DE10133731C2 - Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Endprodukts, welches Löt-oder Schweißstellen aufweist - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Endprodukts, welches Löt-oder Schweißstellen aufweistInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1
angegebenen Art.
Ein solches Verfahren ist aus der US 5,724,730 A bekannt. Die Endprodukte dieses
bekannten Verfahrens beinhalten wenigstens einen elektrischen Bauteil mit einem
daran angeschlossenen Kabel. Das Kabel besitzt mindestens einen Leiter mit einem
aus der Kabelisolation herausragenden Leiterendstück. Das elektrische Bauteil weist
eine löt- oder schweißfähige Kontaktstelle für das Leiterendstück des Kabels auf. Zur
Isolation und als Korrosionsschutz wird ein Kunststoffgehäuse wenigstens um den
Anschlussbereich gespritzt. Das Kunststoffgehäuse kann sich auch über angrenzende
Bereiche des Kabels bzw. der Bauteile erstrecken.
Derartige Endprodukte mit gelöteten oder geschweißten Anschlussbereichen besitzen
einen günstigeren Übergangswiderstand als andere Produkte, wo der Anschluss
zwischen dem Kabel und dem elektrischen Bauteil durch eine lösbare
Steckverbindung zustande kommt. Bei solchen Steckverbindungen wird am
Kabelende um ein Kontaktglied in einem ersten Spritzgussverfahren ein
Steckgehäuse geformt und am elektrischen Bauteil ein Gegenkontaktglied
vorgesehen, um welches, in einem zweiten Spritzgussverfahren eine passende
Gegensteckgehäuse erzeugt wird.
Es ist aus der DE 298 11 333 U1 bekannt, zur Positionierung der Kontaktpins eines
eine integrierte Elektronik aufweisenden Gehäuses eine Ausrichtleiste zu verwenden,
welche Durchführungen entsprechend der Anordnung der Kontaktpins aufweist. Die
Durchführungen können trichterförmig verjüngt sein. Die aus der Ausrichtleiste
herausragenden abgebogenen Enden der Kontaktpins liegen in Führungsnuten, wo sie
an Leiter angeschweißt werden. Die Schweißstelle liegt dabei nicht im Inneren eines
Gehäuses.
Nach der DE 197 51 487 A1 ist es bekannt, von der Rückseite eines transparenten
Substrats Laserenergie bis zu Anschlussflächen zwischen diesem Substrat und einem
weiteren Substrat zu führen. Dadurch sollen die Anschlussflächen paarweise
miteinander verschweißt werden. Anschlussfreie Kontaktstellen eines Vorprodukts
gibt es nicht.
Bei dem bekannten Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art
wurde zuerst, in einem ersten Verfahrensschritt, das Leiterendstück vom Kabels an
die Kontaktstelle des elektrischen Bauteils angeschweißt. Dadurch kam zunächst eine
Baueinheit zwischen dem elektrischen Bauteil und seinem Kabel zustande. In einem
zweiten Verfahrensschritt wurde dann um die Schweißstelle herum das
Kunststoffgehäuse gespritzt. Dieser zweite Verfahrensschritt ist aus folgendem
Grund umständlich und kostenaufwendig.
Aus Kostengründen kommt es stets darauf an, in einer gemeinsamen Spritzgussform,
mehrere Kunststoffgehäuse für mehrere Endprodukte gleichzeitig nebeneinander
herzustellen. Die Handhabung der Baueinheiten beim Einlegen in die gemeinsame
Spritzgussform ist wegen der sperrigen, unter Umständen sehr langen Kabel
umständlich und zeitaufwendig. Die zum Einlegen der bekannten Baueinheiten
erforderlichen Ruhezeiten der Spritzgussmaschine sind verhältnismäßig lang. Wegen
der großen Kabellängen sind die bekannten Baueinheiten sperrig und erfordern
wesentlich größere Spritzgussformen und sind damit erheblich teurer als die
Spritzgussformen der erwähnten anderen Produkte mit Steckverbindungen, wo beim
Spritzgießen der Steck- und Gegensteckgehäuse entweder nur das elektrische Bauteil
oder nur das Kabel gehandhabt zu werden brauchen. Trotz der kostspieligen größeren
Spritzgussformen lassen sich mit dem bekannten Verfahren der im Oberbegriff des
Anspruches 1 genannten Art nicht eine ähnlich große Anzahl von Endprodukten
erzeugen, wie sie bei den mit Steckverbindungen versehenen anderen Produkten
möglich waren. Die Herstellung weniger Produkte in einer Spritzgussform führt aber
zu einer Erhöhung der Produktionskosten.
Weil beim Spritzgießen die Kunststoffmassen auch höhere Temperaturen aufweisen
können, war es bei den bekannten Verfahren nicht ohne weiteres möglich, eine
Lötverbindung zwischen der Kontaktstelle vom elektrischen Bauteil und dem
Leiterendstück des Kabels zu verwenden. Man war an dieser bekannten
Anschlussstelle praktisch allein auf Schweißverbindungen angewiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren der im
Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, welches sich preiswerter
durchführen lässt. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten
Maßnahmen und Verfahrensschritte erreicht, denen folgende besondere Bedeutung
zukommt.
