DE102019114148B4

DE102019114148B4 - Verfahren zum Herstellen einer flächigen Elektronikanordnung, Elektronikanordnung und Luftfahrzeug mit einer flächigen Elektronikanordnung

Info

Publication number: DE102019114148B4
Application number: DE102019114148.6A
Authority: DE
Inventors: Alois Friedberger
Original assignee: Airbus SAS
Current assignee: Airbus SAS
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2039-05-28
Also published as: DE102019114148A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer flächigen Elektronikanordnung, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Trägerstreifens (10), dessen Längsrichtung L sich in einer ersten Richtung X erstreckt;
Bestücken des Trägerstreifens (10) mit elektrischen Bauelementen (11);
Falten des Trägerstreifens (10) entlang von Faltlinien (12a, 12b),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Faltlinien (12a, 12b) in einem oder in mehreren Faltbereichen (13) des Trägerstreifens (10) so angeordnet werden, dass durch das Falten des Trägerstreifens (10) an den Faltlinien (12a, 12b) ursprünglich nacheinander angeordnete Abschnitte (14a, 14b, 14c) des Trägerstreifens (10) in einer zweiten Richtung Y nebeneinander positioniert werden, die senkrecht zur ersten Richtung X verläuft,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer flächigen Elektronikanordnung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Elektronikanordnung, die flächig ausgebildet ist, sowie ein Luftfahrzeug mit einer derartigen Elektronikanordnung.
In verschiedenen Bereichen der Technik ist es erforderlich, dass eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Bauelementen in flacher Bauweise auf einer Trägerstruktur angeordnet ist. Die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente bilden dort eine oder mehrere elektronische Einheiten. Dabei ist es oftmals notwendig, die Trägerstruktur mit der elektronischen Einheit bzw. die gesamte Elektronikanordnung sehr großflächig zu gestalten.
Die auf der Trägerstruktur befestigten elektrischen Bauelemente oder Komponenten können zum Beispiel Antennen, Antenneneinheiten, Chips mit elektronischen oder mikroelektronischen Schaltungen, Sensoren, elektrische Verbindungen, Leiterstrukturen, usw., sowie sonstige elektrische oder elektronische Bauelemente sein
Bei der Herstellung flexibler Leiterplatten und gedruckter Schaltungen werden derartige elektronische Einheiten oftmals auf eine Folie gedruckt. Dabei wird zum Beispiel das R2R-Verfahren bzw. Roll-to-Roll-Verfahren angewendet. Bei dieser Technologie dient die Folie als ein Substrat für die elektrischen und elektronischen Komponenten, die auf der Folie oder in der Folie angeordnet werden, zum Beispiel durch Bedrucken der Folie und/oder Einbetten in die Folie. Auch kann eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten auf bzw. in der Folie enthalten sein, so dass z. B. keine Kabel erforderlich sind.
Die Folie kann dabei sehr lang sein, wobei ihre Länge z. B. einige Meter bis hin zu einem Kilometer und mehr betragen kann. Dagegen ist die Breite der Folie sehr beschränkt, da bei der Herstellung der Folie nur eine geringe Folienbreite gehandhabt werden kann, die maximal ca. 30cm bis 60cm beträgt. Die Folie wird z. B. von einer Rolle abgerollt.
Eine derartige Folie kann an einer Struktur angeordnet werden. Jedoch kann es für bestimmte Anwendungen erforderlich sein, dass die Breite der Folie größer sein muss als die Breite des Folienstreifens, der für die weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt wird. Zum Beispiel kann die maximale Breite der bereitgestellten Folie 30 cm betragen, während für eine bestimmte Anwendung eine Breite von 90 cm erforderlich ist.
Eine bekannte Lösung für dieses Problem sieht vor, dass eine lange Folie mit einer Anzahl von verschiedenen Segmenten hergestellt wird und die Folie anschließend in entsprechende Streifen geschnitten wird. Anschließend werden die einzelnen Folienstreifen nebeneinander Streifen-an-Streifen auf einer Struktur angeordnet, um eine größere Fläche mit einer größeren Breite zu erzielen.
Die 2a und 2b zeigen dieses bekannte Verfahren. In 2a ist eine relativ lang und schmal ausgebildete Folie 60 dargestellt, die für das weitere Verfahren zur Verfügung steht. Die Folie 60 ist in verschiedene Segmente 60a, 60b, 60c eingeteilt.
Die 2b zeigt die Folie 60 nach dem sie geschnitten wurde. Die einzelnen voneinander getrennten Segmente 60a, 60b, 60c sind nun nebeneinander auf einer Struktur 65 angeordnet.
In vielen Fällen ist es erforderlich, elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Streifen bzw. Segmenten 60a, 60b, 60c herzustellen, was z. B. durch Anordnen von zusätzlichen überbrückenden Folien erfolgt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass eine derartige Anordnung sehr aufwendig und schwer herzustellen ist. Auch können sich weitere Nachteile ergeben, z. B. wenn Hochfrequenzsignale übertragen werden sollen.
