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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät
eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs,
mit mindestens einem Kunststoffsubstrat, dem mindestens ein elektrisch
leitfähiges und/oder
thermisch leitfähiges
Element zugeordnet ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffsubstrats
für ein Steuergerät eines
Kraftfahrzeug
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Stand der Technik
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Bekannte
Steuergeräte
von Kraftfahrzeugen weisen in der Regel ein Kunststoffsubstrat auf,
dem ein elektrisch leitfähiges
und/oder thermisch leitfähiges
Element, wie zum Beispiel elektrische Leiterbahn oder ein Kühlelement
zugeordnet ist. Bei der heutigen Montage derartiger Steuergeräte wird
das Element in der Regel durch die Anwendung der sogenannten SMT-Technik (Surface
Mounted Technique = Oberflächenmontage)
auf der Oberfläche
des Kunststoffsubstrats befestigt. Dabei wird das Element beispielsweise
an dem Kunststoffsubstrat verschraubt, verklebt oder verklemmt.
Dies führt
zu einer Vielzahl von notwendigen Montageschritten zur Fertigung
eines derartigen, bekannten Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus
sind kompliziertere Schaltungen nur mit einem hohen Montage- und Konstruktionsaufwand
realisierbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass das Kunststoffsubstrat zumindest bereichsweise eine elektrisch
leitfähige
und/oder thermisch leitfähige, das
Element bildende Dotierung aufweist. Das nicht leitfähige Kunststoffsubstrat
ist also bereichsweise mit einer Dotierung versehen, die elektrisch
und/oder thermisch leitfähig
ist und das Element bildet. Dadurch wird das elektrisch und/oder
thermisch leitfähige
Element von dem eigentlich nicht leitfähigen Substrat selbst (mit-)gebildet,
wodurch, unter Anderem, eine besonders bauraumsparende Anordnung
möglich
ist. Darüber
hinaus ist es möglich,
das Element überall
in oder an dem Kunststoffsubstrat anzuordnen, wodurch komplexe Verschaltungen
einfach realisierbar sind. Das Kunststoffsubstrat übernimmt
die mechanische Fixierung des Elements sowie den Schutz für das Element
vor äußeren Einwirkungen. Das
Element ist dann sozusagen von dem Substrat ummoldet beziehungsweise
eingehaust. Durch die vorteilhafte Ausbildung ist das Steuergerät somit
besonders stabil und beständig
ausgebildet. Die Dotierung kann beispielsweise im flüssigen/viskosen
Zustand des Kunststoffsubstrats in das Kunststoffsubstrat injiziert
werden, um es gezielt zu platzieren.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung bildet die Dotierung eine elektrische
und/oder thermische Verbindung. Vorteilhafterweise ist in und/oder an
dem Kunststoffsubstrat mindestens ein elektrisches/elektronisches
und/oder thermisches Bauteil angeordnet, welches über die
von der Dotierung gebildeten elektrischen und oder thermischen Verbindung
kontaktiert wird. Die Verbindung wird vorteilhafterweise durch lokales
Aufschmelzen mittels mindestens eines Laserstrahls und/oder mittels
mindestens eines gerichteten elektrischen und/oder magnetischen
zumindest lokalen Feldes hergestellt. Mittels des Laserstrahls kann
zum Beispiel ein lokales Aufschmelzen des Kunststoffsubstrats erreicht
werden, das zum Fliessen der leitfähigen Dotierung zu einer elektrisch
leitfähigen
Verbindung führt,
die eine weite Strecke in dem Kunststoffsubstrat überbrücken kann. Vorteilhafterweise
weist das Kunststoffsubstrat dazu zumindest im Bereich der Dotierung
eine schaumartige Struktur auf. Auch ist es denkbar lokal einen
flüssigen/viskosen
Zustand des Kunststoffsubstrats herzuführen, in dem durch ein gerichtetes
elektrisches und/oder magnetisches Feld die elektrische und/oder thermische
Verbindung hergestellt wird. Auch kann die Verbindung eine durch
punktuellen Druck auf das Kunststoffsubstrat im Bereich der Dotierung
erstellte Verbindung sein, wobei das Kunststoffsubstrat lokal soweit
zusammengedrückt
wird, dass eine leitfähige Verbindung,
sei es thermisch und/oder elektrisch, hergestellt wird.
