DE102015004896A1 - Printed circuit board as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components and method for their preparation - Google Patents

Printed circuit board as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components and method for their preparation Download PDF

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Abstract

Eine Leiterplatte als Träger für elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile weist einen Trägerkörper aus Kunststoff und zumindest eine elektrische Leiterbahn auf, die mit dem Trägerkörper verbunden ist. Die Leiterplatte ist mittels eines kombinierten Spritzguss- und Metallgussverfahrens hergestellt, bei dem der Trägerkörper aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens und die zumindest eine elektrische Leiterbahn mittels eines Metallguss- oder Metallspritzverfahrens nacheinander hergestellt sind, wobei die zuletzt ausgebildete Komponente an die zuvor ausgebildete Komponente angespritzt ist. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Leiterplatte beschrieben.A circuit board as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components has a carrier body made of plastic and at least one electrical conductor, which is connected to the carrier body. The printed circuit board is produced by means of a combined injection molding and metal casting process in which the plastic carrier body is manufactured successively by means of an injection molding process and the at least one electrical conductor track is produced by means of a metal casting or metal spraying process, the last formed component being injection-molded onto the previously formed component. Furthermore, a method for producing a corresponding printed circuit board is described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte als Träger für elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile, mit einem Trägerkörper aus Kunststoff und zumindest einer elektrischen Leiterbahn aus einem metallischen Material. Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplatte als Träger für elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile, mit einem Trägerkörper aus Kunststoff und zumindest einer elektrischen Leiterbahn aus einem metallischen Material, die mit dem Trägerkörper verbunden ist.The invention relates to a method for producing a printed circuit board as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components, comprising a carrier body of plastic and at least one electrical conductor track of a metallic material. Furthermore, the invention relates to a circuit board as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components, with a carrier body made of plastic and at least one electrical conductor of a metallic material, which is connected to the carrier body.

Leiterplatten der genannten Art, die auch als Platinen oder gedruckte Schaltungen bezeichnet werden, dienen der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung von elektrischen, elektronischen oder elektro-mechanischen Bauteilen und sind in vielen elektrischen Geräten enthalten. Eine Leiterplatte besteht üblicherweise aus einem Trägerkörper, der aus einem elektrisch nicht-leitenden bzw. isolierenden Material, insbesondere Kunststoff besteht und an dem Leiterbahnen aus einem elektrisch leitenden Material und insbesondere einem Metall angebracht sind. Üblicherweise werden die Leiterbahnen aus einer dünnen Metallschicht, beispielsweise aus Kupfer geätzt. Die elektronischen Bauteile werden auf Lötflächen der Leiterplatte angelötet und sind somit gleichzeitig mechanisch gehalten und elektrisch verbunden.Circuit boards of the type mentioned, which are also referred to as boards or printed circuits, serve for the mechanical fastening and electrical connection of electrical, electronic or electro-mechanical components and are included in many electrical devices. A circuit board usually consists of a carrier body, which consists of an electrically non-conductive or insulating material, in particular plastic and are attached to the conductor tracks of an electrically conductive material and in particular a metal. Usually, the conductor tracks are etched from a thin metal layer, for example made of copper. The electronic components are soldered to solder pads of the circuit board and are thus simultaneously mechanically held and electrically connected.

Nachteilig bei den bekannten Leiterplatten ist insbesondere, dass sie in vielen aufeinanderfolgenden, grundsätzlich unterschiedlichen Verfahrensschritten hergestellt werden müssen. Dadurch wird die Herstellung sehr aufwendig und kostenintensiv und die Geometrie des Trägerkörpers unterliegt starken Beschränkungen.A disadvantage of the known printed circuit boards is in particular that they must be produced in many successive, fundamentally different process steps. As a result, the production is very complicated and expensive and the geometry of the carrier body is subject to severe limitations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte als Träger für elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile zu schaffen, mit dem sich Leiterplatten unterschiedlicher Geometrie in einfacher Weise herstellen lassen. Darüber hinaus soll eine Leiterplatte als Träger für elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile geschaffen werden, die einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.The invention has for its object to provide a method for producing a printed circuit board as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components, with which circuit boards of different geometry can be produced in a simple manner. In addition, a circuit board is to be created as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components, which has a simple structural design.

Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Leiterplatte mittels eines kombinierten Spritzguss- und Metallgussverfahrens hergestellt wird, bei dem der Trägerkörper aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens und die zumindest eine elektrische Leiterbahn mittels eines Metallguss- oder Metallspritzverfahrens nacheinander hergestellt werden, wobei die zuletzt ausgebildete Komponente an die zuvor ausgebildete Komponente angespritzt wird. Die Herstellung der Leiterplatte bzw. der beiden Komponenten erfolgt vorzugsweise nacheinander in einem kombinierten Spritzgusswerkzeug, mit dem sowohl ein Kunststoff-Material und unabhängig davon auch ein flüssiges Metall bzw. eine Metall-Legierung verarbeitet werden können. Das metallene Material wird insbesondere mittels eines Metall-Druckguss-Verfahrens oder mittels eines Metall-Spritzgussverfahrens eingebracht. Auf diese Weise ist es möglich, den Trägerkörper zusammen mit der elektrischen Leiterbahn in einem einheitlichen Verfahren sehr schnell und kostengünstig herzustellen.This object is achieved in procedural terms by a method having the features of claim 1. It is provided that the printed circuit board is produced by means of a combined injection molding and metal casting process in which the plastic carrier body is produced successively by means of an injection molding process and the at least one electrical conductor by means of a metal casting or metal injection process, wherein the last formed component to the previously trained component is injected. The production of the printed circuit board or the two components is preferably carried out successively in a combined injection molding tool, with which both a plastic material and, independently, a liquid metal or a metal alloy can be processed. The metal material is introduced in particular by means of a metal die casting process or by means of a metal injection molding process. In this way, it is possible to produce the carrier body together with the electrical conductor in a uniform process very quickly and inexpensively.

Vorzugsweise wird in einem 1. Schritt der Trägerkörper gefertigt, an den anschließend die elektrische Leiterbahn angespritzt wird. Diese Reihenfolge kann jedoch auch umgekehrt werden, wenn es die Bauteilgeometrie erlaubt, d. h. dass zunächst die elektrische Leiterbahn hergestellt und anschließend der Trägerkörper an diese angespritzt wird.Preferably, in a first step, the carrier body is manufactured, to which subsequently the electrical conductor track is molded. However, this order can also be reversed if component geometry allows it, i. H. that first the electrical conductor is produced and then the carrier body is molded onto this.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nachträgliche ausgebildete Komponente formschlüssig an der zuvor ausgebildeten Komponente befestigt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in der zuvor ausgebildeten Komponente, beispielsweise dem Trägerkörper, Hinterschneidungen ausgebildet sind, die von der später ausgebildeten Komponente, beispielsweise der Leiterbahn, hintergriffen werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the subsequently formed component is positively secured to the previously formed component. This can be achieved, for example, by forming undercuts in the previously formed component, for example the carrier body, which are engaged behind by the subsequently formed component, for example the printed conductor.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die nachträglich ausgebildete Komponente stoffschlüssig an der zuvor ausgebildeten Komponente befestigt wird. Zu diesem Zweck können die Materialeigenschaften und die Verfahrensparameter so aufeinander abgestimmt sein, dass die beiden Komponenten miteinander verschweißen, d. h. eine molekulare Bindung eingeben. Alternativ oder zusätzlich dazu kann zwischen den beiden Komponenten zumindest eine Oberflächenhaftung vorgesehen sein, die beispielsweise dadurch erreicht wird, dass es beim Anspritzen der nachträglich ausgebildeten Komponente zu einem oberflächlichen Anschmelzen des Materials der zuvor ausgebildeten Komponente kommt.Alternatively or additionally, it can be provided that the subsequently formed component is firmly bonded to the previously formed component. For this purpose, the material properties and the process parameters can be coordinated so that the two components weld together, d. H. enter a molecular bond. Alternatively or additionally, at least one surface adhesion may be provided between the two components, which is achieved, for example, by causing the surface of the material of the previously formed component to be superficially melted when the subsequently formed component is sprayed on.

Als Material für den Trägerkörper kann jeder spritzfähige Kunststoff, beispielsweise Polypropylen oder Polyamid verwendet werden. Als Metall-Komponente kann eine Metall-Legierung verwendet werden, die bis zu einer Temperatur von 500°C fließfähig ist und wobei es sich beispielsweise um Sn-Legierungen handeln kann.As the material for the carrier body, any injectable plastic, such as polypropylene or polyamide can be used. As the metal component, there may be used a metal alloy which is flowable up to a temperature of 500 ° C and which may be, for example, Sn alloys.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zumindest die die Leiterbahnen tragenden Bereiche des Trägerkörpers in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zumindest teilweise mit einer Isolierschicht überdeckt werden. Dabei kann die Isolierschicht aus Kunststoff bestehen und auf den Trägerkörper aufgespritzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Isolierschicht den Trägerkörper auf der die Leiterbahnen tragenden Seite bis auf einige Aussparungen vollständig abdeckt, wobei die Aussparungen der Isolierschicht sich in Montagepunkten der Leiterbahn befinden, an denen später elektronische Bauteile oder vorgefertigte Kontaktelemente angebracht werden. Auf diese Weise sind die Leiterbahnen vor unbeabsichtigten Kurzschlüssen weitestgehend geschützt und können auch durch äußere mechanische Einwirkung nicht beschädigt werden.In a further development of the method according to the invention, it can be provided that at least the areas of the carrier body carrying the printed conductors in a subsequent method step at least partially covered with an insulating layer. In this case, the insulating layer may consist of plastic and be sprayed onto the carrier body. In a preferred embodiment, it is provided that the insulating layer completely covers the carrier body on the side carrying the printed conductors except for a few recesses, wherein the recesses of the insulating layer are located in mounting points of the printed conductor to which later electronic components or prefabricated contact elements are attached. In this way, the interconnects are largely protected against unintentional short circuits and can not be damaged by external mechanical action.

