DE102011077187A1

DE102011077187A1 - Abschirmung und Herstellung einer solchen Abschirmung

Info

Publication number: DE102011077187A1
Application number: DE102011077187A
Authority: DE
Inventors: Christian Heigl; Dr. Specht Klaus; Jörg Himmel; Jürgen Herzig
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: DE102011077187B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abschirmung und ein Herstellverfahren einer Abschirmung, wobei die erfindungsgemäße Abschirmung umfasst ein erstes Halbzeug (10) mit einer ersten Folie (14) und ein zweites Halbzeug (20) mit einer zweiten Folie (24) umfasst und die erste und zweite Folie (14, 24) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sind. Die erste und zweite Folie (14, 24) sind weiterhin so miteinander verbunden, dass die elektrische und/oder elektronische Komponente, die zwischen der ersten Folie (14) und zweiten Folie (24) angeordnet ist, von diesen umschlossen ist. Auf der der Komponente zugewandten Seite der ersten und zweiten Folie (14, 24) weisen die Folien (14, 24) zumindest bereichsweise eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material (12, 22) auf. Dies bedeutet, dass die äußere Kontur der Komponente zumindest in einer Richtung des Umfangs von dem ersten und zweiten Halbzeug (10, 20) umgeben ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abschirmung für eine elektrische und/oder elektronische Komponente sowie die Herstellung einer solchen Abschirmung. Die Abschirmung ist insbesondere in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellen-, Elektro- oder Hybridantrieb vorgesehen und umfasst ein erstes Halbzeug mit einer ersten Folie und ein zweites Halbzeug mit einer zweiten Folie, die jeweils aus einem isolierenden Material hergestellt sind. Die erste und zweite Folie sind miteinander verbunden, wobei die elektrische und/oder elektronische Komponente von der ersten und zweiten Folie umschlossen ist. Darüber hinaus ist an der ersten und zweiten Folie je ein elektrisch leitfähiges Material zu Abschirmungszwecken angeordnet.
Stand der Technik
Das Abschirmen elektronischer und elektrischer Bauteile zum Schutz vor elektro-magnetischen Strahlen, ist bereits seit langem ein Thema, insbesondere bei der Übertragung von hohen Spannungen, sowie bei frequenzbelasteten Bauteilen und Geräten. So werden u. a. einzelne oder mehrere Leiter von einem Abschirmungsmaterial umgeben. Als Abschirmungsmaterial dient in der Regel ein metallisches Drahtgeflecht oder eine metallische Folio, die um den oder die Leiter gewickelt sind. Die Herstellung von mit einem derartigen Abschirmungsmaterial umgebenen Leitungen ist sehr aufwändig und eine Kontaktierung der Abschirmung kann nur schwierig automatisiert werden.
Zum Abschirmen von Bauteilen wird auch oftmals ein Gehäuse mit einer Schirmschicht verwendet, das jedoch beispielsweise im Bezug auf die Kontaktierung oder Formgebung große Anforderungen an die Konstruktion und Herstellung stellt. So wird z. B. eine metallische, elektrisch leitende Gitterstruktur mit einem Kunststoff umspritzt, wobei die Gitterstruktur einen Masseanschluss aufweist. Eine entsprechende 3D-Gitterstruktur muss dabei zuerst aufwendig hergestellt und im Anschluss mit dem Kunststoff umspritzt werden. Dabei dient der Kunststoff als Berührungsschutz und Gehäusewandung. Auch hier ist die Herstellung einer entsprechenden Abschirmung eines Bauteils arbeits- und ressourcenintensiv.
In der DE 197 55 952 C1 wird ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines abgeschirmten Gehäuseteils eines Mobiltelefons oder Computers offenbart. Das Gehäuseteil besteht aus einem Verbundmaterial, das eine kaltverformbare Trägerfolie umfasst. Zur Herstellung des Gehäuseteils wird die Trägerfolie schlagartig mit einem Druckfluid beaufschlagt, so dass sie in einen Formhohlraum einer Negativform oder an einer Positivform angeformt wird, wobei die Arbeitstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur gehalten wird. An der Trägerfolie ist ein Gitter, Netz oder Gewebe aus einem elektrisch leitfähigen Material ankaschiert. Ein elektrisch leitfähiger Heißsiegelkleber dient zum Haften des Gitters, Netzes oder Gewebes an der Trägerfolie. Durch dieses Verfahren können geschirmte Gehäuseteile mittels Hochdruckformen hergestellt werden. Nach oder vor dem Bestücken der mehreren Gehäuseteile mit elektrischen bzw. elektronischen Komponenten müssen die Gehäuseteile zusammengebaut werden, wobei insbesondere eine präzise, gleichmäßige und ununterbrochene Verbindung des Gitters, Netzes oder Gewebes schwierig ist. Somit ist die angestrebte Abschirmung nicht nur aufwändig herzustellen sondern weist zudem Probleme hinsichtlich einer homogenen und sicheren Abschirmung auf.
Die US 7,550,666 B2 beschreibt eine Vorrichtung zur Abschirmung einer Leitungsverbindung bzw. Abzweigung, wobei die Leitungen im Bereich der Verbindung und/oder Abzweigung von einer Umhüllung umwickelt werden. Die Umhüllung ist mehrteilig ausgeführt und umfasst eine innere Isolierung, eine Abschirmungsschicht und eine äußere Isolierung. Diese Form einer Abschirmung eignet sich lediglich zur Abschirmung von länglichen Objekten, wie z. B. Leitungen, die radial mit der Vorrichtung umwickelt werden können.
In der DE 196 49 972 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kabelbäumen offenbart. Das Herstellverfahren sieht vor, dass mehrere Litzenleiter auf eine Trägerfolie aufgelegt werden. Auf die Litzenleiter und die Trägerfolie wird eine isolierende Schutzfolie aufgebracht und gegen die Trägerfolie gepresst, so dass die Litzenleiter zu etwa einer Hälfte von der Trägerfolie und zu etwa der anderen Hälfte von der Schutzfolie umschlossen sind. Die Kontur der Trägerfolie kann entsprechend der Struktur des Leitungssatzes angepasst werden. Diese Verfahren eignen sich insbesondere für die Isolierung von Leitungen. Die EMV der Leitungen wird durch die Verwendung geschirmter Leitungen oder durch eine definierte Lage der Leitungen zueinander hergestellt.
Nachfolgend wird zum weiteren Verständnis eine kurze Erläuterung der Begriffe Leiter und Leitung gegeben. Ein Leiter im Sinne der Elektrotechnik bzw. Elektronik umfasst einen Leiterkern, der zum Führen eines Potentials dient. Der Leiterkern kann als massiver Strang, d. h. im Wesentlichen einteilig und somit als massiver Leiter oder als mehrdrähtiger Strang und somit als mehrdrähtiger Leiter bzw.
Litzenleiter oder auch als Geflecht und somit als Maschenleiter ausgeführt sein. Der Leiterkern kann ggf. von einer Leiterisolierung umgeben sein. Somit wird unter dem Begriff Leiter sowohl ein Leiterkern für sich als auch ein Leiterkern mit einer an dem Leiterkern angeordneten Isolierung verstanden und ist als deren Oberbegriff zu verstehen. Ein blanker Leiter beschreibt einen Leiterkern, um den zumindest in einem bestimmten Abschnitt keine Isolierung angeordnet ist.
Eine Leitung umfasst wenigstens einen, insbesondere mehr als einen Leiter. Die Leitung kann für sich wenigstens eine eigene Isolierung, meist auch Mantel oder Leitungsisolierung genannt, aufweisen. Somit kann beispielsweise eine Leitung zwei Leiterkerne, die für sich jeweils mit einer Leiterisolierung umgeben sind, und eine Leitungsisolierung, die die Leiterkerne bzw. die Leiterisolierungen umgibt, aufweisen. Somit ist jeder Leiter eine Leitung, aber nicht jede Leitung ein Leiter.
Wie aus dem Stand der Technik zu erkennen ist, ist das Umgeben von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten zur Abschirmung der Komponenten nur bedingt und mit großem Aufwand möglich. Keines der bekannten Verfahren ist geeignet, eine Abschirmung der Komponenten bereitzustellen, die bei wechselnden Einflüssen, wie z. B. Temperaturschwankungen, Vibrationen und Feuchtigkeit, die Komponenten vollständig und sicher vor elektromagnetischer Strahlung abschirmt und gleichzeitig weitgehend automatisiert hergestellt werden kann. Insbesondere bei der DE 197 55 952 C1 besteht die Gefahr, dass sich bei Vibrationen die Verbindung der Abschirmung löst und die Gehäuseteile, d. h. die Netze o. ä., nicht mehr miteinander verbunden sind. Somit wäre die Abschirmung der Komponenten lediglich partiell gegeben.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist demnach, eine Abschirmung für zumindest eine elektronische und/oder elektrische Komponente bereitzustellen, die einfach und möglichst automatisierbar herstellbar ist und auch unter schwierigen und wechselnden Betriebsbedingungen, wie z. B. bei Automotive-Anwendungen, eine sichere Abschirmung der elektronischen und/oder elektrischen Komponente gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Abschirmung gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zur Herstellung einer Abschirmung gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Abschirmung umfasst ein erstes Halbzeug aus einer ersten Folie und ein zweites Halbzeug aus einer zweiten Folie, wobei die erste und zweite Folie aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sind. Die erste und zweite Folie sind weiterhin so miteinander verbunden, dass die elektrische und/oder elektronische Komponente, die zwischen der ersten Folie und zweiten Folie angeordnet ist, von diesen umschlossen ist. Auf der der Komponente zugewandten Seite der ersten und zweiten Folie weisen die Folien zumindest bereichsweise eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material auf. Dies bedeutet, dass die äußere Kontur der Komponente zumindest in einer Richtung des Umfangs von dem ersten und zweiten Halbzeug umgeben ist. Die Komponente kann beispielsweise lediglich in X- und Z-Richtung umgeben sein, wogegen die erfindungsgemäße Abschirmung in Y-Richtung offen ist. Grundsätzlich kann das umschließen eines zylindrischen Körpers wie z. B. einer Leitung, so ausgeführt sein, dass das erste und zweite Halbzeug lediglich entlang der Mantelfläche angeordnet ist, wogegen die Grund- und Deckfläche nicht vom ersten und/oder zweiten Halbzeug bedeckt sind, so dass eine elektrische Zu- und/oder Ableitung der Komponente über die Ebene der Deck- und/oder Grundfläche möglich ist. Darüber hinaus kann das Zu- und/oder Abführen eines elektrischen Potentials zum bzw. vom elektrisch leitfähigen Material über die Ebene der Deck- und/oder Grundfläche möglich sein. Analog gilt dieses Beispiel für jede geometrische Form.
