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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Schaltungskomponententräger-Anordnung, insbesondere für automotive Anwendungen, zumindest umfassend einen Schaltungskomponententräger und einen Versteifungsträger, an dem der Schaltungskomponententräger gehalten ist. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Kombination, umfassend eine Schaltungskomponententräger-Anordnung und einen Montagekörper zur Montage der Schaltungskomponententräger-Anordnung. Gemäß einem noch weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungskomponententräger-Anordnung, vorzugsweise für automotive Anwendungen, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Schaltungskomponententrägers, Bereitstellen eines Versteifungsträgers und Festlegen des Schaltungskomponententrägers an dem Versteifungsträger.
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Stand der Technik
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Bisherige Versteifungsträger (Stiffener) für elektronische Schaltungen sind üblicherweise aus Kunststoff (z.B. PI, PA, PBT, PPA) oder aus Aluminium und zumeist als flache Platten ausgebildet. Diese Gesamtaufbauten müssen häufig dauerhaft positionsgenau befestigt werden. Dies ist z.B. bei sensorischen Anwendungen von Bedeutung, um sicher detektieren zu können. Dies erfordert bisher einen separaten Fertigungsprozess, wie z.B. Laserschweißen des Kunststoff-Stiffeners an einen Träger, bspw. an ein Gehäuse aus Kunststoff, oder bei einem Aluminium-Stiffener z.B. einen Warmumformprozess mit dem Träger. Eine Montage des Versteifungsträgers an einem Träger (nachfolgend auch als Montagekörper bezeichnet), bspw. an einem Gehäuse, gestaltet sich dadurch bisher zeit- und kostenaufwendig, und eine genaue Endpositionierung ist nur schwierig erreichbar.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung zunächst die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte gattungsgemäße Schaltungskomponententräger-Anordnung vorteilhaft weiterzubilden. Insbesondere wird angestrebt, dass einzelne oder mehrere der vorangehend angesprochenen Nachteile möglichst weitgehend oder vollständig vermieden werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst und im Wesentlichen in Verbindung mit dem Merkmal gelöst, dass der Versteifungsträger ein oder mehrere Befestigungsbügel aufweist. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Endmontage der Schaltungskomponententräger-Anordnung mit gleichzeitiger Endpositionierung. Die Befestigungsbügel können zur Befestigung bzw. Positionierung der Schaltungskomponententräger-Anordnung an einem Träger (nachfolgend auch als Montagekörper bezeichnet), bspw. an einem Gehäuse, dienen. Die Kontur bzw. äußere Gestaltung des Gehäuses kann zur Festlegung der Befestigungsbügel daran geeignet, insbesondere an eine derartige Befestigung angepasst, sein. Es besteht die Möglichkeit, dass die Befestigungsbügel als Befestigungsklips oder als Rastbügel ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Endmontage im Wege des Einklipsens. Gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht die Erfindung vorteilhaft eine einfache, schnelle Endmontage einer Schaltungskomponententräger-Anordnung mit gleichzeitiger Endpositionierung ohne einen zusätzlichen Fertigungsprozess. Im Vergleich zum Stand der Technik wird der Montageprozess erheblich vereinfacht.
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Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur zweckmäßigen Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Schaltungskomponententräger-Anordnung:
Bevorzugt ist, dass der Versteifungsträger im Vergleich zu dem Schaltungskomponententräger eine höhere Biegesteifigkeit aufweist. Der Schaltungskomponententräger kann z.B. auf den Versteifungsträger aufgeklebt, auflaminiert (bspw. heißlaminiert) oder auf andere Weise daran gehalten bzw. befestigt sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Schaltungskomponententräger und der Versteifungsträger mittels darauf aufgetragenem Polymermaterial, insbesondere formschlüssig, aneinander gehalten sind.