Die Erfindung geht, im Vergleich mit den bekannten Verfahren, einen völlig neuen
Weg; es wird zunächst ein besonderes Gehäuse-Vorprodukt hergestellt. Dieses
Gehäuse-Vorprodukt besitzt grundsätzlich noch kein angeschlossenes Kabel. Die
Erfindung erzeugt um die künftige Kontaktstelle des elektrischen Bauteils herum
zunächst nur das gewünschte Kunststoffgehäuse, sorgt dabei aber für einen freien
Zugang zur Kontaktstelle, wofür nur ein Sackloch ins Gehäuse eingeformt zu werden
braucht. Damit können in einem verhältnismäßig kleinen Spritzgusswerkzeug eine
große Anzahl von erfindungsgemäßen Gehäuse-Vorprodukten gleichzeitig
nebeneinanderliegend hergestellt werden. Das Verfahren ist ähnlich schnell und
einfach ausführbar, wie bei den genannten anderen Produktpaaren mit einer
Steckverbindung, bei denen entweder ein Steck- oder ein Gegensteckgehäuse an
einem Kontakt- oder einem Gegenkontaktglied erzeugt wurden. Bei der Herstellung
des erfindungsgemäßen Gehäuse-Vorprodukts braucht nur darauf geachtet zu werden,
dass bei der Werkstoffauswahl und/oder bei der Wandgestaltung des
Kunststoffgehäuses mindestens der im Bereich der Kontaktstelle entstehende
Gehäusebereich für eine bestimmte Laserstrahlung durchlässig ist. Solche
Kunststoffe sind an sich bekannt.
Im zweiten Verfahrensschritt der Erfindung wird das Kabel durch den
offengebliebenen Zugang im Gehäuse-Vorprodukt so weit eingesteckt, bis sein
Leiterendstück die Kontaktstelle im damit integrierten Kunststoffgehäuse erreicht
hat. Dann braucht, in einem dritten Verfahrensschritt, nur noch die Laserstrahlung
durch die für sie durchlässige Gehäusestelle im Vorprodukt geleitet zu werden,
wodurch erst zum Schluss die gewünschte Schweißverbindung bzw. eine bei
niedrigerer Temperatur ablaufende Lötverbindung erzeugt wird.
Gegenüber dem bekannten Verfahren führt das erfindungsgemäße Verfahren die
Reihenfolge der Verfahrensschritte in gegensätzlicher Weise aus; es wird bei der
Erfindung zunächst das Kunststoffgehäuse gespritzt und erst dann die im Inneren
des Gehäuse-Vorprodukts befindliche Kontaktstelle nachträglich an das
Leiterendstück des erst später eingeführten Kabels angeschlossen. Weil bei diesem
Anschluss des Leiterendstücks das Kunststoffgehäuse an sich schon komplett
fertiggestellt ist, kann bedarfsweise eine Lötverbindung zur Kontaktierung des
Kabels am Bauteil verwendet werden. Diese erst nachträglich erzeugte
Lötverbindung ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr den unter
Umständen unerlaubt hohen Temperaturen des flüssigen Kunststoffs beim
Spritzvorgang ausgesetzt. Im Zeitpunkt der erfindungsgemäß durchgeführten
Lötverbindung ist das Kunststoffgehäuse schon fertiggestellt.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den
Zeichnungen ist der Stand der Technik und die Erfindung in mehreren
Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 zwei Ausgangsprodukte zur Herstellung eines ersten
elektrischen Endprodukts,
Fig. 2 ein erster Verfahrensschritt des bekannten Verfahrens zur
Herstellung des Endprodukts,
Fig. 3 das Endprodukt nach Vollzug des sich nach Fig. 2 ergebenden
weiteren Verfahrensschritt vom bekannten Verfahren,
Fig. 4 eine erste Verfahrensstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines der Fig. 3 entsprechenden Endprodukts,
Fig. 5 einen sich nach dem Verfahrensschritt von Fig. 4
anschließenden zweiten Verfahrensschritt vom
erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 6, in einer der Fig. 4 analogen Darstellung, einen ersten
Verfahrensschritt zur Herstellung eines ersten
Alternativprodukts zu Fig. 5,
Fig. 7, in einer weiteren Abwandlung des ersten Verfahrensschritt eine
zweite Alternative zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Endprodukts von Fig. 5,
Fig. 8, in einer der Fig. 5 entsprechenden zweiten Verfahrensstufe, die
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines zweiten elektrischen Endprodukts und
Fig. 9, in Analogie zu Fig. 8, die entsprechende Verfahrensstufe zur
Herstellung eines gegenüber Fig. 8 abgewandelten Endprodukts
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Fig. 1 zeigt zwei Ausgangsprodukte 10, 20, mit denen sich sowohl das bekannte
als auch das erfindungsgemäße Verfahren befasst und zu einem ersten elektrischen
Endprodukt 30 bzw. 31 von Fig. 3 bzw. Fig. 5 führt. Das eine Ausgangsprodukt ist
ein Kabel 10, welches einen elektrischen Leiter 11 und einen darum liegenden
isolierenden Kabelmantel 12 besitzt. Am Kabelende ist ein Kabelendstück 13 durch
Abisolation des Mantels 12 freigelegt.