Das erste und/oder zweite Halbzeug sind vorzugsweise im Wesentlichen fluiddicht, insbesondere gasdicht, ausgebildet. In einer Ausführungsform können das erste und/oder zweite Halbzeug auch lediglich für ein Fluid diffundierend, beispielsweise als Membran, ausgebildet sein, so dass eine in unmittelbarer Umgebung des Leiters befindliche Luft und/oder Flüssigkeit nach außen transportiert werden bzw. durch das erste und/oder zweite Halbzeug diffundieren kann und somit von der Abschirmung wegtransportiert wird, wogegen ein erneutes Eindringen eines Fluids verhindert wird.
Weiterhin kann das erste und/oder zweite Halbzeug zumindest Bereichsweise Öffnungen und/oder Poren aufweisen, so dass beispielsweise die Schicht aus elektrisch leitfähigem Material über die Öffnungen bzw. Poren zugänglich sind. Somit kann eine in der Abschirmung eingeschlossene Luft oder Flüssigkeit nach außen abgeführt werden.
Das elektrisch leitfähige Material kann beispielsweise eine leitfähige Paste, die elektrisch leitfähige Partikel aufweist, ein Drahtgeflecht, eine elektrisch leitfähige Folie, ein dünnes Metallblech und/oder eine Schicht elektrisch leitfähiger Partikel sein. Vorzugsweise wird eine elektrisch leitfähige Folie oder eine Folie mit elektrisch leitfähigen Partikeln verwendet. Wie oben dargelegt umgibt das elektrisch leitfähige Material die elektrische und/oder elektronische Komponente, wodurch eine Abschirmung der Komponente ermöglicht wird. Damit das Potential des elektrisch leitfähigen Materials nicht mittels fremder Felder beeinflusst wird, kann beispielsweise eine Verbindung des elektrisch leitfähigen Materials mit einem Massepotential vorgesehen sein.
Insbesondere, wenn die elektrische und/oder elektronische Komponente in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, ist sie hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dazu kommen beispielsweise bei Brennstoffzellen-, Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen Anforderungen bezüglich der Verträglichkeit von hohen Strömen und Spannungen sowie unterschiedlichen Frequenzen. Dabei ist zu Bemerken, dass einzelne elektronische und elektrische Bauteile eines Fahrzeugs beispielsweise frequenzabhängig sind, so dass Störsignale, magnetische Interferenzen und/oder eine Induktion die Betriebssicherheit und das Betriebsverhalten des Fahrzeugs massiv beinträchtigen können.
Deshalb weist die Erfindung den Vorteil auf, dass z. B. bestimmte, mehrere oder alle Leiter eines Leitungssatzes zumindest bereichsweise, d. h. an besonders kritischen Stellen, mit einer, ggf. zusätzlichen, Abschirmung gemäß der Erfindung versehen sind. Die Leiter, vorzugsweise jeder Leiter, sind dabei von den Seiten, senkrecht zu ihrer Längserstreckung von einer Abschirmung umgeben. Die Abschirmung ist dabei so ausgestaltet, die Leiter zwischen einer ersten und einer zweiten Folie angeordnet sind, wobei auf der den Leitern zugewandten Seite der ersten und/oder zweiten Folie das elektrisch leitfähige Material aufgebracht ist. Die elektrisch leitfähigen Materialien der ersten und zweiten Folie sowie die erste und zweite Folie sind dabei miteinander verbunden. Somit sind eine vollständige Abschirmung der Leiter, vorzugsweise von jedem Leiter, sowie ein Berührungsschutz des leitfähigen Materials gegeben.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Abschirmung von Leitungen beschränkt. Vielmehr sollte es selbstverständlich sein, dass die Abschirmung an bzw. um Verbindungsstellen von Leitungen wie Kontakten oder Leitungsverbindern oder beliebigen anderen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen angeordnet werden kann. Ein derartiges Bauteil kann beispielsweise eine Sicherung, ein Schaltgerät oder eine Schaltanordnung mit verschiedenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen sein. Somit wird hier zur Vereinfachung jedes elektrische, elektronische oder anderweitige Bauteil, das elektromagnetisch beeinflussbar ist, unter den Begriff Komponente zusammenfasst.
In einer Ausführungsform können das erste und zweite Halbzeug der Abschirmung so ausgestaltet sein, dass zwischen dem ersten und zweiten Halbzeug ein Hohlraum ausgebildet ist, der von dem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist. Der Hohlraum dient dabei der Aufnahme der zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Komponente. Der Hohlraum kann durch selektives Verbinden der ersten Folie mit der zweiten Folie hergestellt sein. Weiterhin kann der Hohlraum so ausgebildet sein, dass Luft-/Gaseinschlüsse zur beispielsweise besseren Temperaturbeständigkeit der Komponente, als Toleranzausgleich oder zur Verformung vorgesehen sind.
In einer Alternative kann der Hohlraum entsprechend der Komponente ausgebildet sein, so dass er die Komponente formschlüssig umgibt. Somit geht das erste und/oder zweite Halbzeug eine formschlüssige Verbindung mit der Komponente ein. Eine Befestigung der Abschirmung an der Komponente wird somit erzielt und/oder verbessert. Zusätzlich oder alternativ können auch Haltemittel mit beispielsweise einer Hinterschneidung oder Öffnungen zum Tiefziehnieten an der Komponente vorgesehen sein. Weiterhin kann durch die formschlüssige Ausbildung der benötigte Platz- und Materialbedarf des abgeschirmten Bauteils reduziert und der Bauraum des derart mit einer Abschirmung versehenen Bauteils optimiert werden.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass der Hohlraum zusätzlich beispielsweise mit einem Fluid befüllt ist. Das Fluid kann unter anderem als Toleranzausgleich, Druckpolster und/oder Wärmeleitelement zum Schutz elektrischer Bauteile bzw. der Komponente in dem Hohlraum eingesetzt werden. Dazu kommt beispielsweise Helium mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit in Betracht. Darüber hinaus können selbstverständlich auch geeignete Flüssigkeiten verwendet werden.
Alternativ kann eine Wärmeisolation der Komponente durch das Fluid stattfinden. So können insbesondere Gase wie Krypton, Argon oder Xenon als Füllfluid in den Hohlraum eingebracht bzw. im Hohlraum vom ersten und zweiten Halbzeug umfasst sein.
Das elektrisch leitfähige Material dient insbesondere zum Abschirmen der Komponente. Dazu nimmt das elektrisch leitfähige Material elektromagnetische Felder auf und verhindert so, dass die Felder von der Umwelt auf die Komponente und/oder von der Komponente auf die Umwelt übertragen werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn das elektrisch leitfähige Material das durch die Felder entstandene Potential ableitet und somit mit beispielsweise einem Potentialausgleich, wie z. B. Masse, verbunden ist. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das elektrisch leitfähige Material eine Zu- und/oder Ableitung aufweisen. Die Zu- und/oder Ableitung kann so ausgebildet sein, dass sich das elektrisch leitfähige Material der ersten und/oder zweiten Folio über entsprechend die erste und/oder zweite Folie erstreckt, so dass eine Kontaktierung des elektrisch leitfähigen Materials möglich ist. Eine Kontaktierung kann beispielsweise mittels Lötanschluss oder Klemmkontakt durchgeführt werden. Auch eine alternative Kontaktierung über erhitzte Metallstifte, die die erste oder zweite Folie von außen lokal aufschmelzen und durchdringen und mit dem leitfähigen Material kontaktiert werden, ist prinzipiell denkbar Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in der ersten und/oder zweiten Folie Öffnungen ausgebildet sind, so dass das elektrisch leitfähige Material zugänglich und eine Kontaktierung des elektrisch leitfähigen Materials ermöglicht ist. Anstatt der Öffnungen können auch Kontaktierungsmittel, wie z. B. elektrisch leitfähige Plättchen, elektrisch leitfähige Dotierungspartikel oder elektrisch leitfähige Folienabschnitte in die erste und/oder zweite Folie integriert bzw. in diesen angeordnet sein.
Dient die erfindungsgemäße Abschirmung zum Abschirmen eines elektrischen und/oder elektronischen Komponente, kann das elektrisch leitfähige Plättchen beispielsweise mittels Schweißen elektrisch und/oder mechanisch an dem Gehäuse der elektrischen und/oder elektronischen Komponente gesichert und verstärkt werden. Dazu könnte beispielsweise elektrisches Kontaktschweißen verwendet werden. Die elektrische und/oder elektronische Komponente kann dazu an einer dem Plättchen korrespondierenden Stelle einen Kontaktpunkt aufweisen, der mit dem Plättchen verschweißt ist. Hierzu kann beispielsweise eine entsprechende Schweißspannung sowohl am elektrisch leitfähigen Material der Abschirmung als auch am Gehäuse der Komponente angelegt werden, so dass ein verschweißen zwischen dem Kontaktpunkt und dem Plättchen stattfindet. Der Kontaktpunkt kann dazu z. B. das erste Halbzeug der Abschirmung durchdringen.
Um den Betrieb der Komponente und/oder eines weiteren Betriebsmittels innerhalb des Hohlraums sicherzustellen kann dem Betriebsmittel bzw. der Komponente eine Zu- und/oder Abführung bereitgestellt sein. Diese Zu- und/oder Abführung kann beispielsweise als eine von der Komponente separat ausgeführte Leitung ausgeführt sein. Es ist aber auch möglich, dass die Zu- und/oder Abführung ein integraler Bestandteil der Komponente darstellt. Insbesondere wenn die abzuschirmende Komponente ein Leiter oder eine Leitung ist, stellt die Komponente ein Leiterstück oder ein Leitungsstück dar. Die Zu- und/oder Abführung sowie das Leiterstück bzw. Leitungsstück sind somit Bestandteile und integrale Bestandteile des Leiters bzw. der Leitung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die Zu- und/oder Abführung im Wesentlichen zwischen dem ersten und zweiten Halbzeug nach außen, d. h. nach außerhalb der Abschirmung, erstreckt.
