DE102014100281A1

DE102014100281A1 - Verfahren zum Umspritzen einer Platine sowie Platine

Info

Publication number: DE102014100281A1
Application number: DE102014100281.4A
Authority: DE
Inventors: Holger Kreile
Original assignee: FREMACH GmbH
Current assignee: FREMACH GmbH
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umspritzen einer Platine mit auf der Platine angeordneten elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen mit Kunststoff, wobei die Bauteile auf der Platine wenigstens zum Teil mit wenigstens einer Folie abgedeckt werden, und bei dem anschließend wenigstens ein Teil der Platine mit den elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen mit Kunststoff umspritzt wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine mit Kunststoff umspritzte Platine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umspritzen einer Platine sowie eine Platine mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen.
Aus der Praxis ist es bekannt, Platinen und insbesondere die Bauteile auf den Platinen vor Beschädigungen zu schützen, indem separate miteinander verbundene und abgedichtete Schalen auf der Platine angeordnet werden. Darüber hinaus sind aus der Praxis Platinen bekannt, die im Niederdruckbereich mit unterschiedlichen Medien eingegossen oder verpackt sind. Bei einem Niederdruckbereich geht man von einem Bereich von circa 2 bis 40 bar aus. Die im Niederdruckbereich verarbeiteten Materialien, auch Hotmelts genannt, zeigen eine geringere Festigkeit im Vergleich zu konventionell eingespritzten Bauteilen, die bei circa 100 bis 1000 bar eingespritzt werden. Alternativ können auch reaktive Materialien (Hotmelts) verwendet werden, welche jedoch deutlich kostenintensiver sind. Das Niederdruckeingießen weist den Nachteil auf, dass dieses Verfahren, wie auch das Schützen der Systeme durch separate Schalen sehr zeitaufwendig und dadurch kostenintensiv ist.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren zum Umspritzen einer Platine sowie eine Platine anzugeben, bei denen die Bauteile auf der Platine vor Beschädigungen auf einfache und kostengünstige Art und Weise geschützt werden können.
Dieses technische Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmal gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Platine mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Umspritzen einer Platine mit auf der Platine angeordneten elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen mit Kunststoff zeichnet sich dadurch aus, dass die Bauteile auf der Platine wenigstens zum Teil mit wenigstens einer Folie abgedeckt werden und dass anschließend wenigstens ein Teil der Platine mit den elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen mit Kunststoff umspritzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein Kunststoffspritzguss, wie er prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt ist, verwendet werden kann. Durch die Anordnung der Folie auf den elektronischen und/oder elektrischen Bauteile wird jedoch erreicht, dass die hohe Temperatur, bei der mit einem Kunststoffspritzguss gearbeitet wird, beispielsweise von 200 bis 300°C keinen Schaden an den elektronischen und oder elektrischen Bauteilen sowie an dem Lötzinn, mit dem die Bauteile auf der Platine angeordnet und verbunden sind, verursacht.
Die Verwendung eines Kunststoffspritzgussverfahrens weist den Vorteil auf, dass dieses Verfahren sehr kostengünstig ist, da zum Beispiel ein preiswerter Kunststoff verwendet werden kann.
Die Folie isoliert während des eigentlichen Spritzgussvorganges die Platine, die mit den Bauteilen bestückt ist, thermisch. Das bedeutet, dass eine Folie verwendet wird, die den Temperaturen beim Spritzgießen standhält.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Folie als eine einer Oberflächenkontur der mit den Bauteilen bestückten Platine angepasst ausgebildet.
Diese Variante weist den Vorteil auf, dass sich keine Falten in der Folie beim Spritzgießen bilden und die Oberflächenkontur der mit den Bauteilen bestückten Platinen optimal nachgebildet wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Folie als eine thermoplastische oder duroplastische Folie ausgebildet. Eine derartige Folie kann beispielsweise mittels eines Thermoformvorganges an die Oberflächengeometrie der bestückten Platine angepasst werden, welches ein besonders bevorzugtes Verfahren ist.
Durch dieses Verfahren ist es möglich, die Folie exakt der Oberflächenkontur der Platine anzupassen ohne dass Lücken, Wölbungen, Falten oder dergleichen entstehen.
Vor dem Spritzgießen wird vorteilhaft die Folie der Außenkontur der Platine angepasst, so dass die Folie nicht über die Platine übersteht.
Vorteilhaft wird die Folie durch Schneiden an die Außenkontur der Platine angepasst, das heißt überschüssige Folie wird weggeschnitten. Mit Außenkontur sind die Abmessungen einer Grundfläche der Platine gemeint.
Um die Platine möglichst gut zu schützen ist es vorteilhaft, dass die Folie wenigstens eine Seitenfläche der Platine, vorteilhaft sämtliche Seitenflächen der Platine überdeckt. Hierdurch ist gewährleistet, dass nach dem Spritzgussvorgang die Platine wie in einer Schale versenkt angeordnet ist und hierdurch die gesamte Platine optimal geschützt ist.
Vorteilhaft wird ein Ein- oder Mehrkomponentenspritzguss durchgeführt. Dies richtet sich nach den Anforderungen an den Schutz der Platine.
Als Folie wird vorteilhaft eine Folie aus Polystyrol (PS) oder Polyethylen (PE) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) verwendet. Diese Materialien haben sich als besonderes vorteilhaft herausgestellt. Es ist jedoch auch möglich, andere Materialien zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Platine mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen, welche wenigstens teilweise mit Kunststoff umspritzt ausgebildet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen den Bauteilen auf der Platine und dem Kunststoffspritzguss eine Folie angeordnet ist.