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Vorteilhafterweise
ist auch dazu das Kunststoffsubstrat zumindest lokal verflüssigt oder
viskos.
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Vorteilhafterweise
weist das elektrisch leitfähige
und/oder thermisch leitfähige
Element durch Laserschnitt mindestens eine Trennstelle auf. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass die elektrisch und/oder thermisch leitfähige Verbindung
eine durch Laserschnitt erstellte Trennstelle aufweist. Hierbei
ist es denkbar ein Kunststoffsubstrat bereitzustellen, dem mehrere
elektrische und/oder thermische Bauteile zugeordnet sind, welche über mehrere
vorteilhafte elektrische und/oder thermische Verbindungen miteinander
in Kontakt stehen. Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat
derart gestaltet, dass sämtliche
mögliche
Verbindungen zwischen den Bauteilen bestehen. Durch Laserschnitt
kann hierbei durch Durchtrennen von zumindest einer der bestehenden Verbindungen
eine gewünschte
Verschaltung der Bauteile miteinander erstellt werden. Für die spätere Anwendung
müssen
also nur die nicht gewünschten Verbindungen
getrennt werden, wobei dies auf einfache Art und Weise wie oben
beschrieben geschehen kann.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung bildet die Dotierung ein elektrisches
und/oder thermisches Bauelement einer Steckverbindung. Vorteilhafterweise
weist das Kunststoffsubstrat dazu mindestens einen Vorsprung und/oder
mindestens eine Aussparung auf, wobei die Dotierung im Bereich des
Vorsprungs beziehungsweise der Aussparung derart angeordnet ist,
dass sie mit einem mit der Steckverbindung verbundenen Stecker in
Kontakt tritt, so dass die elektrische und/oder thermisch leitfähige Steckverbindung
entsteht. Dazu reicht die Dotierung zweckmäßigerweise bereichsweise bis
an die Oberfläche
des Kunststoffsubstrats. Die Dotierung bildet beispielsweise einen
elektrisch leitenden Kontaktstift zum Einstecken in eine entsprechende
Kontaktstiftaufnahme eines Steckers. Das Kunststoffsubstrat weist
vorteilhafterweise mehrere abstehende Kontaktstifte auf, die mit
der Dotierung oder unterschiedlichen Dotierungen versehen sind und
bevorzugt zusätzlich
bereichsweise eine metallisierte Oberfläche zur besseren Kontaktierung
aufweisen. Ist eine scharfe geometrische Abgrenzung von leitfähigem (dotiertem)
und nicht leitfähigem
Kunststoffsubstrat gewünscht,
so ist es denkbar, die Kontaktstifte oder den Kontaktstift aus dotiertem,
also elektrisch leitfähigem Substrat
in vorgesehene Aufnahmen des undotierten, also nicht leitfähigen Substrats
einzustecken und eventuell zusätzlich
zu verkleben und/oder zu verschweißen. Die direkte/einstückige Ausbildung des
Kontaktstiftes beziehungsweise der Kontaktstifte mit dem Kunststoffsubstrat
hat den Vorteil, dass eine dichte Verbindung zu dem Kunststoffsubstrat
erhalten wird. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn das
Kunststoffsubstrat vorteilhafterweise als Gehäuse oder Gehäuseteil
des Steuergeräts
ausgebildet ist.