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Bevorzugt ist, dass der Versteifungsträger eine Platte umfasst, mit welcher der oder die Befestigungsbügel, insbesondere einstückig, verbunden sind. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Versteifungsträgers. Alternativ könnten die Befestigungsbügel als gesonderte Elemente an der Platte befestigt sein, so dass man von Befestigungslaschen sprechen könnte. Bevorzugt ist, dass der Versteifungsträger aus Metall, wie z.B. aus Federstahl, oder aus anderem elastischem Material hergestellt ist. Als Werkstoff ist z.B. Federstahl 1.4310 bevorzugt. Alternativ käme bspw. Kunststoff, Aluminium oder ein anderer Werkstoff in Betracht. Vorzugsweise ist an eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungskomponententräger-Anordnung im Automotive-Bereich gedacht. Zweckmäßig ist daher, dass Material des Versteifungsträgers beständig gegen Medien, wie bspw. Öl usw., die im Automotive-Bereich eingesetzt werden, ist.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung wird darin gesehen, dass jeder Befestigungsbügel einen Bügelsteg und zwei Bügelschenkel aufweist, dass sich die beiden Bügelschenkel ausgehend von den beiden Längsenden des Bügelsteges quer zu dem Bügelsteg und voneinander seitlich beabstandet, vorzugsweise parallel zueinander, erstrecken. In weiterer Einzelheit ist bevorzugt, dass die Bügelschenkel an der Platte angeformt sind, so dass ein jeweiliger Befestigungsbügel mit der Platte eine Durchgangsöffnung umschließt. Vorzugsweise kann diese einen viereckigen, bspw. rechteckigen, Querschnitt aufweisen. Alternativ sind andere Ausgestaltungen von Befestigungsbügeln denkbar, bspw. eine an dem Bügelumfang offene Ausgestaltung. Möglich wäre z.B. auch eine Ausgestaltung, bei der nur ein Bügelschenkel mit dem Rand der Platte oder mit einer mit der Platte verbundenen Zunge verbunden ist. Insbesondere wäre auch denkbar, dass der Bügelsteg mit dem einen Bügelschenkel bspw. eine T-profilartigen Querschnitt bildet. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der ein Befestigungsbügel einen Bügelsteg und zwei davon ausgehende Bügelschenkel aufweist, wobei betreffend einen jeweiligen Bügelschenkel sein von dem Bügelsteg abgewandtes Längsende entweder angrenzend an einen zu dem Bügelschenkel quer verlaufenden Rand der Platte angeformt ist oder an ein Längsende einer Zunge angeformt ist, deren anderes Längsende an einem Rand der Platte angeformt ist. Solche Ausgestaltungen ermöglichen eine flexible Anpassung an vorgegebene Geometrien eines Trägers (Montagekörpers), wie bspw. einem Gehäuse.
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Bevorzugt ist, dass sich die Platte ganz oder teilweise in einer Bezugsebene erstreckt und dass sich von beiden Bügelschenkeln eines Befestigungsbügels zumindest je ein an den Bügelsteg anschließender Längenteilabschnitt in einer Richtung erstreckt, die mit der Bezugsebene einen Neigungswinkel im Bereich von 60 bis 120 Grad einschließt, insbesondere einen Neigungswinkel im Bereich von 80 bis 100 Grad einschließt oder insbesondere etwa 90 Grad oder 90 Grad beträgt. Dies bedeutet, dass sich die Bügelschenkel aus der Bezugsebene der Platte hinaus erstrecken, so dass ein derartiger Versteifungsträger, anders als im Stand der Technik, nicht als durchgehend flache Platte ausgebildet ist. Auch dies begünstigt die Montage. Es besteht die Möglichkeit, dass der gesamte Befestigungsbügel, vorzugsweise einschließlich eines Längenabschnitts einer daran anschließenden Zunge oder einer gesamten an den Befestigungsbügel anschließenden Zunge, den angesprochenen Neigungswinkel mit der Bezugsebene einschließt. Hinsichtlich eines jeweiligen, an den Bügelsteg angrenzenden, zu der Bezugsebene geneigten Längenteilabschnittes der Bügelschenkel besteht die Möglichkeit, dass dieser in einem abgeknickten oder in einem gerundeten Übergangsbereich in einen an die Platte angeformten Längenteilabschnitt des Bügelschenkels, der sich vorzugsweise innerhalb der Plattenebene erstreckt, übergeht. Auch besteht die Möglichkeit, dass zwischen der Platte und einem Befestigungsbügel oder zwischen der Platte und einer mit einem Befestigungsbügel verbundenen Zunge (Haltezunge) ein gerundetes Federscharnier ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist, dass der Versteifungsträger ein oder mehrere Federelemente, vorzugsweise eine Federzunge oder mehrere Federzungen aufweist. Es besteht die Möglichkeit, dass sich eine jeweilige Federzunge ausgehend von dem Rand der Platte aus der Bezugsebene hinaus zu einem freien Zungenlängsende erstreckt. Bevorzugt ist, dass die freien Zungenlängsenden und die Bügelstege auf der gleichen an die Bezugsebene angrenzenden Raumseite liegen und von der Bezugsebene beabstandet sind. Bevorzugt ist, dass sich die Federzungen als Materialstreifen in einer zu einem angrenzenden Rand der Platte des Versteifungsträgers senkrechten Richtung erstrecken. Als zweckmäßig wird angesehen, dass sich eine jeweilige Federzunge zumindest längenabschnittsweise geradlinig in einer zu der Bezugsebene geneigten Richtung erstreckt. Eine jeweilige Federzunge ist vorzugsweise einstückig mit der Platte ausgebildet. Sie könnte aber alternativ ein gesondertes Element sein, das an der Platte befestigt ist. Insbesondere könnte sie jeweils als Federlasche ausgebildet sein. Um eine Montage einer erfindungsgemäßen Schaltungskomponententräger-Anordnung an einem Träger bzw. Montagekörper, bspw. an einem Gehäuse, zu begünstigen, besteht die Möglichkeit, dass an dem Montagekörper Haltevorsprünge ausgebildet sind. Diese können bevorzugt einen Querschnitt aufweisen, der von einem Befestigungsbügel umgriffen werden kann. Dies begünstigt ein Einklipsen der Befestigungsbügel an dem Montagekörper. Bevorzugt ist, dass sich in dem montierten Zustand die Federzungen als federnde Bestandteile des Versteifungsträgers mit einer gewissen elastischen Federspannung gegen eine jeweilige Gegendruckauflagefläche an dem Montagekörper (bspw. Gehäuse) abstützen. Dadurch können die Federzungen einen Gegendruck erzeugen, der ein evtl. vorhandenes Toleranzspiel zwischen einem jeweiligen Befestigungsbügel und dem Montagekörper kompensiert. Durch den Gegendruck kann die Schaltungskomponententräger-Anordnung schwingungsfrei zu dem Montagekörper bzw. -träger in Position gehalten werden. Besonders vorteilhaft wirkt sich dies z.B. aus, wenn an dem Schaltungskomponententräger ein Sensor, bspw. ein Weg- oder Drehzahlsensor, angeschlossen ist. Es besteht auch die Möglichkeit, dass jeweils die Befestigungsbügel oder z.B. eine Kombination aus einem Befestigungsbügel und einer daran angeformten Zunge (Haltezunge) als federndes Element bzw. als Federelement ausgebildet sind. Auch dies kann eine spiel- und schwingungsfreie Montage begünstigen.
