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Stand der Technik
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Aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2007 002 940 U1 ist ein elektronisches Bauteil mit einem elektrischen Schaltungsträger und einem Körper bekannt, wobei zwischen dem elektrischen Schaltungsträger und dem Körper mindestens eine Nietverbindung ausgebildet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Anordnen einer Durchkontaktierung an einer in einem mit Leiterbahnen versehenen Substrat angeordneten Bohrung, aufweisend wenigstens die Schritte:
- – Einführen einer Metallhülse in die Bohrung, derart, dass auf einander gegenüberliegenden Seiten des Substrats jeweils ein Endabschnitt der Metallhülse herausragt;
- – Ausbilden von Kontaktabschnitten an der Metallhülse durch Umformen der Endabschnitte der Metallhülse, derart, dass jeder Kontaktabschnitt einen im Querschnitt C-förmig und zum Substrat hin offen ausgebildeten Spannabschnitt aufweist und dass das Substrat zwischen den Kontaktabschnitten eingespannt ist.
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Durch die im Querschnitt C-förmig und zum Substrat hin offen ausgebildeten Spannabschnitte einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Durchkontaktierung können durch Wärmeausdehnung bedingte Änderungen der Dimensionierung des Substrats kompensiert werden, um eine elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktabschnitten und an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen dauerhaft sicherzustellen. Die Kontaktabschnitte bzw. Spannabschnitte spannen hierzu das Substrat mit einer geeigneten Vorspannkraft zwischen sich ein und weisen federnde Eigenschaften auf.
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Das, insbesondere formschlüssige, Einführen der Metallhülse in die Bohrung kann durch ein Einpressen der Metallhülse in das Substrat erfolgen, um die Metallhülse zur Schaffung einer robusten Verbindung zwischen Metallhülse und Substrat kraftschlüssig mit dem Substrat zu verbinden. Die Metallhülse kann derart in das Substrat eingeführt werden, dass die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Substrats aus dem Substrat herausragenden Endabschnitte der Metallhülse gleichlang ausgebildet sind.
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Das Umformen der aus dem Substrat herausragenden Endabschnitte der Metallhülse zum Ausbilden der Kontaktabschnitte, welche mit an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen körperlich und elektrisch leitend verbunden sind, an den Enden der Metallhülse kann mittels irgendeines geeigneten Umformverfahrens erfolgen. Dadurch, dass die ausgebildeten Kontaktabschnitte mit der jeweiligen Seite des Substrats und daran angeordneten Leiterbahnen in körperlichem Kontakt stehen, wird ein sicherer und dauerhafter Halt der Durchkontaktierung an dem Substrat gewährleistet. Die Kontaktabschnitte können sich gewissermaßen in den Leiterbahnen verkrallen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist prozesssicher und für einen großindustriellen Einsatz ausgelegt, da keine manuellen Schritte zur Anordnung einer Durchkontaktierung an dem Substrat erforderlich sind. Stattdessen kann die Anordnung einer Durchkontaktierung an dem Substrat vollautomatisiert und maschinell erfolgen. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur automatisierten Ausbildung einer elektrischen Kontaktierung zwischen an einem Substrat unter Verwendung eines MID(„molded interconnected device“)-Verfahrens angeordneten Leiterbahnen geeignet. Als Molded Interconnect Devices (Spritzgegossene Schaltungsträger) werden elektronische Bauteile bezeichnet, bei denen metallische Leiterbahnen auf spritzgegossene Kunststoffträger aufgetragen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Automobilbereich zur Herstellung von Schaltungsträgern eingesetzt werden, insbesondere da mittels einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Durchkontaktierung eine sehr langlebige elektrische Kontaktierung zwischen an einem Substrat angeordneten Leiterbahnen sichergestellt werden kann.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Endabschnitte der Metallhülse derart umgeformt, dass sich an die C-förmig und zum Substrat hin offen ausgebildeten Spannabschnitte jeweils ein im Querschnitt C-förmig und vom Substrat weg offen ausgebildeter Federabschnitt anschließt, wobei ein Spannabschnitt mit dem sich daran anschließenden Federabschnitt eine im Querschnitt S-förmig ausgebildete Einheit ausbildet. Auch dies dient der Kompensierung von durch Wärmeausdehnung bedingte Änderungen der Dimensionierung des Substrats, um eine elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktabschnitten bzw. der Metallhülse und an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen dauerhaft sicherzustellen. Das Substrat bzw. die daran angeordneten Leiterbahnen kommen hierbei allein mit den Federabschnitten in körperlichen und elektrisch leitenden Kontakt, wobei durch die C-förmige und vom Substrat weg offene Ausgestaltung der Federabschnitte unabhängig von der jeweilig durch Wärmeausdehnung bedingten Dimensionierung des Substrats eine ausreichende und gleichbleibend große Kontaktfläche zwischen den Kontaktabschnitten und den an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen gegeben ist. Hierdurch sind die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Kontaktierungen bzw. eines entsprechend ausgebildeten Schaltungsträgers weitestgehend unabhängig von der jeweiligen durch Wärmeausdehnung bedingten Dimensionierung des Substrats.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Endabschnitte der Metallhülse gleichzeitig mit gegenläufig arbeitenden Stempeln umgeformt. Hierdurch wird eine durch das Einführen der Metallhülse in das Substrat eingenommene Relativstellung zwischen Metallhülse und Substrat beim Umformen nicht verändert.