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Ferner
ist vorgesehen, dass die Dotierung zumindest einen Bereich eines
elektrischen Bauelements, insbesondere eines elektrischen Widerstands,
eines Kondensators und/oder einer elektromagnetischen Abschirmung
bildet. Die bevorzugte schichtweise Anordnung mehrerer leitfähiger Dotierung
in dem nicht leitfähigen
Kunststoffsubstrat bildet einen Kondensator, wobei die unterschiedlichen
Dotierungen jeweils eine Kondensatorelektrode bilden. Durch Veränderung
der dielektrischen Eigenschaften des (Kunststoff-)Substratmaterials
zwischen den Dotierungen/Kondensatorplatten sind unterschiedliche Kapazitätswerte
realisierbar. Bei bestimmten Materialien für das Kunststoffsubstrat kann
eine Veränderung
des Dielektrikums beispielsweise eine Streckung und/oder Dehnung
des Kunststoffsubstrats zu einer Polarisation führen. Diese kann auch mittels
eines Laserstrahls erreicht werden. Dieser führt lokal zu einer physikalischen
und/oder chemischen Gefüge-
oder Strukturänderung
in dem Kunststoffsubstrat. Alternativ kann eine in das Kunststoffsubstrat
eingebrachte Dotierung beim Verdampfen oder Aufschmelzen durch direkten
oder indirekten Wärmeeintrag,
wie zum Beispiel mittels eines Laserstrahls, in dem umgebenden Kunststoffsubstrat
eine Gefüge- oder
Strukturänderung
erreichen und damit zum Beispiel die dielektrischen Eigenschaften
des Kondensators bestimmen. Vorteilhafterweise ist die Dotierung
im Bereich einer durch das Kunststoffsubstrat verlaufenden elektrischen
Leiterbahn/Verbindung, angeordnet, um mit einer räumlich veränderlichen, lokalen
und gegebenenfalls auch anisotropen Ausbreitungskonstante den Leitungswellen-Widerstand (Real-
und Imaginärteil)
gezielt beeinflussen und die Signalintegrität der Leiterbahn, insbesondere
hinsichtlich Reflektion, Übersprechen,
Schirmdämpfung,
Störaussendung-
und -einstrahlfestigkeit sowie elektrostatischer Entladungen (ESD
= electro static discharge) zu verbessern. Bevorzugt ist dazu die
Dotierung schichtartig ausgebildet.
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Vorteilhafterweise
ist das die Leiterbahn umgebende Kunststoffsubstrat zumindest lokal
aufgeschäumt
zur Erzielung vorteilhafter Ausbreitungseigenschaften („low k"-Substrat), insbesondere
auf HDR (High Data Rate)-Leitungen. Vorteilhafterweise bildet die
Dotierung einen breitbandigen Hochfrequenzfilter beziehungsweise
eine Abschirmung zum Beispiel gegenüber Signalmassen, durch eine Schichtstruktur
aus dotierten Substratschichten verschiedener Leitfähigkeit,
Permeabilität
und Permittivität.
Die Leitfähigkeit,
Permeabilität
und Permittivität lässt sich
durch entsprechende Materialauswahl des Kunststoffsubstrats und/oder
der Dotierung und der Ausrichtung und Gestaltgebung der Dotierung
in dem Kunststoffsubstrat beeinflussen. Nach einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung ist das Kunststoffsubstrat mit mindestens
einer Störsenke
und/oder einem impedanzarmen Saugkreis versehen, um elektromagnetische
Störstrahlung
außerhalb
einer dem Kunststoffsubstrat zugeordneten Schaltungsstruktur zu
absorbieren. Die Störsenke
und/oder der Saugkreis sind als leitfähige Struktur („Patch-Antennen") in einer gezielt
veränderten,
insbesondere durch Dotierung veränderten
Materialumgebung des Kunststoffsubstrats mit geeigneter lokaler
Leitfähigkeit, Permeabilität und Permittivität eingelassen.
Die mindestens eine Patch-Struktur in dem Kunststoffsubstrat ist
vorteilhafterweise mit diskreten passiven und/oder aktiven diskreten
elektronischen Bauelementen zu einer elektronischen Schaltung verbunden,
um das Schirmungs- und Dämpfungsverhalten vorteilhaft
auslegen zu können.
