DE102004024718A1 - Elektrisches Bauteil mit einer Leiterplatte und einem diese umschließenden Gehäuse - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektrisches Bauteil (10) mit einer Leiterplatte (12) mit Leitungsbahnen (14) und elektrischen Bauelementen (16) beschrieben, wobei die elektrischen Bauelemente (16) mit den Leitungsbahnen (14) durch Lötzinnverbindungen (18) kontaktiert sind. Die bestückte Leiterplatte (12) ist von einem Gehäuse (20) umschlossen, aus dem Leiterplattenanschlüsse (24; 30; 36) herausstehen. Das Gehäuse (20) ist von einem spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper (22) gebildet, der mit solchen Spritzgießparametern um die bestückte Leiterplatte (12) gespritzt wird, dass das Lötzinn der Lötzinnverbindungen (18) nicht anschmilzt. Der spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper (22) umschließt die bestückte Leiterplatte (12) eng.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrisches Bauteil mit einer Leiterplatte mit Leitungsbahnen und elektrischen Bauelementen, die mit den Leitungsbahnen durch Lötzinnverbindungen kontaktiert sind, wobei die Leiterplatte von einem Gehäuse umschlossen ist, aus dem Leiterplattenanschlüsse herausstehen.
• Bei einem solchen elektrischen Bauteil wird das Gehäuse von der Leiterplatte unabhängig hergestellt. Es kann ein- oder zweiteilige ausgebildet sein. Bei einer einteiligen Ausbildung des Gehäuses ist ein Gehäuseunterteil mit einem Gehäuseoberteil mittels eines Filmscharnieres materialeinstückig verbunden. Bei der zweiteiligen Ausbildung wird das Gehäuseunterteil vom Gehäuseoberteil unabhängig hergestellt und das Gehäuseoberteil mit dem Gehäuseunterteil, nach dem Einbringen der mit elektrischen Bauelementen bestückten Leiterplatte in das Gehäuseunterteil, verbunden, d.h. das Gehäuse verschlossen. Dieser Gehäuseverschluss erfolgt sowohl bei einem einteiligen Gehäuse als auch bei einem zweiteiligen Gehäuse üblicherweise durch Schnapprastverbindungen.
• Die Zurverfügungstellung derartiger selbständiger Gehäuse und insbesondere ihre Manipulation d.h. ihre Bestückung mit Leiterplatten stellt einen nicht zu vernachlässigenden Aufwand dar, der sich auf die Herstellungskosten eines solchen elektrischen Bauteiles entsprechend auswirkt.
• In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das vergleichsweise einfach und preisgünstig realisierbar ist, wobei außerdem der Schutz der im Gehäuse befindlichen Leiterplatte verbessert ist.
• Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Bauteil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse von einem spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper gebildet ist, der mit solchen Spritzgießparametern um die Leiterplatte herum gespritzt wird, dass das die elektrischen Bauelemente mit den Leiterbahnen kontaktierende Lötzinn nicht anschmilzt und der Thermoplastmaterialkörper die mit elektrischen Bauelementen bestückte Leiterplatte eng umschließt.
• Bei den besagten Spritzgießparametern handelt es sich insbesondere um die Spritzgießtemperatur des Thermoplastmaterials, die Temperatur der Spritzgießform, den Zeitverlauf dieser Temperaturen, den Spritzgießdruck und den zeitlichen Verlauf desselben.
• Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Bauteil ist der das Gehäuse bildende, um die Leiterplatte herum spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper einfach in einem entsprechenden Spritzgießwerkzeug herstellbar. Ein Einbringen der Leiterplatte in ein eigenes, einen Schalenkörper bildendes Gehäuse entfällt, so dass der Manipulationsaufwand entsprechend reduziert ist und die Herstellungskosten für das elektrische Bauteil vergleichsweise klein sind. Außerdem ist die mit elektrischen Bauelementen bestückte Leiterplatte in dem das Gehäuse bildenden Thermoplastmaterialkörper eng umschlossen vorgesehen, so dass die Leiterplatte im Thermoplastmaterialkörper quasi allseitig festgelegt ist. Von außen auf das elektrische Bauteil einwirkende mechanische Belastungen wie Stoß- oder Rüttelbelastungen werden durch den spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper also derartig gedämpft, dass sie sich auf die bestückte Leiterplatte nicht nachteilig auswirken.