Die Isolierschicht kann beispielsweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie der Trägerkörper bestehen und mit diesem stoffschlüssig verbunden und/oder verschweißt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Isolierschicht aus einem von dem Kunststoff des Trägerkörpers unterschiedlichem Kunststoff besteht, wobei immer noch die stoffschlüssige Verbindung oder die Verschweißung erreicht werden kann.The insulating layer may for example consist of the same plastic material as the carrier body and connected to this material fit and / or welded. However, it is also possible that the insulating layer consists of a different plastic from the plastic of the carrier body, wherein still the cohesive connection or the welding can be achieved.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Trägerkörper Ausnehmungen ausgebildet werden, die mit einem Vorrat aus metallischem Material der Leiterbahn gefüllt werden. Die den Vorrat an metallischem Material der Leiterbahnen aufnehmenden Ausnehmungen sind in ihren Abmessungen deutlich größer als der Querschnitt der Leitbahnen. Der Vorrat beinhaltet die für das Löten notwendige Menge am Lot oder metallenem Material, so dass kein zusätzliches Lot oder metallenes Material zugeführt werden muss. Das in dem Reservoir befindliche metallische Material der Leiterbahn kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt aufgeschmolzen werden, so das elektronische Bauteile eingefügt werden können. Die Leiterbahn können dabei als Kühlfläche oder Wärme-Ableitungsbahn dienen, wodurch ein schnelles Erkalten des aufgeschmolzenen Materials erreicht wird.In a preferred embodiment of the invention it is provided that recesses are formed in the carrier body, which are filled with a supply of metallic material of the conductor track. The storage of metallic material of the tracks receiving recesses are significantly larger in size than the cross section of the interconnects. The supply contains the necessary soldering amount of solder or metal material, so that no additional solder or metal material must be supplied. The metallic material of the conductor track located in the reservoir can be melted in a subsequent method step so that electronic components can be inserted. The conductor track can serve as a cooling surface or heat dissipation path, whereby a rapid cooling of the molten material is achieved.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Trägerkörper eine ebene Platte ist. Alternativ kann der Trägerkörper auch abschnittsweise räumlich gekrümmt oder als räumlich gekrümmte Platte ausgebildet sein. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Trägerkörper eine räumlich abgestufte Platte mit einer terrassenartigen Konfiguration ist.In a possible embodiment of the invention it is provided that the carrier body is a flat plate. Alternatively, the carrier body may also be spatially curved in sections or formed as a spatially curved plate. In a further possible embodiment it can be provided that the carrier body is a spatially stepped plate with a terrace-like configuration.

Eine mit elektrische, elektronische oder elektromechanische Bauteilen bestückte Leiterplatte wird später üblicherweise mit Schrauben oder Clip-Ver-bindungen am endgültigen Einbauort befestigt. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Trägerkörper entsprechende Montageelemente zur Montage der Leiterplatte einstückig angeformt werden. Vorzugsweise werden der Trägerkörper und die Montageelemente gleichzeitig in einem einzigen Verfahrensschritt mittels des Spritzgussverfahrens hergestellt, so dass eine nachträgliche Anbringung von Montageelementen entfällt.A printed circuit board equipped with electrical, electronic or electromechanical components is later usually fastened with screws or clip connections at the final installation location. In a further development of the invention it can be provided that corresponding mounting elements for mounting the printed circuit board are integrally formed on the carrier body. Preferably, the carrier body and the mounting elements are produced simultaneously in a single process step by means of the injection molding process, so that a subsequent attachment of mounting elements is eliminated.