Vorteilhafterweise bildet das Kunststoffsubstrat zumindest einen
Gehäuseteil
des Steuergeräts,
wobei es bevorzugt mit einer Dotierung mit bestimmter Permeabilität und Permittivität versehen
ist, um in bestimmten Wellenlängenbereichen
elektromagnetische Störaussendungen
und Störeinstrahlungen
durch Absorption zu vermindern sowie elektromagnetische Gehäuseresonanzen
und parasitäre
induktive und kapazitive Kopplungen elektrischer Leiterbahnen des
Steuergeräts
zu vermeiden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Dotierung mindestens ein Kühlelement
bildet. Dazu ist die Dotierung zweckmäßigerweise als thermisch leitfähige Wärmebrücke ausgebildet
und durch lokales Injizieren und/oder Ausrichten im Kunststoffsubstrat
realisiert. Vorteilhafterweise wird die thermisch leitfähige Dotierung,
zum Beispiel mittels eines Laserstrahls, aufgeschmolzen, um eine
lokale Erhöhung
der Wärmeleitfähigkeit
zu erreichen. Durch diese Erhöhung entstehen
praktisch lokale sogenannte Thermal-Vias oder -Inlays. Vorteilhafterweise
ist die das Kühlelement
bildende Dotierung derart im Kunststoffsubstrat angeordnet und ausgerichtet,
dass Wärme
vom Inneren des Kunststoffsubstrats nach außen transportiert wird. Bevorzugt
ist an der Oberfläche
des Substrats zusätzlich
eine Beschichtung mit Metallpulver, wie zum Beispiel eine thermoplastisch
basierte Dispersionen mit Kohlenstoffeisenpuder, vorgesehen, um das
Wärmeabstrahlverhalten
zu verbessern.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Dotierung von elektrisch leitfähigen und/oder thermisch leitfähigen Partikeln
und/oder Fasern gebildet. Vorteilhafterweise ist die Dotierung von
runden, stabförmigen
und/oder anders geformten Metallpartikeln beziehungsweise -Fasern,
wie zum Beispiel mit Kupferfasern gefüllte Polyamide oder auch Nanotubes (kleinste
Röhrchen)
aus Carbon (Kohlenstoff), gebildet.
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Vorteilhafterweise
sind die Partikel und/oder Fasern bei zumindest lokal viskosem/flüssigen Kunststoffsubstrat
durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes und/oder durch Gravitation
ausgerichtet und/oder verlagert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass das Kunststoffsubstrat zumindest bereichsweise für die Ausbildung
einer elektrisch leitfähigen und/oder
thermisch leitfähigen
Struktur dotiert wird. Dadurch lassen sich in dem Kunststoffsubstrat
elektrische und/oder thermisch leitfähige Elemente bilden.
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Bevorzugt
wird das Kunststoffsubstrat beziehungsweise die Dotierung zum Bilden
der Struktur durch direkten oder indirekten Wärmeeintrag, zum Beispiel mittels
eines Laserstrahls, aufgeschmolzen. Wobei das Aufschmelzen der Dotierung
dazu führen kann,
dass eine Verbindung erstellt oder zerstört wird. Das Kunststoffsubstrat
wird vorteilhafterweise zumindest im Bereich der Dotierung schaumartig hergestellt.
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Vorteilhafterweise
wird die Dotierung zur Bildung der Struktur in zumindest lokal flüssigem Zustand
des Kunststoffsubstrats mittels eines zumindest lokalen elektrischen
und/oder magnetischen Feldes ausgerichtet.