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Zur Herstellung des Versteifungsträgers besteht z.B. die Möglichkeit, dass zunächst aus einer ebenen Platte oder aus einem ebenen Blech aus geeignetem Material (bspw. aus einem ebenen Federstahlblech) die Kontur ausgestanzt wird und dass das Teil anschließend so umgeformt wird, dass eine gewünschte Erstreckung der Befestigungsbügel und der Federzungen resultiert.
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Bevorzugt ist, dass es sich bei dem Schaltungskomponententräger um einen starren Schaltungskomponententräger, insbesondere um eine starre Leiterplatte, oder um einen flexiblen Schaltungskomponententräger, insbesondere um eine flexible Leiterplatte, handelt. Zum Beispiel kann es sich bei einer flexiblen Leiterplatte um eine Leiterplatte in einer einem Flachbandkabel vergleichbaren Bauform (sog. FPC = flexible printed circuit) handeln. Der Begriff Schaltungskomponententräger drückt aus, dass darauf Schaltungskomponenten angeordnet werden können und mittels der elektrisch leitfähigen Bahnen, die auf einem isolierenden Substrat des Schaltungskomponententrägers angeordnet sind, zu einer elektrischen Schaltung oder einem Teil davon verbunden werden können. Da die leitfähigen Bahnen Bestandteil des Schaltungskomponententrägers und der Schaltung sind, erscheint der Begriff Schaltungskomponententräger passend. Man könnte aber stattdessen auch kurz umgangssprachlich von einem Schaltungsträger und in Verbindung mit dem Versteifungskörper von einer Schaltungsträger-Anordnung sprechen. Es besteht die Möglichkeit, dass an dem Schaltungskomponententräger zum Aufbau einer elektrischen/elektronischen Schaltung Schaltungskomponenten, vorzugsweise elektrische und/oder elektronische Bauteile, für eine Schaltung angeschlossen sind. In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass an den Schaltungskomponententräger ein Sensor, vorzugsweise ein Wegsensor und/oder ein Drehzahlsensor, angeschlossen ist bzw. sind. Insofern könnte man die Schaltungskomponententräger-Anordnung als Sensoreinheit betrachten, welche mit einem einfachen Montageprozess an einen Montagekörper, bspw. an ein Gehäuse, angeklipst werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bevorzugt, dass auf an den Schaltungskomponententräger angeschlossene Schaltungskomponenten und/oder auf den Schaltungskomponententräger Polymermaterial, insbesondere duroplastisches Polymermaterial, aufgebracht ist, so dass die Schaltung nach außen hin vollständig oder teilweise von dem Polymermaterial und insbesondere von einer isolierenden Basis (Substrat) des Schaltungskomponententrägers abgedichtet ist, wobei insbesondere der Schaltungskomponententräger und/oder an den Schaltungskomponententräger angeschlossene Schaltungskomponenten formschlüssig in das Polymermaterial eingebettet ist oder sind. Es besteht die Möglichkeit, dass alle oder einige über den Schaltungskomponententräger erhabene Bereiche einer Schaltung durch das Polymermaterial ummantelt bzw. umhüllt sind. Vorzugsweise kann ein Formschluss, insbesondere über mehrere Geometrien bzw. Formmerkmale, einer Schaltungskomponente (bspw. einem Sensor) mit dem verfestigten Polymer erreicht werden. Dadurch kann eine bestimmte Position und/oder Ausrichtung der Schaltungskomponente auf dem Schaltungskomponententräger, welche durch die Befestigung daran vorgegeben ist, mittels der Polymer-Ummantelung bestätigt bzw. quasi „eingefroren“ werden, so dass eine besonders stabile lage- und positionstreue und zugleich schwingungsfeste Anordnung der Schaltungskomponente erreicht werden kann. Bevorzugt ist, dass die Schaltung zumindest ein Bauteil, vorzugsweise zumindest einen Sensor, umfasst, der formschlüssig in das Polymermaterial eingebettet ist. Es besteht wahlweise die Möglichkeit, dass die detektierende Seite eines Sensors (bspw. eine sensitive Fläche des Sensors) dem Schaltungskomponententräger zugewandt oder von diesem abgewandt ist. Bevorzugt ist auch, dass auf die von dem Schaltungskomponententräger abgewandte Oberfläche des Versteifungsträgers ganzflächig oder teilflächig Polymermaterial aufgebracht ist. Es besteht die Möglichkeit, dass der Schaltungskomponententräger und/oder der Versteifungsträger formschlüssig in Polymermaterial eingebettet ist bzw. sind. Ein Formschluss kann bspw. im Bereich von Durchbrechungen und/oder Rändern erreicht werden. So besteht z.B. die Möglichkeit, dass längenabschnittsweise auch entlang der äußeren Ränder des Versteifungsträgers und/oder des Schaltungskomponententrägers Polymermaterial aufgebracht ist. Mittels des randseitigen Polymermaterials kann Polymermaterial, welches auf den Schaltungskomponententräger einerseits und auf die von ihm abgewandte Rückseite des Versteifungsträgers andererseits aufgebracht ist, miteinander verbunden sein. Bevorzugt ist, dass die Befestigungsbügel und die Federzungen aus der Polymermasse hervorstehen, d.h. nicht mit Polymermaterial beschichtet sind.
