DE102016215406A1

DE102016215406A1 - Montageverfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltungsbaugruppe und elektronische Schaltungsbaugruppe

Info

Publication number: DE102016215406A1
Application number: DE102016215406.0A
Authority: DE
Inventors: Turhan Büyükbas; Andreas Albert; Andreas Plach; Joachim Buhl; Thomas Schwerin
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren für eine elektronische Schaltungsbaugruppe (2) sowie die elektronische Schaltungsbaugruppe (2) selbst. Die elektronische Schaltungsbaugruppe (2) umfasst ein erstes Bauteil (10), das aus einem Metall gebildet ist, und ein zweites Bauteil (12), das aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist. Verfahrensgemäße wird das erste Bauteil (10) mit dem zweiten Bauteil (12) mittels eines Laserstahlfügeverfahrens verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltungsbaugruppe. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Montageverfahren hergestellte elektronische Schaltungsbaugruppe.
Unter dem Begriff „Schaltungsbaugruppe“ wird hier und im Folgenden eine Baugruppe verstanden, die eine Anzahl von elektrischen, insbesondere elektronischen Komponenten, beispielsweise Widerständen, Transistoren, integrierte Schaltungen, Prozessoren und dergleichen umfasst. Diese elektrischen Komponenten sind üblicherweise auf einem oder mehreren Schaltungsträgern, beispielsweise einer (ggf. flexiblen und/oder dreidimensional geformten) Leiterplatte angeordnet und zum Schutz vor Umwelteinflüssen von einem Gehäuse umgeben. Beim Einsatz einer solchen Schaltungsbaugruppe in einem Kraftfahrzeug dient diese insbesondere als Steuereinheit (auch als Steuergerät bezeichnet) beispielsweise für einen Motor, bspw. den Antriebsmotor (ggf. den Verbrennungsmotor) oder einen Elektromotor zur Ansteuerung eines beweglichen Fahrzeugteils, oder für ein dem Motor nachgeschaltetes Getriebe.
Insbesondere in dem vorstehend beschriebenen Einsatz als Steuergerät für den Motor und/oder das Getriebe eines Kraftfahrzeugs ist eine solche Schaltungsbaugruppe häufig im Motorraum bzw. im oder am Getriebe angeordnet. Deshalb kommt der Mediendichtheit des Gehäuses dieser Schaltungsbaugruppe eine besondere Bedeutung zu, insbesondere da in solchen Einsatzbereichen vergleichsweise aggressive Medien, wie beispielsweise Öldämpfe, Gase und/oder Flüssigkeiten auftreten können, die die elektronischen Bauteile und/oder deren Kontaktstellen zur Leiterplatte schädigen können. Häufig weist dabei das Gehäuse aber auch Unterbrechungen, bspw. Bohrungen oder Durchbrüche auf, durch die hindurch elektrische Komponenten, bspw. Sensoren aus dem Gehäuse herausgeführt sind, oder in die bspw. Wärmeaustragselemente eingesetzt sind.
Insbesondere in letzterem Fall treffen dabei häufig unterschiedliche Materialien aufeinander. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen ist deshalb – bei den in den vorstehend beschriebenen Einsatzbereichen oftmals erhöhten Temperaturen – durch klassisch (z. B. mittels Dichtungsringen) abgedichtete Gehäuse häufig nur unter erhöhtem Montageaufwand ein ausreichender Schutz gegen die beschriebenen aggressiven Medien möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage einer elektronischen Schaltungsbaugruppe zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Montageverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Schaltungsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Das erfindungsgemäße Montageverfahren dient zur Herstellung einer elektronischen Schaltungsbaugruppe. Diese Schaltungsbaugruppe umfasst ein erstes Bauteil, das aus einem Metall gebildet ist, und ein zweites Bauteil, das aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist. Verfahrensgemäß wird bei der Montage der elektronischen Schaltungsbaugruppe das erste Bauteil mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens mit dem zweiten Bauteil verbunden.
Vorzugsweise bilden zumindest nach der bestimmungsgemäßen Montage die beiden Bauteile einen Teil eines Gehäuses der Schaltungsbaugruppe.