Weiterhin kann die erste und/oder zweite Folie einen Verbindungsbereich aufweisen, in dem keine Schicht aus einem leitfähigem Material angeordnet ist. Insbesondere wenn z. B. in Umfangsrichtung der Komponente die erste und zweite Folie größer als das elektrisch leitfähige Material dimensioniert ist und die erste und zweite Folie das elektrisch leitfähige Material überdecken, bilden die äußeren freiliegenden Randbereiche der ersten und zweiten Folie, die nicht dem elektrisch leitfähigen Material zugeordnet sind, Verbindungsbereiche.
Somit ist bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Abschirmung das leitfähige Material vollständig von der ersten und/oder zweiten Folie umschlossen. In dem Verbindungsbereich ist in dieser Ausführungsform eine Verbindung bzw. Kontaktierung des elektrisch leitfähigen Materials nach außen grundsätzlich nicht möglich bzw. verhindert. Darüber hinaus kann somit, insbesondere bei der Verwendung eines Drahtgeflechts, eine wasserdichte Ausführung der Abschirmung realisiert werden.
Insbesondere wenn mehrere elektrische und/oder elektronische Komponenten mit der erfindungsgemäßen Abschirmung versehen sind kann der Verbindungsbereich der ersten Folie zumindest teilweise in Anlage zum Verbindungsbereich der zweiten Folie kommen. Selbstverständlich kann ein im Randbereich der Folie angeordneter Verbindungsbereich der ersten Folie teilweise zu der der Komponente abgewandten Seite der zweiten Folie in Anlage kommen.
Eine Ausführungsform kann so ausgebildet sein, dass das elektrisch leitfähige Material des ersten Halbzeugs das elektrisch leitfähige Material des zweiten Halbzeugs kontaktiert. Vorzugsweise ist dabei der Kontaktierungsbereich derart ausgeführt, dass er die Komponente umfangsseitig vollständig umfasst, wobei ggf. das elektrisch leitfähige Material von der Innenseite, d. h. von der Komponente aus, zugänglich sein kann. Dies kann insbesondere zur Verbindung des elektrisch leitfähigen Materials mit beispielsweise einem Potentialleiter oder einem Potentialpunkt, z. B. einen Masseanschluss, dienen, wobei im Hohlraum eine Verbindung zwischen dem Potentialleiter und dem elektrisch leitfähigen Material hergestellt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Kontaktierungsbereich eine Verbindung zwischen dem elektrisch leitfähigen Material und einem Stecker, insbesondere einem Anschluss eines Steckers herstellt.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erste Folie und die zweite Folie formschlüssig miteinander verbunden sind. Die erste und zweite Folie können beispielsweise mittels Tiefziehnieten so miteinander verbunden werden, dass zwischen der ersten und zweiten Folie eine unlösbare Verbindung geschaffen ist. Dazu kann z. B. die erste Folie eine Öffnung aufweisen, in die die zweite Folie eindringt und den Rand der Öffnung hintergreift. Alternativ kann die zweite Folie gezielt punktuell auf die erste Folie gedrückt werden, so dass die zweite Folie in das Material der ersten Folie eingedrückt wird, wodurch Hinterschneidungen im Material der ersten Folie gebildet werden. Ein derartiger Vorgang ist unter anderem bei metallischen Werkstoffen als Clinchen oder Tiefziehnieten bekannt. Weiterhin können an beispielsweise der ersten Folie Hinterschnitte ausgebildet sein. Beim Zusammenbringen der ersten Folie mit der zweiten Folie, beispielsweise mittels Tiefziehen oder Hochdruckverformung (High Pressure Formung – HPF), wird die zweite Folie derart beaufschlagt, dass die zweite Folie in die Hinterschnitte der ersten Folie eingreift und somit mit der ersten Folie verbunden ist. Abgesehen der ausführlich dargestellten Verbindungsmöglichkeiten ist es selbstverständlich, dass zur Verbindung zwischen der ersten und zweiten Folie eine Niete, ein Bolzen jeweils aus einem geeigneten Material und/oder eine Bördelung bzw. Falzung vorgesehen sein kann. Weiterhin kann zur formschlüssigen Verbindung ein Haftvermittler, insbesondere ein Klebstoff, eingesetzt werden. Der Klebstoff formt sich dabei den Fügepartnern, z. B. erste und zweite Folie, entsprechend den Oberflächenkonturen an und verbindet somit die Fügepartner. Beispielsweise durch die Ausgestaltung des ersten und/oder zweiten Halbzeugs mit Öffnungen und/oder Poren können diese zum Abtransport von Abspaltmaterialien bzw. Abspaltstoffen bei einer Reaktion des Haftvermittlers dienen. Somit können eventuell nach der Herstellung der Abschirmung entstandene Gaseinschlüsse vermieden werden.
Weiterhin können bei der Ausführung des ersten und/oder zweiten Halbzeugs mit Öffnungen und/oder Poren diese zur Herstellung einer Verbindung, beispielsweise mittels Hintergreifen und/oder Verrosten, verwendet werden.
Alternativ zur formschlüssigen Verbindung zwischen der ersten und zweiten Folie kann auch eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein. So kann auf der Oberfläche der ersten und/oder zweiten Folie ein Haftvermittler, beispielsweise ein Klebstoff aufgebracht sein. Der Haftvermittler kann in einer Ausführungsform lediglich Bereichsweise auf der ersten und/oder zweiten Folie aufgebracht sein, beispielsweise ist der Haftvermittler nur punktuell aufgebracht.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Haftvermittler ebenfalls zur Befestigung des elektrisch leitfähigen Materials dient. Der Haftvermittler kann so konzipiert sein, dass er das elektrisch leitfähige Material durchdringt oder anlöst, um ein Anhaften des elektrisch leitfähigen Materials jeweils an der ersten oder zweiten Folie zu bewirken.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sich der Haftvermittler bzw. Klebstoff im Bereich des elektrisch leitfähigen Materials vom Klebstoff in den Bereichen, die nicht mit dem elektrisch leitfähigen Material in Anlage sind, unterscheidet. So kann beispielsweise ein Klebstoff mit leitfähigen Partikeln und/oder ein Lot eingesetzt werden. Insbesondere, wenn das leitfähige Material der ersten und/oder zweiten Folie durchlässig, z. B. ein Drahtgeflecht, ist, sind leitfähige flüssige Klebstoffe von Vorteil. So ist es möglich, den Kontaktbereich zwischen dem leitfähigen Material der ersten Folie und dem leitfähigen Material der zweiten Folie zu sichern, wobei gleichzeitig der Wert eines möglichen Übergangswiderstands herabgesetzt wird.
Weiterhin können reaktive Haftvermittler eingesetzt werden, die mittels beispielsweise optischer Bestrahlung, Erwärmung oder Druck härten.
In einer Ausführungsform kann anstatt oder zusätzlich zu einem Haftvermittler ein Verschweißen und/oder Verlöten vorgesehen sein. Eine entsprechende Schweißnaht kann z. B. eine Begrenzung zwischen abgeschirmten Bereiche bilden, zum vollständigen Trennen bzw. Aufteilen und/oder zur partiellen Verbindung einzelner Schichten des ersten und/oder zweiten Halbzeugs dienen.
Ferner kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Halbzeug lösbar angeordnet ist. So kann beispielsweise das zweite Halbzeug lediglich als Hilfsschicht zur Herstellung der Abschirmung eingesetzt und nach dem Herstellungsvorgang wieder entfernt werden. Somit kann z. B. ein vorkonfektioniertes erstes Halbzeug mit einem elektrisch leitfähigen Material bereitgestellt werden, wobei die Kontur des ersten Halbzeugs nicht der Form eines Umformwerkzeugs, beispielsweise eines Druckluftumformwerkzeugs, entspricht. Mittels des zweiten Halbzeugs kann schließlich ein möglicher Überstand des Werkzeugs ausgeglichen werden. D. h., es kann ein bereits vorgeschnittenes erstes Halbzeug verwendet werden. Darüber hinaus kann das zweite Halbzeug auch die Funktion einer Schutzschicht umfassen, um das erste Halbzeug bzw. das elektrisch leitfähige Material vor einer Beschädigung zu schützen. Als Material für das zweite Halbzeug kann beispielsweise eine Gummifolie vorgesehen sein. Ein derartiges funktionelles zweites Halbzeug kann auch insbesondere in Kombination dem ersten Halbzeug mit Öffnungen bzw. Poren Verwendung finden.
Weiterhin kann eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abschirmung vorsehen, dass auf der Schicht aus elektrisch leitfähigen Material der ersten und/oder zweiten Folie auf der der elektrischen und/oder elektronischen Komponente zugewandten Seite zumindest bereichsweise eine weitere Schicht aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist. Diese weitere isolierende Schicht kann unter anderem als Folie bereitgestellt und gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren und/oder Vorrichtungen mit dem auf der ersten bzw. zweiten Folie angeordneten elektrisch leitfähigen Material verbunden sein.
Durch eine derartige Ausführung können beispielsweise zur Herstellung eines Leitungssatzes blanke Leiter, d. h. nichtisolierte Leiter, verwendet werden, die schließlich über zwei Seiten von einer elektrisch nichtleitenden Schicht umgeben sind. Über und/oder um die elektrisch nichtleitende Schicht ist das elektrisch leitfähige Material als Abschirmung angeordnet, wobei diese Abschirmung wiederum von der ersten und zweiten Folie umschlossen ist.
Weiterhin kann auf den weiteren inneren Schichten aus elektrisch isolierendem Material eine Ausnehmung ausgebildet sein, die ein Kontaktieren des elektrisch leitfähigen Materials der ersten und/oder zweiten Folie ermöglicht. Alternativ könnte die innere elektrisch isolierende Schicht aufgesprüht sein, so dass mittels geeigneter Blende eine Öffnung in der Schicht hergestellt und eine Kontaktierungsmöglichkeit des elektrisch leitfähigen Materials bereitgestellt ist. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch ein leitendes Element in der inneren isolierenden Schicht, beispielsweise ein metallischer Einsatz, ausgebildet sein, der das elektrisch leitfähige Material kontaktiert.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die auf der ersten Folie angeordneten Schichten achssymmetrisch zu den auf der zweiten Folie angeordneten Schichten ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass das erste Halbzeug und das zweite Halbzeug hinsichtlich der Komponente eine Gleichsinnorientierung aufweisen und somit im Bezug auf die Komponente einen spiegelsymmetrischen Aufbau aufweisen. Die Reihenfolge der Schichten des ersten und zweiten Halbzeugs von der abzuschirmenden Komponente aus betrachtet ist somit identisch. Somit kann eine standardisierte Folie als erste und zweite Folie eingesetzt werden. Der Schichtaufbau und die Herstellung der Abschirmung bzw. das Aufbringen der Abschirmung auf die elektrische und/oder elektronische Komponente lässt sich somit ebenso vereinfachen. In einer bevorzugten Ausführungsform können sowohl das erste als auch das zweite Halbzeug aus identischen Folienzuschnitten für die erste und die zweite Folio und/oder die jeweils auf diesen Folien aufgebrachten Schichten aus leitfähigem Material gebildet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Abschirmung für eine elektronische und/oder elektrische Komponente umfasst die Merkmale gemäß Anspruch 12, insbesondere die folgenden Schritte:

I. Herstellung eines ersten und zweiten Halbzeugs aus einer ersten und zweiten flächigen Folie, auf deren Oberfläche zumindest bereichsweise eine Schicht aus einem leitfähigen Material angeordnet wird.