• Erfindungsgemäß kann der Thermoplastmaterialkörper die Leiterplatte formschlüssig umschließen. Auf diese Weise ergibt sich bspw. ein zuverlässiger Staubschutz für das elektrische Bauteil.
• Erfindungsgemäß kann die Leiterplatte Kontaktelemente aufweisen, wobei der Thermoplastmaterialkörper bis zu den Kontaktelementen reicht und diese von außen zugänglich lässt. Bei einer solchen Ausbildung der zuletzt genannten Art können die Kontaktelemente an mindestens einem Randabschnitt der Leiterplatte vorgesehen sein, wobei der Thermoplastmaterialkörper bis zu diesem Randabschnitt reicht.
• Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Kontaktelemente mit Kontaktstiften kontaktiert sind, und dass der Thermoplastmaterialkörper mit Steckbuchsenaussparungen ausgebildet ist, in die die Kontaktstifte hineinstehen. Hierbei kann der Thermoplastmaterialkörper materialeinstückig mit mindestens einer Kontaktleiste ausgebildet sein, die die Steckbuchsenaussparungen aufweist.
• Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass von der Leiterplatte Anschlusselemente wegstehen, die aus dem Thermoplastmaterialkörper herausragen, der die Leiterplatte allseitig eng umschließt. Hierbei können die Anschlusselemente von Anschlussdrähten, die eine elektrische Isolierung aufweisen, oder von Stanzmetall-Pins gebildet sein. Im ersteren Falle, d.h. wenn die Anschlusselemente von Anschlussdrähten gebildet sind, die eine elektrische Isolierung aufweisen, ist es möglich, dass der die bestückte Leiterplatte umschließende Thermoplastmaterialkörper mit der elektrischen Isolierung der Anschlussdrähte nicht nur formschlüssig sondern materialschlüssig verbunden ist, so dass sich insgesamt ein elektrisches Bauteil ergibt, das nicht nur staubgeschützt, sondern das auch feuchtigkeitsgeschützt ist.
• Um die mit elektrischen Bauelementen bestückte Leiterplatte gegen mechanische Einwirkungen von außen wie Stöße, Erschütterungen und dergleichen optimal zu schützen, ist es zweckmäßig, wenn der Thermoplastmaterialkörper aus einem thermoplastischen Elastomer besteht, so dass sich eine bestimmte Gummielastizität ergibt.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, dass der Thermoplastmaterialkörper an seiner Außenoberfläche materialeinstückig mit Befestigungselementen ausgebildet ist. Bei diesen Befestigungselementen kann es sich um Schnapp- bzw. Rastnasen, um Laschen für Befestigungsschrauben o. dgl. handeln.
• Aus der DE 102 15 100 A1 ist eine eine Leiterbahn tragende Folie bekannt, die ein flexibles Trägermaterial sowie mit diesem verbundene Leiterbahnen umfasst. Diese Folie ist durch Versteifungselemente gekennzeichnet. Dabei können die Leiterbahnen selbst die Versteifungselemente bilden. Desgleichen ist es möglich, dass zusätzlich zu den Leiterbahnen Versteifungselemente vorgesehen sind. Die Versteifungselemente bestehen vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material. Aus dieser Druckschrift ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, umfassend eine Leiterbahn tragende Folie sowie einen thermoplastischen, spritzgegossenen oder duroplastischen, gepressten Kunststoffkörper, bekannt, wobei dieses Verfahren die Verfahrensschritte umfasst: Einlegen der Leiterbahn tragenden Folie in ein geöffnetes Werkzeug, positionsgenaues magnetisches Fixieren der Folie im Werkzeug, und Hinterspritzen bzw. Hinterpressen der Folie im geschlossenen Werkzeug.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils.
• Es zeigen:
• 1 eine erste Ausführungsform des elektrischen Bauteils teilweise aufgeschnitten in einer Seitenansicht,
• 2 eine Ansicht des elektrischen Bauteils gemäß Figur in Blickrichtung des Pfeiles II in 1, d.h. in Blickrichtung von oben,