Die erfindungsgemäße Nutzung des Laserstrahlfügeverfahrens zur Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil ermöglicht vorteilhafterweise eine kurze Prozesszeit bei der Ausbildung der Verbindung. Des Weiteren können weitere zusätzliche Verbindungselemente oder -stoffe, wie zum Beispiel Schrauben, Nieten oder Klebestoffe entfallen. Des Weiteren ist der Wärmeeintrag bei der Nutzung von Laserstrahlung lokal auf einen im Vergleich zu der Gesamtgröße des jeweiligen Bauteils kleinen Bereich begrenzt, so dass Verzug vermieden werden kann. Ferner können dadurch bereits während der Montage wärmeempfindliche Elemente an dem ersten und/oder an dem zweiten Bauteil angeordnet sein, ohne dass ein signifikantes Risiko zur Beschädigung dieser Elemente besteht.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante berühren sich das erste und das zweite Bauteil mit (insbesondere jeweils zugeordneten ersten bzw. zweiten) ringförmig geschlossenen Auflageflächen. Insbesondere werden das erste und das zweite Bauteil entlang dieser Auflageflächen umlaufend (d. h. entlang einer ringförmig geschlossenen Bahn) und vorzugsweise mediendicht (insbesondere gasdicht) mittels des Laserstrahlfügeverfahrens verbunden. Dadurch können zusätzliche Dichtungselemente vorteilhafterweise entfallen, so dass die Montage weiter vereinfacht wird.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird als thermoplastischer Kunststoff für das zweite Bauteil ein laserstrahlschweißbarer, insbesondere laserstrahltransparenter Kunststoff herangezogen.
Im Rahmen des Laserstrahlfügeverfahrens wird insbesondere zunächst die (metallische) Oberfläche des ersten Bauteils im Bereich der (ersten) Auflagefläche strukturiert, insbesondere mikrostrukturiert. Vorzugsweise wird dazu ein Laserstrahl eingesetzt. Insbesondere werden dabei in die erste Auflagefläche Furchen mit einer Tiefe von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,3 mm eingebracht. Vorzugsweise hängt dabei wenigstens ein Rand einer solchen Furche über diese teilweise über, so dass eine Hinterschneidung gebildet ist. Anschließend wird das zweite Bauteil, das vorzugsweise aus dem vorstehenden laserstrahltransparenten Kunststoff gebildet ist mit der korrespondierenden zweiten Auflagefläche auf das erste Bauteil aufgesetzt. Anschließend wird das zweite Bauteil mit einem Laserstrahl derart durchstrahlt, dass die erste Auflagefläche von dem Laserstrahl lokal erwärmt wird. Durch Wärmeleitung erwärmt sich dabei die Auflagefläche des zweiten Bauteils lokal bis auf Schmelztemperatur (d. h. auf den Temperaturwert, bei dem der Kunststoff aufschmilzt). Der aufgeschmolzene Kunststoff des zweiten Bauteils fließt dabei in die Oberflächenstruktur (Mikrostruktur) des ersten Bauteils ein und bildet mit dieser somit eine Verkrallung aus. Zusätzlich bildet der aufgeschmolzene Kunststoff zu dem Metall des ersten Bauteils auch eine stoffschlüssige Verbindung nach Art einer Schmelzklebeverbindung aus. Durch dieses im Folgenden als Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahren bezeichnete Laserstrahlfügeverfahren wird auf einfache Weise und mit insbesondere kurzer Prozessdauer sowohl eine mechanisch dauerhafte sowie mediendichte Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil geschaffen.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante werden das erste und das zweite Bauteil zunächst zu einer Vormontageeinheit verbunden. In einem nachfolgenden Montageschritt wird dann diese Vormontageeinheit mit dem zweiten Bauteil an einem (insbesondere weiteren) Gehäuseelement der Schaltungsbaugruppe mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens vorzugsweise (ebenfalls) mediendicht befestigt. Vorzugsweise wird für das Material des Gehäuseelements ein thermoplastischer, insbesondere laserstrahlabsorbierender Kunststoff herangezogen. In diesem Fall handelt es sich bei dem hier angewendeten Laserstrahlfügeverfahren insbesondere um ein Kunststoff-Laserstrahlschweißverfahren (kurz: Kunststoff-Laserschweißen). In einer alternativen Variante wird als Material für das Gehäuseelement ein Metall, bspw. Stahl oder Aluminium herangezogen. In diesem Fall handelt es sich bei dem Laserstrahlfügeverfahren vorzugsweise um das vorstehend