II. Bereitstellen eines ersten Halbzeugs in einem Formwerkzeug, wobei das Formwerkzeug sowohl eine Negativform als auch eine Positivform einer später gewünschten dreidimensionalen Struktur sein kann.
III. Ein- bzw. Auflegen von zumindest einer elektronischen und/oder elektrischen Komponente auf die Schicht aus einem leitfähigen Material des ersten Halbzeugs. Das erste Halbzeug kann bereits in die gewünschte Struktur geformt oder lediglich in bzw. auf die Negativform bzw. Positivform gelegt sein.
IV. Einbringen eines zweiten Halbzeugs in das Formwerkzeug, wobei das zweite Halbzeug derart angeordnet ist, dass die Schicht aus einem leitfähigen Material der zumindest einen elektronischen und/oder elektrischen Komponente zugewandt ist. Das zweite Halbzeug kann ebenfalls sowohl eine Negativform als auch eine Positivform einer später gewünschten dreidimensionalen Struktur sein.
V. Verbinden des ersten und zweiten Halbzeugs durch Umformen zumindest des zweiten Halbzeugs unter Einsatz des Formwerkzeugs.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Abschirmung geschaffen, mit der eine einfache, schnelle und zuverlässige Abschirmungsmöglichkeit einer elektronischen und/oder elektrischen Komponente in nahezu beliebiger Form möglich ist. Weiterhin ist zu erwähnen, dass alle Schritte automatisiert durchgeführt werden können. Der Grad der Automatisierung für das Herstellen einer Abschirmung kann somit erhöht werden. Nach dem Verbinden des ersten und zweiten Halbzeugs bzw. dem Aufbringen des zweiten Halbzeugs auf dem ersten Halbzeug und der Komponente ist die erfindungsgemäße Abschirmung in der gewünschten dreidimensionalen Form hergestellt.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass das erste und/oder zweite Halbzeug derart verformt werden, dass ein Hohlraum ausgebildet wird. Im Hohlraum ist dabei die elektrische und/oder elektronische Komponente angeordnet. Zusätzlich zur elektrischen und/oder elektronischen Komponente können zusätzliche Bauteile, wie z. B. eine Sicherung, ein Schaltelement o. ä., in dem Hohlraum angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass verschiedene Fluide, insbesondere Gase, in den Hohlraum eingeleitet sind, beispielsweise indem das Formwerkzeug vor dem Verbinden des ersten und zweiten Halbzeugs mit dem Gas gespült bzw. geflutet wird oder aber das Gas über eine Hohlnadelinjektion nachträglich oder während der Verbindung der Folien in den Hohlraum eingebracht wird.
Beim Verbinden des zweiten Halbzeugs mit dem ersten Halbzeug bzw. beim Ausbilden des Hohlraums kann die elektrische und/oder elektronische Komponenten im Wesentlichen formschlüssig von dem ersten und zweiten Halbzeug umschlossen sein. Insbesondere durch die formschlüssige Anordnung bzw. das Anliegen des ersten und/oder zweiten Halbzeugs kann eine besonders platzsparende Abschirmung der elektrischen und/oder elektronischen Komponente geschaffen werden. Der Raumbedarf der Abschirmung ist somit minimiert, wobei zusätzlich eine komprimierte, gesicherte und auf die Komponente zugeschnittene Abschirmung erzielt wird. Darüber hinaus ist es durch die Form der Komponente möglich, eine Befestigung des ersten und/oder zweiten Halbzeugs mittels Formschluss herzustellen.
Die Verformung des ersten und oder zweiten Halbzeugs kann sowohl vor, während als auch nach dem Verbinden des ersten Halbzeugs mit dem zweiten Halbzeug stattfinden. Insbesondere, wenn das erste und/oder zweite Laminat eine nicht-komplexe 3D-Struktur aufweisen, ist eine Zwischenlagerung und ein Transport des ersten und/oder zweiten Halbzeugs in einfacher Art und Weise durch beispielsweise stapeln möglich. Aufgrund der besonders guten Lagerfähigkeit können somit die Halbzeuge für eine Serienproduktion vorkonfektioniert werden und je nach Bedarf verwendet werden. Weiterhin, wenn das erste und zweite Halbzeug achssymmetrisch zur Komponente aufgebaut sind, kann die Anzahl der benötigten Einzelteile und damit die Lager- und Herstellungsaufwendungen stark reduziert werden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass bei der Herstellung des ersten und zweiten Halbzeugs zumindest bereichsweise eine weitere Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material auf dem leitfähigen Material angeordnet wird. Somit kann ein ungewolltes Kontaktieren des leitfähigen Materials mit der elektrischen und/oder elektronischen Komponente verhindert werden und dient somit zur weiteren Isolierung des leitfähigen Materials.
Wie bereits erwähnt kann das erste und/oder zweite Halbzeug bzw. die Abschirmung einen Verbindungsbereich und/oder einen Kontaktierungsbereich umfassen, wobei die einzelnen Schichten sowohl form- als auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein können. Dazu kann beispielsweise der Schritt I oder V das Beaufschlagen des ersten und/oder zweiten Halbzeugs mittels Laserstrahlen umfassen. Durch die Laserstrahlen können bestimmte oder alle Schichten miteinander verschweißt oder beispielsweise ein Kleber, wie oben erwähnt, aktiviert werden. Weiterhin kann beispielsweise ein Laser auch zum Schneiden bestimmter Schichten des ersten und/oder zweiten Halbzeugs eingesetzt werden, um die hergestellte Abschirmung in eine bestimmte Form zu schneiden. Alternativ dazu bieten sich beispielsweise Stanz-, Säge, Präge und/oder Fräsverfahren an. Das erste und/oder zweite Halbzeug bzw. deren Schichten können bereits Vorkonfektioniert vorliegen, jedoch kann mittels Schneiden die genaue Form nachgebessert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Abschirmung kann vorsehen, dass zum Umformen des ersten und/oder zweiten Halbzeugs und/oder zum Verbinden des ersten mit dem zweiten Halbzeug ein Tiefziehverfahren oder ein Hochdruckformverfahren eingesetzt wird. Dementsprechend kann es sich beim Formwerkzeug um ein Tiefziehwerkzeug oder ein Hochdruckformwerkzeug handeln. Ein Tiefziehwerkzeug umfasst einen Stempel und eine Matrize, wobei der Stempel in Richtung der Matrize bewegt wird und auf diese drückt. Zwischen dem Stempel und der Matrize ist das erste und/oder zweite Halbzeug angeordnet. Insbesondere mittels Hochdruckformen (HPF) können die Halbzeuge präzise miteinander verbunden und auf die elektrische und/oder elektronische Komponenten aufgebracht werden. Dazu kann die Komponente und/oder eines der Halbzeuge eine Führung aufweisen. Insbesondere bei der Verwendung eines Luftdruckformgebungsverfahren, wie z. B. HPF oder Vakuumformen, sollte darauf geachtet werden, dass das erste und/oder zweite Halbzeug zumindest in eine Richtung fluddicht, insbesondere gasdicht ausgeführt ist.
Durch ein Tiefziehverfahren und/oder Hochdruckformverfahren ist es auch möglich, das erste und/oder zweite Halbzeug in eine beliebige bzw. gewünschte 3D-Form zu formen. Dies kann sowohl separat, d. h. jedes Halbzeug allein als auch während oder nach dem Verbinden des ersten mit dem zweiten Halbzeug durchgeführt werden. So ist es möglich, dass beispielsweise mittels HPF ein Leitungssatz mit der erfindungsgemäßen Abschirmung in einer gewünschten 3D-Kontur hergestellt wird, die bereits der späteren Einbaukontur in einem Fahrzeug entspricht.
Anstatt einem Tiefziehverfahren und/oder Hochdruckformverfahren kann beispielsweise Thermoformen eingesetzt werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Ausführung mit einer ersten Lage eines leitfähigen Materials beschränkt. Vielmehr ist es möglich, dass mehrere Lagen eines leitfähigen Materials verwendet werden können, die durch eine elektrische Isolierschicht voneinander getrennt sind. Diese zusätzlichen Lagen leitfähigen Materials können zum Leiten bzw. Führen eines Potentials, unabhängig von dem Abschirmpotentials der ersten Lage, geeignet sein. Beispielsweise könnte ein derartige Aufbau, im Schnitt betrachtet, ein erstes und ein zweites leitfähiges Material aufweisen, die jeweils von einer Isolationsfolie umfasst sind. Die jeweiligen Schichten sind dabei vorzugsweise elektrisch nichtleitend miteinander verbunden. Das erste leitfähige Material kann beispielsweise als Hinleiter und das zweite leitfähige Material als Rückleiter dienen. Selbstverständlich kann beispielsweise auf der Seite des Hinleiters, die nicht vom Hinleiter umgeben bzw. abgedeckt ist, ebenfalls von einem elektrisch leitfähigen Material umgeben sein, so dass ein flächiger Leiter mit drei elektrisch leitfähigen Schichten ausgebildet ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine weitere Abschirmung gemäß der Erfindung an dem flächigen Leiter angeordnet/aufgebracht wird. Vorzugsweise werden derartige flächige Leiter mittels HPF, wie oben ausgeführt, hergestellt.
Figurenbeschreibung
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden können, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen, sind der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen zu entnehmen. Diese erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 in teilweiser Explosionsansicht ein erstes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt;
2 ein erstes Halbzeug der erfindungsgemäßen Abschirmung in schematischer Darstellung zeigt;
3 ein zweites Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt;
4a eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A der 3 zeigt;
4b eine weitere schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A der 3 zeigt;
5 ein drittes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt;
6a eine Detaildarstellung der 5 entlang der Linie B zeigt;
6b eine Alternative zur 6a zeigt;
7 ein viertes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt;
8 ein fünftes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt;
9a ein Kontaktierungsbeispiel gemäß 8 zeigt;
9b ein weiteres Kontaktierungsbeispiel gemäß 8 zeigt;
10 die Herstellung einer sogenannten E-Box mit der erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt;
11 eine hergestellte E-Box nach 10 zeigt; und
12 eine alternative Herstellung einer E-Box mit einer erfindungsgemäßen Abschirmung zeigt.
