DE102008041497A1

DE102008041497A1 - Bauteil mit einem mechanischen Kontakt und Verfahren zur Herstellung des Bauteils

Info

Publication number: DE102008041497A1
Application number: DE102008041497A
Authority: DE
Inventors: Peter Kunert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-03-04
Also published as: US20100048044A1; US8007292B2; JP2010050461A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem mechanischen Kontakt zum Verbinden des Bauteils mit einem Träger, insbesondere einer Leiterplatte, wobei am Kontakt eine Beschichtung aus einem Klebematerial ausgebildet ist, wobei das Klebematerial eingekapselten Klebstoff beinhaltet. Die Erfindugn betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zum Verbauen mit einem Träger, insbesondere mit einer Leiterplatte, wobei das Bauteil mit einem mechanischen Kontakt zum Verbinden des Bauteils mit dem Träger versehen wird, wobei auf den Kontakt eine Beschichtung aus einem Klebematerial aufgebracht wird, wobei das Klebematerial eingekapselten Klebstoff aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem mechanischen Kontakt gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils gemäß Patentanspruch 8.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Bauteile und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils bekannt, bei denen ein Bauteil einen elektrischen Kontakt aufweist und das Bauteil mit dem elektrischen Kontakt in eine Öffnung einer Leiterplatte eingesteckt wird. Dabei wird der elektrische Kontakt verquetscht und formschlüssig mit der Leiterplatte verbunden. Auf diese Weise wird eine mechanische und eine elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte hergestellt.
Diese Einpresstechnik wird beispielsweise dazu verwendet, um Sensorgehäuse mit einer Leiterplatte zu verbinden. Die benötigte Kraft zum Festhalten der Leiterplatte wird vorwiegend durch die Anzahl der Einspresskontakte bestimmt. Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung der Sensoren geht der benötigte Platzbedarf für das Layout zurück. Die Größe der benötigten Leiterplatte wird zunehmend vom Platzbedarf der elektrischen Kontakte bestimmt. Die Anzahl der Kontakte sollte deshalb so gering wie möglich sein.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bauteil mit einem Kontakt bereitzustellen, das mit einer hohen Haltekraft mit einem Träger verbunden werden kann.
Zudem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils bereitzustellen, das mit einer hohen Kontaktkraft mit einem Träger verbindbar ist. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Bauteil gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
Ein Vorteil des Bauteils gemäß Patentanspruch 1 besteht darin, dass der Kontakt mit einem Klebematerial versehen ist, das einen eingekapselten Klebstoff aufweist. Auf diese Weise kann das Bauteil mit dem Klebstoff versehen und gelagert werden. Erst zu einem späteren Zeitpunkt wird das Bauteil auf einen Träger montiert, wobei eine Verklebung erfolgt. Damit eignet sich das Bauteil für eine einfache und kostengünstige Serienfertigung.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Patentanspruch 8 besteht darin, dass ein Bauteil hergestellt wird, das zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Träger mit hoher Haltekraft verbunden werden kann. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass das Bauteil einen Kontakt aufweist, auf dem eine Schicht mit einem Klebematerial aufgebracht ist, wobei das Klebematerial einen eingekapselten Klebstoff aufweist. Auf diese Weise kann das Bauteil zeitlich unabhängig von der Montage mit dem Träger hergestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Klebematerial eine Lackschicht auf. Damit wird eine sichere Abdeckung des Klebstoffs bereitgestellt. Zudem bietet der Lack einen sicheren Schutz gegen eine mechanische Beschädigung des Klebematerials.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Klebstoff ein Acrylatsystem auf, das von einer Polymerschicht umschlossen ist. Damit ist ein einfaches und sicheres Klebesystem bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Kontakt gleichzeitig als elektrischer Einpresskontakt ausgebildet. Damit wird sowohl die elektrische als auch die mechanische Kontaktierung mit einem Kontakt ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauteil mit einer Leiterplatte verklebt, wobei der Kontakt in einer Öffnung der Leiterplatte eingesteckt ist und ein Teil des eingeschlossenen Klebstoffs freigelegt ist und eine Klebeverbindung zwischen dem Kontakt und der Leiterplatte bereitstellt. Auf diese Weise wird eine mechanische Verbindung mit einer großen Haltekraft zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil bereitgestellt. Somit kann die Anzahl der Kontakte reduziert werden.
Das Bauteil kann beispielsweise als Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere als integrierte Schaltung, beispielsweise in Form eines Steuergeräts oder eines Sensors, ausgebildet sein.
Durch die Verwendung eines Lacks als Matrix für den eingekapselten Klebstoff kann das Klebematerial mit Hilfe einer üblichen Lackbeschichtungsanlage aufgebracht werden. Durch das Aushärten des Lacks besteht eine trockene, grifffeste und robuste Beschichtung. Die getrocknete Beschichtung ist bei Normalklima mehrere Jahre lagerfähig. Somit entfällt eine zeitliche Kopplung zur Weiterverarbeitung des Bauteils.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
1 ein Bauteil und eine Leiterplatte vor der Montage;
2 eine schematische Darstellung einer Beschichtung eines Kontakts, und