Unabhängig davon wird das andere elektrische Ausgangsprodukt 20 hergestellt,
welches in diesem Fall wenigstens einen elektrischen Bauteil 21 beinhaltet, an
welchem sich mindestens eine Kontaktstelle 23 befindet. Im Ausführungsbeispiel
von Fig. 1 besteht der elektrische Bauteil aus einem Sensor mit mehreren
elektrischen Anschlüssen 22, von denen in Fig. 1 zur Verdeutlichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens nur eine Anschlussleitung 22 dargestellt ist. Die
künftige Kontaktstelle 23 wird in diesem Fall von einem Endstück dieser
Anschlussleitung 22 gebildet. Es versteht sich, dass anstelle des Sensors 21 z. B.
eine Leiterplatte mit zahlreichen elektrischen Bauteilen verwendet werden könnte,
die zahlreiche Anschlussleitungen und damit zahlreiche Kontaktstellen 23 besitzt.
Dementsprechend könnte in Fig. 1 das Kabel 10 mehrfach vorgesehen sein bzw.
mehrere zu kontaktierende elektrische Leiter 11 in seinem Kabelmantel 12 besitzen.
Bei den bekannten Verfahren werden, wie Fig. 2 veranschaulicht, die beiden
Ausgangsprodukte 10, 20 zunächst durch eine Schweißverbindung 25 kontaktiert.
Dies geschieht durch Verschweißen des Leiterendstücks 13 vom Kabel 10 an der
Kontaktstelle 23 des elektrischen Ausgangsprodukts 20. Dadurch entsteht in Fig. 2
eine vorgefertigte Baueinheit 15, der miteinander fest kontaktierten
Ausgangsprodukte 10, 20.
Fig. 3 zeigt das Ergebnis nach dem Verfahrensschritt von Fig. 2 bei dem bekannten
Verfahren sich anschließenden Verfahrensstufe. Dazu wird die Baueinheit 15 in eine
nicht näher gezeigte Spritzgussform gebracht, in welche dann ein Kunststoff 24
eingespritzt wird. Dieser Kunststoff 24 umhüllt mindestens den durch Schweißen 25
erzeugten Anschlussbereich der erzeugten Baueinheit 15. Das Kunststoffgehäuse 26
erstreckt sich im vorliegenden Fall auch über den in der Baueinheit 15 integrierten
Sensor 21. So entsteht mit dem bekannten Verfahren das aus Fig. 3 ersichtliche
elektrische Endprodukt 30, welches wegen der eingangs genannten Probleme sehr
teuer ist. Nach oder bei seiner Spritzgussherstellung können Elastomerringe 27 od. dgl.
am Kunststoffgehäuse 26 vorgesehen werden, die dem späteren
bestimmungsgemäßen Gebrauch des Endprodukts 30 förderlich sind.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren geht bei der Herstellung eines analogen
Endprodukts 31 von ähnlichen Ausgangsprodukten 10, 20 wie der Stand der
Technik aus, doch werden demgegenüber gegensätzliche Maßnahmen verwendet,
deren Ergebnis aus Fig. 4 und 5 zu erkennen ist. Eine erste Besonderheit des
erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus dem aus Fig. 4 ersichtlichen
Zwischenergebnis.
Bei diesem ersten Verfahrensschritt nach der Erfindung wird in diesem Fall das
elektrische Ausgangsprodukt 20 in eine nicht näher gezeigte Spritzgussform
gebracht. In diese Form fahren geeignete Schieber ein, die einen noch näher zu
beschreibenden Hohlraum 40 im Forminneren erzeugen, nachdem ein besonderer
Kunststoff 14 eingebracht worden ist. Dieser Kunststoff 14 ist gegenüber einer
Laserstrahlung definierter Wellenlänge im wesentlichen transparent. Dies ist durch
eine Strichschraffur in dem entstehenden Kunststoffgehäuse 16 von Fig. 4
veranschaulicht. Gemäß Fig. 4 erhält man nach der ersten Verfahrensstufe ein
Gehäuse-Vorprodukt 41, welches noch nicht an das gewünschte elektrische Kabel
10 angeschlossen ist.
