DE102016215413A1

DE102016215413A1 - Assembly method for an electronic module and electronic module

Info

Publication number: DE102016215413A1
Application number: DE102016215413.3A
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 Baugruppe (1), sowie die elektronische Baugruppe (1). Dabei wird eine Leiterplatte (4) der Baugruppe (1) auf einem Grundträger (2) der Baugruppe (1) positioniert. Anschließen wird ein Befestigungselement (6) derart auf dem Grundträger (2) positioniert, dass es die Leiterplatte (4) hintergreift. Das Befestigungselement (6) wird außerdem mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens mit dem Grundträger (2) verbunden, so dass die Leiterplatte (4) mittels des Befestigungselements (6) formschlüssig an dem Grundträger (2) gehaltert ist.The invention relates to an assembly method for an electronic assembly (1), as well as the electronic assembly (1). In this case, a printed circuit board (4) of the assembly (1) on a base support (2) of the assembly (1) is positioned. Connecting a fastener (6) is positioned on the base support (2) such that it engages behind the circuit board (4). The fastening element (6) is also connected by means of a laser beam joining process with the base support (2), so that the circuit board (4) by means of the fastening element (6) is positively secured to the base support (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren für eine elektronische Baugruppe, insbesondere ein Montageverfahren zum Befestigen einer Leiterplatte an einem Grundträger dieser elektrischen Baugruppe. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektronische Baugruppe, die insbesondere mit dem vorstehenden Montageverfahren gefertigt ist. The invention relates to an assembly method for an electronic assembly, in particular a mounting method for attaching a printed circuit board to a base support of this electrical assembly. Furthermore, the invention relates to an electronic assembly, which is manufactured in particular with the above assembly method.

Bei einer elektronischen Baugruppe handelt es sich hier und im Folgenden um eine Baugruppe, 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 elektronischen Baugruppe in einem Kraftfahrzeug dient diese beispielsweise 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. An electronic module is here and below an assembly comprising a number of electrical, in particular electronic components, for example resistors, transistors, integrated circuits, processors and the like. These electrical components are usually arranged on one or more circuit carriers, for example a (possibly flexible and / or three-dimensionally shaped) printed circuit board and surrounded by a housing for protection against environmental influences. When using such an electronic assembly in a motor vehicle, this serves for example as a control unit (also referred to as a control unit, for example for a motor, for example the drive motor (possibly the internal combustion engine) or an electric motor for driving a movable vehicle part), or for a motor downstream transmission.

Um die elektrischen Komponenten eines solchen Steuergeräts vor mechanischen Einflüssen, wie zum Beispiel Vibrationen und dergleichen zu schützen, sind die die elektrischen Komponenten tragenden Leiterplatten in dem jeweiligen Gehäuse fixiert. Außerdem dient das Gehäuse, insbesondere ein vorzugsweise aus Metall gebildeter Teil des Gehäuses, häufig auch zur Wärmeabfuhr der im Betrieb des Steuergeräts an den elektrischen Komponenten entstehenden Wärme, so dass ein möglichst spaltfreier Kontakt zwischen der die elektrischen Komponenten tragenden Leiterplatte und dem zur Wärmeableitung dienenden Gehäuseteil erforderlich ist. In order to protect the electrical components of such a control device from mechanical influences, such as vibrations and the like, the printed circuit boards carrying the electrical components are fixed in the respective housing. In addition, the housing, in particular a preferably formed of metal part of the housing, often also for heat dissipation of heat generated during operation of the controller to the electrical components, so that a possible gap-free contact between the electrical components supporting circuit board and serving for heat dissipation housing part is required.

