DE10157546A1 - Process for bonding printed circuit film to injection molded plastics component, comprises using an adhesion modulator to break the bond by a given force to replace a faulty circuit - Google Patents
Process for bonding printed circuit film to injection molded plastics component, comprises using an adhesion modulator to break the bond by a given force to replace a faulty circuitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein Verfahren zum Verbinden einer insbesondere flexiblen gedruckten Schaltung mit einem Kunststoffbauteil in einem Spritzgießprozess. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for connecting a particularly flexible printed circuit to a Plastic component in an injection molding process.
Derartige Verfahren sind allgemein bekannt, um räumliche Kunststoffbauteile mit einer leitfähigen Schicht zu versehen. Beispielsweise handelt es sich bei der leitfähigen Schicht um metallische Strukturen, welche haftend auf einem folienartigen Kunststoff aufgebracht sind. Die Strukturen stellen Leiterbahnen einer elektrischen Schaltung dar. Such methods are generally known for using spatial plastic components to provide a conductive layer. For example, it is the conductive layer around metallic structures that adhere to a film-like plastic are applied. The structures represent conductor tracks electrical circuit.
Zur Aufbringung der elektrisch leitenden Schicht auf ein dreidimensionales, durch Spritzgießen hergestelltes Bauteil wird die Schicht in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und nachfolgend der Spritzgießwerkstoff eingespritzt, wobei eine Verbindung zwischen elektrisch leitender Schicht und eingespritztem Kunststoff erzeugt wird. To apply the electrically conductive layer to a three-dimensional, through Injection molded component is the layer in an injection mold inserted and subsequently injected the injection molding material, one Connection between electrically conductive layer and injected plastic is produced.
Die EP 679 02 A1 beschreibt ein derartiges Verfahren zur Aufbringung von Leiterbahnen tragenden Folien auf durch Spritzgießen hergestellte Einzelteile aus Kunststoffen. Gemäß der EP 679 02 A1 werden die Leiterbahnen tragenden Folien nicht lösbar auf den Einzelteilen aus Kunststoffen angeordnet, indem die Folien in das Spritzgießwerkzeug für die Herstellung des Einzelteiles eingelegt und durch den folgenden Spritzpressarbeitsgang vom Werkstoff des Einzelteiles teilweise oder erforderlichenfalls allseitig ummantelt werden, so dass zwischen dem Einzelteil und der Leitbahnen tragenden Folien ein Stoffschluss erzielt wird. EP 679 02 A1 describes such a method for applying Foils carrying conductor tracks from individual parts produced by injection molding Plastics. According to EP 679 02 A1, the conductor tracks are carrying foils not detachably arranged on the individual parts made of plastics by the foils in the injection mold for the manufacture of the item inserted and by the following injection molding operation from the material of the individual part or if necessary, be encased on all sides, so that between the individual part and a material bond between the foils carrying the interconnects is achieved.
Üblicherweise verwendete Leiterbahnen tragende Folien können insbesondere beim Spritzgießprozess sowie beim darauffolgenden Handling des Bauteiles ebenso wie beim Betrieb leicht beschädigt werden. Aufgrund der festen Verbindung zwischen Leiterbahn tragender Folie und Kunststoffbauteil ist es sehr schwierig bis unmöglich, eine beschädigte Folie auszutauschen. Foils which are usually used for conductor tracks can be used in particular Injection molding process and the subsequent handling of the component as well easily damaged during operation. Due to the firm connection between Foil and plastic component carrying the conductor track, it is very difficult to impossible replace a damaged film.
Aufgabe der Erfindung ist es, in einem einfach durchzuführenden Verfahren kostengünstig Leitbahnen tragende Folien derart mit einem durch Spritzgießen hergestellten Bauteil zu verbinden, dass ein leichter Austausch der Folie gewährleistet ist. The object of the invention is to perform an easy process cost-effective foils carrying interconnects in such a way by injection molding manufactured component to connect that an easy replacement of the film is guaranteed.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die nach dem Verfahren hergestellte Verbindung zwischen gedruckter Schaltung und Kunststoffbauteil unter Aufbringung einer vorbestimmten Kraft lösbar ist. The object is achieved according to the invention by a method according to the Features of claim 1, wherein the manufactured by the method Connection between printed circuit and plastic component under application a predetermined force can be released.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the method according to the invention are the subject of subclaims.
Zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil ist zweckmäßigerweise ein Haftmodulator wirksam, so dass auf diese Weise eine definierte Haftung zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil erzielt wird, die nun nicht alleine von den Hafteigenschaften des eingespritzten Kunststoffes bzw. der Leiterbahn tragenden Folie bestimmt ist, sondern unabhängig davon vom Haftmodulator. Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels wird hingegen auf einen Haftmodulator verzichtet und die gewollte Haftung zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil wird durch eine entsprechende Auswahl von Schaltungswerkstoff und Einspritzwerkstoff erzielt. An adhesion modulator is expediently located between the circuit and the plastic component effective, so that a defined liability between the circuit and Plastic component is achieved, which is now not solely from the adhesive properties of the injected plastic or the conductor track-carrying film is determined, but regardless of the adhesive modulator. According to another In contrast, an exemplary embodiment is dispensed with an adhesive modulator and the deliberate liability between the circuit and the plastic component is ensured by a appropriate selection of circuit material and injection material achieved.
Vorteilhaft ist es, wenn der Haftmodulator vollflächig zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil wirkt, eine über die Fläche gleichmäßige Haftwirkung wird erzielt. It is advantageous if the adhesive modulator covers the entire area between the circuit and Plastic component works, a uniform adhesive effect is achieved over the surface.
Andererseits ist es auch sehr zweckmäßig, wenn der Haftmodulator nur bereichsweise zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil wirkt; beispielsweise wirkt der Haftmodulator nur in Randbereichen. On the other hand, it is also very useful if the adhesive modulator only acts in areas between circuit and plastic component; for example works the adhesive modulator only in peripheral areas.
Der verwendete Haftmodulator erhöht zweckmäßigerweise die Haftung zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil, insbesondere wird ein derartiger Haftmodulator verwendet, wenn die Haftung zwischen Schaltungswerkstoff und Einspritzwerkstoff an sich gering ist. Gegebenenfalls -, vor allem, wenn Schaltungswerkstoff und Einspritzwerkstoff von sich aus eine sehr gute Hafteigenschaften aufweisen - kommt gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels ein Haftmodulator zum Einsatz, der die Haftung zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil herabsetzt. The adhesive modulator used expediently increases the adhesion between Circuit and plastic component, in particular such an adhesive modulator used when the adhesion between circuit material and injection material is low in itself. If necessary - especially when circuit material and Injection material inherently have very good adhesive properties - according to another exemplary embodiment, an adhesive modulator is used, which reduces the liability between the circuit and the plastic component.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich durch eine formschlüssige Verbindung zwischen Schaltung und Kunststoffbauteil aus. Hierbei ist das durch den eingespritzten Kunststoff geformte Bauteil so ausgebildet, dass ein Formschluss erzielt wird. Another particularly preferred embodiment of the invention is characterized by a positive connection between the circuit and plastic component. Here, the component formed by the injected plastic is designed so that a positive connection is achieved.
Gemäß eines Ausführungsbeispieles wird die Schaltung bereichsweise von Befestigungsbereichen des Kunststoffbauteiles überdeckt, welche außerhalb des Randbereiches der Schaltung mit dem Kunststoffbauteil verbunden sind. Auf diese Weise werden bügelartig ausgestaltete Bereiche aus Einspritzwerkstoff geformt, welche die Leiterbahn tragende Folie fixieren. Ebenfalls zweckmäßig ist es, wenn alternativ oder zusätzlich die Schaltung bereichsweise von Befestigungsbereichen des Kunststoffbauteiles überdeckt wird, welche innerhalb des Randbereiches der Schaltung mit dem Kunststoffbauteil verbunden sind; beispielsweise weist die Leiterbahn tragende Folie Durchbrüche auf, durch welche pinartige Bereiche aus Einspritzwerkstoff mit dem Bauteilkörper verbunden angeformt sind, welche an ihrem äußeren Endbereich verbreitert sind, so dass die Folie am Bauteilkörper gehalten ist. According to one embodiment, the circuit is in some areas of Fastening areas of the plastic component covered, which outside of Edge area of the circuit are connected to the plastic component. To this Areas made of injection material are formed in a bow-like manner, which fix the foil carrying the conductor track. It is also useful if alternatively or additionally, the switching of fastening areas in some areas of the plastic component is covered, which within the edge area of the Circuit connected to the plastic component; for example, the Conductor-carrying foil openings, through which pin-like areas Injection material are integrally formed on the component body, which on their outer end area are widened, so that the film on the component body is held.