beschriebene Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahren. Die Vormontageeinheit, insbesondere das aus Kunststoff gebildete zweite Bauteil, ermöglicht dabei auf einfache Weise, metallische (erste) Bauteile, wie zum Beispiel ein Wärmeaustragselement (auch als Wärmeleitplatte bezeichnet), das zur Wärmeabteilung aus einem mit elektrischen Komponenten bestückten Innenraum der Schaltungsbaugruppe dient, bedarfsgerecht am Gehäuse der Schaltungsbaugruppe zu montieren. Insbesondere kann in diesem Fall das Gehäuse der Schaltungsbaugruppe als Standardbauteil ausgeführt werden, wohingegen je nach Bestückung des Gehäuses unterschiedlich dimensionierte Wärmeaustragselemente eingesetzt werden können. Insbesondere für den Fall, dass das Gehäuseelement aus einem zu dem Metall des ersten Bauteils (für ein Metall-Schweißverfahren) inkompatiblen Metall gebildet ist, bildet das aus Kunststoff gebildete zweite Bauteil vorteilhafterweise eine Art „Verbindungsschnittstelle“ oder Adapter, mittels derer bzw. mittels dessen auf einfache Weise jeweils mediendichte Verbindungen zu dem ersten Bauteil bzw. zu dem Gehäuseelement ausgebildet werden können.
In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante – insbesondere für den Fall, dass das zweite Bauteil wie vorstehend beschrieben während des Laserstrahlfügeverfahrens lokal aufgeschmolzen wird – erfolgt das vorstehend beschriebene Laserstrahlfügeverfahren weggesteuert. D. h. ein im Folgenden als „Schweißweg“ bezeichneter Weg, entlang dessen sich während des Laserstrahlfügeverfahrens das erste und das zweite Bauteil aneinander annähern, wird überwacht, bis eine vorgegebene Mindestwegstrecke erreicht wird. Somit kann die „Einsinktiefe“ oder Annäherung des ersten Bauteils zu dem zweiten Bauteil gesteuert werden und dadurch beispielsweise eine vorgegebene (Gesamt-)Dicke der Vormontageeinheit oder ein Abstand der Oberfläche des ersten Bauteils zu der Oberfläche des zweiten Bauteils gezielt eingestellt werden.
In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante, wird eine Kontaktfuge zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil insbesondere nach der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Laserstrahlfügeverbindung mit einem duroplastischen Kunststoff mediendicht, vorzugsweise mittels eines Spritzgießverfahrens, verfüllt. Dadurch wird eine besonders hohe Mediendichtheit der Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteils ermöglicht. Optional ist es dabei möglich, dass das erste und das zweite Bauteil mittels des Laserstrahlfügeverfahrens nur abschnittsweise miteinander verbunden werden und die mediendichte Abdichtung mittels des duroplastischen Kunststoffs erfolgt.
Die erfindungsgemäße elektronische Schaltungsbaugruppe ist vorzugsweise mittels des vorstehend beschriebenen Montageverfahrens hergestellt. Das heißt, dass die Schaltungsbaugruppe das erste, aus Metall gebildete Bauteil und das zweite, aus thermoplastischem, vorzugsweise laserstrahltransparentem Kunststoff gebildete Bauteil aufweist. Das erste Bauteil ist dabei mit dem zweiten Bauteil mittels des Laserstrahlfügeverfahrens, insbesondere mittels des vorstehend beschriebenen Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahrens verbunden.
In einer bevorzugten Ausbildung bilden das erste und zweite Bauteil einen Teil des Gehäuses der Schaltungsbaugruppe.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung umfassen das erste und das zweite Bauteil jeweils zugeordnete, ringförmig geschlossene und miteinander korrespondierende erste bzw. zweite Auflageflächen. Mit diesen Auflageflächen liegen die beiden Bauteile aneinander an. Diese beiden Auflageflächen sind dabei umlaufend (geschlossen) mediendicht mittels des Laserstrahlfügeverfahrens verbunden.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung bilden das erste und das zweite Bauteil, insbesondere in ihrem verbundenen Zustand die vorstehend beschriebene Vormontageeinheit. Diese ist wiederum an dem (vorstehend beschriebenen) Gehäuseelement der Schaltungsbaugruppe unter Anwendung (je nach Material dieses Gehäuseelements) des vorstehend beschriebenen Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahrens oder durch Kunststoff-Laserschweißen mediendicht befestigt.
