebeschichten und an der Ober- und Unterseite des Substrats S
angeordneten Kupferschichten, die jeweils eine gedruckte Schaltung
bilden.
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Da
derartige Substrate S eine gewisse Elastizität aufweisen,
werden durch das Einfräsen der Schlitze 40 an
den Seitenrändern 14, 16 der Leiterplatte 4 zwei
langgestreckte, elastisch verformbare Federzungen 44 gebildet,
deren zur Einschubrichtung entgegengesetzte Stirnenden einstückig
mit dem Rest der Leiterplatte 4 verbunden sind während ihre
freien Stirnenden mit dem vorderen Seitenrand 42 der Leiterplatte 4 fluchten.
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Beim
Einschieben der Leiterplatte 4 in das Gehäuse 2 gleiten
die beiden Federzungen 44 in den Führungsschlitzen 22, 24 nach
hinten, bis sie mit den in Bezug zu den Längsachsen der
Führungsschlitze 22, 24 geneigten Abschnitten 26 (1)
bzw. 34 (4 und 6) in Kontakt
treten und von diesen aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden. Während
die Federzungen 44 von den Abschnitten 26 des
in 1 und 3 dargestellten Gehäuses 4 aus
der Ebene der Leiterplatte 4 heraus nach unten ausgelenkt
werden, werden sie bei dem in 4 und 6 dargestellten
Gehäuse 2 von den Abschnitten 34 in Richtung
der Mittelebene 36 des Gehäuses 2 ausgelenkt,
wie in 6 dargestellt, wobei im zuletzt genannten Fall
die eingefrästen Schlitze 40 in Richtung ihrer
offenen Ende schmaler werden.
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Die
Länge und Breite der Federzungen 44 ist so ausgelegt,
dass ein Toleranzausgleich möglich ist, ohne das zu hohe
Biegespannungen in die Leiterplatte 4 eingeleitet werden.
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Der
Kontakt zwischen den Federzungen 44 der Leiterplatte 4 und
den die Federzungen 44 auslenkenden Abschnitten 26 bzw. 34 der
Begrenzungen 28 bzw. 32 der Führungsschlitze 22, 24 kann ausgenutzt
werden, um eine als Masseanschluss dienende elektrische Verbindung
zwischen einer oder mehreren gedruckten Schaltungen auf der Leiterplatte 4 und
dem metallischen Leiterplattengehäuse 2 herzustellen.
Zu diesem Zweck ist ein Teil der Oberfläche der Federzungen 44 mit
einem Überzug 46 aus Zinn oder einer Zinnlegierung
versehen, der bis zu einem benachbarten Masseleiter der gedruckten
Schaltung oder Schaltungen der Leiterplatte 4 reicht.
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Die
verzinnte Teil 46 der Oberfläche jeder Federzunge 44 ist
so angeordnet, dass er dem benachbarten, die Federzunge 44 auslenkenden
Abschnitt 26 bzw. 34 der Begrenzung der Führungsschlitze 22, 24 gegenüberliegt
und beim Einschieben der Leiterplatte 4 ins Gehäuse 2 mit
diesem in Druckkontakt tritt. Dementsprechend ist bei der Leiterplatte 4 in 2 die
Oberseite der beiden Federzungen 44 mit Zinn überzogen,
wie durch eine Schraffur dargestellt, während bei der in 5 dargestellten
Leiterplatte 4 die entgegengesetzten Außenseiten
der Federzungen 44 mit Zinn überzogen sind. Die
Anbringung des Zinnüberzugs auf beiden Federzungen 44 sorgt
für eine Redundanz des Masseanschlusses zwischen Leiterplatte 4 und
Gehäuse 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 8912800
U1 [0002]
- - DE 20215425 U1 [0002]