Die Verbindung von Befestigungsbereichen des Kunststoffbauteiles mit dem Bauteilkörper ist so vorteilhafterweise unter Aufbringung einer vorbestimmten Kraft trennbar, wobei eine Ablösung der Befestigungsbereiche des Kunststoffbauteiles vom dem Bauteilkörper erfolgt. Ist der Befestigungsbereich mit dem Bauteilkörper im Spritzgießvorgang verbunden hergestellt, erfolgt eine irreversible Trennung durch Bruch, wobei es zweckmäßig ist, eine Sollbruchstelle vorzusehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsbereich mit dem Bauteilkörper ohnehin lösbar verbunden, so dass eine Trennung reversibel ist. In jedem Fall wird die zur Lösung der Leiterbahn tragenden Folie vom Bauteil erforderliche Kraft durch die Haftung zwischen Folie und Bauteil einerseits und durch die Lösbarkeit des Befestigungsbereiches andererseits bestimmt. The connection of fastening areas of the plastic component with the Component body is advantageously under the application of a predetermined force separable, whereby a detachment of the fastening areas of the plastic component done by the component body. Is the fastening area with the component body in the Injection molding process made connected, there is an irreversible separation Break, where it is advisable to provide a predetermined breaking point. In another The embodiment is the fastening area with the component body anyway releasably connected so that a separation is reversible. In any case, the Solution of the conductor-carrying foil from the component required force by the Adhesion between film and component on the one hand and by the solubility of the Fastening area determined on the other hand.
Insbesondere auch bei einer irreversiblen Trennung von Befestigungsbereich und Bauteilkörper sind vorteilhaft im Trennbereich neue Befestigungselemente mit dem Kunststoffbauteil verbindbar. Dabei erfolgt zweckmäßigerweise die Trennung derart, dass das anbringen neuer Befestigungselemente am Bauteilkörper ermöglicht wird. In particular also in the case of an irreversible separation of the fastening area and Component bodies are advantageous in the separation area with new fasteners Plastic component connectable. The separation is expediently carried out in such a way that the attachment of new fasteners to the component body is made possible.
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Dabei zeigen schematisch und beispielhaft: A particularly preferred embodiment of the The method according to the invention explained in more detail with reference to figures. The following are shown schematically and by way of example:
Fig. 1a eine Befestigung einer Leiterbahnen tragenden Folie mittels Rippen, FIG. 1a is a fastening a conductor tracks supporting film by means of ribs,
Fig. 1b eine Befestigung durch die Folie hindurch, FIG. 1b a mounting through the film,
Fig. 1c eine Befestigung durch die Folie hindurch in Draufsicht, Fig. 1c shows a fastener through the film in plan view,
Fig. 1d eine Befestigung mittels durch die Folie hindurchgehender Rippen, Fig. 1d shows a mounting by means of current passing through the foil ribs,
Fig. 2a eine Befestigung der Folie mittels eines aufgespritzten Pins, Fig. 2a shows a fastening of the film by means of a sprayed-on pins,
Fig. 2b ein Auswechseln der Folie, Fig. 2b is a replacement of the film,
Fig. 2c eine Befestigung mittels Ersatzpin sowie Fig. 2c an attachment by means of replacement pin as well
Fig. 3 eine Haftmodulatorfolie zwischen Leiterbahn und Bauteil. Fig. 3 is a modulator adhesive film between wiring and components.
Fig. 1a zeigt eine mittels eines bügelartig ausgestalteten Befestigungsbereiches 14 mit einem Bauteilkörper 10 verbundene Leiterbahn tragende Folie 12. Zur Herstellung wird - wie bei den nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen auch - die Folie 12 im hier nicht gezeigten Spritzgießwerkzeug bei geöffneten Werkzeughälften eingelegt, das Werkzeug wird geschlossen. Dabei wird die Folie 12 fixiert, Bereich, die nicht mit Spritzgießwerkstoff angespritzt werden sollen, sind durch das Werkzeug abgedeckt - die Folie 12 liegt hier am Werkzeug an. Andere Bereich, welche mit Spritzgießwerkstoff umspritzt werden sollen, sind so im Bereich von durch die Werkzeughälften gebildeten Formräumen angeordnet, dass beim nachfolgenden Einspritzen des Spritzgießwerkstoffes ein Umspritzen der Folie 12 wie gewünscht erfolgt. FIG. 1 a shows a foil 12 carrying a conductor track connected to a component body 10 by means of a bracket-like fastening area 14 . For the production - as in the embodiments described below, too - the film 12 is inserted in the injection mold, not shown here, with the mold halves open, the mold is closed. Here, the film 12 is fixed, areas that are not to be injection molded with injection molding material are covered by the tool - the film 12 lies here on the tool. Other areas which are to be encapsulated with injection molding material are arranged in the area of mold spaces formed by the mold halves in such a way that the subsequent injection of the injection molding material causes the film 12 to be encapsulated as desired.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1a greift der Befestigungsbereich 14 bügelartig um die Folie 12, wobei zweckmäßigerweise im Bereich der Verbindungsstelle 16a, 16b zwischen Befestigungsbereich 14 und Bauteilkörper 10 die Folie 12 Aussparungen aufweist, so dass sie in ihrer Lage fixiert ist. Es ist jedoch ebenfalls zweckmäßig, die Folie 12 an dieser Stelle ohne Aussparungen auszugestalten, so dass sie am bügelartigen Befestigungsbereich 14 eingesteckt- bzw. entfernt - werden kann. Is in the arrangement of Fig. 1a, the attachment portion 14 engages in a bow shape around the film 12, wherein expediently in the region of the connection point 16 a, 16 b between fastening area 14 and component body 10, the film has 12 recesses so that in its position fixed. However, it is also expedient to design the film 12 at this point without cutouts so that it can be inserted or removed at the bracket-like fastening area 14 .