Durch den Hohlraum 40 im Gehäuse-Vorprodukt 41 entsteht ein freier Zugang bis
zu der im Kunststoffinneren 14 integrierten Kontaktstelle 23 des elektrischen
Ausgangsprodukts 20. Der Hohlraum 40 ist entsprechend dem Umrissprofil des
Kabelendes gestaltet und umfasst ein weites Anfangsstück 45 und ein enges
Endstück 44. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Kabel 10 gemäß
dem in Fig. 4 verdeutlichten Pfeil 17 in den Hohlraum 40 eingesteckt, wobei das
Leitungsendstück 13 in das Aufnahmeendstück 44 gelangt. Radial oder, wie
dargestellt, tangential grenzt die Kontaktstelle 23 des im Gehäuse-Vorprodukt 41
integrierten elektrischen Ausgangspunkt 20 an dieses Aufnahmeendstück 44. Wenn
die Einsteckbewegung 17 vollzogen ist, erfolgt der aus Fig. 5 ersichtliche letzte
Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß Fig. 5 wird auf das mit der Kontaktstelle 23 sich überlappende
Leiterendstück 13 ein symbolisch angedeuteter Laserstrahl 51 geleitet. Dieser
Laserstrahl 51 liegt in jenem elektromagnetischen Frequenzbereich, für welches
dieser Kunststoff 14 vom Gehäuse 16, wie gesagt, transparent ist. Die
Berührungsstelle wird erhitzt und es entsteht jetzt erst eine gelaserte
Schweißverbindung 28. Im gleichen Verfahrensschritt oder später können noch
folgende weitere Maßnahmen ergriffen werden.
Zur Zugentlastung der Laserschweißverbindung 28 zwischen den Leitern 13, 23
empfiehlt es sich weitere Zusatzverbindungen zwischen dem Kabel 10 und dem
Kunststoffgehäuse 16 vorzusehen. Dazu könnte man Klebeverbindungen verwenden.
Im vorliegenden Fall wird dafür die Lasertechnik verwendet und, gemäß Fig. 5, ein
zweiter Laserstrahl 52 auf das Kunststoffgehäuse im Bereich des erweiterten
Anfangsstück 45 des Hohlraums geleitet, wo, nach dem Einstecken 17 der
Kabelmantel 12 zu liegen kommt. Die Zusatzverbindung 18 besteht hier aus einer
Verschweißung zwischen der Umfangsfläche 19 des Kabels 12 und der Innenfläche
29 vom Anfangsstück 45 des Hohlraums. Die beiden Laserstrahlen 51, 52 können
frequenzgleich sein. Weil die beschriebenen Schweißverbindungen 28, 18 in
Bruchteilen einer Sekunde entstehen, könnte auch ein- und derselbe Laserstrahl
nacheinander oder, durch Ablenkmittel, gleichzeitig bei 51 und 52 wirken. Wegen
der eingangs beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man
ein sehr preiswertes Endprodukt 31 gemäß Fig. 5.
Die erwähnte Zusatzverbindung zwischen dem Kabel 10 und dem
erfindungsgemäßen Kunststoffgehäuse 16 kann auch in einer gegenüber Fig. 5
abweichenden Weise zustande kommen. Dies ist in Fig. 6 in einer ersten Alternative
veranschaulicht. Man verwendet in diesem Fall an definierten Stellen ein
Absorptionsmaterial 34 für die Laserstrahlung 52, welches wenigstens
bereichsweise den erwähnten Hohlraum 40 im Gehäuse-Vorprodukt 42 auskleidet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel von Fig. 6 wird das Absorptionsmaterial 34
z. B. mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzverfahrens in dem Kunststoffgehäuse
16 erzeugt. Die eine Kunststoffkomponente ist der transparente Kunststoff 14, die
andere das Absorptionsmaterial 34.
Nachdem das Kabel 10 in das Gehäuse-Vorprodukt 42 eingesteckt und die
Laserstrahlung 51, 52 ausgeübt worden ist, führt die Absorption der Laserstrahlung
52 im Material 34 mindestens an den Grenzübergängen zu einer Verflüssigung, die
für eine sowohl zum transparenten Kunststoff 14 hin als auch zum Kabelmantel 12
hin, eine intensive Schmelzverbindung sorgt. Die Laserstrahlung 52 kann übrigens
nicht nur an einer Stelle, sondern auch linienförmig in axialer und radialer Richtung
auf die Absorptionsschicht 34 im Kunststoffgehäuse 16 geleitet werden, wodurch
eine flächenmäßig radial und/oder axial ausgedehnte besonders feste und
mediendichte Verbindung zwischen dem Kabel 10 und dem Gehäuse-Vorprodukt 42
zustande kommt.
Die Fig. 7 zeigt, in analoger Darstellung zu Fig. 6, eine dritte Alternative zur
Herstellung eines solchen Gehäuse-Vorprodukts 43. Auch in diesem Fall wird zwar
auch ein die erwähnte Laserstrahlung 52 absorbierendes Material 34 verwendet,
aber nicht im Bereich des auch hier transparenten Kunststoffgehäuses 16, sondern
im Bereich des einzusteckenden Kabels 10. Das Absorptionsmaterial 34 wird auf
das Endstück 35 des Kabelmantels 12 gesetzt. Letzteres kann bereits im Zuge der
Kabelherstellung erfolgen. Man könnte aber auch das Absorptionsmaterial 34 in
Form einer Hülse 36 herstellen und erst nachträglich durch Presssitz oder Klebung
auf das Mantelendstück 35 setzen.