Neben dem bekannten Roll-to-Roll- bzw. R2R-Verfahren ist eine weitere Technologie bekannt, bei der Folien auf der Basis eines Folienblatts verarbeitet werden. Derartige Folienblätter können eine Größe von beispielsweise ca. 40 cm x 40 cm aufweisen. Jedoch erfordern bestimmte Anwendungen einen längeren Folienstreifen. In diesem Fall wird das Folienblatt eingeschnitten und zu einem langen Streifen gefaltet.
Die 3a, 3b und 3c zeigen dieses weitere bekannte Verfahren. 3a zeigt eine rechteckige Folie 70, die zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt wird.
3b zeigt die Folie 70, nachdem an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Einschnitte 71 in die Folie 70 eingebracht wurden. Dadurch entstehen auf beiden Seiten jedes Einschnitts 71 benachbarte Streifenelemente 72a, 72b, die in entgegengesetzte Richtungen gefaltet werden können.
3c zeigt einen Ausschnitt der Folie 70 im geschnittenen und gefalteten Zustand. Durch das Falten am Ende jedes Einschnitts 71 sind die Streifenelemente 72a, 72b der Länge nach aneinandergereiht.
Die Druckschrift DE 10 2015 113 928 A1 zeigt einen Gegenstand, der auf einer Trägerstruktur eine elektronische Einheit und Leiterstrukturen aufweist. Die Trägerstruktur hat eine Trägerschicht, die eine Kunststofffolie ist.
DE 10 2016 209 495 A1 beschreibt eine elektrische Anordnung mit einem Träger für elektrische Bauelemente und ein Verfahren zu deren Herstellung. Dabei wird ein streifenförmiger Träger der Länge nach mit einem Spalt versehen, so dass sich auf beiden Seiten des Spalts jeweils ein Teilstück des streifenförmigen Trägers befindet. Nun werden die Teilstücke so gefaltet, dass sie sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken oder auch einen Winkel zueinander bilden.
WO 2006 / 077 164 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer abwinkelbaren Leiterplattenstruktur aus zumindest zwei Leiterplattenabschnitten, mit den Schritten: a) Herstellen einer ebenen Leiterplatte mit wenigstens einem in der Leiterplatte eingebetteten Leitungsdraht, der sich zwischen zwei als Anschlussstellen vorgesehenen Bereichen der Leiterplatte erstreckt und mit diesen elektrisch leitend verbunden ist, wobei sich die beiden als Anschlussstellen vorgesehenen Bereiche auf verschiedenen Leiterplattenabschnitten befinden; b) Bereitstellen mindestens eines zur Abwinklung vorgesehenen Bereichs zwischen den Leiterplattenabschnitten, wobei die Leiterplattenabschnitte unter Beibehaltung der Verbindung der als Anschlussstellen vorgesehenen Bereiche durch den Leitungsdraht und unter Biegung des Leitungsdrahts gegeneinander abwinkelbar sind. Zur Herstellung einer räumlichen Leiterplattenstruktur beispielsweise in Form eines geschlossenen Gehäuses werden verschiedene Leiterplattenabschnitte an definierten Abwinkelkanten abgewinkelt.
Das Dokument US 2009 / 0 059 586 A1 beschreibt eine Leuchtdioden-Lichtquelle mit verspiegelten Oberflächen, die auf einem ebenen Substrat gebildet wird, das, wenn es gefaltet wird, sowohl einen Lichtrückführungshohlraum als auch eine optische Verjüngung am Ende des Lichtrückführungshohlraums bildet.
Die Druckschrift DE 10 2009 018 447 A1 offenbart eine Leiterplatte mit einer isolierenden Trägerschicht und einer darauf aufgebrachten Schicht aus leitfähigem Material. Um die Flexibilität der Leiterplatte zu erhöhen, ist an mindestens einer Stelle der Leiterplatte auf einer der Schicht aus leitfähigem Material gegenüberliegenden Seite der Trägerschicht zur Bildung einer geraden Nut, die sich von einer Seite der Platte erstreckt, Material der Trägerschicht abgetragen, so dass die Leiterplatte entlang der Nut biegbar ist.
Das Patent US 6 350 969 B1 zeigt ein selbstregulierendes Heizgerät zur Erwärmung einer Oberfläche. Es können zwei oder mehr Heizmodule entlang und zwischen zwei Busleitern verbunden werden, wobei jedes Modul mindestens eine Elektrode hat, die mit einem keramischen Heizelement verbunden ist. um eine Heizbandanordnung mit einer größeren Wärmeübertragungsfläche als ein aus den Heizelementen ohne Elektroden aufgebautes Band zu schaffen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine flächige Elektronikanordnung zu schaffen, die in größeren Dimensionen gestaltet werden kann und elektrische Verbindungen zwischen ihren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten erlaubt und auf einfache Weise sowie kostengünstig herstellbar ist.
Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer flächigen Elektronikanordnung, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Trägerstreifens, dessen Längsrichtung L sich in einer ersten Richtung X erstreckt; Bestücken des Trägerstreifens mit elektrischen Bauelementen; und Falten des Trägerstreifens entlang von Faltlinien, die in einem oder in mehreren Faltbereichen des Trägerstreifens so angeordnet werden, dass durch das Falten des Trägerstreifens an den Faltlinien ursprünglich nacheinander angeordnete Abschnitte des Trägerstreifens in einer zweiten Richtung Y nebeneinander angeordnet werden, die senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
Bevorzugt werden die Faltlinien in dem Trägerstreifen schräg zu dessen Längsrichtung L ausgebildet.
Vorteilhaft ist der Faltbereich zwischen zwei Abschnitten des Trägerstreifens angeordnet, um die beiden Abschnitte durch das Falten nebeneinander zu legen.
Insbesondere können jeweils zwei Faltlinien im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
Beispielsweise grenzen jeweils zwei Faltlinien mit einem Ende aneinander.
Vorteilhafterweise wird der Trägerstreifen durch ein erstes Falten in die Y-Richtung gefaltet. Bevorzugt wird der Trägerstreifen durch ein zweites Falten mit einem Versatz in der Y-Richtung wieder in die X-Richtung gefaltet. Beispielsweise findet in der X-Richtung eine Richtungsumkehr statt, so dass die auf beiden Seiten der Faltungen gelegenen Abschnitte des Trägerstreifens nebeneinander positioniert werden.
Vorteilhaft hat der gefaltete Trägerstreifen in Richtung der Breite des ungefalteten Trägerstreifens eine größere Dimension als die Breite des Trägerstreifens.
Bevorzugt wird die Dimension des gefalteten Trägerstreifens in Richtung der Länge des ungefalteten Trägerstreifens durch die Wahl des Abstands zwischen zwei Faltbereichen bestimmt.
Insbesondere wird durch das Falten an einer Faltlinie der Faltbereich zusammengeklappt. Beispielsweise wird der gefaltete Trägerstreifen in dem Faltbereich mehrlagig.
Vorteilhafterweise wird in dem ungefalteten Trägerstreifen ein elektrisches Verbindungselement so angeordnet, dass es sich in der Längsrichtung L bzw. X-Richtung des ungefalteten Trägerstreifens durch bzw. über die Faltlinien oder mindestens eine Faltlinie erstreckt.
Dadurch ist das Verbindungselement im gefalteten Trägerstreifen an verschiedenen Stellen in der Y-Richtung elektrisch kontaktierbar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Elektronikanordnung geschaffen, die flächig ausgebildet ist, umfassend: einen länglich ausgebildeten, gefalteten Trägerstreifen mit elektrischen Bauelementen, wobei sich die Längsrichtung des Trägerstreifens in einer ersten Richtung X erstreckt, und der Trägerstreifen an Faltlinien so gefaltet ist, dass zwei oder mehr ursprünglich nacheinander angeordnete Abschnitte des Trägerstreifens in einer zweiten Richtung Y nebeneinander liegend angeordnet sind, die senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
Vorteilhaft sind jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte des Trägerstreifens durch einen Faltbereich verbunden, in dem mindestens zwei Lagen des Trägerstreifens übereinander liegen.
Bevorzugt ist der Trägerstreifen in dem Faltbereich dünner ausgestaltet ist als ein oder mehrere daran angrenzende Bereiche.
Insbesondere sind jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte des Trägerstreifens im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet.
Beispielsweise sind jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte des Trägerstreifens seitlich aneinandergrenzend angeordnet.
Je nach Erfordernis können auch zwei nebeneinander liegende Abschnitte des Trägerstreifens mit einem Abstand zueinander angeordnet sein.
Auch können für bestimmte Anforderungen zwei nebeneinander liegende Abschnitte des Trägerstreifens seitlich überlappend angeordnet sein.
Vorteilhaft ist ein elektrisches Verbindungselement vorgesehen, das in dem Trägerstreifen ausgebildet ist und sich in dessen Längsrichtung L durchgehend über und/oder durch eine oder mehrere Faltlinien erstreckt.
Dabei kann das elektrische Verbindungselement in dem gefalteten Trägerstreifen an verschiedenen Stellen in der Y-Richtung elektrisch kontaktierbar ausgebildet sein.
Bevorzugt ist der Trägerstreifen flexibel.
Insbesondere umfasst der Trägerstreifen eine Folie oder ist als eine Folie ausgebildet.
Vorteilhaft umfasst der Trägerstreifen eine oder mehrere elektrische Bauelemente aus der Gruppe Antennen, Antennenelemente, elektronische Chips, elektrische Verbindungsleitungen, Metallisierungsschichten.
Beispielsweise kann der Trägerstreifen eine Länge zwischen 10 cm und 2000 Metern aufweisen.
Insbesondere ist die Elektronikanordnung als eine Antenneneinheit ausgestaltet oder sie umfasst eine Antenneneinheit.
Vorzugsweise ist die Elektronikanordnung auf einem Hilfsträger positioniert.