Zur Fixierung der Leiterplatten werden diese üblicherweise mit dem Gehäuse verschraubt, verklebt, auf dieses laminiert oder dergleichen. Kleben und Laminieren erfordert dabei meist eine vorgegebene Temperaturführung und vergleichsweise lange Prozesszeiten, um den verwendeten Kleber bzw. das eingesetzte Laminat hinreichend auszuhärten. Eine Verkürzung der Prozessdauer, d. h. insbesondere der Dauer bis zur Fertigstellung einer Baugruppe ist dabei eine Möglichkeit, Herstellungskosten zu verringern. Schrauben erfordern meist am Gehäuse vorgesehene Gewindebohrungen, die häufig erst nachträglich spanend bearbeitet werden. Dadurch können bspw. Späne von der spanenden Bearbeitung den Gehäuseinnenraum verunreinigen. Im Fall von metallischen Gehäusen können diese (Metall-)Späne unter Umständen zu Kurzschlüssen führen. Des Weiteren erfordert eine Schraubverbindung eine hinreichende Gewindelänge der Bohrung und somit eine vorgegebene Materialdicke, so dass insbesondere metallische Gehäuse vergleichsweise schwer sind. To fix the circuit boards they are usually screwed to the housing, glued, laminated on this or the like. Bonding and laminating usually requires a predetermined temperature control and comparatively long process times in order to sufficiently cure the adhesive used or the laminate used. A shortening of the process duration, d. H. In particular, the duration to completion of an assembly is a way to reduce manufacturing costs. Screws usually require tapped holes on the housing, which are often machined only later. This can, for example, chips from the machining process contaminate the housing interior. In the case of metallic housings, these (metal) chips can possibly lead to short circuits. Furthermore, a screw requires a sufficient thread length of the bore and thus a predetermined material thickness, so that in particular metallic housing are relatively heavy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und schnelle Befestigung einer Leiterplatte an einem Grundträger zu ermöglichen. The invention has for its object to enable a simple and fast attachment of a circuit board to a base support.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Montageverfahren für eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhaft und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. This object is achieved by an assembly method for an electronic assembly with the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved by an electronic assembly with the features of claim 8. Advantageous and partly inventive embodiments and developments of the invention are in set forth in the dependent claims in the following description.

Das erfindungsgemäße Montageverfahren für die elektronische Baugruppe dient insbesondere zum Befestigen einer Leiterplatte an einem Grundträger der elektronischen Baugruppe. Verfahrensgemäß wird dabei eine (vorzugsweise elektrische) Leiterplatte auf dem Grundträger positioniert. Des Weiteren wird ein Befestigungselement derart auf dem Grundträger positioniert, dass es die Leiterplatte hintergreift. Anschließend wird das Befestigungselement mittels eines Laserstrahlfügeverfahrens mit dem Grundträger verbunden, so dass die Leiterplatte mittels des Befestigungselements formschlüssig an dem Grundträger gehaltert ist. The assembly method according to the invention for the electronic assembly is used in particular for attaching a printed circuit board to a base support of the electronic assembly. According to the method, a (preferably electrical) printed circuit board is positioned on the base carrier. Furthermore, a fastening element is positioned on the base support in such a way that it engages behind the printed circuit board. Subsequently, the fastener is connected by means of a laser beam joining method with the base support, so that the circuit board is held by means of the fastening element form-fitting manner to the base support.

Durch das erfindungsgemäße Montageverfahren wird vorteilhafterweise eine einfache Befestigung der Leiterplatte an dem Grundträger ermöglicht, da insbesondere keine Bohrungen in dem Grundträger erforderlich sind. Dadurch kann dieser zusätzlich auch mit vergleichsweise geringer Wanddicke ausgeführt werden. Des Weiteren wird durch das Laserstrahlfügeverfahren die Ausbildung der Verbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Grundträger in vergleichsweise kurzer Zeit ermöglicht. Außerdem ist es vorteilhafterweise auch möglich, die Leiterplatte und insbesondere auch das Befestigungselement frei, d. h. ohne vorgegebene Befestigungsstellen am Grundträger an diesem zu positionieren. Vorzugsweise wird das Befestigungselement in einer Verfahrensvariante auch frei („flexibel“) an dem Grundträger positioniert. By the mounting method according to the invention a simple attachment of the circuit board to the base support is advantageously possible because in particular no holes in the base support are required. As a result, this can also be carried out with a comparatively small wall thickness. Furthermore, the laser beam joining method makes it possible to form the connection between the fastening element and the base carrier in a comparatively short time. In addition, it is also advantageously possible, the circuit board and in particular the fastener free, d. H. without predetermined fixing points on the base support to position this. Preferably, in a variant of the method, the fastening element is also positioned freely ("flexibly") on the base support.

Vorzugsweise wird für das Befestigungselement außerdem eine L- oder T-förmige Struktur verwendet, wobei der Querbalken des L’s oder des T’s einen Kopf(-bereich) des Befestigungselements und der senkrechte Balken einen Fuß(-bereich) des Befestigungselements bilden. Der Kopf dient dabei zur formschlüssigen Halterung der Leiterplatte, wohingegen das Befestigungselement mit dem Fuß auf den Grundträger aufgesetzt wird. D. h. das Befestigungselement hintergreift im bestimmungsgemäßen Montagezustand die Leiterplatte mit dem Kopf. Insbesondere im Fall der T-förmigen Struktur gleicht das Befestigungselement einem (Voll-)Niet. Preferably, an L-shaped or T-shaped structure is also used for the fastening element, wherein the transverse bar of the L's or the T forms a head (region) of the fastening element and the vertical bars form a foot (region) of the fastening element. The head is used for positive retention of the circuit board, whereas the fastener with his foot on the Basic support is placed. Ie. the fastener engages in the intended mounting state, the circuit board with his head. Especially in the case of the T-shaped structure, the fastener is similar to a (full) rivet.