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Die Erfindung umfasst auch eine Kombination, die eine Schaltungskomponententräger-Anordnung und einen Montagekörper(-träger) zur Montage der Schaltungskomponententräger-Anordnung umfasst. Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik und der im Anschluss daran formulierten Aufgabe schlägt die Erfindung zur Lösung vor, dass es sich bei der Schaltungskomponententräger-Anordnung um eine solche handelt, die einzelne oder mehrere der dazu vorangehend beschriebenen Merkmale besitzt. Die Erfindung schlägt vor, dass der Montagekörper, bei dem es sich vorzugsweise um ein Gehäuse handelt, an seiner Außenseite Haltevorsprünge besitzt und dass, wenn die Schaltungskomponententräger-Anordnung an dem Montagekörper befestigt ist, um einen jeweiligen Haltevorsprung ein Befestigungsbügel greift und sich die Federzungen an dem Montagekörper abstützen. Die Haltevorsprünge dienen zum Halten der Befestigungsbügel, wobei bevorzugt ist, dass die Haltebügel als in einem Querschnitt hinterschnittene Rastnasen ausgebildet sind.
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Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungskomponententräger-Anordnung, vorzugsweise für automotive Anwendungen. Ein derartiges Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Schaltungskomponententrägers, Bereitstellen eines Versteifungsträgers und Festlegen des Schaltungskomponententrägers an dem Versteifungsträger. Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik und der im Anschluss formulierten Aufgabe schlägt die Erfindung zur Lösung vor, dass ein Versteifungsträger verwendet wird, der einzelne oder mehrere der vorangehend dazu beschriebenen Merkmale aufweist. Als zweckmäßig wird angesehen, das der Versteifungsträger einen oder mehrere Befestigungsbügel aufweist. Auch ist bevorzugt, dass ein Schaltungskomponententräger verwendet wird, der einzelne oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmale aufweist. Unter einem Festlegen des Schaltungskomponententrägers an dem Versteifungsträger wird verstanden, dass der Schaltungskomponententräger in seiner Lage relativ zu dem Versteifungsträger fixiert wird. Dies kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Zum Beispiel kann ein Festlegen erfolgen, indem der Schaltungskomponententräger an dem Versteifungsträger direkt befestigt, z.B. festgeklebt, festlaminiert oder dergleichen wird. Auch z.B. eine Schraub- oder Nietverbindung, eine Schweiß- oder Lötverbindung oder dergleichen kommt in Betracht. Möglich ist auch, dass der Schaltungskomponententräger an dem Versteifungsträger mittels einer Beschichtung, insbesondere einer Ummantelung, des Schaltungskomponententrägers und/oder des Versteifungsträgers, insbesondere mit Polymermaterial, festgelegt wird.
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Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens:
So besteht die Möglichkeit, dass an den Schaltungskomponententräger Schaltungskomponenten angeschlossen werden, bevor oder nachdem der Schaltungskomponententräger an dem Versteifungsträger festgelegt wurde. Es besteht die Möglichkeit, dass dazu die als Schaltungskomponententräger verwendete Leiterplatte mit Schaltungskomponenten, wie elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, bestückt wird und dass die Bauelemente bspw. an der Leiterplatte angelötet oder auf andere Weise angeschlossen werden. Bevorzugt ist, dass auf die an den Schaltungskomponententräger angeschlossenen Schaltungskomponenten und/oder auf den Schaltungskomponententräger Polymermaterial, insbesondere duroplastisches Polymermaterial, aufgebracht wird, so dass die Schaltung mittels einer isolierenden Basis des Schaltungskomponententrägers und mittels des Polymermaterials vollständig oder teilweise von der Umgebung abgedichtet wird.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung wird auch darin gesehen, dass nach dem Befestigen des Schaltungskomponententrägers an dem Versteifungsträger zum Aufbau einer Schaltung Schaltungskomponenten, die insbesondere einen Sensor umfassen, an den Schaltungskomponententräger angeschlossen werden und dass auf die Schaltung Polymermaterial, bei dem es sich vorzugsweise um Duroplast handelt, aufgebracht wird. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass eine bereits mit elektrischen/elektronischen Bauteilen (bspw. auch mit zumindest einem Sensor) bestückte starre oder flexible, als Schaltungskomponententräger gewählte Leiterplatte auf den Verstärkungsträger aufgebracht, z.B. auflaminiert, geklebt oder dergleichen wird. Eine bevorzugte Ausführungsvariante wird darin gesehen, dass eine mit Schaltungskomponenten bestückte Leiterplatte als Schaltungskomponententräger in den Versteifungsträger eingelegt wird und anschließend auf die den Versteifungsträger und die bestückte Leiterplatte umfassende Anordnung Polymermaterial aufgebracht wird. Bevorzugt ist, dass ein an den Schaltungskomponententräger angeschlossener Sensor formschlüssig mit Polymermaterial ummantelt wird. Alternativ oder kombinativ besteht die Möglichkeit, dass auf die von dem Schaltungskomponententräger abgewandte Oberfläche des Versteifungsträgers ganzflächig oder teilflächig Polymermaterial aufgebracht wird.