In den verschiedenen Ansichten und Darstellungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Elemente.
Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Das erste Ausführungsbeispiel beschreibt dabei ein mögliches Herstellungsprinzip einer geschirmten Leitungsverbindung.
Eine erfindungsgemäße geschirmte Leitungsverbindung zwischen einer ersten geschirmten Leitung 30 und einer zweiten geschirmten Leitung 40 umfasst eine erfindungsgemäße Abschirmung über einer Verbindungsstelle der ersten und zweiten Leitung 30, 40. Die erste Leitung 30 weist von außen nach innen betrachtet eine erste Leitungsisolierung 31, eine erste Schirmschicht 32, eine erste Leiterisolierung 33 und einen ersten Leiterkern 34 auf. Entsprechend umfasst die zweite Leitung 40 eine zweite Leitungsisolierung 41, eine zweite Schirmschicht 42, eine zweite Leiterisolierung 43 und einen zweiten Leiterkern 44.
Die erste Leitung 30 und die zweite Leitung 40 sind durch ein Verbindungselement 50 miteinander verbunden. Das Verbindungselement 50 kann beispielsweise eine Klemm- oder Crimphülse, eine Klemme oder eine Lötverbindung sein. Bei der Verbindungsstelle ist die erste und zweite Leitung 30, 40 stufig abgesetzt, so dass die Leiterkerne 34, 44 hervorragen und die erste und zweite Leiterisolierung 33, 43 sowie die erste und zweite Schirmschicht 42 zugänglich sind.
Zur Abschirmung der Verbindungsstelle sind ein erstes Halbzeug 10 und ein zweites Halbzeug 20 um das Verbindungselement 50 angeordnet. Das erste Halbzeug 10 umfasst eine erste innere Isolierung 13, ein erstes leitfähiges Material 12 und eine erste Folie, die die äußere Isolierung 14 bildet. Das zweite Halbzeug 20 umfasst eine zweite innere Isolierung 23, ein zweites leitfähiges Material 22 und eine zweite Folie, die die zweite äußere Isolierung 24 bildet. Das erste Halbzeug 10 und zweite Halbzeug 20 sind dabei so angeordnet, dass die inneren Isolierungen 13, 23 das Verbindungselement 50 und den ersten und zweiten freiliegenden Leiterkern 34, 44 abdecken, so dass der erste und zweite Leiterkern 34, 44 sowie das Verbindungselement 50 elektrisch isoliert sind. Gemäß der Darstellung in 1 ist die erste und zweite innere Isolierung 13, 23 mit der ersten und zweiten Leiterisolierung 33, 34 vollständig verbunden und umfasst diese formschlüssig, so dass eine Isolierung des ersten und zweiten Leiterkerns 34, 44 gewährleistet ist. Weiterhin sind das erste leitfähige Material 12 und zweite leitfähige Material 22 so an bzw. um der Verbindungsstelle angeordnet, dass sie die erste und zweite Schirmschicht 32, 42 kontaktieren. Dabei bilden die Randbereiche des ersten und zweiten leitfähigen Materials 12, 22, die eine Kontaktierung mit der ersten und zweiten Schirmschicht 32, 42 eingehen, einen Kontaktierungsbereich K. Die erste und zweite äußere Isolierung 14, 24 sind mit der ersten und zweiten Leitungsisolierung 31, 41 verbunden, so dass die leitfähigen Materialien 12, 22 nach außen isoliert sind. Der Randbereich der ersten und zweiten äußeren Isolierung 14, 24, der nicht mit einem leitfähigen Material 12, 22 versehen ist, bildet einen Verbindungsbereich V. Somit ist bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Abschirmung der Kontaktierungsbereich K mit der ersten und zweiten Schirmschicht 32, 42 und der Verbindungsbereich V mit der ersten und zweiten Leitungsisolierung 31, 41 verbunden.
Entsprechend des stufigen Aufbaus der ersten und zweiten Leitung 30, 40 an der Verbindungsstelle ist das erste Halbzeug 10 und zweite Halbzeug 20 ebenfalls stufig ausgestaltet. Dabei ist, wie in 1 dargestellt, die erste und zweite innere Isolierung 11, 21 entlang der Längsrichtung der ersten und zweiten Leitung 30, 40 kleiner dimensioniert als das erste und zweite leitfähige Material 12, 22, welche ebenfalls kleiner dimensioniert ist als die erste und zweite äußere Isolierung 14, 24. Ein derartiger Aufbau an der Verbindungsstelle bewirkt, dass das Verbindungselement 50 sowie der abisolierte erste und zweite Leiterkern 34, 44 vollständig von einem Isoliermaterial umgeben sein können, nämlich der ersten Leiterisolierung 33, der ersten und zweiten inneren Isolierung 13, 23 und der zweiten Leiterisolierung 43, wobei diese weiterhin von der ersten Schirmschicht 32, des ersten und zweiten leitfähigen Materials 12, 22 und der zweiten Schirmschicht 42 umgeben sind, die elektrisch miteinander verbunden sind. Somit ist eine isolierte Abschirmung der Verbindungsstelle gewährleistet.
Wie der 1 zu entnehmen ist, kann durch die stufige Ausführung des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 das Material des ersten und zweiten leitfähigen Materials 12, 22 sowie der ersten und zweiten inneren Isolierung 13, 23 eingespart werden, da sich diese nicht über die gesamte Fläche der ersten und zweiten äußeren Isolierung 14, 24 erstrecken. Weiterhin liegen die Schichten des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 achssymmetrisch vor, wobei identische Zuschnitte der ersten und zweiten äußeren Isolierung 14, 24, des ersten und zweiten leitfähigen Materials 12, 22 und der ersten und zweiten inneren Isolierung 13, 23 bzw. des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 verwendet werden können.
Der erste und zweite Leiterkern 34, 44 sind in dieser Ausführungsform als Litzenleiter ausgeführt. Jedoch können sinngemäß auch massive Rund- und/oder Flachleiter eingesetzt werden. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Abschirmung auch eine Verbindung aus einem Rund- und einem Flachleiter formschlüssig umgeben werden, ohne dass im Hinblick auf die komplexe Geometrie einer derartigen Verbindung aufwändige Maßnahmen erforderlich wären.
Das erste leitfähige Material 12 und/oder zweite leitfähige Material 22 können beispielsweise eine elektrisch leitfähige Folie, beispielsweise eine Alufolie oder eine PVC- oder Silikonfolie mit elektrisch leitenden Partikeln, sein. Alternativ oder zusätzlich kann das erste und/oder zweite leitfähige Material 12, 22 eine elektrisch leitfähige Paste mit elektrisch leitende Partikel und/oder ein Drahtgeflecht umfassen.
Wie oben beschrieben bilden die erste innere Isolierung 13, das erste leitfähige Material 12 und die erste äußere Isolierung 14 Schichten des ersten Halbzeugs 10 und die zweite innere Isolierung 23, das zweite leitfähige Material 22 und die zweite äußere Isolierung 24 Schichten des zweiten Laminats 20.
Die Schichten des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 können zur Abschirmung der Verbindungsstelle als Laminat bereitgestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schichten der Reihe nach, nämlich die erste und zweite innere Isolierung 13, 23, das erste und zweite leitfähige Material 12, 22 und die erste und zweite äußere Isolierung 14, 24, auf die Verbindungsstelle aufgebracht werden. Dazu können die Schichten zumindest teilweise mit einem Haftvermittler versehen sein, um ein Haften der Schichten untereinander sowie am ersten und zweiten Leiterkern 34, 44, am Verbindungselement 50, an der ersten und zweiten Leiterisolierung 33, 43, an der Abschirmung 32, 43 und an der ersten und zweiten Leitungsisolierung 31, 42 zu ermöglichen bzw. zu unterstützen. Der Haftvermittler kann je nach Verbindungszweck und Werkstoff unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So kann beispielsweise der Haftvermittler zwischen der ersten und zweiten Schirmschicht 32, 42 und der ersten und zweiten leitenden Schicht 12, 22 mit leitenden Partikeln versehen sein, um die elektrische Kontaktierung zu verbessern. Da das elektrisch leitfähige Material 12, 22 elektrisch mit den Schirmschichten 32, 42 der ersten und zweiten Leitung 30, 40 verbunden sind, ist eine durchgehende Abschirmung der Verbindungsstelle gewährleistet.
In der 2 ist ein beispielhafter Aufbau eines ersten Halbzeugs 10 dargestellt. Das erste Halbzeug 10 umfasst eine erste äußere Isolierung 14, auf der ein erstes leitfähiges Material 12 aufgebracht ist und auf dieser eine erste innere Isolierung 13 angeordnet ist. Wie der 2 zu entnehmen ist, ist zwischen den Schichten kein Haftvermittler angeordnet. Wie oben erwähnt sind die Schichten zueinander stufenartig angeordnet, so dass die erste innere Isolierung 13 kleiner als das erste leitfähige Material 12 dimensioniert ist, welches wieder kleiner als die erste äußere Isolierung 14 dimensioniert ist. Auf den freiliegenden „Vorsprüngen” der Schichten sind verschiedene Haftvermittler aufgebracht.
So ist jeweils auf der ersten äußeren Isolierung 14 an den beiden Randbereichen und auf der ersten inneren Isolierung 13 ein Haftvermittler mit elektrisch isolierenden Eigenschaften 15 aufgebracht. An den Randbereichen des ersten leitfähigen Materials 12 ist ein elektrisch leitfähiger Haftvermittler 16 aufgebracht, um eine gesicherte und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Schirmschichten 32, 42 und des ersten elektrisch leitfähigen Materials 12 zu gewährleisten. Zwischen dem elektrisch leitfähigen Material 12 und der inneren Isolierung 13 ist ein weiterer Klebstoff 18 aufgebracht, der zum Anhaften der ersten inneren Isolierung 13 an dem elektrisch leitfähigen Material 12 dient. Wird als elektrisch leitfähiges Material 12 ein maschenartiger Leiter verwendet, kann es vorteilhaft sein, wenn der Klebstoff 18 aufgrund seiner Viskosität nur teilweise in das erste leitfähige Material 18 eindringt und somit eine gesicherte Verbindung zur ersten inneren Isolierung 13 herstellt. Weiterhin ist das erste leitfähige Material 12 in die äußere Isolierung 14 mittels einer Nut 17, die in der äußeren Isolierung 14 ausgebildet ist, eingebettet. Insbesondere durch eine besondere Formgestaltung, z. B. eine Schwalbenschwanzform (nicht dargestellt), kann ein gesichertes Haften des elektrisch leitfähigen Materials 12 an der äußeren Isolierung 14 sichergestellt werden. Selbstverständlich können auch alternative stoff- und formschlüssige Verbindungsmöglichkeiten eingesetzt werden.
