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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines MID-Bauteils. Unter einem MID-Bauteil wird im Rahmen der Erfindung ein im Spritzgussverfahren hergestellter Schaltungsträger verstanden, an dessen Oberfläche elektrisch leitfähige Verbindungen, beispielsweise in Form von Leiterbahnen, aufgebracht sind. Diese Leiterbahnen können beispielsweise mit einem von dem Kunststoff des Spritzgussteils umgebenen elektronischen Bauteil verbunden sein, oder aber der Anbindung an andere elektronische Geräte, Elemente oder ähnlichem dienen.
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Aus der
DE 10 2011 007 537 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein innerhalb der Kunststoffmasse angeordnetes Funktionselement (beispielsweise eine elektronische Schaltung) dadurch kontaktiert, dass zunächst eine Verbindung zwischen der Oberfläche des MID-Bauteils zu Kontaktbereichen des Funktionselements mittels elektromagnetischer Strahlung (z.B. Laserstrahlung) ausgebildet wird. Anschließend wird zur elektrischen Kontaktierung des Funktionselements bereichsweise auf der Oberseite des MID-Bauteils, dem freigelegten Bereich an dem MID-Bauteil und zumindest einer als Anschlusskontakt dienenden Kontaktfläche an dem Funktionsträger eine Metallisierung aufgebracht.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik sogenannte Flexfolien bekannt, die eine aus Duroplast (z.B. aus PEN / Polyethylennaphthalat oder LCP/Flüssigkristallpolymeren) bestehende, dünne Folie aufweisen, die zumindest bereichsweise an ihrer Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Struktur versehen ist. Eine derartige Flexfolie kann beispielsweise der Anordnung von elektronischen Bauelementen auf der Flexfolie dienen, oder aber der elektrischen Verbindung zwischen zwei Funktionsbaugruppen, beispielsweise einem Stecker und einer elektronischen Schaltung.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines MID-Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass vorteilhafte Ausgestaltungen der Anbindung eines aus thermoplastischem oder duroplastischem Werkstoff bestehenden MID-Bauteils an einen flexiblen Schaltungsträger aufgezeigt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zwischen der Metallisierung auf der Oberfläche des MID-Bauteils und einer elektrisch leitenden Kontaktfläche auf einem flexiblen Schaltungsträger (Flexfolie) eine elektrische Verbindung herzustellen, die das MID-Bauteil mit dem flexiblen Schaltungsträger verbindet. Es wird somit die Möglichkeit geschaffen, ein MID-Bauteil mit einem flexiblen Schaltungsträger zu kontaktieren bzw. zu verbinden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines MID-Bauteils sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, die es gestattet, die Oberseite des MID-Bauteils mit der darunter liegenden Oberseite des flexiblen Schaltungsträgers auf möglichst kurzem Weg zu verbinden, und die darüber hinaus eine Einheit aus dem Schaltungsträger und dem MID-Bauteil ermöglicht, bei dem das MID-Bauteil mit seiner der Metallisierung bzw. Bauteiloberfläche gegenüberliegenden Seite mit dem Schaltungsträger verbunden ist, sieht vor, dass das MID-Bauteil auf der der Metallisierung des MID-Bauteils abgewandten Seite mit dem Schaltungsträger verbunden wird, dass der Querschnitt des MID-Bauteils mit einer die Metallisierung an der Bauteiloberfläche des MID-Bauteils mit der wenigstens einen Kontaktfläche des Schaltungsträgers verbindenden Aussparung versehen wird, und dass im Bereich der Aussparung die elektrisch leitende Verbindung angeordnet wird.
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Zum Ausbilden der Aussparung in dem MID-Bauteil stehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Bei der ersten Möglichkeit wird bereits bei der Fertigung des MID-Bauteils, d.h. beim Spritzgießprozess die Aussparung dahingehend berücksichtigt, dass das Spritzgießwerkzeug beispielsweise entsprechende Stifte, Vorsprünge oder ähnliches Elemente aufweist, die dazu dienen, einen Zutritt von Kunststoffmasse zu verhindern, d.h. dass die Stifte oder ähnliche Elemente die Geometrie der Aussparungen ausbilden. In einer zweiten grundsätzlichen Herstellungsart der Aussparungen werden diese erst nach der Herstellung des MID-Bauteils bzw. nach dem Spritzgießen (nachträglich) in dem MID-Bauteil ausgebildet, beispielsweise mittels einer Laserstrahleinrichtung oder ähnlichem.