Vorteilhaft ist die Elektronikanordnung zur Anbringung auf einer Struktur ausgestaltet, die insbesondere ein Teil eines Luftfahrzeugs und/oder dessen Außenhaut sein kann.
Bevorzugt ist die Elektronikanordnung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Luftfahrzeug geschaffen, das eine erfindungsgemäße Elektronikanordnung aufweist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine schematische skizzenhafte Darstellung einer Elektronikanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Ansicht von oben;
2a und 2b die Herstellung eines bekannten Folienelements gemäß dem Stand der Technik, wobei 2a einen Folienstreifen und 2b den geschnittenen Folienstreifen jeweils in einer Ansicht von oben schematisch als eine Skizze darstellen;
3a, 3b und 3c die Herstellung eines weiteren bekannten Folienelement gemäß dem Stand der Technik, jeweils in einer schematischen skizzenartigen Ansicht von oben, wobei 3a ein Folienblatt als Ausgangsmaterial zeigt, 3b das geschnittene Folienblatt zeigt, und 3c einen Teilbereich des nach dem Schneiden gefalteten Folienblatts zeigt; und
4 ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung bearbeiteten Trägerstreifens vor dem Falten in einer schematischen Skizze als Ansicht von oben.

1 zeigt eine Elektronikanordnung 20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Elektronikanordnung 20 ist aus einer Folie gebildet und umfasst elektrische Bauelemente 11, die eine elektronische Einheit bilden.
Die Elektronikanordnung 20 wird durch einen länglich ausgebildeten, relativ schmalen Trägerstreifen 10f gebildet, der als Substrat in Form einer Folie oder Kunststofffolie die elektrischen Bauelemente 11 hält und an Faltlinien 12a, 12b gefaltet ist. Die Längsrichtung L des Trägerstreifens 10f erstreckt sich in X-Richtung.
Durch das Falten des Trägerstreifens 10f an den Faltlinien 12a, 12b sind ursprünglich nacheinander angeordnete Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f in der Elektronikanordnung 20 nebeneinander angeordnet. Dabei erstreckt sich die Anordnung der nebeneinanderliegenden Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f in Y-Richtung, das heißt senkrecht zur Längsrichtung L des Trägerstreifens 10f bzw. in Richtung der Breite B des Trägerstreifens 10f
Die Elektronikanordnung 20 ist flächig ausgebildet. Sie erstreckt sich in der X-Y-Ebene. Sie bildet somit eine Leiterplatte, die eben ausgestaltet ist. Da sie flexibel ist, kann sie je nach Anwendungsfall gekrümmt werden bzw. auf eine gekrümmte oder unebene Struktur aufgebracht werden.
An dem Trägerstreifen 10f sind Faltbereiche 13 ausgestaltet, in denen zwei Lagen des Trägerstreifens 10f übereinander liegen. Die Faltbereiche 13 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten der Elektronikanordnung 20, in der Figur oben und unten, und verbinden jeweils zwei der nebeneinanderliegenden Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f. In den Faltbereichen 13 ist der Trägerstreifen 10f bzw. die Folie, aus denen der Trägerstreifen 10f gebildet ist, dünner ausgestaltet als in den übrigen Bereichen bzw. in den nebeneinanderliegenden Abschnitten 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f.
In der Folie bzw. Elektronikanordnung 20, die eine Leiterplatte bildet, sind jeweils zwei nebeneinanderliegende Abschnitte 14a, 14b bzw. 14b, 14c des Trägerstreifens 10f parallel zueinander ausgerichtet. Dabei grenzen die Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f mit ihren seitlichen Kanten bzw. Längskanten aneinander. Die Abschnitte 14a, 14b, 14c können auf diese Weise formschlüssig aneinandergrenzen, so dass sie eine durchgehende bzw. ununterbrochene Fläche bilden.
Zur besseren Darstellung sind in der Figur mögliche Abstände oder Ungenauigkeiten zwischen den Abschnitten 14a, 14b, 14c vergrößert dargestellt. Die Figur ist eine schematische, skizzenhafte Darstellung, die den im Wesentlichen parallelen Verlauf der Abschnitte 14a, 14b, 14c und ihrer Seitenkanten sowie die Form der Elektronikanordnung und ihrer Teile, wie sie hier beschrieben ist, prinzipiell zeigt und auch so verstanden werden soll.
Je nach Anwendungsfall kann der Trägerstreifen 10f auch so gefaltet sein, dass die einzelnen Abschnitte 14a, 14b, 14c seitlich voneinander beabstandet angeordnet sind. Auch ist es möglich, dass die nebeneinanderliegenden Abschnitte 14a, 14b, 14c seitlich überlappend oder teilweise überlappend angeordnet sind.
Die in der Figur schraffiert dargestellten Bereiche zeigen den Verlauf eines darunter liegenden Teilstücks des Trägerstreifens 10f, das durch die Faltung an der Faltlinie 12b überdeckt ist.