In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird das Befestigungselement durch eine Montagebohrung der Leiterplatte hindurch auf den Grundträger aufgesetzt. Diese Montagebohrung kann dabei bereits beim Ausformen der Leiterplatte in diese eingebracht werden. Alternativ kann die Montagebohrung auch (nachträglich) je nach Bedarf spanend oder mittels eines Laserstrahls in die Leiterplatte eingebracht werden. Mittels des die Montagebohrung durchgreifenden Befestigungselements ist es vorteilhafterweise möglich, dass die Leiterplatte auch bei einer großflächigen Ausdehnung über ihre gesamte Fläche bündig an dem Grundträger gehalten und somit ein Durchhängen oder Wölben der Leiterplatte verhindert werden – insbesondere indem mehrere Befestigungselemente in jeweils zugeordneten Montagebohrungen verwendet werden. In a preferred variant of the method, the fastening element is placed on the base carrier through a mounting hole of the printed circuit board. This mounting hole can already be introduced during the molding of the circuit board in this. Alternatively, the mounting hole can also be (later) machined as required or introduced by means of a laser beam in the circuit board. By means of the mounting hole by cross-fastener, it is advantageously possible that the circuit board held even with a large expansion over its entire surface flush with the base support and thus sagging or buckling of the circuit board are prevented - especially by multiple fasteners are used in each associated mounting holes.

In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird als Material für das Befestigungselement ein thermoplastischer, laserstrahlschweißbarer Kunststoff herangezogen. Die Verwendung eines laserstrahlschweißbaren thermoplastischen Kunststoffs für das Befestigungselement ermöglicht in Verbindung mit dem Laserstrahlfügeverfahren eine vergleichsweise geringe Temperaturbelastung der Leiterplatte und der gegebenenfalls bereits darauf angeordneten elektrischen Komponenten, insbesondere im Vergleich zu einem herkömmlichen Metall-Schweißverfahren. Außerdem ist aufgrund des Vorgehens beim Laserstrahlfügen eines Kunststoffteils – einer der beiden Fügepartner wird durchstrahlt – die Verbindung des Befestigungselements mit dem Grundträger besonders einfach, da die Fügeflächen zwischen dem Befestigungselement und dem Grundträger nicht von der Seite her zugänglich sein müssen. Insbesondere kann das Befestigungselement die Montagebohrung vollständig abdecken und damit die Fügeflächen verdecken. In a suitable variant of the method, a thermoplastic, laser-weldable plastic is used as the material for the fastening element. The use of a laser-weldable thermoplastic resin for the fastener in conjunction with the laser beam joining method allows a comparatively low temperature stress on the printed circuit board and the optionally already arranged thereon electrical components, in particular compared to a conventional metal welding process. In addition, due to the procedure of laser beam joining a plastic part - one of the two joining partners is irradiated - the connection of the fastener to the base support is particularly simple, since the joining surfaces between the fastener and the base must not be accessible from the side. In particular, the fastener can completely cover the mounting hole and thus cover the joining surfaces.

In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung des Verfahrens wird als Material für das Befestigungselement insbesondere ein laserstrahltransparenter Kunststoff herangezogen. In diesem Fall wird das Befestigungselement bei dem Laserstrahlfügeverfahren von dem Laserstrahl durchstrahlt und der aus insbesondere laserstrahlabsorbierendem Material gebildete Grundträger von der absorbierten Energie des Laserstrahls lokal erwärmt, bis das Material des Grundträgers und/oder des Befestigungselements (letzteres durch Wärmeleitung) seine Schmelztemperatur erreicht hat. Diese Verfahrensvariante ist dahingehend vorteilhaft, da das laserstrahltransparente Befestigungselement unabhängig von der Gestaltung des Grundträgers, der insbesondere in Kraftfahrzeug-Anwendungen häufig laserstrahlabsorbierend ausgeführt ist, frei an diesem positioniert werden kann. In a particularly expedient development of the method, in particular a laser-transparent plastic is used as the material for the fastening element. In this case, in the laser beam joining process, the fastening element is irradiated by the laser beam and the base support formed by in particular laser beam absorbing material locally heated by the absorbed energy of the laser beam until the material of the base support and / or the fastener (the latter by heat conduction) has reached its melting temperature. This variant of the method is advantageous in that the laser-beam-transparent fastening element can be freely positioned independently of the design of the basic carrier, which is often designed to absorb laser radiation, in particular in motor vehicle applications.