Das Gehäuse-Vorprodukt 43 von Fig. 7 unterscheidet sich von dem in Fig. 5
beschriebenen Gehäuse-Vorprodukt 41 nur durch einen entsprechend groß
gestalteten Hohlraums 37. Der Hohlraum 37 ist profilmäßig komplementär zum
Umfangsprofil vom Kabel 10 in Fig. 7 ausgebildet. Nach Einfall des Laserstrahls 52
kommt es zu der bereits im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen
Schmelzverbindung der Kunststoffmaterialien von 12, 34 und 14. Unter diesem
Gesichtspunkt wird jedenfalls das Absorptionsmaterial 34 ausgewählt.
In Fig. 8 ist ein gegenüber Fig. 5 alternatives Endprodukt 32 gezeigt, welches in
Abwandlung des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
Die Fig. 8 zeigt, wie Fig. 5, die letzte Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem Endprodukt 32 von Fig. 8 wird anstelle eines elektrischen Bauteils ein
Gegenkabel 46 verwendet, welches mindestens einen elektrischen Leiter 47 besitzt,
der zur Unterscheidung desjenigen, der sich am auch dabei verwendeten Kabels 10
befindet, mit "Gegenleiter" bezeichnet werden soll. Dieser Gegenleiter 47 ist
natürlich auch mit einem isolierenden Kabelmantel 48 versehen. Das Endstück des
Gegenkabels 46 ist abgemantelt und es ragt ein entsprechendes Leiterendstück 49
heraus.
Eine mögliche Verfahrensweise zur Herstellung dieses zweiten Endprodukts 32
kann, wie im Fall des Endprodukts 31, durch Anformung eines Kunststoffgehäuses
16 aus transparentem Material 14 am Gegenleiter 47 des Gegenkabels 46 erfolgen,
was zu einem zu Fig. 8 abgewandelten, nicht näher gezeigten Gehäuse-Vorprodukt
führen würde. In diesem Fall laufen die Verfahrensschritte in Analogie zu
denjenigen des Vorprodukts 41 und Endprodukts 31 ab.
Günstiger ist es aber, wie in Fig. 8 zu erkennen ist, hier so zu verfahren, dass
zunächst ein von beiden Kabeln 10, 46 freies Kunststoff-Vorprodukt 50 aus dem für
die Laserstrahlung 51, 52 transparenten Kunststoff 14 erzeugt wird. Dabei entsteht
an einem Ende des Vorprodukts ein erster Hohlraum 40 zum nachträglichen
Einstecken des Kabels 10 und am anderen Ende ein zweiter Gegenhohlraum 53 zur
späteren Aufnahme des Gegenkabels 46. Diese beiden Hohlräume 40, 53 können,
wie Fig. 8 zeigt, im Bereich ihrer aufeinanderstoßenden Aufnahmeendstücke 44, 54
bei 56 miteinander verbunden sein.
Bei dem in Fig. 8 verdeutlichten Verfahren wird in das vorgefertigte Gehäuse-
Vorprodukt 50 ein Leiterzwischenstück 39 eingespritzt, welches sich zumindest
bereichsweise über die beiden engen Aufnahmeendstücke 44, 54 der beiden
Hohlräume 40, 53 erstreckt. Als Leiterzwischenstück 39 kann ein Drahtabschnitt,
eine Platte oder eine Hülse dienen.
Bei diesem gegenüber Fig. 1 bis 7 abgewandelten Verfahren gemäß Fig. 8 werden
nun in den Hohlraum 40 das Kabel 10 und in den Gegenhohlraum 53 das
Gegenkabel 46 in analoger Weise wie das Kabel 10 in Fig. 6 eingeführt. Dabei
gelangen das Leiterendstück 13 und das Gegenleiterendstück 49 in Berührung mit
dem Leiterzwischenstück 39 im Gehäuse-Vorprodukt 50. Dann setzt die letzte
Verfahrensstufe ein.
In dieser letzten Verfahrensstufe des in Fig. 8 demonstrierten Verfahrens werden
nun die Laserstrahlen 51, 52 gleichzeitig oder nacheinander an die dort markierten
Stellen gebracht. Die Laserstrahlen 51, 52 durchsetzen den transparenten Kunststoff
14 und erwärmen die entsprechenden Berührungsstellen zwischen 49, 39 einerseits
und 39, 13 andererseits. Es entstehen zunächst die mit 57, 58 gekennzeichneten
Laser-Schweißverbindungen, die für eine durchgehende Kontaktierung des Leiters
11 mit dem Gegenleiter 47 sorgen.