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In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es zur Ausbildung einer relativ einfachen und zuverlässigen elektrischen Verbindung zwischen der Metallisierung auf dem MID-Bauteil und wenigstens einer Kontaktfläche auf dem flexiblen Schaltungsträger vorgesehen, dass im Bereich der Aussparung ein elektrisch leitfähiger Klebstoff angeordnet wird, der die Metallisierung auf der Bauteiloberfläche des MID-Bauteils mit der elektrisch leitenden Kontaktfläche auf dem flexiblen Schaltungsträger verbindet. Ein derartiges Anbringen bzw. Aufbringen von elektrisch leitendem Klebstoff kann beispielsweise durch sogenanntes Jetten oder ähnliche Auftragsverfahren erfolgen.
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Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die elektrisch leitende Verbindung durch eine Metallisierung ausgebildet wird. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Metallisierung zur Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung und die Metallisierung auf der Bauteiloberfläche des MID-Bauteils gleichzeitig erzeugt wird. Damit ist ein besonders rationeller Herstellprozess möglich, bei dem die Fertigung des MID-Bauteils mit der elektrischen und stofflichen Verbindung des MID-Bauteils an dem flexiblen Schaltungsträger kombiniert wird.
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In einer grundsätzlich alternativen Ausgestaltung der elektrischen Kontaktierung, bei der keine Aussparungen in dem MID-Bauteil benötigt werden, wodurch die Fertigung des MID-Bauteils vereinfacht wird, ist es vorgesehen, dass das MID-Bauteil auf der der Metallisierung des MID-Bauteils zugewandten Seite unter Zwischenlage eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs mit dem Schaltungsträger (Flexfolie) verbunden wird.
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Um möglichst kurze Strompfade zwischen der Metallisierung auf dem MID-Bauteil und den damit zusammenwirkenden Kontaktflächen auf dem flexiblen Schaltungsträger zu ermöglichen, ist es in Weiterbildung des gemachten Vorschlags vorgesehen, dass die Metallisierung auf der Bauteiloberfläche des MID-Bauteils in Überdeckung mit der elektrisch leitenden Kontaktfläche auf dem flexiblen Schaltungsträger angeordnet wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine Verbindung zwischen einem MID-Bauteil und einem flexiblen Schaltungsträger in Form einer Flexfolie unter Verwendung von elektrisch leitfähigem Klebtstoff in einem vereinfachten Längsschnitt,
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2 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem MID-Bauteil und einem flexiblen Schaltungsträger (Flexfolie) mittels Metallisierungen, im vereinfachten Längsschnitt und
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3 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem MID-Bauteil und einem flexiblen Schaltungsträger (Flexfolie), bei der ein Spalt zwischen dem MID-Bauteil und dem flexiblen Schaltungsträger durch einen leitfähigen Klebstoff überbrückt wird, ebenfalls im vereinfachten Längsschnitt.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein im Spritzgießverfahren oder Transfer Molding Verfahren hergestelltes MID-Bauteil 10 dargestellt, das mit einem flexiblen Schaltungsträger 11 verbunden ist. Der Schaltungsträger 11 ist in Form einer hinterspritzten Flexfolie aus Duroplast ausgebildet und weist auf der dem MID-Bauteil 10 zugewandten Seite beispielhaft mehrere elektrisch leitende Kontaktflächen 12 auf. Die Kontaktflächen 12 werden beim Herstellungsprozess des Schaltungsträgers 11 in bekannter Art und Weise auf diesem aufgebracht bzw. mit diesem verbunden. Die Kontaktflächen 12 können beispielsweise Bestandteil einer im Einzelnen nicht dargestellten Leiterbahnstruktur oder ähnlichem sein, und beispielsweise der Verbindung mit einem elektronischen Bauteil dienen, welches seinerseits wieder auf dem Schaltungsträger 11 angeordnet ist, oder aber auch der elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Anschlusselement, wie einem Anschlusspin oder ähnlichem, falls der Schaltungsträger 11 z. B. Bestandteil eines elektronischen Steuergeräts oder ähnlichem ist.