Die Faltrichtungen F1 und F2 an den Faltlinien 12a bzw. 12b sind in der Figur durch gekrümmte Pfeile gekennzeichnet. Die erste Faltlinie 12a verläuft schräg in einem Winkel α von 45° zur Längsrichtung L des Trägerstreifens 10f. Nach dem ersten Falten in der Faltrichtung F1 ist im Faltbereich 13 die Unterseite des Trägerstreifens 10f oben liegend angeordnet.
Die zweite Faltlinie 12b verläuft ebenfalls schräg in einem Winkel von 45° zur Längsrichtung L des Trägerstreifens 10f. Durch das zweite Falten des Trägerstreifens in der Faltrichtung F2 ist im Faltbereich 13 die mit Zahlen 1 bis 6 gekennzeichnete Oberseite des Trägerstreifens 10f wieder oben liegend angeordnet. Auf diese Weise sind sämtliche nebeneinanderliegenden Abschnitte 14a, 14b, 14c so angeordnet, dass dieselbe Seite des Trägerstreifens 10f in sämtlichen Abschnitten oben liegt.
Jede Faltung F1, F2 erfolgt mit 180 Grad, das heißt, der Trägerstreifen wird an den Faltlinien 12a, 12b in die Richtungen F1, F2 umgeklappt.
Die einzelnen Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f sind mit einem seitlichen Versatz V zueinander angeordnet, welcher der Breite B des Trägerstreifens 10f entspricht. Die Abschnitte 14a, 14b, 14c grenzen aneinander.
Die Faltlinien 12a, 12b grenzen mit jeweils einem ihrer beiden Enden aneinander und bilden einen Winkel β von 90° zueinander.
Die Längsrichtung L des Trägerstreifens 10f verläuft in den nebeneinanderliegenden Abschnitten 14a, 14b bzw. 14b, 14c jeweils in entgegengesetzter Richtung. Dadurch sind in Längsrichtung L des Trägerstreifens 10f nacheinander angeordnete Bereiche 1-2, 4-3, 5-6 durch das Falten nebeneinander angeordnet. Die Kennzeichnung der aufeinanderfolgenden Bereiche des Trägerelements durch Nummern ist so gewählt, dass nach dem Falten jeweils die ungeradzahligen Bereiche 1, 3, 5 bzw. die geradzahligen Bereiche 2, 4, 6 in Y-Richtung nebeneinander liegen.
Die aus dem gefalteten Trägerstreifen 10f gebildete Elektronikanordnung 20 kann sich je nach Anzahl der Faltbereiche 13 durch das Nebeneinanderlegen beliebig vieler Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10f in beliebiger Ausdehnung in Y-Richtung erstrecken. Das heißt, die Dimension der Elektronikanordnung 20 in Richtung der Breite B des relativ schmalen Trägerstreifens 10f kann in beliebiger Größe gestaltet werden. Anders ausgedrückt, die ursprünglich relativ schmale Elektronikanordnung in Form des ursprünglich ungefalteten Trägerstreifens 10 wird durch das Falten an den Faltlinien 12a, 12b verbreitert.
Weiterhin kann auch die Dimension der Elektronikanordnung 20 in X-Richtung bzw. in der Längsrichtung L des ursprünglichen Trägerstreifens durch die Wahl der Länge der Abschnitte 14a, 14b, 14c beliebig gestaltet werden. Die Elektronikanordnung 20 kann sich somit gleichzeitig in sehr großer Länge und Breite erstrecken.
In der als Folie ausgebildeten Leiterplatte bzw. Elektronikanordnung 20 ist ein elektrisches Verbindungselement 15 angeordnet, dass sich durch und/oder über die gesamte Elektronikanordnung 20 erstreckt und an verschiedenen Stellen elektrisch kontaktierbar ist. Das elektrische Verbindungselement 15 verbindet die elektrischen Bauelemente 11, die auf der der gesamten, großflächigen und flexiblen Elektronikanordnung 20 verteilt sind.
Das heißt, das Verbindungselement 15 erstreckt sich in Längsrichtung L durch den gesamten gefalteten Trägerstreifen 10f über und/oder durch seine Abschnitte 14a, 14b, 14c und die Faltlinien 12a, 12b. Es kann an beliebiger Stelle der Elektronikanordnung 20 kontaktiert werden und sämtliche elektrischen Elemente 11 in den nebeneinanderliegenden Abschnitte 14a, 14b, 14c elektrisch miteinander verbinden.
Das Verbindungselement 15 ist beispielsweise eine Leiterstruktur mit einer oder mehreren Leiterbahnen bzw. Metallisierungen.
Die Folie bzw. Elektronikanordnung 20 ist auf einer Struktur 31 angeordnet, die in diesem Beispiel ein Hilfsmaterial ist, das ebenfalls als eine Folie ausgebildet ist.
Dabei kann die Ausrichtung der Elektronikanordnung 20 bzw. ihrer Teilbereiche beim Positionieren auf der Struktur 31 bzw. dem Hilfsmaterial erfolgen. Auf diese Weise können sich Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit und der Herstellungs- bzw. Installationskosten ergeben. Das Hilfsmaterial kann 31 beispielsweise eine adhäsive Schicht oder Klebeschicht sein.