In einer optional zusätzlichen oder alternativen Ausführung weist das zweite Bauteil aufstrukturierte Leiterbahnen auf. Unter dem Begriff „Aufstrukturieren“ werden hier und im Folgenden herkömmliche MID-Technologien, wie zum Bespiel Heißprägen, Aufdrucken, Laser-Direkt-Strukturieren und dergleichen verstanden. In diesem Fall bildet das zweite Bauteil insbesondere ein in MID-Technik ausgebildetes Gehäuseelement, vorzugsweise eine Art Gehäusewanne oder dergleichen, an dem bzw. in der im bestimmungsgemäßen Montagezustand der elektronischen Schaltungsbaugruppe elektrische Komponenten angeordnet und kontaktiert sind.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung handelt es sich bei dem ersten oder dem zweiten Bauteil um ein Gehäuse einer elektronischen Komponente der Schaltungsbaugruppe. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Bauteil um das metallische Gehäuse eines Sensors, der mediendicht aus dem Gehäuse der Schaltungsbaugruppe herausgeführt ist. Alternativ handelt es sich bei dem ersten Bauteil um eine Metallplatte, bspw. aus Kupfer, die als Wärmeaustragselement dient.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näherer erläutert. Darin zeigen:
1 In einer schematischen Schnittdarstellung eine Vormontageeinheit einer elektronischen Schaltungsbaugruppe,
2, 3 in Ansicht gemäß 1 jeweils ein alternatives Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe,
4, 5 in Ansicht gemäß 1 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vormontageeinheit,
6 in Ansicht gemäß 1 wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vormontageeinheit, und
7 bis 10 jeweils weitere Ausführungsbeispiele der elektronischen Schaltungsbaugruppe.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Vormontageeinheit 1 einer (in 2 näher dargestellten) elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 gezeigt. Bei der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 handelt es sich konkret um ein Steuergerät für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Die elektronische Schaltungsbaugruppe 2 umfasst dabei ein Gehäuse 4, das zur mediendichten Umhausung eines Elektronikraums dient. Innerhalb des Elektronikraums sind dabei unterschiedliche elektrische Komponenten – in 2 angedeutet durch eine strichliniert dargestellte Leiterplatte 6, sowie unterschiedliche elektrische Komponenten 7 – angeordnet.
Die Vormontageeinheit 1 dieser elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 ist gebildet durch ein erstes Bauteil 10 und ein mit diesem mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens verbundenes zweites Bauteil 12. Das erste Bauteil 10 ist dabei aus einem Metall, hier Aluminium, gebildet. Das zweite Bauteil 12 ist dagegen aus einem laserstrahlschweißbaren, laserstrahltransparenten thermoplastischen Kunststoff spritzgegossen. Das erste Bauteil 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine ebene Platte gebildet, die im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand (vgl. 2) als Wärmeaustragselement zur Ableitung der von den elektrischen Komponenten 7 im Betrieb erzeugten Wärme aus dem Elektronikraum der Schaltungsbaugruppe 2 dient. Dazu umfasst das erste Bauteil 10 einen im bestimmungsgemäßen Montagezustand zur Außenseite der Schaltungsbaugruppe 2 weisende Wärmeableitungsfläche 14 und eine in den Elektronikraum der Schaltungsbaugruppe weisende Anlagefläche 16 zur Aufnahme der Leiterplatte 6 sowie der elektrischen Komponenten 7 auf.
Das zweite Bauteil 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel „topfartig“ mit einer bodenseitigen Aussparung 18 für die Anlagefläche 16 des ersten Bauteils 10 ausgebildet. Ein Randbereich 20 des „Topfbodens“ des ersten Bauteils 12 liegt dabei auf einem entsprechenden Randbereich des ersten Bauteils 10 auf. Im Bereich der an diesen Randbereichen angeordneten, ringförmig geschlossenen Auflageflächen des ersten und zweiten Bauteils 10 bzw. 12 ist im dargestellten Vormontagezustand die mittels des Laserstrahlfügeverfahrens erzeugte Verbindung (im Folgenden als „Metall-Kunststoff-Fügenaht 22“ bezeichnet) ausgebildet. Auf seiner dem Topfboden gegenüberliegenden Seite weist das zweite Bauteil 12 einen ringförmig geschlossenen Flansch 24 auf, der eine Verbindungsfläche zur Befestigung der Vormontageeinheit 1 an einem weiteren Gehäuseelement des Gehäuses 4 (im Folgenden als Gehäusewand 26 bezeichnet, vgl. 2) bereitstellt.