In einer alternativen Verfahrensvariante wird als Material für das Befestigungselement laserstrahlabsorbierender thermoplastischer Kunststoff herangezogen. In diesem Fall wird für den Grundträger zweckmäßigerweise laserstrahltransparentes Material, insbesondere thermoplastischer Kunststoff herangezogen. In an alternative variant of the method, the material used for the fastening element is laser-beam-absorbing thermoplastic material. In this case, laser beam transparent material, in particular thermoplastic material, is expediently used for the basic carrier.

In einer bevorzugten Verfahrensvariante, vorzugsweise für den Fall, dass das Befestigungselement aus laserstrahlweißbarem, insbesondere laserstrahltransparentem Kunststoff gebildet ist, wird als Material für den Grundträger ein thermoplastischer, laserstrahlschweißbarer und vorzugsweise laserstrahlabsorbierender Kunststoff herangezogen. Dies ist insbesondere dahingehend von Vorteil, da bei Anwendungen im Motor- oder Getrieberaum eines Kraftfahrzeugs das Gehäuse, das vorzugsweise den Grundträger als Gehäuseteil umfasst, aufgrund der dort auftretenden Temperaturen ohnehin aus einem meist dunkel eingefärbten, temperatur- und wärmeformbeständigen Kunststoff, der in diesem Fall üblicherweise auch laserstrahlabsorbierend ist, gefertigt ist. In diesem und dem unmittelbar vorangehend beschriebenen Fall wird das Befestigungselement somit durch Kunststoff-Laserstrahlschweißen (auch kurz als Kunststoff-Laserschweißen bezeichnet) an dem Grundträger befestigt. In a preferred variant of the method, preferably in the case that the fastening element is formed from laserstrahlweißbarem, in particular laserstrahltransparentem plastic, as a material for the base support a thermoplastic, laserstrahlschweißbarer and preferably laser beam absorbing plastic is used. This is in particular to the advantage that in applications in the engine or transmission compartment of a motor vehicle, the housing, which preferably comprises the base support as a housing part, due to the temperatures occurring there anyway from a mostly dark colored, temperature and heat resistant plastic, in this case Usually also laser-absorbing, is made. In this case and the case described immediately above, the fastening element is thus fastened to the base carrier by plastic laser welding (also referred to as plastic laser welding for short).