Die auf der Struktur angeordnete Elektronikanordnung kann auf einer Oberfläche befestigt werden.
Die Struktur 31 kann zum Beispiel auch eine äußere Oberfläche bzw. die Außenhaut eines Flugzeugs sein. In diesem Fall erfolgt die Ausrichtung der Elektronikanordnung 20 und/oder ihrer Teilbereiche bzw. Abschnitte 14a, 14b, 14c während des Anbringens an die Struktur 31 bzw. an das Luftfahrzeug.
Die Elektronikanordnung 20 mit ihrer elektronischen Einheit 11a, die durch die elektrischen Elemente 11 gebildet ist, kann auf der Struktur 31 zum Beispiel durch Kleben befestigt werden.
Markierungen an der Folie bzw. Elektronikanordnung 20, die in der Figur nicht dargestellt sind, erlauben die exakte Ausrichtung der Elektronikanordnung 20 und/oder ihrer Abschnitte 14a, 14b, 14c, wenn sie auf der Struktur 31 angeordnet wird.
Die elektrischen Elemente bzw. Bauelemente 11, die in der Elektronikanordnung eingebettet sind und/oder auf der Elektronikanordnung 20 angeordnet sind, sind in der hier beschriebenen, besonders bevorzugten Ausführungsform Antennen und Antennenelemente mit unterschiedlichen Funktionen und Ausgestaltungen. Sie sind in der Elektronikanordnung 20 integriert und bilden gemeinsam zum Beispiel eine einzige flache Antenne bzw. Antenneneinheit. Es können beispielsweise 30 bis 40 und mehr unterschiedliche Antennen an bzw. in der Elektronikanordnung 20 angeordnet sein. Die durch die Elektronikanordnung 20 gebildete Antenne oder Antennenanordnung kann in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeiten.
Weiterhin sind als elektrische Bauelemente 11 eine sehr große Anzahl elektronischer Chips und sonstige elektronischer Komponenten, die z.B. Antennenelemente umfassen, auf der großflächigen Folie bzw. der Elektronikanordnung 20 angeordnet und/oder in der Folie bzw. Elektronikanordnung 20 eingebettet.
Die Elektronikanordnung bzw. Folie 20 ist dennoch sehr dünn. Ihre Dicke beträgt in diesem Ausführungsbeispiel nur einige wenige Millimeter.
Je nach Ausführungsform beträgt die Die Dicke der Folie oder Elektronikanordnung 20 bevorzugt weniger als 20mm, besonders bevorzugt weniger als 10mm, insbesondere bevorzugt weniger als 5mm und in bestimmten Fällen maximal 2mm.
Durch das elektrische Verbindungselement 15 sind alle Komponenten bzw. elektrischen Bauelemente 11 elektrisch miteinander verbunden. Zu diesem Zweck sind als Verbindungselement 15 verschiedene Metalllisierungsschichten in der Folie bzw. Elektronikanordnung 20 enthalten, welche die gegenseitige Verbindung der elektrischen Bauelemente 11 ermöglichen.
Die Elektronikanordnung 20, die in diesem Beispiel eine Antenneneinrichtung bildet, hat einen Durchmesser oder eine Länge oder Breite im Bereich von beispielsweise ein bis drei Metern.
Nachfolgend wird anhand der 1 und 4 ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Elektronikanordnung 20 gemäß der Erfindung beschrieben.
Zunächst wird ein Trägerstreifen 10 bereitgestellt, der die elektrischen Bauelemente 11 umfasst. Der Trägerstreifen 10 hat eine relativ große Länge und eine relativ geringe Breite. Er ist flach ausgebildet, bevorzugt als eine Folie. Seine Längsrichtung L erstreckt sich in einer ersten Richtung X (siehe 4).
Die Bauelemente 11 sind wie oben beschrieben ausgestaltet und werden in den Trägerstreifen 10 eingebettet und/oder auf dem Trägerstreifen 10 befestigt. Weiterhin wird in und/oder auf dem Trägerstreifen das oben beschriebene Verbindungselement 15 so angeordnet, dass es sich durch den Trägerstreifen 10 in dessen Längsrichtung L erstreckt,
Zwischen jeweils zwei Abschnitten 14a, 14b bzw. 14b, 14c des Trägerstreifens 10 wird ein Faltbereich 13 angeordnet. Jeder Faltbereich 13 ist in 4 durch eine schraffierte Fläche dargestellt.
Das Verbindungselement 15 verläuft durch die Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10 und durch die jeweils dazwischen liegenden Faltbereiche 13.
Wie aus 1 ersichtlich, wird in einem nächsten Schritt der bereitstehende Trägerstreifen 10 entlang der Faltlinien 12a, 12b zweifach gefaltet. Dazu werden die Faltlinien 12a, 12b in mehreren Faltbereichen 13 des Trägerstreifens 10 so angeordnet, dass beim Falten mehrere Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10 in einer zweiten Richtung Y nebeneinander positioniert werden. Die zweite Richtung bzw. Y-Richtung verläuft dabei senkrecht zur ersten Richtung bzw. X-Richtung.