Zur Ausbildung der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 wird zunächst der an die Anlagefläche 16 anschließende Randbereich des ersten Bauteils 10, konkret die dortige für das zweite Bauteil vorgesehene Auflagefläche, mittels eines Laserstrahls mikrostrukturiert. Anschließend wird das zweite Bauteil 12 mit seinem Randbereich 20 auf das erste Bauteil 10 aufgesetzt und der Randbereich 20 mittels eines Laserstrahls durchstrahlt. Dieser Laserstrahl koppelt dabei in das erste Bauteil 10 ein und erwärmt dessen Oberfläche lokal. Durch Wärmeleitung wird dadurch auch der Kunststoff des zweiten Bauteils 12 lokal erwärmt, bis dieser aufschmilzt. Die Kunststoffschmelze fließt daraufhin – unter einem zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 10 bzw. 12 aufgebrachten Fügedruck – in die Oberflächenstruktur (Mikrostruktur) des ersten Bauteils 10 ein und bildet dabei eine formschlüssige Verkrallung sowie eine mediendichte, stoffschlüssige Verklebung aus.
In 2 ist die Vormontageeinheit 1 in bestimmungsgemäßen Montagezustand an dem Gehäuse 4, konkret an der Gehäusewand 26 der Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. Die Vormontageeinheit 1, konkret das zweite Bauteil 12 ist dabei mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens an der Gehäusewand 26, konkret an einem an dieser ausgebildeten „Schweißvorsprung 28“ befestigt. Die Gehäusewand 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem laserstrahlabsorbierenden thermoplastischen Kunststoff ausgebildet. Zur Befestigung der Vormontageeinheit 1 wird diese mit dem Flansch 24 des zweiten Bauteils 12 auf den Schweißvorsprung 28 aufgesetzt. Anschließend wird der Flansch 24 mit einem Laserstrahl durchstrahlt, der wiederum in den Schweißvorsprung 28 einkoppelt und diesen lokal erwärmt. Dabei wird der Flansch 24 im Kontaktbereich mit dem Schweißvorsprung 28 durch Wärmeleitung ebenfalls lokal erwärmt, bis beide Kunststoffe aufschmelzen. Dabei wird eine entlang des Flansches 24 ringförmig geschlossene „Kunststoff-Schweißnaht 30“ zwischen dem Schweißvorsprung 28 und dem Flansch 24 ausgebildet. Diese Kunststoff-Schweißnaht 30 stellt dabei eine stoffschlüssige und mediendichte Verbindung der Vormontageeinheit 1 zu dem Gehäuse 4 bzw. der Gehäusewand 26 dar. Die Bestückung der Anlagefläche 16 mit den elektrischen Komponenten, konkret der Leiterplatte 6 und den elektrischen Komponenten 7, kann dabei vor oder nach der Montage der Vormontageeinheit 1 an der Gehäusewand 26 erfolgen.
Das zweite Bauteil 12 stellt im Ausführungsbeispiel gemäß 2 konkret eine „Schweißschnittstelle“ bereit, mittels derer das metallische erste Bauteil 10 auf einfache Weise mediendicht (d. h. ohne zusätzliche Materialien, wie Dichtungselemente und/oder Klebstoff und/oder Schrauben) an einer laserstrahlabsorbierenden Gehäusewand 26 befestigt werden kann.