Das Aufbringen des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 bzw. der Schichten auf die Verbindungsstelle erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mittels Hochdruckformen (High Pressure Forming – HPF). Dabei liegt beispielsweise das erste Halbzeug 10, auf dem die Verbindungsstelle angeordnet ist, auf einem Formwerkzeug auf und das zweite Halbzeug 20 wird mittels Luftdruck in Richtung des ersten Halbzeugs 10 beschleunigt und somit auf dieses aufgebracht. Da die erste Leitung 30 und zweite Leitung 40 auf der ersten Folie 10 angeordnet sind, werden sie zwischen der ersten und zweiten Folie 10, 20 geklemmt. Die erste und zweite Leitung 30, 40 sind schließlich zwischen der ersten und zweiten Folie 10, 20 angeordnet und die Verbindungsstelle von der Abschirmung umgeben.
Hier muss der Luftdruck über dem zweiten Halbzeug 20 größer als der Luftdruck unter dem zweiten Halbzeug 20 sein. So kann beispielsweise der Luftdruck unter dem zweiten Halbzeug 20 Atmosphärendruck oder auch ein Vakuum sein, wobei entsprechend der Druck über dem zweiten Halbzeug 20 eingestellt werden muss. Das Verformen des zweiten Halbzeugs 20 wird durch zusätzliches Erwärmen des zweiten Halbzeugs 20 begünstigt. Die Erwärmungstemperatur ist dabei so gewählt, dass das zweite Halbzeug 20 eine ausreichende Dehnbarkeit aufweist.
In der 3 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmung in einer Draufsicht dargestellt.
Ein Leitungssatz 100, beispielsweise für ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrzeug mit Brennstoffzellen-, Elektro- oder Hybridantrieb, umfasst mehrere Leitungen 120, die sich auf drei Äste 150 verzweigen. Durch die Verzweigungen bzw. Richtungswechsel werden im Beispiel der 3 sechs Leitungssatzabschnitte I–VI gebildet. So ist der Leitungssatzabschnitt VI dem Bereich des Leitungssatzes zugeordnet, an dem alle Leitungen 120 vorhanden sind. Der Leitungssatzabschnitt II ist der Krümmung des linken Asts 150 zugeordnet, wogegen der Leitungssatzabschnitt I dem weiteren Verlauf des Leitungssatzabschnitts II festgelegt ist. Analog sind der Leitungssatzabschnitt IV und V dem rechten Ast 150 zugeordnet. Der Leitungssatzabschnitt VI verläuft weiter zum mittleren Ast 150 und definiert einen Leitungssatzabschnitt III.
Jeder Leitungssatzabschnitt I–VI umfasst in diesem Ausführungsbeispiel Teilabschirmungen 101, die gemäß der Erfindung ausgeführt sind. Im Folgenden wird lediglich die Oberseite des Leitungssatzes 100 betrachtet. Jede Teilabschirmung 101 weist eine Isolierfolie 112 und ein leitfähiges Material auf, das als Abschirmungsfolie 113 ausgebildet ist. Die Abschirmungsfolie 113 ist in jedem Leitungssatzabschnitt I–VI so angeordnet, dass sie im Wesentlichen die Leitungen 120 im Bereich des zugehörenden Leitungssatzabschnitts I–VI abdeckt. Werden alle Abschirmungsfolien 113 von jedem Leitungssatzabschnitt I–VI gemeinsam betrachtet, so ist zu erkennen, dass sie die Leitungen 120 vollständig abdecken und miteinander verbinden. Somit ist gewährleistet, dass die Leitungen 120 in deren Längserstreckung mit einem einheitlichen Abschirmpotential geschirmt sind.
Die Isolierfolien 112 von jedem Leitungssatzabschnitt I–VI sind darüber hinaus so angeordnet, dass sie die Abschirmungsfolien 113 und somit auch die Leitungen 120 abdecken. Auch dazu ist bei einer gemeinsamen Betrachtung aller Isolierfolien 112 zu erkennen, dass die Isolierfolien 112 jeweils miteinander verbunden sind bzw. sich teilweise überlappen und die Abschirmungsfolien 113 abdecken.
Am mittleren Ast 150 bzw. am Leitungssatzabschnitt III ist an einem Ende der Leitungen 120 ein Kontaktstecker 130 angeordnet. Hier ist vorgesehen, dass die Abschirmungsfolie 113 des Leitungssatzabschnitts III den Kontaktstecker 130 kontaktiert, so dass die Abschirmungsfolie 113 mit einem Schirmkontakt oder Massekontakt (nicht dargestellt) des Kontaktsteckers 130 verbunden werden kann. Eine Isolierung des Übergangs zwischen dem mittleren Ast 150 und dem Kontaktstecker 130 wird dadurch erzielt, dass die Isolierfolie 112 des Zeitungssatzabschnitts III den Kontaktstecker 130 zumindest abschnittsweise abdeckt. Dabei können die Leitungssatzabschnitte bevorzugt mit identischen Folien ausgebildet werden und in einem Folgeschritt im Hinblick auf die Geometrie des jeweiligen Leitungssatzabschnitts endgeformt, beispielsweise beschnitten, werden.
In den 4a und 4b sind zum Ausführungsbeispiel aus 3 rein schematische Schnittansichten zur Linie A dargestellt, wobei die 4a eine Teilexplosionsansicht der 4b zeigt.
Wie den und zu entnehmen ist, sind die drei Leiter 120 des rechten Asts 150 als Flachleiter ausgeführt und bilden Leiterkerne 170, Die Leiterkerne 170 liegen gemäß der 4a auf einem ersten Halbzeug 10 auf. Das erste Halbzeug 10 umfasst eine erste innere Isolierfolie 13, ein erstes leitfähiges Material 12, das nachfolgend auch als erste Abschirmfolie 12 bezeichnet wird und eine erste äußere Isolierfolie 14, wobei die Leiterkerne 170 auf der ersten inneren Isolierfolie 13 aufliegt.
Über den Leiterkernen 170 ist eine zweite Folie 20 angeordnet, die eine zweite innere Isolierfolie 23, ein zweites leitfähiges Material 22, das nachfolgend auch zweite Abschirmfolie 22 bezeichnet wird und eine erste äußere Isolierfolie 24. Die zweite Abschirmfolie 22 entspricht der zweiten Abschirmungsfolie 113 und die zweite äußere Isolierfolie 24 der Isolierfolie 112 aus der 3. Die zweite Folie 20 ist auf die Leiterkerne 170 formschlüssig aufgebracht.
In 5 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung in Form eines Leitungssatzes 100 in einer Draufsicht dargestellt. Ähnlich zu 3 verzweigt sich der Leitungssatz in drei Äste 150, einen rechten, mittleren und linken Ast. Darüber hinaus weist der Leitungssatz 100 mehrere Leitungen 120 auf, die entlang des Leitungssatzes 100 einschließlich der Äste 150 verlaufen.
Die Leitungen 120 werden von einer Abschirmungsfolie 113 bedeckt, die von einer Isolierfolie 112 überdeckt wird. Sowohl die Abschirmungsfolie 113 als auch die Isolierfolie 112 sind der Form und Richtung des Leitungssatzes 100 angepasst. Weiterhin ist zu bemerken, dass im Gegensatz zum Leitungssatz aus 3 der vorliegende Leitungssatz nicht mehrere Isolierfolien 113 und Abschirmungsfolien 112 aufweist, sondern ganzheitlich eine Abschirmungsfolie 112 und eine Isolierfolie 112 umfasst.
Am mittleren Ast 150 ist ein Kontaktstecker 130 an den Leitungen 120 angeordnet. Die Abschirmungsfolie 113 und die Isolierfolie 112 des Leitungssatzes 100 sind so ausgebildet, dass sie den Kontaktstecker 130 ebenfalls weitgehend abdecken, um eine Abschirmung des Kontaktsteckers 130 zu ermöglichen.
Darüber hinaus sind an mehreren Positionen des Leitungssatzes 100 zusätzliche Verbindungsstellen 160 vorgesehen. Dazu veranschaulichen die 6a und b eine Teilschnittansicht entlang der Linie B.
Die Abschirmungsfolie 113 ist zur Herstellung des Leitungssatzes 100 bereits als exakt vorgeschnittene, auf die Abmessungen des Leitungssatzes 100 angepasste Folie bereitgestellt. Die Abmessung der Abschirmungsfolie 113 ist als punktierte Linie dargestellt. Die Isolierfolie 112 hingegen ist als in diesem Ausführungsbeispiel grob vorgeschnitten entlang der Grundschnittlinie 190 vorbereitet, wobei nach dem Verbinden der Isolierfolie 112 mit der Abschirmungsfolie 113, vorzugsweise nach dem Verbinden des ersten Halbzeugs, umfassend die Abschirmungsfolie 113 und Isolierfolie 112, die Isolierfolie 112 entlang der Schnittlinie 191 in die gewünschten Abmessungen geschnitten wird.
In dieser Abbildung ist lediglich ein Bereich des Leitungssatzes 100 von der erfindungsgemäßen Abschirmung umgeben. Dabei ist zu erkennen, dass sich die Leitungen zwischen dem ersten Halbzeug und dem zweiten Halbzeug erstrecken, wobei die Leitungen 120 mehrere Zuleitungen 121 und mehrere Ableitungen 122 umfassen, die sich über die Abschirmung hinaus verlaufen.