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Bevorzugt ist, dass das Polymermaterial mittels Gießen (also mittels eines Gießverfahrens), vorzugsweise mittels drucklosen Gießens oder mittels Spritzgießens oder mittels Transfergießens, aufgebracht wird. Insofern kann von einem Ummolden oder einem Bemolden der Schaltung mit Polymermaterial gesprochen werden. Das Polymermaterial verfestigt sich anschließend und bildet eine Ummantelung, die auch als Moldgehäuse bezeichnet werden kann. Es besteht die Möglichkeit, dass ein aus einem Schaltungskomponententräger und den darauf angeordneten Schaltungskomponenten gebildeter Verbund in einem oder in mehreren Fertigungsschritten ummoldet werden. So besteht die Möglichkeit, dass der Verbund einseitig ummoldet bzw. bemoldet wird, indem alle elektrischen/elektronischen Bauteile inklusive des Schaltungskomponententrägers (bspw. einer starren oder flexiblen Leiterplatte) vorzugsweise vollständig formschlüssig (bspw. mit einem Duroplast), ummantelt/umhüllt werden. Auch besteht die Möglichkeit einer beidseitigen Ummoldung, indem alle elektrischen/elektronischen Bauteile inklusive des Schaltungskomponententrägers (bspw. einer starren oder flexiblen Leiterplatte) und der Versteifungsträger, vorzugsweise vollständig und vorzugsweise formschlüssig mit bspw. Duroplast ummantelt/umhüllt werden. Bevorzugt ist, dass die federnden Elemente des Versteifungsträgers und/oder fertigungsbedingte Aussparungen zur Fixierung des Verbundes von Polymer frei bleiben, wobei die Aussparungen vorzugsweise so zu wählen sind, dass die Dichtigkeit des Verbundes nicht beeinträchtigt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Variante besteht die Möglichkeit, dass ein Versteifungsträger aus Metall verwendet wird, dass als Schaltungskomponententräger eine starre oder flexible Leiterplatte ausgewählt und auf dem Versteifungsträger mittels Heißlaminierung befestigt wird, dass die Leiterplatte mit elektrischen/elektronischen Bauteilen bestückt und gelötet wird und dass anschließend eine Beschichtung/Ummantelung mittels eines Moldprozesses hergestellt wird. Gemäß einer zweiten Variante ist bevorzugt, dass ein versteifungsträger aus Metall verwendet wird, dass eine bestückte starre oder flexible Leiterplatte als Schaltungskomponententräger eingelegt wird und dass sich daran ein Moldprozess anschließt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, weiter beschrieben. Darin zeigt im Einzelnen:
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1 perspektivisch in einer ersten Blickrichtung einen Versteifungsträger für eine erfindungsgemäße Schaltungskomponententräger-Anordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
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2 perspektivisch in einer anderen Blickrichtung den in 1 gezeigten Versteifungsträger;
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3 perspektivisch eine erfindungsgemäße Schaltungskomponententräger-Anordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welche den in den 1 und 2 gezeigten Versteifungsträger umfasst,
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4 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie IV-IV gemäß 3;
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5 eine bevorzugte Weiterbildung der in den 3 und 4 gezeigten Anordnung, bei welcher auf den Schaltungskomponententräger und auf die Schaltungskomponenten Polymermaterial aufgetragen wurde;
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6 eine bevorzugte Weiterbildung der in 5 gezeigten Anordnung, bei welcher auf die von dem Schaltungskomponententräger abgewandte Oberfläche des Versteifungsträgers Polymermaterial aufgetragen wurde;
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7 perspektivisch eine erfindungsgemäße Kombination gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, umfassend die in 6 gezeigte Schaltungskomponententräger-Anordnung, nachdem diese auf einem als Montagekörper dienenden Gehäuse festgeklipst wurde;
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8 eine Schnittansicht entlang Linie VIII-VIII gemäß 7;
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9 einen Teilschnitt entlang Schnittlinie IX-IX gemäß 7, demgegenüber in Vergrößerung,
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10 perspektivisch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungskomponententräger-Anordnung, vor dem Festklipsen an einem Montagekörper;
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11 perspektivisch die in 10 gezeigte Kombination, jedoch nach dem Festklipsen der Schaltungskomponententräger-Anordnung an den Montagekörper;
