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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung mit zumindest zwei miteinander verbundenen Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verbinden zumindest zweier Bauteile.
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Zum Beispiel umfassen konventionelle elektronische Komponenten oder elektronische Baugruppen elektronische oder mechanische Bauteile, die auf einem Schaltungsträger, insbesondere einer Leiterplatte, angeordnet und gegebenenfalls zu einer elektrischen Schaltungsanordnung zusammengeschaltet sind.
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Derartige elektronische Komponenten oder Baugruppen sind beispielsweise Steuergeräte, z.B. Getriebesteuergeräte, für ein Fahrzeug.
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Hierbei sind unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise wird die elektronische Komponente zum Schutz vor äußeren Einflüssen, z. B. Getriebeöl, mittels eines oder mehrerer Gehäuse geschützt.
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Zum Beispiel ist zur medienbeständigen Verbindung der Bauteile eine so genannte Heißklebeverbindung erforderlich, wobei die zu fügenden Bauteile bei hohen Temperaturen, beispielsweise in einem so genannten Ofenprozess, miteinander verbunden werden.
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Aus der
DE 100 51 945 C1 ist eine Anordnung zur dichten Aufnahme eines Kraftfahrzeug-Elektronikbauteils im Bereich einer Öl- oder Kraftstoffflüssigkeit mit einer Aufnahmevertiefung bekannt. Das Elektronikbauteil wird von einer flexiblen Leiterplatte kontaktiert und ist in der Aufnahmevertiefung angeordnet. Durch eine die Aufnahmevertiefung vollständig umgebende Verklebung der Leiterplatte mit dem Basisteil wird ein öl- und/oder kraftstoffdichter Verschluss der Aufnahmevertiefung erreicht.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2004 009 880 A1 eine Klebekonstruktion für ein an eine Grundstruktur zu montierendes Bauteil, insbesondere einem Glaselement, bekannt. Die Klebekonstruktion weist eine Primärklebung auf, die an einer ersten Klebestelle auf das zu montierende Bauteil aufbringbar ist und die einen Klebstoff hoher Festigkeit aufweist. Weiterhin weist die Klebekonstruktion eine Sekundärklebung auf, die an einer zweiten Klebestelle auf das Bauteil aufbringbar ist und einen elastisch dehnbaren Klebstoff aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Verbindungsanordnung sowie ein verbessertes Verfahren zum Verbinden zumindest zweier Bauteile anzugeben.
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Hinsichtlich der Verbindungsanordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfasst zumindest zwei miteinander verbundene Bauteile, wobei zur stoffschlüssigen Verbindung in einem Verbindungsbereich der Bauteile zumindest ein Kaltlaminat und zumindest ein Heißlaminat angeordnet sind.
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Diese Verbindungsanordnung ist kostengünstig und zeitsparend herstellbar und weist eine insbesondere medienbeständige Laminatverbindung, umfassend das Kaltlaminat und das Heißlaminat, auf. Zudem ist die Verbindung der Bauteile kostengünstig herstellbar, da nur der Bereich des Heißlaminats zur Verbindung der Bauteile erhitzt werden muss.
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Hierbei fixiert das Kaltlaminat beide Bauteile positionsgenau, schnell und insbesondere mit einer hohen Haftkraft und mechanischen Festigkeit miteinander. Zur Erhöhung einer Medien- und Temperaturbeständigkeit der Laminatverbindung ist das Heißlaminat vorgesehen.
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Solch eine medienbeständige Laminatverbindung ist insbesondere gegenüber mechanischen Belastungen, korrosiven und/oder aggressiven Medien und/oder wechselnden Temperaturen beständig. Insbesondere sind bzw. ist ein Lösen und/oder eine Beschädigung, die zum Lösen der Laminatverbindung führt, weitestgehend vermieden.
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Bauteile mit einer vergleichsweise großen Masse, insbesondere Volumen, und/oder mit einer vergleichsweise großen Abmessung sind in einfacher und prozesszeitsparender Weise miteinander verbindbar. Bei der medienbeständigen Verbindung nur mittels Heißlaminats sind die zu fügenden Bauteile über eine erforderliche Verweildauer hohen Temperaturen und/oder hohem Druck ausgesetzt.