• 3 eine zweite Ausbildung des elektrischen Bauteils in einer der 1 ähnlichen, teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht,
• 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 3, und
• 5 eine Draufsicht auf noch eine andere Ausbildung des elektrischen Bauteils.
• Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform des elektrischen Bauteils 10, das eine Leiterplatte 12 aufweist, die mindestens einseitig mit Leitungsbahnen 14 versehen ist. Die Leitungsbahnen 14 dienen zur Verschaltung elektrischer Bauelemente 16, bei denen es sich um passive Bauelemente wie elektrische Widerstände, elektrische Kondensatoren oder elektrische Induktivitäten oder um aktive Bauelemente wie ICs oder dergleichen handeln kann. Die elektrischen Bauelemente 16 sind mit den zugehörigen Leitungsbahnen 14 durch Lötzinnverbindungen 18 kontaktiert.
• Das elektrische Bauteil 10 weist ein Gehäuse 20 auf, das die mit elektrischen Bauelementen 16 bestückte Leiterplatte 12 umschließt. Das Gehäuse 20 ist von einem spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper 22 gebildet. Der Thermoplastmaterialkörper 22 wird mit solchen Spritzgießparametern wie der Spritzgießtemperatur des Thermoplastmaterials, der Temperatur der Spritzgießform, dem zeitlichen Verlauf dieser Temperaturen, dem Spritzdruck, dem Zeitverlauf desselben, um die bestückte Leiterplatte 12 gespritzt, dass das Lötzinn der Lötzinnverbindungen 18 nicht anschmilzt. Der spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper 22 umschließt die bestückte Leiterplatte 12 formschlüssig eng. Die Leiterplatte 12 weist Kontaktelemente 24 auf, die mit den entsprechenden Leitungsbahnen 14 verbunden sind. Der das Gehäuse 20 bildende spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper 22 reicht bis zu den Kontaktelementen 24 und lässt diese von außen frei zugänglich, wie aus 2 deutlich ersichtlich ist. Die Kontaktelemente 24 sind an einem Randabschnitt 26 der Leiterplatte 12 vorgesehen, der spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper 22 reicht mit einem Stirnrand 28 bis zu diesem Randabschnitt 26, so dass die Kontaktelemente 24 zu Kontaktierungszwecken frei bleiben.
• Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform des elektrischen Bauteiles 10, wobei die Kontaktelemente 24 der Leiterplatte 12 mit abgewinkelten Kontaktstiften 30 kontaktiert sind. Der das Gehäuse 20 des elektrischen Bauteiles 10 bildende spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper 22 ist materialeinstückig mit einer Kontaktleiste 32 ausgebildet, die Steckbuchsenaussparungen 34 aufweist. Die Kontaktstifte 30 stehen in die Steckbuchsenaussparungen 34 hinein. Die voneinander elektrisch isolierten und zueinander benachbarten Stechbuchsenaussparungen 34 können in einer Linie angeordnet sein; selbstverständlich ist es auch möglich, die Steckbuchsenaussparungen 34 in voneinander beabstandeten Linien übereinander vorzusehen. In diesem Falle sind auch die Kontaktstifte 30 entsprechend gestaltet.
• Gleiche Einzelheiten sind in den 3 und 4 mit denselben Bezugsziffern wie in den 1 und 2 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den 3 und 4 alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
• 5 zeigt in einer Ansicht von oben eine dritte Ausbildung des elektrischen Bauteiles 10, wobei die (nicht dargestellte) mit elektrischen Bauelementen bestückte Leiterplatte allseitig von einem das Gehäuse 20 bildenden spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper 22 eng umschlossen ist, aus dem Anschlusselemente 36 herausragen, die von Anschlussdrähten 38 gebildet sind, die eine elektrische Isolierung 40 besitzen.
• Die Anschlusselemente 36 können beispielsweise auch von Stanzmetall-Pins gebildet sein.
• Der das Gehäuse 20 bildende spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper 22 ist an gegenüberliegenden Schmalseiten 42 mit Befestigungselementen 44 ausgebildet, die beispielsweise als Laschen mit Befestigungslöchern oder als Schnapp- bzw. Rastnasen gestaltet oder dergleichen ausgebildet sind.

