DE102009047051A1

DE102009047051A1 - Leiterbahnstanzgitter mit Klebstoff und Steuergerät mit einem solchen Leiterbahnstanzgitter sowie Verfahren zum Herstellen von solchen Leiterbahnstanzgittern

Info

Publication number: DE102009047051A1
Application number: DE102009047051A
Authority: DE
Inventors: Harald Ott; Hanniel Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leiterbahnstanzgitter mit einem Kernelement, das zum Leiten elektrischer Ströme ausgebildet ist, wobei das Kernelement zumindest einen mit mehreren Kunststoffschichten ummantelten ersten Bereich und zumindest einen zweiten Bereich, der der Kontaktierung einer Zusatzkomponente dient, aufweist, wobei eine von zumindest einer Kunststoffschicht bedeckte und Klebstoff umfassende Zwischenschicht vorhanden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät mit einem solchen Leiterbahnstanzgitter. Auch ist ein Verfahren zum Herstellen von Leiterbahnstanzgittern für ein Steuergerät umfasst, wobei auf einem ersten Bereich sich zumindest teilweise überlagernde Kunststoffschichten aufgebracht werden, wobei eine Außenoberfläche des Leiterbahnstanzgitters mit einem Klebstoff benetzt wird, der dann unter Hilfe eines Vakuums in zumindest einen, an eine Kunststoffschicht grenzenden Spalt im Inneren des dabei gebildeten Schichtenaufbaus eingebracht wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Leiterbahnstanzgitter, das zum Leiten elektrischer Ströme ausgebildet ist, wobei das Leiterbahnstanzgitter ein Kernelement aufweist, das zumindest einen mit mehreren Kunststoffschichten ummantelten ersten Bereich und zumindest einen zweiten Bereich, der der Kontaktierung einer Zusatzkomponente dient, aufweist.
Vergleichbare Leiterbahnstanzgitter finden Verwendung in Steuergeräten, wie sie etwa aus der DE 10 2007 045 511 A1 bekannt sind.
Unter einem Kernelement wird ein längliches, elektrisch leitende Bahnen aufweisendes Element verstanden, das aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein kann. Im Falle einer Kunststoffausformung sind metallische Leiterbahnen auf der Ober- und/oder der Unterseite des Kernelementes vorhanden.
Solche Steuergeräte finden etwa bei der Regelung oder Steuerung in Getriebevorrichtungen, Bremsvorrichtungen oder sonstigen zu steuernden Aggregaten bei Kraftfahrzeugen wie Pkws oder Lkws Einsatz. Dabei ist in den Steuergeräten ein Leiterbahnstanzgitter vorhanden, dass ein Kernelement aufweist, an dessen ersten Bereich eine Kunststoffummantelung vorgesehen ist. In einem dazu benachbarten zweiten Bereich ist keine Kunststoffummantelung vorgesehen, damit eine Kontaktierung möglich wird.
Solche Steuergeräte, wie etwa Getriebesteuergeräte, umfassen Leiterbahnstanzgitter, die dann gemeinsam in einem aggressiven Medium, wie etwa einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit, wie Getriebeöl, Verwendung finden.
Um eine Korrosion der aus Metall gefertigten Leiterbahnstanzgitter mit dem umgebenden Medium, wie etwa Automatic Transmission Fluid (ATF) zu verhindern, werden bisher Kunststoffumspritzungen, aber auch Lackierungen verwendet. Selbst eine Kombination aus einer Kunststoffumspritzung und einer Lackierung ist bekannt. Allerdings weisen Lackierungen grundsätzlich den Nachteil auf, dass sie teuer sind und in der Produktion, aufgrund des unsauberen Prozesses, als nachteilig betrachtet werden.
Trotzdem sollen ungeplante und/oder sich im Laufe der Zeit bildende Verbindungsbrücken vom Kernelement zu anderen Objekten oder von einer Leiterbahn zu einer anderen Leiterbahn verhindert werden. Dazu wird häufig die Kunststoffumspritzung verwendet, die jedoch meistens in mehreren Schritten aufgebracht werden muss. Da die einzelnen Kunststoffabschnitte, wie sie in einzelnen Schritten aufgebracht werden, nicht oder nur unzureichend miteinander stofflich verbunden werden können, besteht im Regelfall zwischen den einzelnen Kunststoffumspritzungsabschnitten, die schichtartig ausgebildet sind, ein Spalt, der in der Größe einer Mikrokavität vorliegen kann.