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Schließlich ist
vorgesehen, dass die Dotierung derart ausgerichtet und/oder, beispielsweise durch
Aufschmelzen, geformt wird, dass sie eine elektrische und/oder thermische
Verbindung, ein elektrisches und/oder thermisches Bauelement einer Steckverbindung,
zumindest einen Bereich eines elektrischen Bauelements, insbesondere
eines elektrischen Widerstands, eines Kondensators und/oder einer
elektromagnetischen Abschirmung, und/oder ein Kühlelement bildet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
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1A und 1B ein
Ausführungsbeispiel eines
vorteilhaften Kunststoffsubstrats mit einer elektrischen Verbindung,
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2A und 2B ein
zweites Ausführungsbeispiel
für ein
vorteilhaftes Kunststoffsubstrat mit einer elektrischen Verbindung,
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3A bis 3C ein
Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes
Kunststoffsubstrat mit einer getrennten Verbindung,
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4A bis 4C ein
Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes
Kunststoffsubstrat mit einer Steckverbindung,
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5 ein
Ausführungsbeispiel
für ein
vorteilhaftes Kunststoffsubstrat mit einem integrierten Kondensator,
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6 ein
Ausführungsbeispiel
eines vorteilhaften Kunststoffsubstrats mit einer schichtweisen Dotierung
zur Verbesserung der Signalintegrität und
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7 ein
Ausführungsbeispiel
für ein
vorteilhaftes Kunststoffsubstrat mit einem integrierten Kühlelement.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die 1A zeigt
in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes
Kunststoffsubstrat 1 eines hier nicht näher dargestellten Motorsteuergeräts eines
Kraftfahrzeugs. In dem Kunststoffsubstrat 1 sind mehrere
Elektronikbauteile 2 bis 5 angeordnet beziehungsweise
von dem Kunststoffsubstrat 1 ummoldet/eingehaust. Jedes
der Elektronikbauteile 2 bis 5 weist zwei elektrische
Kontakte 6, 7 beziehungsweise 8, 9 beziehungsweise 10, 11 beziehungsweise 12, 13 auf,
wobei jeweils ein elektrischer Kontakt 6 bis 13 eines Bauteils 2 bis 5 einem
elektrischen Kontakt 6 bis 13 eines benachbarten
Elektronikbauteils gegenüberliegt.
Weiterhin weist das Kunststoffsubstrat 1 mehrere Bereiche
auf, die mit einer elektrisch leitfähigen Dotierung 14, 15 und 16 versehen
sind. Die jeweilige Dotierung 14, 15, 16 besteht
aus als Metallfasern 17, die orientierungslos in dem Kunststoffsubstrat 1 liegen.
Die Dotierungen 14 bis 16 sind dabei jeweils im Bereich
zwischen zwei gegenüberliegenden
elektrischen Kontakten 6 bis 13 angeordnet. Je
nach Dichte der Dotierung 14 bis 16 ist keine
oder eine mehr oder weniger stark ausgeprägte elektrische Verbindung zwischen
den gegenüberliegenden
elektrischen Kontakten 6 bis 13 gewährleistet.
Bei der Herstellung des vorliegenden Kunststoffsubstrats 1 werden
die Dotierungen 14 bis 16 beispielsweise im noch
flüssigen/viskosen
Zustand des Kunststoffsubstrats 1 in die entsprechenden
Bereiche injiziert.
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Die 1B zeigt
das Kunststoffsubstrat 1 der 1A, wobei
die Dotierung 16 zwischen den Elektronikbauteilen 3 und 5 mittels
eines extern angelegten magnetischen Felds 18 konzentriert und/oder
ausgerichtet wird, sodass die Partikel 17 ein elektrisch
leitfähiges
Element, nämlich
eine elektrisch leitfähige
Verbindung von dem elektrischen Kontakt 9 des Elektronikbauteils 3 zu
dem elektrischen Kontakt 10 des Elektronikbauteils 5 bilden. Das
Kunststoffsubstrat 1 befindet sich dabei vorteilhafterweise
noch im viskosen beziehungsweise flüssigen Zustand. Durch das lokal
gerichtete magnetische Feld 18 werden die Metallfasern 17 ausgerichtet und
gewährleistet,
dass die elektrische Verbindung nur zwischen den Elektronikbauteilen 3 und 5 erstellt wird
und die übrigen
Dotierungen 15 und 14 nicht beeinträchtigt werden.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, das Kunststoffsubstrat 1 lokal
im Bereich der Dotierung 16 zu verflüssigen und dann mittels eines elektrischen
und/oder magnetischen Feldes die Dotierung 16 auszurichten.
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Durch
das in den 1A und 1B dargestellte
Kunststoffsubstrat 1 beziehungsweise das Verfahren zum
Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Elektronikbauteilen 3 und 5,
wie in den 1A und 1B dargestellt,
ermöglicht das
Erstellen von einer Vielzahl gleichartiger Kunststoffsubstrate,
wobei die gewünschten
elektrischen Verbindungen individuell auf einfache Art und Weise hergestellt
werden. Dadurch ist eine hohe Variantenvielfalt auf Basis von gleichartigen
Grund-Substraten einfach und kostengünstig herstellbar.