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Aufgrund der Verwendung von Heiß- und Kaltlaminat ist eine fest fixierende und medienbeständige Laminatverbindung zur Verbindung zweier vergleichsweise großen Bauteile mit verkürzten Prozesszeiten herstellbar. Insbesondere muss nur der Bereich des Heißlaminats die hohen Temperaturen erreichen.
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Insbesondere sind Beschädigungen der zu verbindenden Bauteile aufgrund der gegenüber herkömmlichen Heißlaminatverbindung reduzierten Wärmeeinbringung (reduzierter Bauteilbereich, der erwärmt wird) beim Heißlaminieren deutlich verringert oder gar vermieden.
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In einer möglichen Ausführungsform der Verbindungsanordnung sind das Kaltlaminat und das Heißlaminat im Verbindungsbereich zueinander beabstandet. Dies hat den Vorteil, dass zumindest eine Vermischung des Kaltlaminats mit dem Heißlaminat vermieden ist, wobei die Eigenschaften des Kalt- und des Heißlaminats unverändert bleiben.
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In einer weiteren Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist das zumindest eine Kaltlaminat mittig im Verbindungsbereich angebracht. Eine Stabilität der Verbindung der Bauteile ist durch die mittige Anbringung des Kaltlaminats erhöht.
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Erfindungsgemäß ist das Heißlaminat in einem vorgegebenen Abstand zum Kaltlaminat und dieses zumindest abschnittsweise umlaufend angebracht. Der vorgegebene Abstand verhindert eine Vermischung des Heiß- und Kaltlaminats miteinander, die sich beispielsweise während des Verbindens der beiden Bauteile unter Druck und/oder Temperatureinwirkung weiterhin ausdehnen können. In Abhängigkeit einer Umgebung, in der die Verbindungsanordnung positioniert und angeordnet ist, und in Abhängigkeit von auf die Verbindungsanordnung wirkenden äußeren Einflüssen ist das Heißlaminat im Verbindungsbereich abschnittsweise zur medien- und/oder temperaturbeständigen Ausbildung der Laminatverbindung anbringbar.
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Eine weitere Ausgestaltung der Verbindungsanordnung sieht vor, dass zumindest ein Dichtungselement zwischen dem Kaltlaminat und dem Heißlaminat angebracht ist. Durch das Dichtungselement sind das Heißlaminat und das Kaltlaminat einfach und sicher getrennt, so dass diese positionsgenau im Verbindungsbereich der Bauteile aufgebracht werden können. Hier entsteht ein dreistufiges Dichtsystem, bei welchem jedem einzelnem Dichtsystem eine unterschiedliche Funktion zukommen kann. Funktionen können z.B. sein: Wärmeleitung, Stoffübertragung, Abschirmung von Schadstoffen, Isolation und/oder Temperaturbeständigkeit.
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Das Dichtungselement ermöglicht somit ein sicheres separates Aufbringen des Heiß- und Kaltlaminats. Bevorzugt wird das Dichtungselement vor dem Aufbringen des Heißlaminats und des Kaltlaminats an einem der Bauteile aufgebracht und angeordnet.
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Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass zumindest das innen liegende Kaltlaminat mittels des außen liegenden Heißlaminats abgedichtet ist. Das Heißlaminat dichtet das Kaltlaminat vor äußeren Einflüssen, zum Beispiel aggressiven und/oder korrosiven Medien und/oder Temperatureinwirkungen, vollständig ab.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden zumindest zweier Bauteile werden in einem Verbindungsbereich die beiden Bauteile mittels zumindest eines Kaltlaminats und zumindest eines Heißlaminats miteinander verbunden. Hierbei werden die Bauteile mittels des Kaltlaminats unter Druckeinwirkung fest und positionsgenau miteinander verbunden. Die Bauteile werden zumindest abschnittsweise im Bereich des aufgebrachten Heißlaminats zum Heißlaminieren erwärmt und werden nicht dauerhaft einer hohen Temperatur ausgesetzt. Das Heißlaminat ist zur Erhöhung einer Medien- und Temperaturbeständigkeit der Verbindungsanordnung und das Kaltlaminat zur mechanischen Festigkeit der Verbindung und Haftung der zu fügenden Bauteile vorgesehen.