Dieser Spalt oder diese Spalten ziehen sich dann durch das gesamte Kunststoffumspritzungselement, wodurch das aggressive Medium von außen in den Spalt oder die Spalte eindringen kann und unter Umständen sogar bis auf das Kernelement und dessen Leiterbahnen gelangen kann.
Genau dann bilden sich jedoch unerwünschte Reaktionsprodukte, die förmlich zu leitenden Belägen aufwachsen und Kurzschlüsse an den Leiterbahnen nach sich ziehen können.
Ein benachbartes Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahnstruktur mit metallischer Bodenplatte ist beispielsweise aus der DE 10 2007 017 532 A1 bekannt.
Um eine Verbesserung zu erreichen, wurden bisher beispielhaft dann das Gesamtgebilde der einzelnen Kunststoffschichten mit Lack überzogen, was jedoch nur unter Inkaufnahme dieses teuren Doppelprozesses erfolgen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung verschließt die besprochenen Mikrokavitäten, die etwa in Form der Spalten oder des Spalts vorliegen, dauerhaft und verhindert das Bilden von Ablagerungen, wodurch die Ausfallsicherheit der Leiterbahnstanzgitter erhöht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass eine von zumindest einer Kunststoffschicht bedeckte und Klebstoff umfassende Zwischenschicht vorhanden ist.
Hierbei wird unter einem Klebstoff jegliche Vergussmasse verstanden, insbesondere jedes Harz.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Zwischenschicht zumindest zwischen zwei Kunststoffschichten angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Durchdringen von aggressivem Medium durch zwei aneinandergrenzende Kunststoffschichen bis hin zu einem Leitungsabschnitt auf dem Leiterbahnstanzgitter verhindert, da der Klebstoff dem eindringenden aggressiven Medium dichtend gegenübertritt.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der Klebstoff ein wärmeaushärtender, strahlenhärtender und/oder ein anaerob härtender Klebstoff ist. Insbesondere Klebstoffe zum Sichern von Schrauben, auch solche, die von der Firma Henkel AG & Co. KGaA bzw. Henkel Loctite-KID GmbH unter dem Markennamen Loctite „Flexseal 5100” angeboten werden, haben sich als besonders geeignet erwiesen. Dieses spezielle Klebstoffmaterial ist ein hochflexibler Harz aus Methacryl Monomeren mit einem klaren, flüssigen Erscheinungsbild, das bei Raumtemperatur anaerob aushärtet. Dieses Vergussmaterial hat bei 23°C eine Viskosität von 5 bis 15 mPa·s (cP) und ist im ausgehärteten Zustand zwischen –54°C und +204°C temperaturbeständig.
Es ist ferner von Vorteil, wenn zumindest zwei Kunststoffschichen durch einen Spalt, der nach Art einer Mikrokavität ausgebildet sein kann, voneinander beabstandet sind, wobei der Spalt teilweise oder vollständig durch den Klebstoff ausgefüllt ist.
Wenn der Klebstoff in den Spalt, diesen dauerhaft verschließend, eingebracht ist, so kann der Spalt nicht oder nur schwer wieder freigeschwemmt oder freigewaschen werde. Die Lebensdauer eines solchen Leiterbahnstanzgitters bis zu seinem Ausfall lässt sich dabei deutlich erhöhen.
Um der Klebstoffschicht ein adäquates Gegenelement zur Verfügung zu stellen, ist es von Vorteil, wenn der Klebstoff unauswaschbar an zumindest einer Kunststoffschicht haftend angebracht ist. Gerade die Resistenz gegen ein Auswaschen ist von Vorteil, wenn das Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, wie einem Pkw oder einem Lkw eingesetzt wird, das unterschiedliche Relativbewegungen ausführt, aufgrund dessen dann das aggressive Medium, also z. B. die Flüssigkeit, wie das Getriebeöl, in eine schwappende Bewegung gelangt und somit ab- und auswaschend wirkt.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Außenoberfläche des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs im Wesentlichen klebstofffrei ausgeführt ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass Schmutz und andere Gegenstände an den entsprechenden Außenoberflächen haften und die dann anhaftenden Verunreinigungen zu einem Ausfall führen.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Steuergerät mit einem entsprechend ausgestalteten Leiterbahnstanzgitter.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von Leiterbahnstanzgittern für ein Steuergerät in der erfinderischen Ausgestaltung, dass auf einen ersten Bereich sich zumindest teilweise überlagernde Kunststoffschichten aufgebracht werden.