Die zwischen den Bauteilen und dem Kunststoffspritzguss angeordnete Folie gewährleistet, dass die Bauteile auf der Platine während des Spritzgussvorganges, bei dem relativ hohe Temperaturen entstehen, keinen Schaden nehmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine kalt geführte Form verwendet, die etwa 20°C vor dem Spritzgussvorgang aufweist. Hierdurch kühlt das Material nach dem Spritzgussvorgang in der Form sehr schnell ab, so dass die Folie nur kurzzeitig die Bauteile und den Lötzinn auf der Platine thermisch schützen muss.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Folie als eine einer Oberflächenkontur der mit den Bauteilen bestückten Platine angepasst ausgebildet. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Folie flächig an den verschiedenen Bauteilen und an der Platine anliegt und keine Falten oder Wölbungen ausgebildet werden.
Die Folie ist vorteilhaft als eine thermoplastische oder duroplastische Folie ausgebildet. Thermoplastische Folien sind preiswerter als duroplastische Folien und deshalb noch vorteilhafter. Durch die Verwendung einer thermoplastischen oder duroplastischen Folie ist es möglich, die Folie als eine mittels eines Thermoformvorganges an eine an die Oberflächenkontur der bestückten Platine angepasste Folie auszubilden. Da der Spritzguss nach der Fertigstellung möglichst platzsparend und flächendeckend auf der Oberflächenkontur der Platine angeordnet sein soll, ist es wichtig, dass die Folie ebenfalls der Oberflächenkontur der Platine angepasst ausgebildet ist.
Die wenigstens eine Folie ist vorteilhaft vor dem Spritzgießen einer Außenkontur einer Platine angepasst ausgebildet. Das bedeutet, dass die Folie nicht über einer Grundfläche der Platine seitlich übersteht. Vorteilhaft wird die Folie durch Schneiden der Außenkontur angepasst.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Folie als eine wenigstens eine Seitenfläche, vorteilhaft sämtliche Seitenflächen der Platine überdeckende Folie ausgebildet. In diesem Fall kann der Kunststoffspritzguss ebenfalls als ein die wenigstens eine Seitenfläche, vorteilhaft sämtliche Seitenfläche überdeckender Kunststoffspritzguss vorgesehen sein, so dass die Platine optimal vor Beschädigungen geschützt ist.
Der Kunststoffspritzguss ist vorteilhaft als Ein- oder Mehrkomponentenspritzguss ausgebildet. Die Wahl des Kunststoffspritzgusses hängt von den Anforderungen an die Platine ab.
Die Folie ist vorteilhaft aus Polystyrol (PS) oder Polyethylen (PE) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gebildet. Diese Materialien sind besonders vorteilhaft. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, andere Materialien zu verwenden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Platine ist es möglich, die Platine wirkungsvoll vor Umwelteinflüssen zu schützen.
Besonders vorteilhaft wird die gesamte Platine mit einer Folie und anschließend mit dem Kunststoffspritzguss überdeckt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, lediglich einen Teil der Platine abzudecken.
Die Folie hat die Aufgabe, die beim Spritzgießprozess auftretenden Drücke gleichmäßig zu verteilen und somit Spitzenbelastungen auf einzelne Bauteile zu vermeiden.
Darüber hinaus fungiert die Folie als thermische Isolationsschicht während des Spritzgießvorganges, um das Risiko einer Überhitzung einzelner Bauteile zu reduzieren.
Die Platine kann vollständig mit Kunststoff umspritzt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die gesamte Platine vor äußeren Einflüssen geschützt. Beispielsweise kann keine Feuchtigkeit die elektrischen oder elektronischen Bauteil angreifen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, lediglich einen Teil der Platine zu umspritzen, beispielsweise lediglich die Ober- oder Unterseite der Platine.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt. Die einzige Zeichnung zeigt:
Figur eine Platine mit Folie und Kunststoffspritzguss im Längsschnitt.
Die Figur zeigt eine Platine 1 in Form einer Leiterplatte, auch als printed circuit board (PCB) bezeichnet.
Auf der Platine 1 sind elektrische und elektronische Bauteile 2, wie zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren, Dioden, Spulen und dergleichen angeordnet.
Die Bauteile 2 sowie die Platine 1 sind von einer thermoplastischen Folie 3 umgeben. Die thermoplastische Folie 3 wird in einem Thermoformvorgang an die Geometrie der bestückten Platine 1 angepasst ausgebildet. Hierzu wird die Folie 3 auf die mit den Bauteilen 2 bestückte Platine 3 gelegt oder über diese gespannt. Anschließend wird die Folie 3 erhitzt, so dass sie sich der Oberflächenkontur der bestückten Platine 1 anpasst, das heißt, die Folie 3 legt sich an die Bauteile 2 und/oder die Platine 1 an. Die Temperatur zum Erhitzen der Folie 3 liegt deutlich niedriger als die bei einem Kunststoffspritzvorgang auftretende Temperatur. Die thermoplastische Folie 3 wird anschließend zur Vorbereitung für den Spritzgießprozess auf die erforderliche Kontur zurechtgeschnitten, derart, dass die Folie 3 Seitenflächen 4 der Platine 1 umschließt.
Alternativ kann die Folie in einem Vorformwerkzeug geformt werden.
Anschließend wird in einen Spritzgießvorgang die Platine 1 mit den Bauteilen 2 vollständig mit einem Kunststoff 5 umspritzt, so dass die Platine 1 gegen äußere Einflüsse und mechanische Beschädigungen geschützt ist.
Aus dem Kunststoff 5 werden lediglich schematisch dargestellte elektrische Anschlüsse 6 herausgeführt.
Die erfindungsgemäße Platine 1 mit dem umspritzten Kunststoff 5 und der Folie 3 weist den Vorteil auf, dass der Kunststoffspritzguss sehr preiswert herzustellen ist und dass die Folie 3 beim Spritzgießprozess auftretende Drücke gleichmäßig verteilt und somit Spitzenbelastungen auf einzelne Bauteile 2 vermeidet. Die Folie 3 fungiert darüber hinaus als thermische Isolationsschicht während des Spritzvorganges, um das Risiko einer Überhitzung der Bauteile 2 zu reduzieren.
In der Figur ist die Platine 1 als vollständig umspritzte Platine 1 dargestellt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, lediglich den Teil mit den Bauteilen 2 zu Umspritzen, oder lediglich einen Teil der Bauteile 2 zu Umspritzen.
Bezugszeichenliste