Auch in diesem Fall sind Zusatzverbindungen zwischen dem Kabel 18 und dem
Gehäuse-Vorprodukt 50 einerseits und dem Gegenkabel 46 mit dem Gehäuse-
Vorprodukt 50 andererseits erwünscht. Dafür bieten sich mehrere Möglichkeiten, in
Analogie zu den in Fig. 5 bis 7 beschriebenen Verfahren. Im Ausführungsbeispiel
von Fig. 8 wird in Analogie zu Fig. 5 verfahren. Hier trifft die Laserstrahlung 52
auf die jeweiligen Kabelmäntel 12 bzw. 48 der beiden Kabel 10, 46 und es kommt
zu den mit 18 und 38 gekennzeichneten beiden Schweißverbindungen dieser
Materialien.
Die Fig. 9 zeigt eine zu Fig. 8 abgewandelte Alternative für ein Endprodukt 33,
welches sich von dem vorausgehenden Endprodukt 32 nur dadurch unterscheidet,
dass anstelle analoger Maßnahmen gemäß Fig. 5 jetzt die zu Fig. 6 und 7 der
vorausgehenden Beispiele analogen Maßnahmen verwendet werden. Es genügt
lediglich auf die Unterschiede zu Fig. 8 einzugehen.
Der Unterschied beim Endprodukt 33 von Fig. 9 gegenüber Fig. 8 besteht darin,
dass zur Innenwandverkleidung in den beidseitigen Hohlräumen 40, 53 Einsätze 61,
62 aus Absorptionsmaterial 34 für die Laserstrahlung 52 verwendet werden. Wenn
dann, wie auch Fig. 9 zeigt, die Laserstrahlung 52 in diesem Bereich ausgeübt wird,
kann es zu mehrfachen Verschweißungen 59, 60 kommen. Es wird das Material 14
mit dem Absorptionsmaterial 34 der beiden Einsätze 61 bzw. 62 einerseits und die
beiden Einsätze 61 bzw. 62 mit dem Isolationsmaterial der Kabelmäntel 12, 48
andererseits laser-verschweißt.
10
erstes Ausgangsprodukt, Kabel
11
elektrischer Leiter von
10
12
Kabelmantel von
10
13
Leiterendstück von
11
14
transparenter Kunststoff
15
Baueinheit aus
20
,
10
(
Fig.
2
)
16
transparentes Kunststoffgehäuse
17
Pfeil der Einsteckbewegung von
10
in
41
(
Fig.
4
)
18
Zusatzverbindung, Schweißverbindung zwischen
19
,
29
19
Umfangsfläche von
12
20
zweites, elektrisches Ausgangsprodukt
21
elektrischer Bauteil, Sensor
22
elektrische Anschlussleitung von
21
(
Fig.
1
)
23
Kontaktstelle für
21
24
üblicher Kunststoff für
26
(
Fig.
3
)
25
Schweißverbindung, Anschlussbereich zwischen
13
,
23
(
Fig.
2
,
3
)
26
Kunststoffgehäuse aus
24
(
Fig.
3
)
27
elastomerer Ring
28
Laser-Schweißverbindung zwischen
13
,
23
(
Fig.
5
)
29
Innenfläche von
45
30
elektrisches Endprodukt gemäß Stand der Technik
31
erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endprodukts (
Fig.
5
)
32
zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endprodukts (
Fig.
8
)
33
dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endprodukts (
Fig.
9
)
34
Absorptionsmaterial für Laserstrahlung
35
Mantelendstück von
12
(
Fig.
7
)
36
Hülse aus
34
(
Fig.
7
)
37
erweiterter Hohlraum in
43
(
Fig.
7
)
38
Zusatzverbindung, Schweißverbindung zwischen
55
,
48
(
Fig.
8
)
39
Leiterzwischenstück in
32
(
Fig.
8
)
40
Zugang für
10
, Hohlraum in
41
bzw.
50
41
Gehäuse-Vorprodukt (
Fig.
4
)
42
Gehäuse-Vorprodukt (
Fig.
6
)
43
Gehäuse-Vorprodukt (
Fig.
7
)
44
enges Aufnahme-Endstück in
40
(
Fig.
4
)
45
weites Aufnahme-Anfangsstück von
50
(
Fig.
4
)
46
Gegenkabel (
Fig.
8
,
9
)
47
Gegenleiter von
46
48
Kabelmantel von
46
49
Gegenleiterendstück (
Fig.
8
)
50
alternatives Gehäuse-Vorprodukt, Kunststoffgehäuse (
Fig.
8
)
51
erster Laserstrahl
52
zweiter Laserstrahl
53
Gegenzugang in
50
, Gegenhohlraum (
Fig.
8
)
54
enges Aufnahmeendstück von
53
für
49
(
Fig.
8
)
55
weites Aufnahme-Anfangsstück von
53
für
48
(
Fig.
8
)
56
Zwischenkammer zwischen
44
,
54
(
Fig.
8
)
57
Laser-Schweißverbindung zwischen
49
und
39
(
Fig.
8
)
58
Laser-Schweißverbindung zwischen
13
,
39
(
Fig.