Alternativ zu den am Trägerkörper angeformten Montageelementen oder zusätzlich zu diesen kann vorgesehen sein, dass an der Isolierschicht entsprechende Montageelemente zur Montage der Leiterplatte einstückig angeformt werden. Auch dabei können der Trägerkörper und die Montageelemente gleichzeitig in einem einzigen Verfahrensschritt mittels Spritzgussverfahrens hergestellt werden.Alternatively to the molded on the support body mounting elements or in addition to these can be provided that are integrally formed on the insulating layer corresponding mounting elements for mounting the circuit board. Again, the carrier body and the mounting elements can be produced simultaneously in a single process step by injection molding.

Um die Leiterbahn an eine elektrische Stromquelle anzuschließen, wird diese üblicherweise mit vorgefertigten Kontaktelementen insbesondere in Form von Steckern oder Buchsen versehen. Die Kontaktelemente können vor dem Einspritzen des metallischen Materials der Leiterbahn in der Spritzgussform positioniert und dann in das metallische Material eingebettet werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Kontaktelemente nachträglich zu montieren, was beispielsweise dadurch geschehen kann, dass vorgefertigte Kontaktelemente in das metallische Material der Leiterbahn hineingedrückt werden.To connect the conductor to an electrical power source, it is usually provided with prefabricated contact elements, in particular in the form of plugs or sockets. The contact elements may be positioned in the injection mold prior to injecting the metallic material of the trace and then embedded in the metallic material. Alternatively, however, it is also possible to retrofit the contact elements, which can be done, for example, by pressing prefabricated contact elements into the metallic material of the conductor track.

In vorrichtungstechnische Hinsicht wird die oben stehende Aufgabe durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Leiterplatte mittels eines kombinierten Spritzguss- und Metallgussverfahrens hergestellt ist, bei dem der Trägerkörper aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens um die zumindest eine elektrische Leiterbahn mittels eines Metallguss- oder Metallspritzverfahrens nacheinander hergestellt sind, wobei die zuletzt ausgebildete Komponente an die zuvor ausgebildete Komponente angespritzt ist. Dabei ist vorzugsweise in einem 1. Schritt der Trägerkörper aus Kunststoff gefertigt, an dem die elektrische Leiterbahn angespritzt ist.In device technical terms, the above object is achieved by a circuit board having the features of claim 1. It is provided that the printed circuit board is produced by means of a combined injection molding and metal casting process in which the plastic carrier body are produced in succession by means of an injection molding process around the at least one electrical conductor by means of a metal casting or metal spraying process, wherein the last formed component to the previously formed component is molded. In this case, the carrier body is preferably made of plastic in a first step, on which the electrical conductor track is molded.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Trägerkörper eine kanalartige Nut aufweist, in der die Leiterbahn angeordnet ist. Nachdem der Trägerkörper mit der kanalförmigen Nut ausgebildet ist, kann das flüssige Metall direkt in die kanalförmige Nut eingebracht werden, wobei es durch die Nutwandungen geführt ist. Das flüssige Metall fließt die kanalförmige Nut entlang und füllt diese vollständig aus, wodurch die Leiterbahn gebildet ist. Die Einbringung des flüssigen Metalls in die kanalförmige Nut kann durch direktes Eingießen oder vorzugsweise durch direktes Einspritzen der Metallschmelze in die Nut erfolgen.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the carrier body has a channel-like groove in which the conductor track is arranged. After the carrier body is formed with the channel-shaped groove, the liquid metal can be introduced directly into the channel-shaped groove, wherein it is guided by the Nutwandungen. The liquid metal flows along the channel-shaped groove and fills it completely, whereby the conductor track is formed. The introduction of the liquid metal in the channel-shaped groove can be done by direct pouring or preferably by direct injection of the molten metal into the groove.

Um die Leiterbahn zuverlässig in der Nut zu halten, kann diese zumindest im Teilbereichen formschlüssig in der Nut bzw. an den Trägerkörper gehalten sein. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass in oder an der Nut Hinterschneidungen ausgebildet sind, in die die Leiterbahn zumindest teilweise eingreift. Wenn das flüssige Metall in die Nut eingebracht wird, hinterströmt es die Hinterschneidungen, so dass es im verfestigten Zustand sicher und unlösbar an der Nut gehalten ist.In order to reliably hold the conductor track in the groove, it can, at least in the partial regions, form-fit in the groove or on the carrier body be held. For this purpose, it may be provided that undercuts are formed in or on the groove, in which the conductor track engages at least partially. When the liquid metal is introduced into the groove, it flows behind the undercuts, so that it is held securely and permanently on the groove in the solidified state.