1: Platine
2: elektrische und elektronische Bauteile
3: Folie
4: Ränder der Platine (1)
5: Kunststoff
6: elektrische Anschlüsse

Claims

Verfahren zum Umspritzen einer Platine mit auf der Platine angeordneten elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen mit Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) auf der Platine (1) wenigstens zum Teil mit wenigstens einer Folie (3) abgedeckt werden, und dass anschließend wenigstens ein Teil der Platine (1) mit den elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen (2) mit Kunststoff (5) umspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Folie (3) als eine einer Oberflächenkontur der mit den Bauteilen (2) bestückten Platine (1) angepasst ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie (3) eine thermoplastische oder duroplastische Folie (3) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) mittels eines Thermoformvorganges an eine Oberflächengeometrie der bestückten Platine (1) angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Folie (3) vor dem Spritzgießen einer Außenkontur der Platine (1) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) durch Schneiden an die Außenkontur der Platine (1) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) wenigstens eine Seitenfläche (4) der Platine (1) überdeckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ein- oder Mehrkomponentenspritzguss durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie (3) eine Folie aus Polystyrol (PS) oder Polyethylen (PE) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) verwendet wird.
Platine mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen, welche wenigstens teilweise mit Kunststoff umspritzt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bauteilen (2) auf der Platine (1) und dem Kunststoffspritzguss (5) eine Folie (3) angeordnet ist.
Platine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Folie (3) als eine einer Oberflächenkontur der mit den Bauteilen (2) bestückten Platine (1) angepasst ausgebildet ist.
Platine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) als eine thermoplastische oder duroplastische Folie (3) ausgebildet ist.
Platine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) als eine mittels eines Thermoformvorganges an die Oberflächenkontur der bestückten Platine (1) angepasste Folie (3) ausgebildet ist.
Platine nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Folie (3) vor dem Spritzgießen einer Außenkontur der Platine (1) angepasst ausgebildet ist.
Platine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) durch Schneiden an die Außenkontur der Platine (1) angepasst ausgebildet ist.
Platine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) als eine wenigstens eine Seitenfläche (4) der Platine (1) überdeckende Folie (3) ausgebildet ist.
Platine nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffspritzguss (5) als ein Ein- oder Mehrkomponentenspritzguss ausgebildet ist.
Platine nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) aus Polystyrol (PS) oder Polyethylen (PE) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gebildet ist.