8
)
59
Schweißverbindung zwischen
61
,
14
sowie
62
,
14
(
Fig.
9
)
60
Schweißverbindung zwischen
61
,
12
bzw.
62
,
48
(
Fig.
9
)
61
Einsatz aus
34
für
40
(
Fig.
9
)
62
Einsatz aus
34
für
53
(
Fig.
9
)
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Endprodukts (31), welches
wenigstens ein elektrisches Bauteil (21) mit mindestens einem daran
angeschlossenen Kabel (10) aufweist und wenigstens um diesen
Anschlussbereich ein Kunststoffgehäuse (16) gespritzt wird,
wobei einerseits das Kabel (10) mit mindestens einem darin integrierten Leiter (11) hergestellt und ein Endstück des Leiters (Leiterendstück 13) im Kabel (10) freigelegt wird
und andererseits das elektrische Bauteil (21) hergestellt und mit wenigstens einer löt- oder schweißfähigen Kontaktstelle (23) für das Leiterendstück (13) versehen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zunächst ein Gehäuse-Vorprodukt (41) hergestellt wird, indem das Kunststoffgehäuse (16) mindestens um die noch anschlussfreie Kontaktstelle (23) des elektrischen Bauteils (21) gespritzt und dabei mindestens ein freier Zugang (40) bis zur Kontaktstelle (23) erzeugt wird,
wobei beim Spritzgießen des Gehäuses (16) ein Kunststoff (14) verwendet wird, bei dem die erzeugte Gehäusewand wenigstens im Bereich der Kontaktstelle (23) für eine definierte Laserstrahlung (51) durchlässig ist,
dass dann das Kabel (10) mit seinem freiliegenden Leiterendstück (13) durch den freien Zugang (40) ins Gehäuse-Vorprodukt (41) bis zur Kontaktstelle (23) eingesteckt (17) wird
und dass schließlich die definierte Laserstrahlung (51) auf das Gehäuse- Vorprodukt (41) geleitet wird, dabei auf das an der Kontaktstelle (23) befindliche Leiterendstück (13) trifft und eine Löt- oder Schweißverbindung (28) zwischen der Kontaktstelle (23) und dem Leiterendstück (13) erzeugt.
wobei einerseits das Kabel (10) mit mindestens einem darin integrierten Leiter (11) hergestellt und ein Endstück des Leiters (Leiterendstück 13) im Kabel (10) freigelegt wird
und andererseits das elektrische Bauteil (21) hergestellt und mit wenigstens einer löt- oder schweißfähigen Kontaktstelle (23) für das Leiterendstück (13) versehen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zunächst ein Gehäuse-Vorprodukt (41) hergestellt wird, indem das Kunststoffgehäuse (16) mindestens um die noch anschlussfreie Kontaktstelle (23) des elektrischen Bauteils (21) gespritzt und dabei mindestens ein freier Zugang (40) bis zur Kontaktstelle (23) erzeugt wird,
wobei beim Spritzgießen des Gehäuses (16) ein Kunststoff (14) verwendet wird, bei dem die erzeugte Gehäusewand wenigstens im Bereich der Kontaktstelle (23) für eine definierte Laserstrahlung (51) durchlässig ist,
dass dann das Kabel (10) mit seinem freiliegenden Leiterendstück (13) durch den freien Zugang (40) ins Gehäuse-Vorprodukt (41) bis zur Kontaktstelle (23) eingesteckt (17) wird
und dass schließlich die definierte Laserstrahlung (51) auf das Gehäuse- Vorprodukt (41) geleitet wird, dabei auf das an der Kontaktstelle (23) befindliche Leiterendstück (13) trifft und eine Löt- oder Schweißverbindung (28) zwischen der Kontaktstelle (23) und dem Leiterendstück (13) erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisches
Bauteil (21) eine Leiterplatte verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisches
Bauteil ein Sensor (21) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kunststoff (14) beim Spritzgießen mindestens teilweise auch das
elektrische Bauteil (21) mit umhüllt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
elektrischen Bauteil (21) und den Kontaktteilen im Kunststoffgehäuse (16)
eine flexible Verbindung besteht und diese Verbindung von einer
Isolationshülle umschlossen wird
und dass der Kunststoff (14) auch um das Anfangsstück der Isolationshülle
gespritzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisches
Bauteil ein Gegenkabel (46) verwendet wird, welches mindestens einen
Gegenleiter (47) beinhaltet,
und dass am Ende des Gegenleiters (47) die Kontaktstelle (49) erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Gegenkabel
(46) ein Endstück (49) seines Gegenleiters (47) freigelegt wird und dass
dieses Gegenleiter-Endstück (49) die Kontaktstelle bildet.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisches
Bauteil ein Gegenkabel (46) verwendet wird, welches mindestens einen
Gegenleiter (47) beinhaltet und dass ein Endstück (49) des Gegenleiters (47)
am Gegenkabel (46) freigelegt wird,
dass zunächst ein alternatives Gehäuse-Vorprodukt (50) hergestellt wird, indem das Kunststoffgehäuse aus einem für eine definierte Laserstrahlung (51) durchlässigen Kunststoff (14) um ein Leiterzwischenstück (39) gespritzt wird, welches eine sowohl vom Kabel (10) als auch vom Gegenkabel (46) anschlussfreie Doppelkontaktstelle aufweist,
wobei außer einem freien Zugang (40) bis zum ersten Kontakt der Doppelkontaktstelle noch ein weiterer freier Gegenzugang (53) zum zweiten Kontakt der Doppelkontaktstelle im Gehäuse-Vorprodukt (50) erzeugt wird,
dass dann nicht nur das Kabel (10) durch den Zugang (40), sondern auch das Gegenkabel (46) durch den Gegenzugang (53) ins Gehäuse-Vorprodukt (50) eingesteckt wird, bis das Leiterendstück (13) und das Gegenleiterendstück (49) die Doppelkontaktstelle vom Leiterzwischenstück (39) berühren,
und dass schließlich die auf das Gehäuse-Vorprodukt (50) geleitete Laserstrahlung (51) gleichzeitig oder zeitlich versetzt auf die beiden eingeführten Leiter- und Gegenleiterstücke (13, 49) trifft und eine doppelte Löt- oder Schweißverbindung (57, 58) zwischen den Doppelkontaktstellen am Leiterzwischenstück (39) und dem Leiter- und Gegenleiterendstück (13, 49) erzeugt.