Die Leiterbahn tragenden Bereiche des Trägerkörpers können zumindest teilweise mit einer Isolierschicht im oben genannten Sinne überdeckt sein. Die Isolierschicht besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist mit dem Trägerkörper stoffschlüssig verbunden und/oder verschweißt.The conductor-carrying regions of the carrier body may be at least partially covered with an insulating layer in the above-mentioned sense. The insulating layer is preferably made of plastic and is firmly bonded to the carrier body and / or welded.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Leiterbahn ist es möglich, diese nicht nur zum Zwecke der elektrischen Verbindung bzw. Stromleitung zu verwenden, sondern zusätzlich kann die Leiterbahn mit vorzugsweise großflächigen Abschnitten ausgestaltet werden, die der Kühlung bzw. Wärmeableitung im Bereich der elektrischen, elektronischen oder elektromechanischen Bauteil dienen. Zu diesem Zweck ist insbesondere im Bereich der zu kühlenden Bauteile und vorzugsweise unterhalb von diesem in dem Trägerkörper ein zusätzlicher Kühlabschnitt aus dem metallenen Material der Leiterbahn vorgesehen, der mit dem zu kühlenden Bauteil in Anlage stehen kann, so dass sich bei Betrieb des Bauteils entwickelnde Wärme über diesen Kühlabschnitt und die Leiterbahn abgeführt werden kann.Due to the inventive design of the conductor track, it is possible to use these not only for the purpose of electrical connection or power line, but in addition, the conductor can be configured with preferably large sections, the cooling or heat dissipation in the electrical, electronic or electromechanical Serve component. For this purpose, in particular in the region of the components to be cooled and preferably below this in the support body, an additional cooling section of the metal material of the conductor is provided, which can be in contact with the component to be cooled, so that developing heat during operation of the component can be removed via this cooling section and the conductor track.

Weitere vorrichtungstechnische Merkmale der Leiterplatte sind bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, worauf zwecks Vermeidung von Wiederholungen verwiesen werden soll.Other device-technical features of the circuit board are already explained in connection with the method according to the invention, which should be referred to for the purpose of avoiding repetition.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:Further details and features of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. Show it:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Teile einer erfindungsgemäßen Leiterplatte, 1 an exploded perspective view of the parts of a circuit board according to the invention,

2 eine Ansicht eines in einem 1. Verfahrensschritt hergestellten Trägerkörpers, 2 a view of a carrier body produced in a 1st process step,

3 den Schnitt III-III in 2, 3 the section III-III in 2 .

4 eine 2 entsprechende Darstellung des Trägerkörpers mit eingebrachter Leiterbahn, 4 a 2 corresponding representation of the carrier body with introduced trace,

5 den Schnitt V-V in 4 5 the cut VV in 4

6 die Leiterplatte gemäß 4 mit aufgebrachter Isolierschicht, 6 the circuit board according to 4 with applied insulating layer,

7 den Schnitt VII-VII in 6, 7 the section VII-VII in 6 .

8 die Leiterplatte gemäß 6 mit angebrachten elektronischen Bauteilen, 8th the circuit board according to 6 with attached electronic components,

9 den Schnitt IX-IX in 8, und 9 the section IX-IX in 8th , and

10 eine der 4 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform. 10 one of the 4 corresponding representation of a modified embodiment.

Die 1 zeigt die Bestandteile einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 10 in auseinandergezogener perspektivischer Explosionsdarstellung. Die Leiterplatte 10 weist einen Trägerkörper 11 auf, der im dargestellten Beispiel als in eine Richtung wellenabschnittsartig gekrümmte Platte ausgebildet ist, so dass für die Oberfläche des Trägerkörpers eine dreidimensionale Geometrie erreicht ist. Der Trägerkörper 11 ist in den 2 und 3 im Detail dargestellt. Er besteht aus Kunststoff und besitzt auf seiner Oberseite mehrere Nuten 19, wobei in den Endbereichen einiger Nuten 19 Ausnehmungen 14 vergrößerter Abmessungen ausgebildet sind, die jeweils eine Kammer bilden.The 1 shows the components of a circuit board according to the invention 10 in exploded perspective exploded view. The circuit board 10 has a carrier body 11 on, which is formed in the example shown as a wave-like curved plate in one direction, so that a three-dimensional geometry is achieved for the surface of the carrier body. The carrier body 11 is in the 2 and 3 shown in detail. It is made of plastic and has several grooves on its upper side 19 , wherein in the end regions of some grooves 19 recesses 14 enlarged dimensions are formed, each forming a chamber.

An den Trägerkörper 11 sind Montageelemente 15 in Form von Stützfüßen einstückig angeformt.To the carrier body 11 are mounting elements 15 integrally formed in the form of support feet.