Die Erfindung wird dabei verwirklicht, wenn eine Außenoberfläche des Leiterbahnstanzgitters mit einem Klebstoff benetzt wird, der dann unter Hilfe eines Vakuums in zumindest einen, an eine Kunststoffschicht grenzenden Spalt im Inneren des dabei gebildeten Schichtenaufbaus eingebracht wird. Die Durchdringung des Spalts zwischen den sich überlagernden Kunststoffschichten ist dabei besonders sicher und auch vollständig sichergestellt.
Wenn nach einem Abwaschen des Klebstoffs von der Außenoberfläche, der noch in dem Spalt vorhandene Klebstoff ausgehärtet wird, wird einerseits die dauerhafte Widerstandsfähigkeit des Leiterbahnstanzgitters gegen aggressive Medien ermöglicht und andererseits die Außenoberfläche relativ adhäsionsfrei gehalten, so dass keine sonst an der Außenoberfläche haftenden Verunreinigungen zu einem Ausfall des Leiterbahnstanzgitters und damit des Steuergerätes führen.
Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erklärt.
Es zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch ein Leiterbahnstanzgitter, das in einem ersten Werkzeug gehalten wird, wobei das Kernelement bereits teilweise von einer kunststoffhaltigen ersten Kunststoffschicht umgeben ist,
2 das Leiterbahnstanzgitter mit der ersten Kunststoffschicht aus 1 in einem zweiten Werkzeug, in dem bereits eine zweite Kunststoffschicht, die leitenden Abschnitte und die erste Kunststoffschicht umgebend, ausgebildet ist und
3 das erfindungsgemäße Leiterbahnstanzgitter aus 2 ohne das zweite Werkzeug.
Die Figuren sind lediglich schematischer Darstellungsart, wobei für die gleichen Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
In 1 ist ein Leiterbahnstanzgitter dargestellt. Das Leiterbahnstanzgitter weist ein Kernelement 1 auf, das aus Metall oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff gefertigt ist oder zumindest metallische Abschnitte aufweist um elektrische Leiterbahnen zu definieren. Über die Leiterbahnen werden elektrisch Ströme zielgerichtet geleitet.
Ein erster Bereich 13 ist dabei von einer ersten Kunststoffschicht 2 umgeben. Ein zweiter Bereich 14 steht aus der Kunststoffschicht 2 heraus.
Diese erste Kunststoffschicht 2 ist dabei in einem Hohlraum 3 ausgebildet, der im Inneren eines ersten Werkzeugs 4 ausgebildet ist.
Das erste Werkzeug 4 stützt sich dabei an ersten Abstützbereichen 5 an dem Kernelement 1 des Leiterstanzgitters ab. Insbesondere stützt sich das erste Werkzeug 4 auch an oder neben den elektrisch leitenden Abschnitten des Leiterbahnstanzgitters, die in 1 im Querschnitt nicht dargestellt sind, ab.
Die erste Kunststoffschicht 2 weist auch Abstützbereiche 6 auf, die für eine nachfolgende Fertigung einer zweiten Kunststoffschicht 7, wie sie in 2 dargestellt ist, benötigt werden. In 2 stützt sich dabei ein zweites Werkzeug 8 an den Abstützbereichen 6, die nach Art eines Zapfens 9 ausgeformt sind, ab.
Die zweite Kunststoffschicht 7 umgibt dabei einen die leitenden Abschnitte des Leiterbahnstanzgitters umfassenden Bereich, die auch, zumindest überwiegend, die erste Kunststoffschicht 2 umfasst. Allerdings findet meist keine stoffliche Verbindung zwischen der ersten Kunststoffschicht 2 und der zweiten Kunststoffschicht 7 statt. Zwar ist es möglich, Rippen vorzusehen, doch haben diese dann als Schmelzrippen ausgebildeten Elemente oft gewisse Nachteile, z. B. dass dann das gesamte Leiterbahnstanzgitter im Hochtemperaturbereich eventuell nicht die geforderte Zuverlässigkeit aufweist.