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12 eine Schnittansicht entlang Schnittebene XII-XII gemäß 11, und
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13 eine Vergrößerung von Detail XIII aus 12.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Mit Bezug auf die 1 bis 9 wird zunächst eine erfindungsgemäße Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel und ein erfindungsgemäßes Verfahren zu deren Herstellung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die in den 3 und 4 gezeigte Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 umfasst einen Schaltungskomponententräger 2, einen Versteifungsträger 3 und eine diese aneinander befestigende Verbindungsschicht 4. In dem Beispiel handelt es sich bei dem Schaltungskomponententräger 2 um eine flexible Leiterplatte 2‘, in näherer Einzelheit um eine flexible gedruckte Schaltung (sog. FPC = flexible printed circuit). Diese ist vereinfacht dargestellt und umfasst eine elektrisch isolierende Basis 25 mit darauf befindlichen, in den Figuren nicht gezeigten elektrisch leitfähigen Bahnen. Wie 3 andeutet, kann diese so flexibel sein, dass sie sich bereits unter ihrem Eigengewicht in ihrer Verlaufsrichtung verformt. Bei dem Versteifungsträger 3 handelt es sich in dem Beispiel um ein Blechteil aus Federstahl. Zu dessen Herstellung wurde zunächst ein geeignet konturierter Abschnitt aus einer Blechtafel ausgestanzt und anschließend mittels Umformung in die auch in den 1 und 2 gezeigte Form gebracht. Im Vergleich zu dem Schaltungskomponententräger 2 besitzt der Versteifungsträger 3, trotz seiner elastischen Eigenschaften, einen höheren Biegewiderstand. Bei der Verbindungsschicht 4 handelt es sich in dem Beispiel um eine Laminatschicht, die bspw. in einem Heißlaminierverfahren aufgebracht wurde und die, vergleichbar mit Klebstoff, den Schaltungskomponententräger 2 und den Versteifungsträger 3 flächenmäßig fest miteinander verbindet. Durch den somit erzielten Verbund wird der Schaltungskomponententräger 2 mittels des Versteifungsträgers 3 seinerseits versteift, so dass er zumindest in dem verbundenen Bereich eine gewünschte definierte Form, in dem Beispiel eine ebene Erstreckung, besitzt.
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In dem Beispiel umfasst der Versteifungsträger 3 eine Platte 5 (allgemeiner könnte man von einem Zentralbereich sprechen), vier Befestigungsbügel 6 und vier Federzungen 7. Jeder Befestigungsbügel 6 weist einen Bügelsteg 12 und zwei Bügelschenkel 13 auf, die sich ausgehend von den beiden Längsenden des Bügelsteges 12 quer zu dem Bügelsteg 12, voneinander seitlich beabstandet und zueinander parallel erstrecken. An zwei sich gegenüber liegenden, insgesamt mit den Bezugszeichen 8 und 9 bezeichneten Rändern der Platte 5 sind jeweils zwei Befestigungsbügel 6 angeformt. Betreffend einen jeweiligen Bügelschenkel 13 ist dazu sein von dem Bügelsteg 12 abgewandtes Längsende angrenzend an den zu ihm quer verlaufenden Rand 8 (bzw. Rand 9) der Platte 5 einstückig angeformt. An den beiden verbleibenden Rändern 10 und 11 der Platte 5, die sich ebenfalls gegenüber liegen, sind jeweils zwei Federzungen 7 seitlich beabstandet voneinander und mit zueinander paralleler Erstreckungsrichtung einstückig angeformt. In dem Beispiel ist der Versteifungsträger 3 einstückig ausgeführt. Die Platte 5 erstreckt sich im Beispiel vollständig innerhalb einer geometrischen (d.h. gedachten), mit dem Bezugszeichen E bezeichneten Bezugsebene. Diese ist, wie 2 andeutet, seitlich nicht begrenzt. Von jedem Bügelschenkel 13 erstreckt sich ein an die Platte 5 angrenzender Längenteilabschnitt 15 innerhalb der Bezugsebene E und je ein an den Bügelsteg 12 anschließender Längenteilabschnitt 14 in einer jeweiligen Richtung 16, die mit der Bezugsebene E einen Neigungswinkel α einschließt, der in dem Beispiel (vgl. 9) etwas mehr als 80° beträgt. Dabei zeigt 9 eine Montagesituation, in welcher der Befestigungsbügel 6 an einem Haltevorsprung 17 eines Montagekörpers 18 (in dem Beispiel ein Gehäuse) festgeklipst ist. Demzufolge kann der Neigungswinkel α in einem entspannten Zustand des Versteifungsträgers 3 etwas von dem in 9 gezeigten Neigungswinkel abweichen. Die Federzungen 7 erstrecken sich ausgehend von einem jeweiligen Rand 10, 11 der Platte 5 aus der Bezugsebene E hinaus zu einem freien Zungenlängsende 19. Wie die 5 und 6 zeigen, befinden sich in dem Beispiel die Bügelstege 12 und die Zungenlängsenden 19 auf der gleichen, an die Bezugsebene E angrenzenden Raumseite, als in Blickrichtung von 2 oberhalb der Bezugsebene E, d.h. von dieser beabstandet.