In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. In diesem Fall ist die Gehäusewand 26 aus einem Metall gebildet. Die Vormontageeinheit 1, konkret der Flansch 24 des zweiten Bauteils 12 ist in diesem Fall mit der Gehäusewand 26 ebenfalls mittels des vorstehend beschriebenen Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahrens verbunden, so dass zwischen der Gehäusewand 26 und dem Flansch 24 eine analog zu der Fügenaht 22 ausgebildete Metall-Kunststoff-Fügenaht 32 gebildet ist.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vormontageeinheit 1 dargestellt. Zusätzlich zu der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 ist dabei eine Kontaktfuge zwischen dem ersten Bauteil 10 und dem zweiten Bauteil 12 mittels eines duroplastischen Kunststoffs, der eine Füllung 34 bildet, mediendicht verfüllt. Der duroplastische Kunststoff der Füllung 34 wird dabei in einem Spritzgießverfahren in die Kontaktfuge eingebracht. Durch die Füllung 34 wird die Mediendichtheit, insbesondere die Gasdichtheit der Verbindung des ersten Bauteils 10 zu dem zweiten Bauteil 12 erhöht.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vormontageeinheit 1 dargestellt. In diesem Fall sind zwei erste Bauteile 10 mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 mit dem ersten Bauteil 12 verbunden.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vormontageeinheit 1 dargestellt. Bei dem ersten Bauteil 10 handelt es sich hierbei um ein aus Metall gefertigtes Gehäuse einer elektronischen Komponente, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Drucksensor 40 gebildet ist. Der Drucksensor 40 ist dabei analog zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit seinem Gehäuse mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 an dem zweiten Bauteil 12 umlaufend mediendicht befestigt. Das zweite Bauteil 12 bildet auch in diesem Fall eine Schnittstelle zur Befestigung der Vormontageeinheit 1 mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens an der Gehäusewand 26 der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2.
In 7 ist die Vormontageeinheit 1 gemäß 6 in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand an der Gehäusewand 26 der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. Die Gehäusewand 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Metall gebildet, so dass das zweite Bauteil mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 32 an der Gehäusewand 26 befestigt ist. Der Drucksensor 40 ist in diesem Fall mittels eines Bonddrahts 42 mit der an der Gehäusewand 26 angeordneten Leiterplatte 6 kontaktiert. An der Gehäusewand 26 ist auf einer zu der Vormontageeinheit 1 gegenüberliegenden Seite ein Gehäusedeckel 44 angeordnet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem laserstrahltransparenten thermoplastischen Kunststoff gebildet und ebenfalls mittels des Metall-Kunststoff-Laserstrahlfügeverfahrens an der Gehäusewand 26 befestigt ist. Mittels des Gehäusedeckels 44 ist ein mediendicht abgeschlossener Gehäuseinnenraum 46 (d. h. der Elektronikraum), in dem die Leiterplatte 6, ggf. die elektrischen Komponente 7 sowie der Bonddraht 42, konkret dessen Kontaktstellen zu der Leiterplatte 6 und dem Drucksensor 40, angeordnet sind. Des Weiteren ist ein Gehäusedurchbruch 47 der Gehäusewand 26 innerhalb des Gehäuseinnenraums 46 angeordnet. Durch diesen Gehäusedurchbruch 47 hindurch ist der Drucksensor 40 in den Gehäuseinnenraum 46 geführt. Der Gehäusedurchbruch 47 ist dabei auf einer Seite der Gehäusewand 26 von der Vormontageeinheit 1 und auf der anderen Seite von dem Gehäusedeckel 44 mediendicht eingehaust.
In 8 ist wiederum ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. In diesem Fall bildet das zweite Bauteil 12 selbst eine Gehäusewand des Gehäuses 4. Anstelle der Leiterplatte 6 sind auf einer Innenfläche 48 des zweiten Bauteils 12 Leiterbahnen 50 aufstrukturiert, mit denen der Drucksensor 40 mittels des Bonddrahts 42 signalübertragungstechnisch verbunden ist. Der Drucksensor 40 ist analog zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 mit dem zweiten Bauteil 12 verbunden.
In 9 ist wiederum ein alternatives Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. In diesem Fall bildet das erste, metallische Bauteil 10 eine Gehäusewand der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2. Das zweite, aus laserstrahltransparentem, thermoplastischem Kunststoff gefertigte Bauteil 12 bildet hier wiederum eine Schnittstelle, die zur Befestigung eines weiteren Bauteils, im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Sensoreinheit 52 gebildet, dient. Das zweite Bauteil 12 ist dabei wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 mit dem ersten Bauteil 10 verbunden. Die Sensoreinheit 52 umfasst ein aus laserstrahlabsorbierenden, thermoplastischen Kunststoff gebildetes Sensorgehäuse 54, das mittels der Kunststoff-Schweißnaht 30 mit dem zweiten Bauteil 12 verbunden ist. Wie bereits im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 7 beschrieben, ist mittels des zweiten Bauteils 12 sowie mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 und der Kunststoff-Schweißnaht 30 der Gehäusedurchbruch 47, durch den die Sensoreinheit 52 mit dem Gehäuseinnenraum 46 in Verbindung steht, zur Außenseite der elektronischen Baugruppe 2 mediendicht verschlossen.