Der Trägerkörper 11 wird in einem 1. Verfahrensschritt in einer Spritzgussvorrichtung aus Kunststoff hergestellt. Sobald der Trägerkörper 11 eine ausreichende Festigkeit besitzt, wird in die Nuten 19 ein flüssiges Metall eingespritzt oder eingegossen. Das flüssige Metall füllt die Nuten 19 und die Ausnehmungen 14 vollständig aus und bildet Leiterbahnen 12 mit endseitigen Reservoirs oder Vorräten 21 an metallenem Material oder Lotmaterial. Dieser Zustand ist in den 4 und 5 dargestellt.The carrier body 11 is produced in a first process step in an injection molding device made of plastic. Once the carrier body 11 has sufficient strength, is in the grooves 19 a liquid metal injected or poured. The liquid metal fills the grooves 19 and the recesses 14 completely off and forms traces 12 with end-side reservoirs or supplies 21 on metallic material or solder material. This condition is in the 4 and 5 shown.

Das Aufbringen des metallenen Materials zur Bildung der Leiterbahnen 12 kann in der gleichen Spritzgussvorrichtung erfolgen, in der auch der Trägerkörper 11 gespritzt wird, es ist jedoch auch möglich, den Trägerkörper 11 in eine separate Spritzguss- oder Gussvorrichtung umzusetzen.The application of the metal material to form the tracks 12 can be done in the same injection molding device, in which also the carrier body 11 is injected, but it is also possible, the carrier body 11 to implement in a separate injection molding or casting device.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die die Leiterbahnen 12 tragende Oberfläche des Trägerkörpers 11 mit einer Isolierschicht 13 aus Kunststoff versehen, die vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Trägerkörper 11 oder einem Kunststoff-Material besteht, das mit dem Trägerkörper 11 eine feste vorzugsweise stoffschlüssige Verbindung eingeht. Wie den 6 und 7 zu entnehmen ist, deckt die Isolierschicht 13 die Oberseite des Trägerkörpers 11 annähernd vollständig ab, jedoch sind einige Aussparungen 16 in der Isolierschicht 13 ausgebildet, so dass von der dem Trägerkörper 11 abgewandten Außenseite der Isolierschicht 13 weiterhin ein Zugriff auf einige oder alle mit dem metallenen Material gefüllten Ausnehmungen 14 für weitere Bearbeitungsschritte möglich ist. Diese Bearbeitungsschritte umfassen die Montage von elektrischen, elektronischen oder elektro-mechanischen Bauteilen 17, die von der Oberseite der Isolierschicht 13 durch die Aussparungen 16 hindurch in das metallene Material der Leiterbahnen 12 bzw. Vorräte 21 eingesetzt werden. Falls es notwendig ist, kann das metallene Material zu diesem Zweck vorher erwärmt oder lokal aufgeschmolzen werden. Zusätzlich werden stiftförmige Kontaktelemente 18 montiert, die von der Oberseite durch entsprechende Aussparungen 16 hindurch in das metallene Material hineingedrückt oder eingeschossen werden.In a subsequent process step, the conductor tracks 12 supporting surface of the carrier body 11 with an insulating layer 13 made of plastic, preferably made of the same material as the carrier body 11 or a plastic material that is integral with the carrier body 11 a solid preferably cohesive compound is received. Like that 6 and 7 can be seen, covers the insulating layer 13 the top of the carrier body 11 almost completely off, however, are some recesses 16 in the insulating layer 13 formed, so that of the carrier body 11 remote from the outside of the insulating layer 13 continue to access some or all filled with the metal material recesses 14 is possible for further processing steps. These processing steps include the assembly of electrical, electronic or electro-mechanical components 17 coming from the top of the insulating layer 13 through the recesses 16 through into the metal material of the tracks 12 or inventories 21 be used. If necessary, the metal material may be previously heated or locally melted for this purpose. In addition, pin-shaped contact elements 18 mounted from the top through corresponding recesses 16 be pushed through or injected into the metal material.

Nach der Montage der elektrischen, elektronischen oder elektro-mechanischen Bauteile 17 und der Kontaktelemente 18 ist die Leiterplatte 10 fertig und kann in einem elektrischen Gerät am endgültigen Einbauort montiert werden, wozu es beispielsweise möglich ist, Befestigungsschrauben 20 (s. 1) zu verwenden, die die Montageelemente 15 bzw. die Standfüße durchdringen.After mounting the electrical, electronic or electro-mechanical components 17 and the contact elements 18 is the circuit board 10 finished and can be mounted in an electrical device at the final installation, for which it is possible, for example, mounting screws 20 (S. 1 ) to use the mounting elements 15 or penetrate the feet.