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In den 3 und 4 ist der Schaltungskomponententräger 2 vereinfachend ohne die im Beispiel darauf angeordneten und daran angeschlossenen elektrischen bzw. elektronischen Bauteile (d.h. ohne Schaltungskomponenten) dargestellt. Stellvertretend ist aber in der Schnittansicht von 8 schematisch ein elektrisches oder elektronisches Bauteil 20 gezeigt, bei dem es sich in dem Beispiel um einen Sensor 20‘ handelt. Dieser ist auf in 8 nicht dargestellte Weise elektrisch leitend mit dem Schaltungskomponententräger 2 verbunden. Zusätzlich zu dem Bauteil 20 sind in dem Beispiel weitere, nicht mit dargestellte elektrische bzw. elektronische Bauteile auf dem Schaltungskomponententräger 2 angeordnet und zu einer elektrischen bzw. elektronischen Schaltung verbunden. Die Bauteile werden nachfolgend auch als Schaltungskomponenten 21 bezeichnet. Die nicht im Einzelnen gezeigte Schaltung besitzt in den Figuren das Bezugszeichen 22.
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Die 5 und 8 zeigen, dass auf die an den Schaltungskomponententräger 2 angeschlossenen Schaltungskomponenten 21 und auf den Schaltungskomponententräger 2 Polymermaterial 23 aufgebracht ist. In dem Beispiel wurde als Polymermaterial 23 ein Duroplast gewählt und mittels eines Gießverfahrens (sog. Moldverfahren) aufgetragen, und zwar mit Ausnahme von zwei fertigungsprozessbedingten Aussparungen 24 innerhalb des gesamten, von der Platte 5 vorgegebenen Grundrisses. Dadurch ist nach der Verfestigung des Polymermaterials 23 eine formstabile Ummantelung gebildet. Das Polymer 23 und die isolierende Basis 25 des Schaltungskomponententrägers 2 (bei der Basis kann es sich um einen elektrisch leitfähige Bahnen tragenden Isolator handeln) dichten die Schaltung 22 zur äußeren Umgebung hin ab, so dass die Schaltung 22 bspw. vor Flüssigkeiten geschützt ist. Wird eine solche Schaltung 22 in einem Getrieberaum eingesetzt, bietet das Ummolden der Elektronik inklusive Sensor primär einen nachhaltigen Schutz vor aggressiven Medien (bspw. Getriebeölen und den sich eventuell bildenden Gasen), die ansonsten zur Kupfersulfidbildung und zum Ausfall der Elektronik während der geforderten Lebensdauer führen könnten. Wie 8 zeigt, ist dabei das Bauteil 20 bzw. der im Beispiel gewählte Sensor 20‘ auf mehreren Seiten formschlüssig in das Polymermaterial 23 eingebettet.
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Die 6 bis 8 veranschaulichen, dass in dem Beispiel auch auf die von dem Schaltungskomponententräger 2 abgewandte Oberfläche des Versteifungsträgers 3 mit Ausnahme von Aussparungen 26 (also insofern teilflächig) Polymermaterial 23 aufgebracht ist.
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Die 7 und 8 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kombination 27. Diese umfasst die bspw. in den 5 und 6 gezeigte Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 und einen Montagekörper 18, bei dem es sich in dem Beispiel um ein Gehäuse oder Gehäuseteil in einem Automobil handelt. Der Montagekörper 18 dient zur orts- und lagebestimmten lösbaren Fixierung der Schaltungskomponententräger-Anordnung 1. Wie 7 zeigt, besitzt der Montagekörper 18 an seiner Außenseite vier Haltevorsprünge 17. Die Haltevorsprünge 17 und die Befestigungsbügel 6 sind gestaltungsmäßig so aufeinander abgestimmt, dass sich mit je einem Befestigungsbügel 6 je ein Haltevorsprung 17 umgreifen lässt. Dazu ist auch die Lage der Haltevorsprünge 17 an dem Montagekörper 18 auf die Positionen der Befestigungsbügel 6 an der Platte 5 abgestimmt. Um die Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 an dem Montagekörper 18 zu fixieren, sind in 7 die Befestigungsbügel 6 so um die Haltevorsprünge 17 herumgelegt, dass an jedem Befestigungsbügel 6 der Bügelsteg 12 mit seiner Innenseite in der zu der Bezugsebene E hinweisenden Richtung einer Kante 29 des zugeordneten Haltevorsprunges 17 zugewandt ist. Der auf diese Weise zwischen einem jeweiligen Bügelsteg 12 und Haltevorsprung 17 gebildete Anschlag bzw. Formschluss verhindert oder begrenzt ein Abheben der Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 von dem Montagekörper 18. Man könnte davon sprechen, dass die Befestigungsbügel 6 an den Haltevorsprüngen 17 eingeklipst sind. Die 7 und 8 zeigen auch, dass sich die Federzungen 7 im Bereich ihres Federzungenlängsendes 19 unter einer gewissen elastischen Federspannung stehend an einer Gegendruckauflagefläche an dem Gehäuse, welches den Montagekörper 18 bildet, abstützen. Zufolge der Vorspannung der Federzungen 7 werden die Bügelschenkel 13 gegen die jeweilige Kante 29 des Haltevorsprunges 17 angedrückt, um ein etwaiges Bewegungsspiel zu vermeiden und um dadurch die Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 in einer definierten Position zu halten.