Wie in 6a dargestellt sind die Leitungen 120 als Rundleiter ohne Leiterisolierung ausgeführt und bilden Kernleiter 170. Die Kernleiter 170 sind auf einem ersten Halbzeug 10 angeordnet bzw. liegen auf diesem auf. Gegenüberliegend ist eine zweite Folie 20 formschlüssig bzw. der Kontur des Kernleiters 170 angepasst aufgebracht, so dass die Kernleiter 170 zwischen dem ersten und zweiten Halbzeug 10, 20 angeordnet sind. Das erste Halbzeug 10 umfasst eine erste innere Isolierung 13, ein erstes leitfähiges Material 12 und eine erste äußere Isolierung 14, wobei die Kernleiter 170 an der ersten inneren Isolierung 13 und das erste leitfähige Material 12 zwischen der ersten inneren Isolierung 13 und der ersten äußeren Isolierung 14 angeordnet ist. Analog dazu weist das zweite Halbzeug 20 eine zweite innere Isolierung 23, ein zweites leitfähiges Material 22 und eine zweite äußere Isolierung 24 auf. Das zweite leitfähige Material 12 entspricht der Abschirmungsfolie 113 und die zweite äußere Isolierung 24 der Isolierfolie 112 aus der 5.
In der 6a ist zwischen zwei Kernleitern 170 schematisch eine Verbindungsstelle 160 dargestellt. Die Verbindung des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 bzw. deren Schichten könnte dazu beispielsweise mittels Clinchen (Tiefziehnieten, Durchsetzfügen) hergestellt sein. Somit kann eine vorteilhafte Verbindung des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 sowie deren Schichten ohne Hilfsmittel, wie z. B. Haftvermittler, Niete, Schrauben o. ä., hergestellt werden.
Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass anstatt einem Clinchen auch eine Hinterschneidung mithilfe eines pilzförmigen bzw. T-förmigen Elements, das auf der ersten Folie ausgebildet ist, gemäß beispielsweise 6b möglich ist.
Die 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Ein zweiter und ein dritter Kabelsatz 200, 300 sind ähnlich zum Kabelsatz 100 der 3–5 aufgebaut, wobei mehrere Leitungen 120 auf ein erstes Halbzeug aufgebracht und ein zweites Halbzeug auf die Kabelsätze 200, 300 aufgebracht ist.
Der Unterschied besteht darin, dass die Abschirmungsfolie 113 der Halbzeuge nur bereichsweise auf den Leitungen 120 des zweiten und dritten Kabelsatzes 200, 300 angeordnet ist. Die Abschirmungsfolie 113 ist zudem entsprechend des Verlaufs des zweiten bzw. dritten Kabelsatzes 200, 300 geformt und geschnitten.
Mithilfe des Aufbringverfahrens, wie z. B. HPF, Verbindungshilfsmitteln, wie z. B. Hinterschnitte, oder Haftvermittler, wie z. B. Kleber haften die Halbzeuge aneinander. Damit der zweite und dritte Kabelsatz 200, 300 in der entsprechenden Verlaufsform verfügbar sind, können beispielsweise mithilfe eines Lasers Schweißtrennnähte 180 aufgebracht werden, so dass der zweite und dritte Leitungssatz 200, 300 einschließlich der Abschirmungsfolie 113 und Isolierfolie 112 verfügbar sind, ohne die ausgedehnten Dimensionen der Isolierfolie 112 verwenden zu müssen.
Somit lassen sich so verschieden geformte Leitungssätze in einem Arbeitsgang herstellen und einfach und kostengünstig voneinander trennen. Die Schweißnaht und/oder Schweißtrennnaht kann jedoch auch so hergestellt sein, dass lediglich die erste und zweite Folie, zwischen denen die Leitungssätze angeordnet sind, miteinander verbunden werden. Somit können beispielsweise Materialversteifungen 181 bei beispielsweise stark beanspruchten Positionen hergestellt werden.
Wie aus der 7 ersichtlich, können auch weitere Bauteile, wie z. B. eine Verteilerschiene 182, Sicherungen, usw., zwischen der ersten und zweiten Folie zwischengeschichtet werden.
Die Halbzeuge können mehrere Schichten umfassen. So kann das Halbzeug gemäß dem Beispiel aus den 2, 3 oder 6a/b aufgebaut sein. Falls es sich jedoch um isolierte Leiter handelt, kann auf die innere Isolationsschicht verzichtet werden, da eine Potentialübertragung zum Kernleiter bereits aufgrund der Isolation um den Leiter verhindert wird.
Die 8 stellt eine weiteres Ausführungsbauteil gemäß der Erfindung dar. Wie zu erkennen ist, können bereichsweise auf dem ersten Halbzeug oder zweiten Halbzeug Kontaktstellen 114 aufgebracht sein. Diese Kontaktstellen 114 sind im Bezug der Isolierfolie 112 zugänglich und kontaktieren die Leiter 120. Somit lässt sich eine Kontaktierung mit dem Kernleiter herstellen. Hierzu ist zu erwähnen, dass selbstverständlich die Abschirmungsfolie 113 ebenfalls im Bereich der Kontaktstelle 114 jeweils abgesetzt ist, um eine Verbindung zwischen Abschirmungsfolie 113 und dem Kernleiter zu vermeiden.
In den 9a und 9b sind Beispiele für Kontaktstellen 114 entlang der Linie C der 8 dargestellt. In der Ausführungsform der 9a wird über dem Kernleiter 170 eine Kontakthülse 1141 aufgebracht, beispielsweise aufgepresst. Die distalen Enden der Kontakthülse 1141 sind über und/oder unter das erste und das zweite Halbzeug am Leiter 30 gehalten.
Alternativ zur Kontakthülse 1141 kann gemäß 9b der Leiterkern 170 auch frei zugänglich sein. Ein Kontaktieren mittels Klemmen oder Löten wäre hier ebenfalls möglich. Auch hier sind die Abschirmungsfolie 113 bzw. das erste und zweite leitfähige Material 12, 22 so an der Kontaktstelle abgesetzt, dass ein Kontaktieren mit dem Kernleiter 170 ermöglicht wird.
Die 10–12 zeigen schematisch weitere Ausführungsbeispiele einer Anwendung der Erfindung, nämlich die Abschirmung in Kombination mit einer sogenannten E-Box, in der beispielsweise Schaltelemente wie elektrische oder elektronische Relais bzw. Sicherungen oder Sensoren angeordnet sein können. Dazu umfasst bei der Herstellung ein Werkzeug 50 eine obere und eine untere Form 51, 52, die in diesem Beispiel schalenförmig ausgebildet sind. Die obere und untere Form 51, 52 sind so zueinander angeordnet, dass sie einen Hohlraum 53 bilden.
Eine erste Leitung 30 und drei zweite Leitungen 40 sind dem Werkzeug 50 zugeführt und ragen in den Hohlraum 53 hinein. Die erste und zweiten Leitungen 30, 40 sind als geschirmte Leitungen ausgeführt und weisen entsprechend einen ersten und zweiten Leiterkern 34, 44, eine erste und zweite Leiterisolierung 33, 43, eine erste und zweite Schirmschicht 32, 42 und eine erste und zweite Leitungsisolierung 31, 41 auf. Wie den Figuren zu entnehmen ist, sind die Leitungsisolierungen 31, 41 im Bereich der möglichen Stoßstellen 54 abgesetzt, so dass die erste und zweite Schirmsichten 32, 42 zugänglich sind. Die Stoßstellen 54 befinden sich an den Positionen des Werkzeugs 50, an denen das erste Halbzeug 10 mit dem zweiten Halbzeug 20 verbunden werden soll und den Verbindungsbereich und/oder Kontaktbereich des ersten und/oder zweiten Halbzeugs bilden. Wie aus den Figuren zu erkennen ist, werden an den Stoßstellen 54 eine erste und zweite Leitungen 30, 40 in das Werkzeug 50 eingeführt, wobei vorzugsweise an diesem Bereich der Stoßstellen 54 die Form der Stoßstellen 54 im Wesentlich formschlüssig zu der Kontur der ersten und/oder zweiten Leitung 30, 40 ausgebildet ist. Nicht dargestellt sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die über den ersten und zweiten Leiterkern 34, 44 kontaktiert werden.
Zwischen den ersten und zweiten Leitungen 30, 40 und der unteren Form 52 ist ein erstes Halbzeug 10, umfassend ein erstes leitfähiges Material 12 und eine erste äußere Isolierfolie 14, angeordnet. Die erste Folie 10 ist so positioniert, dass sie im Wesentlichen der unteren Form 52 entspricht, wobei das erste leitfähige Material 12 über der ersten äußere Isolierfolie 14, d. h. auf der den Leitungen 30, 40 zugewandten Seite der Folie 10, angeordnet ist. Die erste äußere Isolierfolie 14 und die erste leitende Schicht 14 können über einen Haftvermittler bzw. einem Klebstoff miteinander verbunden.
Zwischen den ersten und zweiten Leitungen 30, 40 und der oberen Form 51 ist eine zweite Folie 20, umfassend ein zweites leitfähiges Material 22 und eine zweite äußere Isolierfolie 24, angeordnet. Dabei ist das zweite leitfähige Material 22 auf der den Leitungen 30, 40 zugewandten Seite der zweiten Folie 20 positioniert. Auch hier kann die zweite äußere Isolierfolie 24 mit dem zweiten leitfähigen Material 22 mittels Haftvermittler, beispielsweise einem Lot oder Klebstoff miteinander verbunden sein.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die E-Box mittels HPF bzw. Tiefziehen mittels Luftdruck hergestellt. Dazu sind an der oberen und unteren Form 51, 52 mehrere Druckdüsen 55 angeordnet, die über zwischen der zweiten Folie 20 und der ersten Folie 10 einen Überdruck erzeugen. Die zweite Folie 20 wird somit in Richtung der ersten Folie 10 gedrückt und entsprechend verformt, wobei zumindest im Bereich der Stoßstellen 54 das erste und zweite leitfähige Material 12, 22 an die Schirmschichten 32, 42 angedrückt werden und diese kontaktieren. Darüber hinaus werden entsprechend die erste und zweite äußere Isolierfolie 14, 24 an die erste und zweite Leitungsisolierung 31, 41 formschlüssig gedrückt. Die erste und zweiten Leitungen 30, 40 werden somit vollständig von einem einer Abschirmung umgeben, die gegenüber der Umgebung isoliert ist.