10

elektrisches Bauteil

12

Leiterplatte (von 10)

14

Leitungsbahnen (an 12)

16

elektrische Bauelemente (von 10)

18

Lötzinnverbindungen (zwischen 16 und 12)

20

Gehäuse (von 10)

22

spritzgegossener Thermoplastmaterialkörper (von 20)

24

Kontaktelemente (von 10 an 26)

26

Randabschnitt (von 12)

28

Stirnrand (von 22)

30

Kontaktstifte (von 10)

32

Kontaktleiste (von 22)

34

Steckbuchsenaussparungen (in 32 für 30)

36

Anschlusselemente (von 10)

38

Anschlussdrähte (von 36)

40

elektrische Isolierung (von 38)

42

Schmalseiten (von 22)

44

Befestigungselemente (an 42)

Claims (11)

1. Elektrisches Bauteil mit einer Leiterplatte (12) mit Leitungsbahnen (14) und elektrischen Bauelementen (16), die mit den Leitungsbahnen (14) durch Lötzinnverbindungen (18) kontaktiert sind, wobei die Leiterplatte (12) von einem Gehäuse (20) umschlossen ist, aus dem Leiterplattenanschlüsse (24; 30; 36) herausstehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) von einem spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper (22) gebildet ist, der mit solchen Spritzgießparametern um die Leiterplatte (12) gespritzt wird, dass das Lötzinn der Lötzinnverbindungen (18) nicht anschmilzt und der Thermoplastmaterialkörper (22) die bestückte Leiterplatte (12) eng umschließt.
2. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplastmaterialkörper (22) die bestückte Leiterplatte (12) formschlüssig umschließt.
3. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (12) Kontaktelemente (24) aufweist, wobei der Thermoplastmaterialkörper (22) bis zu den Kontaktelementen (24) reicht und diese von außen zugänglich lässt.
4. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (24) an mindestens einem Randabschnitt (26) der Leiterplatte (12) vorgesehen sind, wobei der spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper (22) bis zu diesem Randabschnitt (26) reicht.
5. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (24) mit Kontaktstiften (30) kontaktiert sind, und dass der spritzgegossene Thermoplastmaterialkörper (23) mit Steckbuchsenaussparungen (34) ausgebildet ist, in die die Kontaktstifte (30) hineinstehen.
6. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplastmaterialkörper (22) materialeinstückig mit mindestens einer Kontaktleiste (32) ausgebildet ist, die die Steckbuchsenaussparungen (34) aufweist.
7. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Leiterplatte (12) Anschlusselemente (36) wegstehen, die aus dem spritzgegossenen Thermoplastmaterialkörper (22) herausragen, der die bestückte Leiterplatte (12) allseitig eng umschließt.
8. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (36) von Anschlussdrähten (38) gebildet sind, die eine elektrische Isolierung (40) aufweisen.
9. Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (36) von Stanzmetall-Pins gebildet sind.
10. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplastmaterialkörper (22) aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
11. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplastmaterialkörper (22) an seiner Außenoberfläche materialeinstückig mit Befestigungselementen (44) ausgebildet ist.