Gegebenenfalls bricht bei Entfernung der Folie 12 der Befestigungsbereich 14 beispielsweise im Bereich 16a, 16b, wodurch die Folie freigegeben wird. Eine Anordnung, bei der die Befestigung der Folie 12 durch einen Durchbruch erfolgt, zeigt Fig. 1b. Die Folie weist einen oder mehrere Durchbrüche bevorzugterweise in Kreisform oder auch in Form eines Langloches auf, durch die Befestigungsbereiche 14, welche bereichsweise die Folie 12 überdecken und sie so halten, im Verbindungsbereich 18 mit dem Bauteilkörper 10 verbunden sind. Bei Entfernung der Folie 10 unter Aufbringung ein Lösekraft wird der Befestigungsbereich 14 im Bereich 18 vom Bauteilkörper getrennt, zweckmäßigerweise ist eine Sollbruchstelle vorgesehen. Eine Draufsicht der mit Fig. 1b gezeigten Anordnung zeigt Fig. 1c. If necessary, when the film 12 is removed, the fastening area 14 breaks, for example in the area 16 a, 16 b, as a result of which the film is released. An arrangement in which the film 12 is fastened by an opening is shown in FIG. 1b. The film has one or more openings, preferably in the form of a circle or also in the form of an elongated hole, through which fastening regions 14 , which partially cover the film 12 and hold it in this way, are connected to the component body 10 in the connection region 18 . When the film 10 is removed with the application of a release force, the fastening area 14 in the area 18 is separated from the component body, a predetermined breaking point is expediently provided. A top view of the arrangement shown with Fig. 1b, Fig. 1c.
Fig. 1d zeigte die Befestigung einer Leiterbahn tragenden Folie 12, wobei die mit den Fig. 1a, 1b und 1c gezeigten und beschriebenen Befestigungsarten kombiniert sind. Der Befestigungsbereich 14 zur Befestigung der Folie 12 am Bauteilkörper 10 ist sowohl außerhalb des Randbereiches, siehe 17a, 17c, als auch durch Durchbrüche im Bereich 17b mit dem Bauteilkörper 10 verbunden. Fig. 1d showed the attachment of a conductor track supporting film 12, wherein the mounting methods shown with FIGS. 1a, 1b and 1c and described are combined. The fixing portion 14 for fixing the sheet 12 to the component body 10 is connected both outside of the edge area, see 17a, 17c as b by breakthroughs in the field 17 to the component body 10 degrees.
Ein Auswechseln einer defekten Folie 22a erfolgt wie beispielhaft mit den Fig. 2a, 2b und 2c gezeigt. Ausgegangen wird in Fig. 2a von einer defekten auszuwechselnden Folie 22a, welche mittels eines im Bereich 28 mit dem Bauteilkörper 20 verbundenen Befestigungsbereich 24a fixiert ist; ein Aufnahmebereich 26, vorzugsweise in Form einer Bohrung, ist vorgesehen. Durch Aufbringen einer Lösekraft wird bei erreichen einer vorbestimmten Kraft der Befestigungsbereich 24a im Trennbereich 28 vom Bauteilkörper 20 getrennt, wobei zweckmäßigerweise im Bereich 28 mit eine Sollbruchstelle vorgesehen ist. A defective film 22a is replaced as shown by way of example with FIGS. 2a, 2b and 2c. The starting point in Figure 2a of a defective-replaceable film 22 a, which is fixed by means of a connected in the area 28 to the component body 20 attachment portion 24 a. a receiving area 26 , preferably in the form of a bore, is provided. By applying a releasing force, the fastening area 24 a is separated from the component body 20 in the separating area 28 when a predetermined force is reached, expediently providing a predetermined breaking point in the area 28 .