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Weiterhin werden erfindungsgemäß das Kaltlaminat und das Heißlaminat derart auf eines der Bauteile angebracht, dass das Kaltlaminat zumindest abschnittsweise vom Heißlaminat umgeben wird. Insbesondere ist das Kaltlaminat mittels des Heißlaminats vor äußeren Einflüssen geschützt und ermöglicht somit eine stabile Verbindung der Bauteile.
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In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird beim Verbinden der beiden Bauteile im Verbindungsbereich nur der Bereich des Heißlaminats erwärmt. Aufgrund der partiellen Erwärmung kann zumindest eine Beschädigung der Bauteile unter zu hoher Temperatureinwirkung vermieden werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Darin zeigen:
- 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht einer Verbindungsanordnung und
- 2 schematisch eine Schnittdarstellung einer Draufsicht einer Laminatverbindung der Verbindungsanordnung gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Verbindungsanordnung 1 mit zwei miteinander verbundenen Bauteilen 2.
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Das jeweilige Bauteil 2 ist beispielsweise als Teil einer nicht näher dargestellten elektronischen Baugruppe, einer elektronischen Komponente, einer Leiterplatte oder einer elektronischen Schaltungsanordnung ausgebildet. In einer möglichen Ausführungsform kann eines der beiden Bauteile 2 der Verbindungsanordnung 1 als ein Gehäuse ausgebildet sein, welches auf dem anderen, als eine Leiterplatte ausgebildeten Bauteil 2 angeordnet ist.
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Derartige elektronische Komponenten sind beispielsweise Steuergeräte, z.B. Getriebesteuergeräte eines Fahrzeugs.
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Die beiden Bauteile 2 sind in einem Verbindungsbereich VB stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Die zu fügenden Bauteile 2 können aus einem gleichen Material oder jeweils aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Zum Beispiel sind die Bauteile 2 aus Kunststoff und/oder Metall gebildet.
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Insbesondere sind die Bauteile 2 im Verbindungsbereich VB mittels einer Laminatverbindung 3 miteinander stoffschlüssig verbunden.
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Die Laminatverbindung 3 ist eine adhäsive Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 2, die mittels Druck und mittels partieller Temperatureinwirkung herstellbar ist.
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Zur stoffschlüssigen Verbindung der beiden Bauteile 2 sind im Verbindungsbereich VB der Bauteile 2 ein Kaltlaminat 3.1 und ein Heißlaminat 3.2 angeordnet.
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Hierbei fixiert das Kaltlaminat 3.1 beide Bauteile 2 positionsgenau, schnell und insbesondere mit einer hohen Haftkraft und mechanischen Festigkeit miteinander. Zur Erhöhung einer Medien- und Temperaturbeständigkeit der Laminatverbindung 3 ist das Heißlaminat 3.2 vorgesehen.
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Somit können die Eigenschaften des Kaltlaminats 3.1 und des Heißlaminats 3.2 separiert im gleichen Verbindungsbereich VB der Bauteile 2 zur stabilen und medienbeständigen Ausbildung der Verbindung genutzt werden. Eine benötigte partielle Energiezufuhr für das Heißlaminat 3.2 zur Herstellung der Verbindung ist weitestgehend optimierbar, wobei das Kaltlaminat 3.1 mittels Druckeinwirkung und das Heißlaminat 3.2 mittels Temperatureinwirkung die Bauteile 2 miteinander stoffschlüssig verbindet.
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Das Kaltlaminat 3.1 und das Heißlaminat 3.2 sind im Verbindungsbereich VB zueinander beabstandet angebracht, wobei das Heißlaminat 3.2 randseitig und das Kaltlaminat 3.1 mittig zwischen den Bauteilen 2 angebracht ist. Die Form des Kaltlaminates 3.1 ist beliebig und muss nicht als geschlossene Fläche vorliegen.
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Eine Stabilität der Laminatverbindung 3 der Bauteile 2 ist durch diese mittige Anbringung des Kaltlaminats 3.1 erhöht. Das Kaltlaminat 3.1 und das Heißlaminat 3.2 können sich während der Verbindungsherstellung der beiden Bauteile 2 bei Druck- und Temperatureinwirkung ausdehnen. Aufgrund des vorgegebenen Abstands B zueinander ist zumindest eine Vermischung des Kaltlaminats 3.1 und des Heißlaminats 3.2 vermieden.