Um die Abschnitte 14a, 14b, 14c des Trägerstreifens 10 durch jeweils zweifaches Falten nebeneinander anzuordnen, werden die Faltlinien 12a, 12b schräg zur Längsrichtung L des Trägerstreifens 10 verlaufend angeordnet bzw. ausgebildet. Um die verschiedenen Abschnitte 14a, 14b, 14c parallel zueinander anzuordnen, verlaufen die beiden Faltlinien 12a, 12b in einem Winkel β von 90° zueinander.
Um die in Längsrichtung L an beiden Seiten des Faltbereichs 13 angrenzenden Abschnitte 14a, 14b bzw. 14b, 14c durch das Zweifache Falten aneinandergrenzend bzw. Kante-an-Kante nebeneinander zu legen, grenzen die beiden Faltlinien 12a, 12b jeweils mit einem Ende aneinander.
In anderen Ausgestaltungen ist es je nach der vorgesehenen Anwendung auch möglich, die Faltlinien 12a, 12b so anzuordnen, dass ihre beiden Enden voneinander beabstandet sind. Dadurch ergibt sich ein Abstand zwischen den Abschnitten 14a, 14b bzw. 14b, 14c, wenn sie durch das Falten nebeneinander angeordnet werden.
Das Zweifache Falten in den verschiedenen Faltbereichen 13 erfolgt auf Folgende Weise:

Ausgehend von dem sich in einer Ebene in Längsrichtung L erstreckenden Trägerstreifen 10 erfolgt zunächst das erste Falten an der Faltlinie 12a. Dabei wird der an den Abschnitt 14a angrenzende Faltbereich 13 einmal in Richtung F1 gefaltet, sodass seine Unterseite oben liegt und der restliche Trägerstreifen sich in die y-Richtung erstreckt. Anschließend erfolgt das zweite Falten in Richtung F2 an der Faltlinie 12b, wobei der sich an die Faltlinie 12b anschließende Faltbereich 13 wieder in die X-Richtung, d.h. in die Längsrichtung L des ursprünglichen Trägerstreifens 10 erstreckt. Durch das Umklappen des Trägerstreifens 10 an beiden Faltabschnitten 12a, 12b ist die Oberseite des Trägerstreifens 10 in dem nächsten Abschnitt 12b wieder oben gelegen.

Beliebig viele weitere Faltungen F1, F2 erfolgen in entsprechender Weise, so dass sich eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Abschnitten 14a, 14b, 14c, usw. ergibt, welche die Elektronikanordnung 20, wie sie oben beschrieben ist, bilden (siehe 1).
Gemäß der Erfindung wird eine lange Folie gefertigt bzw. bereitgestellt, die anschließend so gefaltet wird, dass eine größere Breite erreicht wird. Die Begrenzung der Breite von Trägerstreifen und insbesondere von Folien mit elektrischen Elementen, die zum Beispiel im Bereich von 30 bis 60 cm liegt, wird dadurch überwunden. Die Erfindung ermöglicht eine großflächige Struktur mit einer sehr großen Fläche, die mit einer großflächigen Folie bedeckt ist, wobei elektrische Verbindungen zwischen allen Bauelementen bzw. elektrischen und elektronischen Komponenten auf und/oder in der Folie ermöglicht werden.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere sehr große und dabei sehr dünne Antennenanordnungen, bei denen die verschiedenen Antennenelemente untereinander mit Hochfrequenzverbindungen und/oder Verbindungen mit hohen Datenraten verbunden sind. Wie oben beschrieben, kann die flache und flexible Elektronik- bzw Antennenanordnung 20 auf gekrümmten Oberflächen formschlüssig befestigt werden. Somit wird eine strukturintegrierte bzw. strukturkonforme Antenne oder Antennenanordnung geschaffen, die insbesondere zur Anbringung an Luftfahrzeugen geeignet ist.
Die Herstellung flächiger Elektronikanordnungen und ihre Anbringung an Oberflächen von Strukturen, wie insbesondere auf der Außenhaut eines Flugzeugs, wird durch die Erfindung einfacher und kostengünstiger, da anschließend keine Verbindungen zwischen den elektrischen Elementen in verschiedenen Bereichen der Folie angebracht werden müssen und verschiedene Bereiche der Folie nicht mehr überbrückt werden müssen.