Gemäß Fig. 2b wird die defekte Folie 22a entfernt und eine neue, funktionsfähige Leiterbahn tragende Folie 22b auf dem Bauteilkörper 20 angebracht. Wie mit Fig. 2c gezeigt, erfolgt die Befestigung der Folie 22b mittels eines Ersatz-Pins 24b, welcher mit seinem stiftartigen Bereich 25b im Aufnahmebereich 26 einsitzt und mit der Auflagefläche 25a an seinem Kopfbereich die Folie 22b fixiert, indem er in Pfeilrichtung eingesetzt wird. Der Ersatz-Pin 24b weist einen geringfügig größeren Querschnitt auf, als die Aufnahme 26, wodurch einerseits eine gewisse Haltekraft erzeugt wird, andererseits aber auch der Ersatz-Pin 24b unter Aufbringung einer Lösekraft entfernbar ist, um die Folie 22b erneut auswechseln zu können. According to Fig. 2b, the defective film is a 22 removed and a new, functional conductor track supporting film 22 b mounted on the component body 20. As shown by Fig. 2c, the attachment of the foil 22 occurs b by means of a spare pins 24 b, which with its pin-like portion 25 b in the receiving area 26 is seated and b fixed to the supporting surface 25 a at its head region, the film 22 by is used in the direction of the arrow. The replacement pin 24 b has a slightly larger cross-section than the receptacle 26 , which on the one hand generates a certain holding force, but on the other hand the replacement pin 24 b can also be removed by applying a release force in order to replace the film 22 b again can.
Fig. 3 zeigt einen zwischen Leiterbahn tragender Folie 32 und Bauteilkörper 30 wirksamen Haftmodulator 34. Der Haftmodulator 34 kann wie dargestellt nur bereichsweise in einem Bereich 36a wirksam sein, wobei Bereiche 36b frei vom Haftmodulator 34 sind, es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn der Haftmodulator 34 vollflächig im gesamten Bereich zwischen Folie 32 und Bauteilkörper 30 wirksam ist. Ist der Haftmodulator nur bereichsweise wirksam, wirkt er vorzugsweise am Randbereich der Folie 32, wodurch insbesondere einem ungewollten Ablösen vorgebeugt wird. FIG. 3 shows an adhesion modulator 34 which is effective between the conductor 32 carrying the conductor track and the component body 30 . As shown, the adhesive modulator 34 can only be effective in some areas in an area 36 a, areas 36 b being free of the adhesive modulator 34 , but it can also be expedient if the adhesive modulator 34 is effective over the entire area between the film 32 and the component body 30 . If the adhesive modulator is only effective in some areas, it preferably acts on the edge area of the film 32 , which in particular prevents unwanted detachment.
Bei dem Haftmodulator 34 handelt es sich entweder um einen Haftvermittler, welcher haftungserhöhend wirkt oder um eine Trennsubstanz, welche haftungsherabsetzend wirkt. Der Haftmodulator 34 ist vorzugsweise bereits vor Einspritzen des Spritzgießwerkstoffes auf der Leiterbahn tragenden Folie 32 aufgebracht, falls es sich um einen Haftvermittler handelt, bewirkt zweckmäßigerweise die Wärme des eingespritzten Kunststoffes dessen aktivierung. The adhesion modulator 34 is either an adhesion promoter, which increases the adhesion, or a release substance, which reduces the adhesion. The adhesion modulator 34 is preferably already applied to the foil 32 carrying the injection molding material before the injection molding material is injected. If it is an adhesion promoter, the heat of the injected plastic expediently activates it.
Weiterhin ist es gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieles zweckmäßig, die Haftung zwischen Leiterbahn tragenden Folie und Bauteilkörper durch die Auswahl des Folienwerkstoffes in Verbindung mit dem Bauteilkörperwerkstoff unter Einstellung der Prozessparameter zu steuern, ohne dass ein besonderer Haftmodulator Verwendung findet. Furthermore, it is expedient according to a further exemplary embodiment that Adhesion between the foil carrying the conductor track and the component body through the selection of the film material in connection with the component body material below Setting the process parameters to control without any special Adhesion modulator is used.
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