10 zeigt eine der 4 entsprechende Darstellung des Trägerkörpers 11 mit eingebrachter Leiterbahn 12, wobei nunmehr zusätzlich ein großflächiger Kühlabschnitt 22 der Leiterbahn 12 in dem Bereich angeordnet ist, in dem später eines der elektronischen Bauteile 17 montiert wird. Der Kühlabschnitt 22 ist mit der Leiterbahn 12 verbunden und steht mit dem über ihm montierten elektronischen Bauteil 17 vorzugsweise in direktem Kontakt, so dass sich Wärme, die sich bei Betrieb des elektronischen Bauteils 17 entwickeln kann, über den Kühlabschnitt 22 und die Leiterbahn 12 abgeleitet werden kann. 10 shows one of the 4 corresponding representation of the carrier body 11 with incorporated track 12 , wherein now additionally a large-scale cooling section 22 the conductor track 12 is arranged in the area in which later one of the electronic components 17 is mounted. The cooling section 22 is with the track 12 connected and stands with the mounted above him electronic component 17 preferably in direct contact, so that heat, resulting in operation of the electronic component 17 can develop over the cooling section 22 and the track 12 can be derived.

Claims (24)

Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte (10) als Träger für elektrische, elektronische oder elektromechanische Bauteile (17), mit einem Trägerkörper (11) aus Kunststoff und zumindest einer elektrischen Leiterbahn (12) aus einem metallischen Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (10) mittels eines kombinierten Spritzguss- und Metallgussverfahrens hergestellt wird, bei dem der Trägerkörper (11) aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens und die zumindest eine elektrische Leiterbahn (12) mittels eines Metallguss- oder Metallspritzverfahrens nacheinander hergestellt werden, wobei die zuletzt ausgebildete Komponente an die zuvor ausgebildete Komponente angespritzt wird.Method for producing a printed circuit board ( 10 ) as a carrier for electrical, electronic or electromechanical components ( 17 ), with a carrier body ( 11 ) made of plastic and at least one electrical conductor track ( 12 ) Of a metallic material, characterized in that the circuit board ( 10 ) is produced by means of a combined injection molding and metal casting process, in which the carrier body ( 11 ) made of plastic by means of an injection molding process and the at least one electrical conductor track ( 12 ) are produced successively by means of a metal casting or metal spraying process, wherein the last formed component is injection-molded onto the previously formed component. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Trägerkörper (11) aus Kunststoff hergestellt und die elektrische Leiterbahn (12) anschließend an diesen angespritzt wird.Method according to claim, characterized in that first the carrier body ( 11 ) made of plastic and the electrical trace ( 12 ) is then injected onto this. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die elektrische Leiterbahn (12) hergestellt und der Trägerkörper (11) aus Kunststoff anschließend an diese angespritzt wird.A method according to claim 1, characterized in that first the electrical conductor track ( 12 ) and the carrier body ( 11 ) made of plastic is subsequently molded onto this. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trägerkörper (11) Ausnehmungen (14) ausgebildet und mit einem Vorrat (21) an metallischem Material der Leiterbahn (12) gefüllt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the carrier body ( 11 ) Recesses ( 14 ) and with a supply ( 21 ) of metallic material of the conductor track ( 12 ) are filled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) als ebene oder räumlich gekrümmte oder räumlich abgestufte Platte ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carrier body ( 11 ) is formed as a flat or spatially curved or spatially stepped plate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträglich ausgebildete Komponente formschlüssig an der zuvor ausgebildeten Komponente befestigt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the subsequently formed component is positively secured to the previously formed component. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden nacheinander hergestellten Komponenten oberflächlich aneinanderhaften.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two successively produced components adhere to each other superficially. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Leiterbahn (12) tragenden Bereiche des Trägerkörpers (11) in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zumindest teilweise mit einer Isolierschicht (13) überdeckt werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductor track ( 12 ) carrying areas of the carrier body ( 11 ) in a subsequent process step at least partially with an insulating layer ( 13 ) are covered. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (13) aus Kunststoff besteht und auf den Trägerkörper (11) aufgespritzt wird.Method according to claim 8, characterized in that the insulating layer ( 13 ) consists of plastic and on the carrier body ( 11 ) is sprayed on. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (13) mit dem Trägerkörper (11) stoffschlüssig verbunden und/oder verschweißt wird.