3 ein mit der Leiterplatte verbundenes Bauteil.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Bauteil 1 dargestellt. Das Bauteil 1 kann beispielsweise in Form eines Sensors, insbesondere in Form eines Drehratensensors oder Seiten-Airbag-Sensors ausgebildet sein. Weiterhin kann das Bauteil 1 in Form einer elektrischen oder integrierten Schaltung wie z. B. in Form eines Steuergeräts ausgebildet sein. Das Bauteil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das beispielsweise in Form eines Pre-Mold-Gehäuses ausgebildet ist. In dem Gehäuse 2 ist der Sensor und die integrierte Schaltung oder eine Kombination aus integrierter Schaltung und Sensor oder eine elektrische Schaltung ausgebildet.
Zur elektrischen und/oder mechanischen Befestigung des Bauteils 1 an einem Träger, beispielsweise an einer Leiterplatte 3 mit einer Öffnung 5, weist das Bauteil 1 einen Kontakt 4 auf. Der Kontakt 4 dient beispielsweise nur als mechanischer Kontakt und/oder als elektrischer Kontakt zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte 3 und dem Bauteil 1. Beispielsweise kann der Kontakt 4 in Form eines elektrischen Einpresskontakts ausgebildet sein. Die Leiterplatte 3 weist eine Öffnung 5 auf. Der Kontakt 4 ist beispielsweise in Form eines Metallstiftes ausgebildet. Zudem ist der Kontakt 4 wenigstens teilweise mit einer Beschichtung 6 versehen.
2 zeigt in einer schematischen und vergrößerten Teilansicht des Kontakts 4 eine beispielhafte Zusammensetzung der Beschichtung 6. Die Beschichtung 6 weist ein Matrixmaterial 7 auf, in das eingekapseltes Klebematerial 8 eingebettet ist. Das eingekapselte Klebematerial 8 weist einen Klebstoff 10 auf, der von einer Hülle 9 umgeben ist. Der Klebstoff 10 kann beispielsweise ein Acrylatsystem sein, das von einer Polymerschicht in Form der Hülle 9 umgeben ist. Somit sind Mikrokapseln bereitgestellt, die in dem Matrixmaterial 7 eingebettet sind. Als Matrixmaterial 7 kann beispielsweise ein Lack verwendet werden. Anstelle des Lacks können jedoch auch andere Arten von Matrixmaterial verwendet werden, die ein Einbetten des eingekapselten Klebematerials 8 ermöglichen. Anstelle der Acrylatsysteme können auch andere Klebstoffsysteme verwendet werden. Bei einem Klebesystem, das zwei Klebekomponenten aufweist, sind die Klebekomponenten in getrennten Mikrokugeln angeordnet. Erst beim Öffnen der Hüllen 9 können die zwei Komponenten miteinander reagieren und eine Klebeverbindung herstellen.
Zum Aufbringen der Beschichtung 6 wird die Beschichtung 6 auf den Kontakt 4 aufgestrichen oder aufgesprüht. Bei der Verwendung von Lack als Matrixmaterial 7 können übliche Belackungsanlagen verwendet werden.
Nach dem Aushärten des Matrixmaterials 7, insbesondere des Lacks, entsteht eine trockene, grifffeste und robuste Beschichtung 6. Durch die robuste Beschichtung sind die eingekapselten Klebstoffkugeln geschützt. Die Beschichtung der Kontakte kann beispielsweise direkt nach der Herstellung des Gehäuses erfolgen. Die getrocknete Beschichtung kann mehrere Jahre lagerfähig sein. Somit entfällt eine zeitliche Kopplung zur Weiterverarbeitung des Bauteils.
3 zeigt ein Bauteil 1, das an der Leiterplatte 3 montiert ist. Dazu ist der Kontakt 4 mit der Beschichtung 6 in die Öffnung 5 eingeschoben. Beim Einschieben wird das Matrix material 7 verdrängt und es werden Hüllen 9 durch den Druck zwischen der Leiterplatte 3 und dem Kontakt 4 geöffneten. Damit wird Klebstoff 10 freigelegt. Der Klebstoff 10 bildet nun eine Klebeverbindung zwischen dem Kontakt 4 und der Leiterplatte 3 bzw. einer Leiterplattenauflage aus. Abhängig von dem verwendeten Klebesystem sind keine zusätzlichen Aktivierungsmechanismen erforderlich.
Durch die beim Einpressvorgang entstehenden Druck- und Scherbelastungen werden die eingekapselten Klebstoffkugeln bzw. deren Hüllen 9 zerstört, und der flüssige Inhalt bei der Verwendung eines Zweikomponentenklebers vermischt sich. Dadurch entsteht eine chemische Reaktion der Komponenten durch eine Polymerisation. Als Folge härtet das Klebstoffsystem aus und bildet eine Klebeverbindung zwischen den beteiligten Bauelementen, insbesondere zwischen dem Kontakt 4 und der Leiterplatte 3. Abhängig von den verwendeten Klebstoffkomponenten können auch zusätzliche Aktivierungsmechanismen wie z. B. Temperatur oder UV-Licht zum Aushärten des Klebstoffes eingesetzt werden.
Nach dem Einpressvorgang kann der Fertigungsfluss uneingeschränkt weitergeführt werden. Die Aushärtezeit der Klebeverbindung kann zwischen 6 bis 12 Stunden betragen. Die Aushärtezeit kann durch die Auswahl der Acrylat-Komponenten eingestellt werden.
Durch eine geeignete Auswahl des Lackmaterials kann ein Reibungswert der Beschichtung 6 gezielt beeinflusst und herabgesetzt werden, so dass die für den Einpressvorgang benötigte Minimierung des Reibwerts gewährleistet werden kann.
Das Klebesystem weist beispielsweise einen Flüssigkunststoff und einen Härter auf, die jeweils eingekapselt in eine dünne Polymerwand und eingebettet in ein Trägersystem sind. Dabei bilden die Polymerwände kleine Kugeln, in denen der Flüssigkunststoff und der Härter getrennt eingekapselt sind. Beim Einstecken des Bauteils in den Träger werden wenigstens ein Teil der Kugeln durch den entstehenden Druck geöffnet, sodass sich der Kunststoff und der Härter miteinander mischen. Zudem entsteht eine chemische Reaktion, die nach einer Aushärtezeit zu einem Verkleben des Kontaktes mit der Leiterplatte führt.
Entsprechende Klebesysteme werden beispielsweise unter der Produktbezeichnung Loctite-Dri Loc von der Firma Loctite vertrieben, wobei Loctite und Loctite-Dri Loc eingetragene Markenzeichen sind. Weiterhin wird ein entsprechendes Klebesystem unter der Produktbezeichnung SCOTCH GRIP-3M Nr. 2451 von der Firma 3M vertrieben.