dass zunächst ein alternatives Gehäuse-Vorprodukt (50) hergestellt wird, indem das Kunststoffgehäuse aus einem für eine definierte Laserstrahlung (51) durchlässigen Kunststoff (14) um ein Leiterzwischenstück (39) gespritzt wird, welches eine sowohl vom Kabel (10) als auch vom Gegenkabel (46) anschlussfreie Doppelkontaktstelle aufweist,
wobei außer einem freien Zugang (40) bis zum ersten Kontakt der Doppelkontaktstelle noch ein weiterer freier Gegenzugang (53) zum zweiten Kontakt der Doppelkontaktstelle im Gehäuse-Vorprodukt (50) erzeugt wird,
dass dann nicht nur das Kabel (10) durch den Zugang (40), sondern auch das Gegenkabel (46) durch den Gegenzugang (53) ins Gehäuse-Vorprodukt (50) eingesteckt wird, bis das Leiterendstück (13) und das Gegenleiterendstück (49) die Doppelkontaktstelle vom Leiterzwischenstück (39) berühren,
und dass schließlich die auf das Gehäuse-Vorprodukt (50) geleitete Laserstrahlung (51) gleichzeitig oder zeitlich versetzt auf die beiden eingeführten Leiter- und Gegenleiterstücke (13, 49) trifft und eine doppelte Löt- oder Schweißverbindung (57, 58) zwischen den Doppelkontaktstellen am Leiterzwischenstück (39) und dem Leiter- und Gegenleiterendstück (13, 49) erzeugt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
beim Herstellen oder nach dem Herstellen der Löt- bzw. Schweißverbindung
(28; 57, 58) zwischen dem Kabel (10) bzw. Gegenkabel (46) und dem
Kunststoffgehäuse (16; 50) eine zugfeste und/oder mediendichte
Zusatzverbindung (18; 18, 38) erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusatzverbindung (18; 18, 38) wenigstens bereichsweise zwischen der
Umfangsfläche (19) des Kabels (10 bzw. 46) und der Innenfläche (29) vom
Zugang (40) bzw. Gegenzugang (53) im Kunststoffgehäuse (16) erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusatzverbindung (18; 38) durch Laserschweißen (52) erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen
der Zusatzverbindung (18; 38) die gleiche Laserstrahlung (51, 52) verwendet
wird, welche die Löt- oder Schweißverbindung (28; 57, 58) an der
Kontaktstelle bzw. Doppelkontaktstelle erzeugt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder
nach dem Spritzgießen des Kunststoffgehäuses (16) ein die Laserstrahlung
(52) absorbierendes Material (Absorptionsmaterial 34) in den Zugang (40)
bzw. Gegenzugang (53) des Vorprodukts (42, 43; 33) gebracht wird
und dass mit der auf das Absorptionsmaterial (34) geleiteten Laserstrahlung
(52) eine Schmelzverbindung zwischen dem Kabel (10) oder dem Gegenkabel
(46) und dem Kunststoffgehäuse (16; 50) erzeugt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Absorptionsmaterial (34) durch ein Zwei-Komponenten-Spritzverfahren des
Kunststoffgehäuses (16; 50) eingebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen
des Kabels (10) das Absorptionsmaterial (34) im Endstück des Kabelmantels
(12) angeordnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine
Hülse (36) aus Absorptionsmaterial (34) hergestellt wird
und dass diese Hülse (36) auf das Kabel (10) aufgesteckt und/oder in den
Zugang des Vorprodukts (42) eingeführt wird.
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