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the insulating layer ( 13 ) with the carrier body ( 11 ) is firmly bonded and / or welded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerkörper (11) Montageelemente (15) zur Montage der Leiterplatte (10) einstückig angeformt werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the carrier body ( 11 ) Mounting elements ( 15 ) for mounting the printed circuit board ( 10 ) are integrally formed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) und die Montageelemente (15) gleichzeitig in einem Verfahrensschritt mittels des Spritzgussverfahrens hergestellt werden.Method according to claim 11, characterized in that the carrier body ( 11 ) and the mounting elements ( 15 ) are produced simultaneously in one process step by means of the injection molding process. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Isolierschicht (13) Montageelemente zur Montage der Leiterplatte einstückig angeformt werden.Method according to claim 8 or 9, characterized in that on the insulating layer ( 13 ) Mounting elements for mounting the circuit board are integrally formed. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (13) und die Montageelemente gleichzeitig in einem Verfahrensschritt mittels des Spritzgussverfahrens hergestellt werden.Method according to claim 13, characterized in that the insulating layer ( 13 ) and the Mounting elements are produced simultaneously in one step by means of the injection molding process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte Kontaktelemente (18) in die Leiterbahn (12) hineingedrückt werden.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that prefabricated contact elements ( 18 ) in the conductor track ( 12 ) are pressed in. Leiterplatte (10) als Träger für elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile (17), mit einem Trägerkörper (11) aus Kunststoff und zumindest einer elektrischen Leiterbahn (12) aus einem metallischen Material, die mit dem Trägerkörper (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (10) mittels eines kombinierten Spritzguss- und Metallgussverfahrens hergestellt ist, bei dem der Trägerkörper (11) aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens und die zumindest eine elektrische Leiterbahn (12) mittels eines Metallguss- oder Metallspritzverfahrens nacheinander hergestellt sind, wobei die zuletzt ausgebildete Komponente an die zuvor ausgebildete Komponente angespritzt ist.Printed circuit board ( 10 ) as a carrier for electrical, electronic or electro-mechanical components ( 17 ), with a carrier body ( 11 ) made of plastic and at least one electrical conductor track ( 12 ) made of a metallic material which is in contact with the carrier body ( 11 ), characterized in that the printed circuit board ( 10 ) is produced by means of a combined injection molding and metal casting process, in which the carrier body ( 11 ) made of plastic by means of an injection molding process and the at least one electrical conductor track ( 12 ) are produced successively by means of a metal casting or metal spraying process, wherein the last formed component is injection-molded onto the previously formed component. Leiterplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) zumindest eine kanalförmige Nut (19) aufweist, in der die Leiterbahn (12) angeordnet ist.Printed circuit board according to claim 16, characterized in that the carrier body ( 11 ) at least one channel-shaped groove ( 19 ), in which the conductor track ( 12 ) is arranged. Leiterplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (11) in der Nut (19) zumindest in Teilbereichen formschlüssig gehalten ist.Printed circuit board according to claim 17, characterized in that the conductor track ( 11 ) in the groove ( 19 ) is held positively at least in some areas. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die die Leiterbahn (12) tragenden Bereiche des Trägerkörpers (11) zumindest teilweise mit einer Isolierschicht (13) überdeckt sind.Printed circuit board according to one of Claims 16 to 18, characterized in that the printed circuit board ( 12 ) carrying areas of the carrier body ( 11 ) at least partially with an insulating layer ( 13 ) are covered. Leiterplatte nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (13) aus Kunststoff besteht und mit dem Trägerkörper (11) stoffschlüssig verbunden und/oder verschweißt ist.Printed circuit board according to claim 19, characterized in that the insulating layer ( 13 ) consists of plastic and with the carrier body ( 11 ) is cohesively connected and / or welded. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) als ebene oder räumlich gekrümmte oder räumlich abgestufte Platte ausgebildet ist.Printed circuit board according to one of Claims 16 to 20, characterized in that the carrier body ( 11 ) is designed as a flat or spatially curved or spatially stepped plate. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerkörper (11) Montageelemente (15) zur Montage der Leiterplatte (10) einstückig angeformt sind.Printed circuit board according to one of claims 16 to 21, characterized in that on the carrier body ( 11 ) Mounting elements ( 15 ) for mounting the printed circuit board ( 10 ) are integrally formed. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der Isolierschicht (13) Montageelemente zur Montage der Leiterplatte einstückig angeformt sind.Printed circuit board according to one of claims 19 to 22, characterized in that on the insulating layer ( 13 ) Mounting elements for mounting the circuit board are integrally formed. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kühlabschnitt (22) der Leiterbahn (12) als Kühlfläche für das elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Bauteile (17) ausgebildet ist.Printed circuit board according to one of Claims 16 to 23, characterized in that at least one cooling section ( 22 ) the conductor track ( 12 ) as a cooling surface for the electrical, electronic or electro-mechanical components ( 17 ) is trained.
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