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Alternativ
zu dem Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18 ist
es auch möglich,
durch punktuellen Druck das Kunststoffsubstrat 1 im Bereich
einer der Dotierungen 14, 15 oder 16 derart
weit zusammenzudrücken,
dass eine leitfähige elektrische
Verbindung zwischen zumindest zwei der Elektronikbauteile 2 bis 5 entsteht.
Wobei sich das Kunststoffsubstrat dazu zweckmäßigerweise in einem insbesondere
lokal flüssigen
oder viskosen Zustand befindet.
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Die 2A und 2B zeigen
eine weitere Möglichkeit
zum Erstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den zwei Elektronikbauteilen 4 und 5 aus
den vorhergehenden Figuren in einem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Elektronikbauteile 4 und 5 sind am Bodenbereich
des Kunststoffsubstrats 1 angeordnet, wobei sich ihre elektrischen
Kontakte 11, 12, wie oben beschrieben, gegenüberliegen.
Die 2A zeigt die Dotierung 15, die von Metallpartikeln
und/oder -Fasern gebildet wird, im nicht ausgerichteten beziehungsweise
orientierungslosen Zustand. Um eine sichere elektrische Verbindung
zwischen der Elektronikbauteile 4 und 5 herzustellen,
wird vorteilhafterweise das Kunststoffsubstrat 1 sowie
die Dotierung 15 im Bereich der Dotierung 15 durch
Wärmeeintrag,
beispielsweise mittels eines Laserstrahls, aufgeschmolzen. Dabei
fließt die
Dotierung 15 im Bodenbereich aufgrund der wirkenden Schwerkraft
zusammen zu einer elektrischen Verbindung 19. Vorteilhafterweise
ist das Kunststoffsubstrat 1 zumindest lokal im Bereich
der Dotierung 15 schaumartig ausgebildet.
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Die 3A bis 3C zeigen
das Kunststoffsubstrat 1 in einem weiteren vorteilhaften
Ausführungsbeispiel. 3A zeigt
das Kunststoffsubstrat 1 im Ausgangszustand mit den Elektronikbauteilen 4 und 5,
deren sich gegenüberliegende
elektrische Kontakte 12 und 11 über eine
mittels der Dotierung 15 erstellten elektrischen Verbindung 20 miteinander
verbunden sind. Die elektrische Verbindung 20 kann dabei
durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes im viskosen Zustand
des Kunststoffsubstrats 1 erstellt worden sein. Bei der
Herstellung des Kunststoffsubstrats 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel
sämtliche
möglichen
elektrischen oder thermischen Verbindungen zwischen den im Kunststoffsubstrat 1 angeordneten
Elektronikbauteilen (2 bis 5) hergestellt. Um
eine gewünschte
Verschaltung zu erhalten, werden unerwünschte Verbindungen 20, wie
in den 3B und 3C dargestellt,
getrennt.
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Die 3B zeigt
das Kunststoffsubstrat 1 aus der 3A, wobei
die elektrische Verbindung 20 durch lokalen Wärmeeintrag,
beispielsweise mittels eines Laserstrahls, verdampft und somit die
Elektronikbauteile 4 und 5 elektrisch voneinander
getrennt wurden.
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Die 3C zeigt
das Kunststoffsubstrat 1 aus der 3A mit
einer getrennten Verbindung 20, wobei hier im Gegensatz
zu dem in der 3B dargestellten Ausführungsbeispiel
die Verbindung 20 aufgeschmolzen ist. Um das lokale Verdampfen
oder Aufschmelzen der Verbindung zu erleichtern, ist das Kunststoffsubstrat
vorteilhafterweise insbesondere im Bereich der Verbindung 20 schaumartig
ausgebildet. Alternativ zu den in den 3B und 3C dargestellten
Ausführungsbeispielen
ist es auch denkbar, die elektrische Verbindung 20 in zumindest
lokal flüssigem/viskosem
Zustand des Kunststoffsubstrates durch ein entsprechend gerichtetes
elektrisches und/oder magnetisches Feld zu trennen. Natürlich ist es
auch möglich,
im flüssigen/viskosen
Zustand des gesamten Kunststoffsubstrats 1 die elektrische
Verbindung 20 durch ein lokal gerichtetes elektrisches und/oder
magnetisches Feld zu trennen.