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Wie 8 zeigt, sind an dem Montagekörper 18 zwei Vorsprünge 32 ausgebildet. Jeder Vorsprung 32 greift formschlüssig in eine der beiden Aussparungen 24 ein, die in der aus Polymermaterial 23 gebildeten Ummantelung vorhanden sind. Dies bewirkt eine Zentrierung der Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 bei der Befestigung auf dem Montagekörper 18.
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Mit Bezug auf die 10 bis 13 wird ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 und einer erfindungsgemäßen Kombination 27 vorgestellt. Dabei sind Elemente und Merkmale, die zu den vorangehenden Figuren vergleichbar sind, zur Übersicht überwiegend mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Abweichend von dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Bügelschenkel 13 eines jeweiligen Befestigungsbügels 6 nicht unmittelbar an eine zentrale Platte 5 des Versteifungsträgers 3 angeformt, sondern an ein Längsende einer jeweiligen Zunge 30, deren anderes Längsende an die Platte 5 mittels eines jeweiligen Federscharniers 31 angeformt ist. Ein Bauteil 20, bei dem es sich um einen Sensor 20‘ handelt, ist auf nicht näher dargestellte Weise elektrisch leitend an den Schaltungskomponententräger 2 angeschlossen. Um die Position des Sensors 20’ auf dem Schaltungskomponententräger 2 zu bestätigen bzw. zu fixieren, wurde der Sensor 20‘, wie auch weitere vorhandene, allerdings nicht näher gezeigte Schaltungskomponenten 21 einer Schaltung 22, mit Polymermaterial 23 mittels eines Spritzgießverfahrens ummoldet. Die an den beiden sich am Umfang der Platte 5 gegenüberliegenden Federzungen 7 jeweils ausgebildeten Befestigungsbügel 6 können als Klips mit Federlaschen verwendet werden. Insofern könnte man bei der in den 10 bis 13 gezeigten Schaltungskomponententräger-Anordnung 1 von einem umspritzten Sensorklip sprechen. Dieser kann an dem in den Figuren auch mit dargestellten Montagekörper 28, der als Träger dient, angeklipst werden. Dazu können die Befestigungsbügel 6, wie 12 zeigt, so um die Haltevorsprünge 17 gelegt werden, dass die Haltevorsprünge 17 durch eine von dem Befestigungsbügel 6 umrandete Öffnung hervortreten (wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel). Abweichend von dem in den 1 bis 9 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind keine gesonderten Federzungen vorgesehen. Stattdessen werden die Bügelstege 12 mittels einer von dem jeweiligen Federscharnier 31 erzeugten Federkraft gegen die zugeordnete Kante 29, die einen Hinterschnitt bildet, angedrückt. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wurde als Schaltungskomponententräger 2 eine flexible Leiterplatte (FPC = flexible printed circuit) gewählt.
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Hinsichtlich der in den Figuren gezeigten Sensoren 20‘ besteht die Möglichkeit, durch das Biegen und/oder Ablängen der (in den Figuren nicht gezeigten) Anschlusspins der Sensoren die detektierende Seite des Sensors (bspw. eine sensitive Fläche des Sensors) zu bestimmen. Auf diese Weise lässt sich festlegen, ob die sensitive Fläche entweder dem Schaltungskomponententräger zugewandt oder von diesem abgewandt liegt. Dies vergrößert den Gestaltungsspielraum für das Gesamtdesign in einem vorgegebenen Bauraum.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltungskomponententräger-Anordnung
- 2
- Schaltungskomponententräger
- 2‘
- flexible Leiterplatte
- 3
- Versteifungsträger
- 4
- Verbindungsschicht
- 5
- Platte
- 6
- Befestigungsbügel
- 7
- Federzunge
- 8
- erster Rand
- 9
- zweiter Rand
- 10
- dritter Rand
- 11
- vierter Rand
- 12
- Bügelsteg
- 13
- Bügelschenkel
- 14
- Längenteilabschnitt
- 15
- Längenteilabschnitt
- 16
- Richtung
- 17
- Haltevorsprung
- 18
- Montagekörper
- 19
- Zungenlängsende
- 20
- Bauteil
- 20‘
- Sensor
- 21
- Schaltungskomponente
- 22
- Schaltung
- 23
- Polymermaterial
- 24
- Aussparung
- 25
- Basis
- 26
- Aussparung
- 27
- Kombination
- 28
- Montagekörper
- 29
- Kante
- 30
- Zunge
- 31
- Federscharnier
- 32
- Vorsprung
- α
- Neigungswinkel
- E
- geometrische Bezugsebene