Bezugszeichenliste:

10: Trägerstreifen
10f: gefalteter Trägerstreifen
11: elektrische Bauelemente
12a, 12b: Faltlinien
13: Faltbereich
14a, 14b, 14c: Abschnitte des Trägerelements
15: Elektrisches Verbindungselement
20: Elektronikanordnung
60: Folie
60a, 60b, 60c: Foliensegmente
65: Struktur
70: Folie
71: Einschnitte
72a, 72b: Streifenelemente
B: Breite des Folienstreifens
F1 und F2: Faltrichtungen
L: Längsrichtung des Folienstreifens
V: Versatz
X: Richtung parallel zur Längsrichtung
Y: Richtung senkrecht zur X-Richtung

Claims

Verfahren zum Herstellen einer flächigen Elektronikanordnung, mit den Schritten: Bereitstellen eines Trägerstreifens (10), dessen Längsrichtung L sich in einer ersten Richtung X erstreckt; Bestücken des Trägerstreifens (10) mit elektrischen Bauelementen (11); Falten des Trägerstreifens (10) entlang von Faltlinien (12a, 12b), dadurch gekennzeichnet, dass die Faltlinien (12a, 12b) in einem oder in mehreren Faltbereichen (13) des Trägerstreifens (10) so angeordnet werden, dass durch das Falten des Trägerstreifens (10) an den Faltlinien (12a, 12b) ursprünglich nacheinander angeordnete Abschnitte (14a, 14b, 14c) des Trägerstreifens (10) in einer zweiten Richtung Y nebeneinander positioniert werden, die senkrecht zur ersten Richtung X verläuft,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2.1. die Faltlinien (12a, 12b) in dem Trägerstreifen (10) schräg zu dessen Längsrichtung L ausgebildet werden; und/oder 2.2. der Faltbereich (13) zwischen jeweils zwei Abschnitten (14a, 14b; 14b, 14c) des Trägerstreifens (10) angeordnet ist, um die beiden Abschnitte (14a, 14b; 14b, 14c) durch das Falten nebeneinander zu legen;
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3.1. jeweils zwei Faltlinien (12a, 12b) im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen; und/oder 3.2. jeweils zwei Faltlinien (12a, 12b) mit einem Ende aneinandergrenzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstreifen (10) durch ein erstes Falten in die Y-Richtung gefaltet wird, und durch ein zweites Falten mit einem Versatz in der Y-Richtung in die X-Richtung gefaltet wird, wobei in der X-Richtung eine Richtungsumkehr stattfindet, so dass die auf beiden Seiten der Faltungen gelegenen Abschnitte (14a, 14b; 14b, 14c) des Trägerstreifens (10) nebeneinander positioniert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 5.1. der gefaltete Trägerstreifen (10f) in Richtung der Breite des ungefalteten Trägerstreifens (10) eine größere Dimension aufweist als die Breite des Trägerstreifens (10); und/oder 5.2. die Dimension des gefalteten Trägerstreifens (1 0f) in Richtung der Länge des ungefalteten Trägerstreifens (10) durch die Wahl des Abstands zwischen zwei Faltbereichen (13) bestimmt wird; und/oder 5.3. durch das Falten an einer Faltlinie der Faltbereich (13) zusammengeklappt wird, so dass der gefaltete Trägerstreifen (10f) in dem Faltbereich (13) mehrlagig wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ungefalteten Trägerstreifen (10) ein elektrisches Verbindungselement (15) so angeordnet wird, dass es sich in dessen Längsrichtung L über und/oder durch eine oder mehrere Faltlinien (12a, 12b) hinweg erstreckt.
Elektronikanordnung, die flächig ausgebildet ist, umfassend: einen länglich ausgebildeten gefalteten Trägerstreifen (10f), und elektrische Bauelemente (11), die von dem Trägerstreifen (10f) gehalten werden, wobei sich die Längsrichtung L des Trägerstreifens (10f) in einer ersten Richtung X erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstreifen (10f) an Faltlinien (12a, 12b) so gefaltet ist, dass zwei oder mehr ursprünglich nacheinander angeordnete Abschnitte (14a, 14b, 14c) des Trägerstreifens (10f) in einer zweiten Richtung Y nebeneinander angeordnet sind, die senkrecht zur ersten Richtung X verläuft.
Elektronikanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte (14a, 14b; 14b, 14c) des Trägerstreifens (10f) durch einen Faltbereich (13) verbunden sind, in dem mindestens zwei Lagen des Trägerstreifens (10f) übereinander liegen.
Elektronikanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstreifen (10f) in dem Faltbereich (13) dünner ausgestaltet ist als daran angrenzende Bereiche des Trägerstreifens (10f).
Elektronikanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte (14a, 14b; 14b, 14c) des Trägerstreifens (10f) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Elektronikanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte (14a, 14b; 14b, 14c) des Trägerstreifens (10f) seitlich aneinandergrenzend angeordnet sind.
Elektronikanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch ein elektrisches Verbindungselement (15), das in dem Trägerstreifen (10f) ausgebildet ist und sich in dessen Längsrichtung L durchgehend durch und/oder über eine oder mehrere Faltlinien (12a, 12b) erstreckt.
Elektronikanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstreifen (10f) eine Folie umfasst oder als Folie ausgebildet ist.
Elektronikanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Antenneneinheit umfasst und/oder als Antenneneinheit ausgestaltet ist.
Luftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Elektronikanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14.