In 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 dargestellt. In diesem Fall ist das Sensorgehäuse 54 aus einem laserstrahltransparenten, thermoplastischen Kunststoff gebildet. Konkret bildet das Sensorgehäuse 54 selbst das zweite Bauteil 12 und ist an dem Flansch 24 mittels der Metall-Kunststoff-Fügenaht 22 mit dem ersten Bauteil 10 mediendicht verbunden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel bildet das erste Bauteil 10 die Gehäusewand der elektronischen Schaltungsbaugruppe 2 selbst aus.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Vormontageeinheit
2: Schaltungsbaugruppe
4: Gehäuse
6: Leiterplatte
7: Komponente
10: erstes Bauteil
12: zweites Bauteil
14: Wärmeableitungsfläche
16: Anlagefläche
18: Aussparung
20: Randbereich
22: Metall-Kunststoff-Fügenaht
24: Flansch
26: Gehäusewand
28: Schweißvorsprung
30: Kunststoff-Schweißnaht
32: Metall-Kunststoff-Fügenaht
34: Füllung
40: Drucksensor
42: Bonddraht
44: Gehäusedeckel
46: Gehäuseinnenraum
48: Innenfläche
50: Leiterbahn
52: Sensoreinheit
54: Sensorgehäuse

Claims

Montageverfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltungsbaugruppe (2), die ein erstes Bauteil (10), das aus einem Metall gebildet ist, und ein zweites Bauteil (12), das aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, umfasst, wobei verfahrensgemäß das erste Bauteil (10) mit dem zweiten Bauteil (12) mittels eines Laserstahlfügeverfahrens verbunden wird.
Montageverfahren nach Anspruch 1, wobei sich das erste und das zweite Bauteil (10, 12) mit ringförmig geschlossenen Auflageflächen berühren und wobei das erste und das zweite Bauteil (10, 12) entlang dieser Auflageflächen umlaufend mediendicht mittels des Laserstahlfügeverfahrens verbunden werden.
Montageverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Bauteil (10, 12) zur einer Vormontageeinheit (1) verbunden werden, und wobei diese Vormontageeinheit (1) in einem nachfolgenden Montageschritt mit dem zweiten Bauteil (12) an einem Gehäuseelement (26) der Schaltungsbaugruppe (2) mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens befestigt wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Bauteil (12) während des Laserstrahlfügeverfahrens aufgeschmolzen wird.
Montageverfahren nach Anspruch 4, wobei das Laserstrahlfügeverfahren weggesteuert durchgeführt wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Kontaktfuge zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (10, 12) mit einem duroplastischen Kunststoff mediendicht verfüllt wird.
Elektronische Schaltungsbaugruppe (2), – mit einem ersten Bauteil (10), das aus einem Metall gebildet ist, – mit einem zweiten Bauteil (12), das aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, wobei das erste Bauteil (10) mit dem zweiten Bauteil (12) mittels eines Laserstahlfügeverfahrens verbunden ist.
Schaltungsbaugruppe (2), nach Anspruch 7, wobei das erste und das zweite Bauteil (10, 12) einen Teil eines Gehäuses (4) der Schaltungsbaugruppe (2) bilden.
Schaltungsbaugruppe (2), nach Anspruch 7 oder 8, wobei ringförmig geschlossene Auflageflächen, mit denen das erste und das zweite Bauteil (10, 12) aneinander anliegen, umlaufend mediendicht mittels des Laserstahlfügeverfahrens verbunden sind.
Schaltungsbaugruppe (2), nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das erste und das zweite Bauteil (10, 12) eine Vormontageeinheit (1) bilden, die an einem Gehäuseelement (26) der Schaltungsbaugruppe (2) mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens befestigt ist.
Schaltungsbaugruppe (2), nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das zweite Bauteil (12) aufstrukturierte Leiterbahnen (50) aufweist.
Schaltungsbaugruppe (2), nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei es sich bei dem ersten oder dem zweiten Bauteil (10, 12) um ein Gehäuse einer elektronischen Komponente (40, 52) der Schaltungsbaugruppe (2) handelt.