Es bildet sich daher meist ein kleiner ungewünschter Spalt 10 aus. Dieser Spalt 10, nach Art einer Mikrokavität, zieht sich von einer Außenoberfläche 11 bis zu den leitenden Abschnitten des Leiterbahnstanzgitters hin.
Gemäß der Erfindung wird nun die Außenoberfläche 11 der zweiten Kunststoffschicht 7 mit einem Klebstoff, insbesondere einem wärmeaushärtenden Klebstoff und/oder einem strahlenaushärtenden Klebstoff und/oder einem anaerob härtenden Klebstoff überzogen.
Nach Anlegen einer Vakuums, wird der Klebstoff in den Spalt 10 hineingezogen und füllt diesen teilweise oder vorzugsweise vollständig aus.
In einem nächsten Schritt wird dann die Außenoberfläche 11 der zweiten Kunststoffschicht 7 abgewaschen, ohne jedoch den Spalt 10 vom Klebstoff zu befreien.
Nachfolgend wird der Klebstoff im Spalt 10 ausgehärtet. Auch kann das Aushärten schon vorher stattfinden, wobei es sogar möglich ist, dann Klebstoff, der auf der Außenoberfläche der zweiten Kunststoffschicht 7 vorhanden ist, zu akzeptieren. Lediglich die entsprechenden Anschlüsse auf dem Leiterbahnstanzgitter sollten von dem Klebstoff freigehalten werden.
Das Leiterbahnstanzgitter wird dann mit anderen Komponenten zu einem Steuergerät verbaut und findet beispielsweise Anwendung in Aggregaten von Kraftfahrzeugen.
Der Klebstoff, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 in dem Spalt 10 vorhanden ist, bildet dabei eine Zwischenschicht 12. Die Zwischenschicht 12 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 3 nur einfach vorhanden. Werden jedoch mehr als zwei Kunststoffschichten verwendet, so isst es möglich, dass mehrere Zwischenschichten 12, insbesondere auch übereinander gelagert, vorhanden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007045511 A1 [0002]
DE 102007017532 A1 [0010]

Claims

Leiterbahnstanzgitter mit einem Kernelement (1) das zum Leiten elektrischer Ströme ausgebildet ist, wobei das Kernelement (1) zumindest einen mit mehreren Kunststoffschichten (2, 7) ummantelten ersten Bereich (13) und zumindest einen zweiten Bereich (14), der der Kontaktierung einer Zusatzkomponente dient, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine von zumindest einer Kunststoffschicht (2, 7) bedeckte und Klebstoff umfassende Zwischenschicht (12) vorhanden ist.
Leiterbahnstanzgitter, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (12) zumindest zwischen zwei Kunststoffschichten (2, 7) angeordnet ist.
Leiterbahnstanzgitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein wärmeaushärtender, strahlenhärtender und/oder anaerob härtender Klebstoff ist.
Leiterbahnstanzgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Kunststoffschichten (2, 7) durch einen Spalt (10), der nach Art einer Mikrokavität ausgebildet sein kann, von einander beabstandet sind, wobei der Spalt (10) teilweise oder vollständig durch den Klebstoff ausgefüllt ist.
Leiterbahnstanzgitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in den Spalt (10), diesen dauerhaft verschließend, eingebracht ist.
Leiterbahnstanzgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff unauswaschbar an zumindest einer Kunststoffschicht (2, 7) haftend angebracht ist.
Leiterbahnstanzgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenoberfläche des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs im Wesentlichen klebstofffrei ausgeführt ist.
Steuergerät mit einem Leiterbahnstanzgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zum Herstellen von Leiterbahnstanzgittern für ein Steuergerät, wobei auf einem ersten Bereich sich zumindest teilweise überlagernde Kunststoffschichten (2, 7) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenoberfläche (11) des Leiterbahnstanzgitters mit einem Klebstoff benetzt wird, der dann unter Hilfe eines Vakuums in zumindest einen, an eine Kunststoffschicht (2, 7) grenzenden Spalt (10) im Inneren des dabei gebildeten Schichtenaufbaus eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abwaschen des Klebstoffs von der Außenoberfläche (11) der noch in dem Spalt (10) vorhandene Klebstoff ausgehärtet wird.