Claims

Bauteil (1) mit einem mechanischen Kontakt (4) zum Verbinden des Bauteils (1) mit einem Träger (3), insbesondere einer Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, dass am Kontakt (4) eine Beschichtung (6) aus einem Klebematerial (8) ausgebildet ist, dass das Klebematerial (8) eingekapselten Klebstoff beinhaltet.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (6) eine Lackschicht aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Beschichtung (6) Kugeln aus eingeschlossenem Klebstoff (9, 10) aufweist.
Bauteil nach Anspruch 3, wobei der Klebstoff ein Acrylatsystem aufweist, wobei die Kugeln mit einer Hülle (9) aus Polymer bedeckt sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kontakt (4) in Form eines elektrischen Einspresskontaktes ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kontakt (4) in eine Öffnung (5) einer Leiterplatte (3) eingesteckt ist, und wobei der Kontakt (4) mit der Leiterplatte (3) mithilfe des Klebematerials verklebt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bauteil ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine integrierte Schaltung oder ein Steuergerät oder ein Sensor ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zum Verbauen mit einem Träger, insbesondere mit einer Leiterplatte, wobei das Bauteil mit einem mechanischen Kontakt zum Verbinden des Bauteils mit dem Träger versehen wird, wobei auf den Kontakt eine Beschichtung (6) aus einem Klebematerial aufgebracht wird, wobei das Klebematerial eingekapselten Klebstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bauteil mit dem Kontakt in eine Öffnung des Trägers eingesteckt wird, wobei beim Einstecken der eingekapselte Klebstoff freigelegt wird, wobei der freigelegte Klebstoff eine Klebeverbindung zwischen dem Kontakt und dem Träger ausbildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Träger als Leiterplatte ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei als Klebematerial Kugeln aus eingeschlossenem Klebstoff verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei als Klebematerial Kugeln aus Acrylatsystemen bedeckt mit einer Polymerschicht verwendet werden.