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Die 4A bis 4C zeigen
in einem Ausführungsbeispiel
einen bisher nicht dargestellten Abschnitt des Kunststoffsubstrats 1.
Der dargestellte Bereich ist als ein Teil einer Steckverbindung 21 ausgebildet.
Dazu weist das Kunststoffsubstrat 1 an einem freien Ende 22 eine
randoffene Aussparung 23 auf, in die ein stiftförmiger Vorsprung 24,
der einstückig
mit dem Kunststoffsubstrat 1 ausgebildet ist, derart hineinragt,
dass ein in die Aussparung 23 eingestecktes Steckelement
auf den Vorsprung 24 aufgeschoben werden kann. Im Bereich
des Vorsprungs 24 weist das Kunststoffsubstrat 1 eine
elektrisch leitfähige
Dotierung 25 auf. Die elektrisch leitfähige Dotierung 25 ist
derart konzentriert in dem Bereich des Vorsprungs 24 ausgebildet,
dass der Vorsprung 24 als elektrischer Kontaktstift 26 (beziehungsweise elektrisch
leitfähiges
Bauelement 26) wirkt. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche des
Kontaktstifts 26 mit einer Metallisierung 27 versehen,
um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Durch eine entsprechende
Ausbildung und/oder Ausrichtung der Dotierung 25 kann der
Kontaktstift 26 mit Elektronikbauteilen des Kunststoffsubstrats 1,
insbesondere wie oben beschrieben, verbunden werden. In einer alternativen
Ausführungsform
der Steckverbindung 21, die hier nicht dargestellt ist,
ist nicht ein mit einer Dotierung 25 versehener Vorsprung 24,
sondern eine von einer Dotierung mit Kunststoffsubstrat umgebene Kontaktstiftaufnahme
ausgebildet.
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Um
eine scharfe Abgrenzung zwischen dem leitfähigen, also dotiertem Bereich 25 des
Kunststoffsubstrats 1 und dem nicht leitfähigen Bereich
des Kunststoffsubstrats 1 zu erreichen, ist es denkbar, wie
in der 4B dargestellt, den Kontaktstift 26 aus dotiertem,
elektrisch leitfähigem
Kunststoffsubstrat 27 zu bilden, das in eine vorgesehene
Aussparung 28 des nicht leitfähigen Kunststoffsubstrats 1 eingesteckt
und vorteilhafterweise darin verklebt oder verschweißt ist.
Ebenfalls ist es denkbar, das den Kontaktstift 26 bildende
Kunststoffsubstrat 27 mittels mechanischen Press- oder
Einrastlösungen
in dem Kunststoffsubstrat 1 zu befestigen.
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Die 4C zeigt
dazu den von dem Kunststoffsubstrat 27 gebildeten Kontaktstift 26,
der in die Aufnahme 28 des Kunststoffsubstrats 1 eingesteckt ist.
Auf der der Aussparung 23 gegenüberliegenden Seite des Kontaktstifts 26 liegt
letzterer in einer Aufnahme 29 einer Leiterbahn 45 ein,
die ebenfalls in dem Kunststoffsubstrat 1 ausgebildet beziehungsweise
angeordnet ist.
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Die 5 zeigt
in einem weiteren Ausführungsbeispiel
einen weiteren, bisher nicht dargestellten Abschnitt des Kunststoffsubstrats 1.
Der dargestellte Bereich des Kunststoffsubstrats 1 weist
einen integrierten Kondensator 30 auf, der von einer schichtweisen
Dotierung gebildet ist. Die Kondensatorplatten des Kondensators 31 werden
dabei von jeweils einer entsprechend angeordneten und ausgerichteten
Dotierung 31 beziehungsweise 32 gebildet, wobei
die Dotierungen 31, 32, wie oben beschrieben, angeordnet
und ausgerichtet werden können.