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Das Kaltlaminat 3.1 weist eine sehr hohe Stabilität zur Verbindung der beiden Bauteile 2 auf, jedoch ist die Medienbeständigkeit je nach Umgebung und Art der äußeren Einflüsse nicht immer ausreichend. Das Heißlaminat 3.2 umläuft das Kaltlaminat 3.1 zumindest abschnittsweise und dichtet somit das Kaltlaminat 3.1 vor äußeren Einflüssen, insbesondere aggressiven und/oder korrosiven Medien und/oder Temperatureinwirkungen, in der Umgebung ab.
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Alternativ oder zusätzlich sind das Kaltlaminat 3.1 und das Heißlaminat 3.2 mittels eines Dichtungselements 4 voneinander getrennt. Das Dichtungselement 4 ist beispielsweise ein Dichtungsring und/oder aus einem Dichtstoff, beispielsweise aus Silikon und/oder Polyurethan, gebildet und in dem Verbindungsbereich VB angebracht.
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Das Dichtungselement 4 verhindert eine Vermischung des Kaltlaminats 3.1 und des Heißlaminats 3.2. Das Dichtungselement 4 vereinfacht die Anbringung des Kaltlaminats 3.1 und des Heißlaminats 3.2, indem die aufzutragenden Bereiche mittels des Dichtungselements 4 vorbestimmt sind.
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In einer weiteren Ausführungsform können das Kaltlaminat 3.1 und das Heißlaminat 3.2 unmittelbar nebeneinander angebracht sein.
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In 2 ist die Laminatverbindung 3, umfassend das mittig angebrachte Kaltlaminat 3.1 und das den Kaltlaminat 3.1 vollständig umlaufend angebrachte Heißlaminat 3.2, dargestellt.
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Zwischen dem Kaltlaminat 3.1 und dem Heißlaminat 3.2 der Laminatverbindung 3 sind bzw. ist ein vorgegebener Abstand B und/oder ein Dichtungselement 4 ausgebildet.
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Zur Reduzierung von Prozesszeiten zur Verbindungsherstellung der beiden Bauteile 2 wird nur der Bereich des beispielsweise randseitig angebrachten Heißlaminats 3.2 erwärmt und heiß laminiert. Restliche Bereiche der zu fügenden Bauteile 2 werden partiell oder vollständig mittels des Kaltlaminats 3.1 verbunden.
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Das Kaltlaminat 3.1 wird somit vom Heißlaminat 3.2 vollständig gegenüber aggressiven und/oder korrosiven Medien und/oder Temperatureinwirkungen in der Umgebung abgedichtet.
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Im Detail wird das Dichtungselement 4, beispielsweise ein ringförmiges Dichtungselement, insbesondere ein O-Ring, auf eines der beiden Bauteile 2 weitestgehend mittig im Verbindungsbereich VB angeordnet.
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Das Dichtungselement 4 kann als ein Dichtstoff, beispielsweise aus Silikon, Polyurethan und/oder Polysulfide, auf eines der Bauteile 2 ausgebildet sein.
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Anschließend wird in einem innen liegenden Bereich des Dichtungselements 4 das Kaltlaminat 3.1 im Verbindungsbereich VB aufgebracht. Im außen liegenden Bereich des Dichtungselements 4 wird das Heißlaminat 3.2 aufgebracht, so dass das Dichtungselement 4 und das innen liegende Kaltlaminat 3.1 randseitig vom Heißlaminat 3.2 umgeben werden.
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Nach der Anbringung des Kaltlaminats 3.1 und des Heißlaminats 3.2 werden die beiden Bauteile 2 unter Druckeinwirkung miteinander verpresst.
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Beim Verbinden der beiden Bauteile 2 wird nur der Bereich des Heißlaminats 3.2 im Verbindungsbereich VB erwärmt, so dass die Bauteile 2 unter Temperatureinwirkung miteinander verbunden werden.
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Eine stoffschlüssige Verbindung wird nach Aushärtung des Kaltlaminats 3.1 und des Heißlaminats 3.2 der beiden Bauteile 2 gebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsanordnung
- 2
- Bauteil
- 3
- Laminatverbindung
- 3.1
- Kaltlaminat
- 3.2
- Heißlaminat
- 4
- Dichtungselement
- VB
- Verbindungsbereich
- B
- Abstand