Die 11 stellt ein Beispiel einer hergestellten E-Box dar. Zwischen den Leitungsenden der ersten und zweiten Leitungen 30, 40 ist ein Hohlraum ausgebildet, wobei je nach Formgebung und aufgebrachten Druck bzw. Drücken die Ausgestaltung der E-Box unterschiedlich ausgeführt sein kann. So kann der Hohlraum minimiert sein, wobei das erste Halbzeug 10 und das zweite Halbzeug 20 die erste und zweiten Leitungen 30, 40 formschlüssig umschließen. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem ein Fluid 70 eingebracht ist. Darüber hinaus können auch entsprechend der Ausgestaltung des Werkzeugs 50 weitere dreidimensionale E-Boxen mit oder ohne Hohlraum, d. h. flächig, hergestellt werden. Selbstverständlich können zwischen den Leitungsenden der ersten und/oder zweiten Leitungen 30, 40 weitere Bauteile (nicht dargestellt), z. B. Verbindungselemente, elektrische und/oder elektronische Bauteile, angeordnet sein, die ebenfalls durch das erste und zweite Halbzeug 10, 20 umgeben und dadurch abgeschirmt und isoliert sind.
Um eine zusätzlich Isolierung zwischen dem ersten und zweiten leitfähigen Material 12, 22 des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 sowie dem ersten und zweiten leitfähigen Material 12, 22 zur ersten und zweiten Leitung 30, 40 zu erzielen, sind auf der der Komponente bzw. dem Hohlraum zugeordneten Seite des ersten und zweiten leitfähigen Materials 12, 22 eine erste bzw. zweite Innenisolierung 23 aufgebracht.
Die Schichten des ersten und zweiten Halbzeugs 10, 20 können miteinander, wie oben beschrieben, einen Haftvermittler und/oder ein Befestigungsmittel umfassen, das beispielsweise eine Verbindungsstelle, wie in den 6a und b dargestellt, bildet. Ein entsprechendes Befestigungsmittel kann jedoch auch am Werkzeug 50 angeordnet sein. Selbstverständlich können mit dem Befestigungsmittel nicht nur die Schichten untereinander verbunden werden, sondern es kann eine Anhaftung der Schichten und/oder des ersten und zweiten Halbzeugs an der ersten und/oder zweiten Leitung und/oder eine Anhaftung des ersten Halbzeugs an dem zweiten Halbzeug begünstig werden.
Wie in der 11 dargestellt, erstrecken sich die erste und zweiten Leitungen 30, 40 in dem Hohlraum und aus der Abschirmung, gebildet durch das erste Halbzeug 10 und zweite Halbzeug 20, heraus, so dass sowohl die erste Leitung 30 und zweiten Leitungen 40 als Zuleitung bzw. Ableitung ausgeführt sind. Der Bereich der erfindungsgemäßen Abschirmung, bei dem die erste Leitung 30 und zweiten Leitungen 40 die Abschirmung verlassen, ist als Durchtrittsbereich festgelegt. In dem Durchtrittsbereich liegt formschlüssig die innere Isolierung 23 an der ersten und zweiten Leiterisolierung 33, 43, das erste und zweite leitfähige Material 12, 22 an der ersten und zweiten Schirmschicht 32, 42 und die äußere Isolierfolie 14, 24 an der Leitungsisolierung 31, 41 an deren Randbereichen an. Dabei schützt die erste und zweite innere Isolierung 23 den ersten und zweiten Kernleiter 34, 44 vor einer Kontaktierung mit dem leitfähigen Material 12, 22. Die erste und zweite innere Isolierung 13, 23, das erste und zweite leitfähige Material 12, 22 und die erste und zweite äußere Isolierfolie 14, 24 umgeben mit deren Randbereichen formschlüssig die entsprechenden Bereiche der ersten und zweiten Leitungen 30, 40, so dass der jeweilige Durchtrittsbereich über das erste und zweite Halbzeug abgedichtet und umfassend abgeschirmt ist.
Die 12 stellt eine weitere Alternative zur Herstellung einer E-Box mit einer Abschirmung gemäß der Erfindung dar. Die 12 unterscheidet sich von der 10 darin, dass das zweite Halbzeug 20 entsprechend der inneren Kontur der oberen Form 51 ausgestaltet ist. Dies kann beispielsweise über eine Hochdruckverformung durch die Beaufschlagung mit Druckluft erreicht werden. Die Halbzeuge 10 und 20 werden nach dem Einlegen der elektrischen und oder elektronischen Komponenten durch eine Beaufschlagung des zweiten Halbzeugs 20 mit Druck in den Bereichen der Stoßstellen 54, wobei diese in Richtung des ersten Halbzeugs 10 gedrückt werden, derart verbunden, dass die Form des zweiten Halbzeugs 20 im Wesentlichen erhalten bleibt. Dabei wird im Bereich der Stoßstellen ein dichter form- und/oder stoffschlüssiger Verbund des ersten und zweiten Halbzeugs, sowie der ersten und zweiten Leitungen 30, 40 erzielt.
Wie aus den oben ausgeführten Beispielen ersichtlich, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass nicht nur Leitungen mit der erfindungsgemäßen Abschirmung abgeschirmt werden können. Vielmehr ist es möglich, unterschiedliche elektrische und/oder elektronische Komponenten mit einer Abschirmung einfach und schnell zu versehen, wobei gleichzeitig ein Gehäuse hergestellt werden kann.
Insbesondere bei der Abschirmung von Leitungen können mehrere Kernleiter mit und ohne Isolierung mit einer Abschirmung überzogen werden, wobei eine oder mehrere Leitungen mit der erfindungsgemäßen Abschirmung einzeln oder gebündelt voneinander getrennt werden können. Die ist unter anderem für die Herstellung von Leitungen und Kabelsätzen vom Vorteil.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass Abwandlungen beispielsweise Hinsichtlich der offenbarten Materialien und Formen, oder Änderungen, z. B. durch Weglassen einzelner Merkmale oder andersartige Kombinationen der dargelegten Merkmale möglich sind, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19755952 C1 [0004, 0010]
US 7550666 B2 [0005]
DE 19649972 C2 [0006]

Claims

Abschirmung für zumindest eine elektrische und/oder elektronische Komponente, insbesondere in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellen-, Elektro- oder Hybridantrieb, mit einem ersten Halbzeug (10) aus einer ersten Folie (14) aus elektrisch isolierendem Material, und einem zweiten Halbzeug (20) aus einer zweiten Folie (24) aus elektrisch isolierendem Material, wobei die erste und die zweite Folie (14, 24) derart miteinander verbunden sind, dass diese zumindest eine zwischen diesen angeordnete elektrische und/oder elektronische Komponente umschließen, und wobei die erste und die zweite Folie (14, 24) auf der der Komponente zugewandten Seite zumindest bereichsweise eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material (12, 22) aufweisen.
Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Folie (14, 24) und/oder das erste und/oder zweite Halbzeug (10, 20) geometrisch derart gestaltet ist bzw. sind, dass ein Hohlraum ausgebildet wird, der zur Aufnahme der zumindest einen Komponente geeignet ist.
Abschirmung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum derart gestaltet ist, dass dieser die zumindest eine Komponente im Wesentlichen formschlüssig umgibt.
Abschirmung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material, der Hohlraum und/oder die Komponente eine elektrische Zuführung und/oder Abführung aufweist und das erste und/oder zweite Halbzeug (10, 20) die Zu- und/oder Abführung umgibt.
Abschirmung nach einem der vorherigen Anspreche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Folie (14, 24) und/oder das erste und/oder zweite Halbzeug (10, 20) zumindest einen Verbindungsbereich (V) aufweist bzw. aufweisen, in dem keine Schicht aus leitfähigem Material (12, 22) angeordnet ist.
Abschirmung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Folie (14, 24) und/oder das erste und/oder zweite Halbzeug (10, 20) derart angeordnet sind, dass der Verbindungsbereich (V) der ersten Folie (14) zumindest teilweise in Anlage zum Verbindungsbereich (V) oder zu der der Komponente abgewandten Seite der zweiten Folie (24) kommt.
Abschirmung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der ersten und zweiten Folie (14, 24) angeordnete Schicht aus leitfähigem Material (12, 22) je zumindest einen Kontaktierungsbereich aufweisen, in dem das elektrisch leitfähige Material (12) des ersten Halbzeugs (10) in elektrischen Kontakt mit dem elektrisch Leitfähigen Material (22) des zweiten Halbzeugs (20) steht.
Abschirmung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Folie (14, 24), das erste und/oder zweite Halbzeug (10, 20) und/oder das erste und zweite leitfähige Material (12, 22) miteinander und/oder das erste und/oder zweite Halbzeug (10, 20) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sind.
Abschirmung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Verschweißung (181), eine Verlötung und/oder eine Verklebung aufweist.
Abschirmung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material (12, 22) auf der der Komponente zugewandten Seite zumindest bereichsweise eine weitere Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material (14, 24) angeordnet ist.
Abschirmung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der ersten Folie (14) angeordneten Schichten (12, 13) achssymetrisch zu den auf der zweiten Folie (24) angeordneten Schichten (22, 23) ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Abschirmung für zumindest eine elektronische und/oder elektrische Komponente insbesondere in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellen-, Elektro- oder Hybridantrieb, mit den folgenden Schritten: I. Herstellung eines ersten und zweiten Halbzeugs (10, 20) aus einer flächigen Folie (14, 24), auf der bereichsweise eine Schicht aus einem leitfähigen Material (12, 22) angeordnet wird; II. Bereitstellen des ersten Halbzeugs (10) in einem Formwerkzeug (52); III. Bereitstellen des zweiten Halbzeugs (20) in das Formwerkzeug (50); IV. Einlegen zumindest einer elektronischen und/oder elektrischen Komponente in das Formwerkzeug, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) des ersten Halbzeugs (10) und die Schicht aus leitfähigem Material (22) des zweiten Halbzeugs (20) der zumindest einen elektronischen und/oder elektrischen Komponente zugewandt sind; V. Verbinden des ersten und des zweiten Halbzeugs (10, 20) durch Einsatz des Formwerkzeugs (50).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Halbzeug (10, 20) derart verformt werden, dass ein Hohlraum ausgebildet wird, der zur Aufnahme der zumindest einen Komponente geeignet ist bzw. diese im Wesentlichen formschlüssig umschließt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des ersten und/oder zweiten Halbzeugs (10, 20) vor oder während dem Verbinden des ersten und des zweiten Halbzeugs (10, 20) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des ersten und zweiten Halbzeugs (10, 20) auf der Schicht aus einem leitfähigen Material (12, 22) zumindest bereichsweise eine weitere Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material (13, 23) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur stoffschlüssigen Verbindung des ersten und des zweiten Halbzeugs (10, 20) im Verbindungsbereich (V) und/oder Kontaktierungsbereich (K) ein Schweißverfahren und/oder ein Klebverfahren eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim dem Formwerkzeug (50) um ein Tiefziehwerkzeug oder ein Hochdruckformwerkzeug handelt.