Durch Veränderung
der dielektrischen Eigenschaft des Kunststoffsubstrats 1 im
Bereich zwischen den Kondensatorplatten sind ebenfalls unterschiedliche
Kapazitätswerte
realisierbar. Dabei können
zur Veränderung
des Dielektrikums unterschiedliche Technologien verwendet werden.
Zum einen kann durch Streckung und/oder Dehnung des Kunststoffsubstrats eine
bestimmte Polarisation erreicht werden. Mittels eines Laserstrahls
kann beispielsweise auch eine physikalische und/oder chemische Gefüge- und/oder Strukturänderung
in dem Kunststoffsubstrat 1 und/oder der Dotierung 31, 32 erreicht
werden.
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Die 6 zeigt
in einem weiteren Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Darstellung das Kunststoffsubstrat 1,
welches mehrere aneinanderliegende unterschiedlich dotierte Schichten 33, 34 und 35 aufweist.
Weiterhin verläuft
durch das Kunststoffsubstrat 1 ein insbesondere mehradriges
Datenkabel 36, das hier nur vereinfacht dargestellt ist.
Die unterschiedlichen Schichten 33 bis 35 weisen
unterschiedliche Leitfähigkeit,
Permeabilität
und Permittivität
auf, die durch eine entsprechende Dotierung, insbesondere in Bezug
auf Ausrichtung, Gestaltgebung und Material, erreicht wird. Hierdurch
wird die Signalintegrität
des Datenkabels 36 erheblich verbessert, insbesondere in
Bezug auf den Leitungswellen-Widerstand (Real- und Imaginärteil).
Insbesondere wird die Signalintegrität hinsichtlich Reflektion, Übersprechen,
Schirmdämpfung,
Störaussendung- und
-einstrahlfestigkeit und/oder ESD-Schutz (Elektro-Statische-Entladungen)
verbessert. Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat in der
Umgebung des Datenkabels 36 aufgeschäumt ausgebildet, um vorteilhafte
Ausbreitungseigenschaften („low-k” Substrat)
insbesondere auf HDR (High Data Rate)-Leitungen zu erreichen. Mittels
der in der 6 dargestellten Ausbildung des
Kunststoffsubstrats 1 lassen sich breitbandige Hochfrequenzfilter beziehungsweise
Schirmungen, zum Beispiel gegenüber
Signalmassen (36) aufbauen.
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Die 7 zeigt
in einem letzten Ausführungsbeispiel
das Kunststoffsubstrat 1 mit einem von einer Dotierung 37 gebildeten
Kühlelement 38.
Die Dotierung 37 ist von thermisch leitfähigen Partikeln 39 gebildet,
die mittels eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes derart
ausgerichtet wurden, dass Wärme
vom Inneren, insbesondere von dem Elektronikbauteil 2 nach
außen
transportiert wird. Das Kunststoffsubstrat 1 weist an seiner
Außenseite mehrere
Kühlrippen 40 bildende
Vorsprünge 41 auf, die
ebenfalls mit der Dotierung 37 versehen sind. Um eine verstärkte Wärmeabfuhr
zu erreichen, können die
Partikel 39 beispielsweise mittels eines Laserstrahls aufgeschmolzen
werden, um lokale Anhäufungen
thermisch leitfähiger
Partikel 39 zu erreichen. Durch diese Verdichtung entstehen
lokale Thermal-Vias oder Thermal-Inlays. Vorteilhafterweise sind
die Kühlrippen 40 mit
einer Metallpulverbeschichtung 42 versehen, um das Wärmeabstrahlverhalten
zu verbessern. Die Dotierung 37 bildet hierbei also sowohl
das Kühlelement 38 als
auch eine thermisch leitfähige
Verbindung 43 von zum Beispiel einem im Kunststoffsubstrat 1 angeordneten
Elektronikbauteil nach außen.
Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat 1 als Gehäuseteil 44 des
Motorsteuergeräts
ausgebildet.