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Das MID-Bauteil 10 liegt mit seiner dem Schaltungsträger 11 zugewandten Unterseite auf dem Schaltungsträger 11 auf und ist dort auf nicht dargestellte Art und Weise mit dem Schaltungsträger 11 verbunden, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, durch Hinterspritzen oder ähnlichem.
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Das MID-Bauteil 10 weist darüber hinaus auf seiner dem Schaltungsträger 11 abgewandten Bauteiloberfläche 13 mehrere Metallisierungen 14 auf, die der elektrischen Kontaktierung des MID-Bauteils 10 dienen. Beispielsweise können die Metallisierungen 14 auch dazu dienen, ein innerhalb des MID-Bauteils 10 angeordnetes, und von dem Kunststoff des MID-Bauteils 10 umgebenes Funktionselement, wie beispielsweise ein Schaltungsbauteil, auf an sich bekannte Art und Weise elektrisch zu kontaktieren.
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Um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Metallisierungen 14 des MID-Bauteils 10 und den auf dem Schaltungsträger 11 ausgebildeten Kontaktflächen 12 zu ermöglichen, weist das MID-Bauteil 10 beispielhaft mehrere, im Ausführungsbeispiel im Querschnitt jeweils gleich ausgebildete, in etwa V-förmig ausgebildete Aussparungen 15 auf. Die Aussparungen 15 münden auf der dem Schaltungsträger 11 zugewandten Seite im Bereich der Kontaktierungen 12 und auf der Bauteiloberfläche 13 im Bereich der Metallisierungen 14. Die Aussparungen 15 können sich dabei senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 mit demselben Querschnitt erstrecken, oder aber beispielsweise rotationssymmetrisch, d.h. trichterförmig ausgebildet sein. Die Aussparungen 15 sind mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff 18 ausgefüllt, der über die Bauteiloberfläche 13 bzw. die Metallisierungen 14 in der Höhe hinausragt und der die Metallisierungen 14 mit den Kontaktflächen 12 elektrisch leitend verbindet. Das Einbringen des Klebstoffs 18 in die Aussparungen 15 erfolgt mittels an sich bekannter Technologien, beispielsweise durch Jetten.
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In der 2 ist erkennbar, dass die Aussparungen 15, welche beispielsweise durch eine Laserstrahleinrichtung nachträglich an dem MID-Bauteil 10a erzeugt worden sind, mittels einer weiteren Metallisierung 19 mit den Kontaktflächen 12 auf dem Schaltungsträger 11 verbunden sind. Die weitere Metallisierung 19 ist einstückig mit der Metallisierung 14 auf der Bauteiloberfläche 13 des MID-Bauteils 10a verbunden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die weitere Metallisierung 19 zusammen mit der Metallisierung 14 gleichzeitig erzeugt bzw. aufgebracht wird. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Schichtdicke der weiteren Metallisierung 19 bzw. der Metallisierung 14 gleichmäßig groß ist.
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In der 3 ist der Fall dargestellt, bei der die Kontaktflächen 12 des Schaltungsträgers 11 gegenüberliegend zu den Metallisierungen 14 auf dem MID-Bauteil 10 angeordnet und mit diesen ausgerichtet sind. Die Verbindung zwischen den Kontaktflächen 12 und den Metallisierungen 14 erfolgt mittels eines in dem Spalt 21 zwischen dem Schaltungsträger 11 und dem MID-Bauteils 10 angeordneten elektrisch leitfähigen Kleber 22, welcher beispielsweise elektrisch leitfähige Partikel 23 aufweist. Die Bauteiloberfläche 13 des MID-Bauteils 10 verläuft dabei zumindest im Bereich der Metallisierungen 14 zumindest näherungsweise parallel zu den Kontaktflächen 12 des Schaltungsträgers 11.
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Die soweit beschriebenen Verfahren zur elektrischen Kontaktierung des MID-Bauteils 10, 10a mit dem Schaltungsträger 11 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011007537 A1 [0002]