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Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren eine Durchkontaktierung für einen Schaltungsträger, aufweisend eine an einer Bohrung eines mit Leiterbahnen versehene Substrats anordbare Metallhülse, wobei an axialen Enden der Metallhülse jeweils ein Kontaktabschnitt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kontaktabschnitt einen im Querschnitt C-förmig und zum Substrat hin offenen ausgebildeten Spannabschnitt aufweist. Vorzugsweise weist jeder Kontaktabschnitt einen im Querschnitt C-förmig und zum Substrat hin offenen ausgebildeten Spannabschnitt auf. Mit dieser Durchkontaktierung sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Durchkontaktierung kann gemäß dem oben genannten Verfahren hergestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Durchkontaktierung einen sich an den Spannabschnitt anschließenden, im Querschnitt C-förmig und von dem Substrat weg offen ausgebildeten Federabschnitt auf, wobei der Spannabschnitt mit dem sich daran anschließenden Federabschnitt eine im Querschnitt S-förmig ausgebildete Einheit ausbildet. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Schaltungsträger mit einem wenigstens eine Bohrung aufweisenden Substrat und an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen, gekennzeichnet durch wenigstens eine Durchkontaktierung nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer Kombination derselben, wobei die Kontaktabschnitte der Durchkontaktierung körperlich und elektrisch leitend mit den Leiterbahnen verbunden sind. Mit diesem Schaltungsträger sind die oben mit Bezug auf das Verfahren bzw. die Durchkontaktierung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Der Schaltungsträger kann beispielsweise als Leiterplatte, insbesondere MID-Leiterplatte, ausgebildet sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
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1: eine schematische Schnittdarstellung eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
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2 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anordnen einer Durchkontaktierung 1 an einer in einem mit Leiterbahnen 2 versehenen Substrat 3 angeordneten Bohrung 4.
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Auf der linken Seite von 1 ist eine Metallhülse 5 dargestellt, die in das Substrats 3 derart eingeführt worden ist, dass auf einander gegenüberliegenden Seiten des Substrats 3 jeweils ein Endabschnitt 6 der Metallhülse 5 herausragt.
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Auf der rechten Seite von 1 ist die fertige Durchkontaktierung 1 dargestellt, welche durch ein gleichzeitiges Umformen der auf der linken Seite von 1 aus dem Substrat 3 herausragenden Endabschnitte 5 der Metallhülse 5 mittels gegenläufig arbeitenden Stempeln entstanden ist. Durch dieses Umformen der Endabschnitte 6 sind Kontaktabschnitte 7 an der Metallhülse 5 derart ausgebildet worden, dass jeder Kontaktabschnitt 7 einen im Querschnitt C-förmig und zum Substrat 3 hin offenen ausgebildeten Spannabschnitt 8 aufweist und dass das Substrat 3 zwischen den Kontaktabschnitten 7 eingespannt ist. Die Kontaktabschnitte 7 stehen mit den an dem Substrat 2 angeordneten Leiterbahnen 2 in körperlichem und elektrisch leitendem Kontakt. Hierdurch wird ein Schaltungsträger 9 mit einem Substrat 3, an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen 2 und einer an dem Substrat 3 angeordneten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Durchkontaktierung 1 geschaffen.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anordnen einer Durchkontaktierung 11 an einer in einem mit Leiterbahnen 2 versehenen Substrat 3 angeordneten Bohrung 4.
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Auf der linken Seite von 2 ist eine Metallhülse 5 dargestellt, die in das Substrats 3 derart eingeführt worden ist, dass auf einander gegenüberliegenden Seiten des Substrats 3 jeweils ein Endabschnitt 6 der Metallhülse 5 herausragt.
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Auf der rechten Seite von 1 ist die fertige Durchkontaktierung 11 dargestellt, welche durch ein gleichzeitiges Umformen der auf der linken Seite von 1 aus dem Substrat 3 herausragenden Endabschnitte 5 der Metallhülse 5 mittels gegenläufig arbeitenden Stempeln entstanden ist. Durch dieses Umformen der Endabschnitte 6 sind Kontaktabschnitte 7 an der Metallhülse 5 derart ausgebildet worden, dass jeder Kontaktabschnitt 7 einen im Querschnitt C-förmig und zum Substrat 3 hin offenen ausgebildeten Spannabschnitt 8 und einen sich an den Spannabschnitt 8 anschließenden, im Querschnitt C-förmig und von dem Substrat 3 weg offen ausgebildeten Federabschnitt 10 aufweist, wobei der Spannabschnitt 8 mit dem sich daran anschließenden Federabschnitt 10 eine im Querschnitt S-förmig ausgebildete Einheit ausbildet. Das Substrat 3 ist zwischen den Kontaktabschnitten 7 eingespannt. Die Kontaktabschnitte 7 stehen mit den an dem Substrat 3 angeordneten Leiterbahnen 2 in körperlichem und elektrisch leitendem Kontakt. Hierdurch wird ein Schaltungsträger 12 mit einem Substrat 3, an dem Substrat angeordneten Leiterbahnen 2 und einer an dem Substrat 3 angeordneten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Durchkontaktierung 11 geschaffen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007002940 U1 [0001]