In einer alternativen Verfahrensvariante, insbesondere für den Fall, dass das Befestigungselement aus laserstrahltransparentem Kunststoff gebildet ist, wird als Material für den Grundträger ein Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium herangezogen. In diesem Fall wird somit mittels des Laserstrahlfügeverfahrens eine Metall-Kunststoff-Fügeverbindung ausgebildet. Dabei wird insbesondere zunächst ein Flächenbereich des metallischen Grundträgers, auf den nachfolgend das Befestigungselement aufgesetzt wird, vorzugsweise mittels eines Laserstrahls (mikro-)strukturiert. Insbesondere wird dabei die Oberfläche des Grundträgers aufgeraut, so dass die dadurch gebildeten „Furchen“ eine Tiefe im Bereich zwischen 0 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0 mm und 0,3 mm aufweisen. Vorzugsweise hängen die Ränder dieser Furchen dabei teilweise über, so dass Hinterschneidungen gebildet sind. Anschließend wird das Befestigungselement auf diesen Flächenbereich aufgesetzt und von einem Laserstrahl durchstrahlt. Dieser Laserstrahl erwärmt dabei die Oberfläche des Grundträgers lokal. Durch Wärmeleitung wird der Kunststoff des Befestigungselements dabei bis zu seiner Schmelztemperatur erwärmt, schmilzt auf und fließt unter einem auf das Befestigungselement aufgebrachten Fügedruck in die Oberflächenstrukturen des Grundträgers ein. Dabei bilden sich einerseits nach Art einer Schmelzklebeverbindung eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff und dem Metall sowie insbesondere eine formschlüssige Verkrallung des Befestigungselements in den Oberflächenstrukturen (Furchen und Hinterschneidungen) des Grundträgers aus. Dieses Laserstrahlfügeverfahren wird im Folgenden auch als Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahren bezeichnet. Durch die Ausbildung des Grundträgers aus Metall wird vorteilhafterweise eine vergleichsweise gute Wärmeableitung der im Betrieb von den elektrischen Komponenten erzeugten Wärme durch den Grundträger hindurch ermöglicht. In an alternative variant of the method, in particular for the case where the fastening element is formed from laser-transparent plastic, a metal, for example steel or aluminum, is used as the material for the basic carrier. In this case, a metal-plastic joining connection is thus formed by means of the laser beam joining method. In particular, a surface area of the metallic base support, onto which the fastening element is subsequently placed, is preferably first (micro) structured by means of a laser beam. In particular, while the surface of the base support is roughened, so that the "furrows" formed thereby have a depth in the range between 0 mm and 1 mm, preferably between 0 mm and 0.3 mm. Preferably, the edges of these grooves partially overhang, so that undercuts are formed. Subsequently, the fastener is placed on this surface area and irradiated by a laser beam. This laser beam heats the surface of the base carrier locally. By heat conduction, the plastic of the fastener is heated up to its melting temperature, melts and flows under an applied to the fastener Joining pressure in the surface structures of the base support. On the one hand, a cohesive connection between the plastic and the metal and, in particular, a form-locking clawing of the fastening element in the surface structures (furrows and undercuts) of the base support form in the manner of a hot-melt adhesive bond. This laser beam joining method is also referred to below as metal-plastic laser joining method. Due to the design of the base carrier made of metal, a comparatively good heat dissipation of the heat generated by the electrical components during operation is advantageously made possible by the base carrier.

In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird – wie bereits vorstehend beschrieben – während des Laserstrahlfügeverfahrens ein Fügedruck zwischen dem Befestigungselement und dem Grundträger aufgebracht, indem vorzugsweise das Befestigungselement gegen den Grundträger gedrückt wird. Beim (zumindest teilweisen) Aufschmelzen des Fußes wird das Befestigungselement mithin mit seinem Kopf gegen die Leiterplatte verschoben. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass im bestimmungsgemäßen Endmontagezustand die Leiterplatte vorteilhafterweise spielfrei (zumindest in Normalenrichtung zu dem Grundträger, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Grundträgers) an dem Grundträger gehaltert ist. In an expedient variant of the method, as described above, a joining pressure is applied between the fastening element and the base carrier during the laser beam joining process, in that the fastening element is preferably pressed against the base carrier. During (at least partial) melting of the foot, the fastening element is thus displaced with its head against the printed circuit board. As a result, it is achieved, in particular, that in the intended final assembly state, the printed circuit board is advantageously held backlash-free (at least in the normal direction to the basic carrier, that is to say in a direction perpendicular to the plane of the basic carrier) on the basic carrier.

Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe umfasst die vorstehend beschriebene Leiterplatte, den vorstehend beschriebenen Grundträger, auf dem die Leiterplatte vorzugsweise vollflächig aufliegt, sowie wenigstens ein Befestigungselement der vorstehend beschriebenen Art, das mittels des Laserstrahlfügeverfahrens mit dem Grundträger verbunden ist. Das Befestigungselement hintergreift dabei folglich die Leiterplatte und bildet somit eine formschlüssige Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Grundträger aus. The electronic assembly according to the invention comprises the printed circuit board described above, the basic carrier described above, on which the printed circuit board preferably rests over the entire surface, and at least one fastening element of the type described above, which is connected by means of the laser beam joining method with the base support. The fastener thus engages behind the circuit board and thus forms a positive connection between the circuit board and the base support.

In einer bevorzugten Ausführung weist das Befestigungselement (wie vorstehend beschrieben) insbesondere eine L- oder T-förmige Struktur auf. Das Befestigungselement hintergreift dabei die Leiterplatte mit dem Kopf, d. h. mit dem dem Querbalken des L’s oder T’s entsprechenden Bereich. Die Form des Befestigungselements ist in diesem Fall vergleichbar mit der Form eines Niets. In a preferred embodiment, the fastening element (as described above) has in particular an L-shaped or T-shaped structure. The fastener engages behind the circuit board with the head, d. H. with the area corresponding to the crossbeam of L's or T's. The shape of the fastener in this case is comparable to the shape of a rivet.

In einer zweckmäßigen Ausführung durchgreift das (insbesondere T-förmige) Befestigungselement die Leiterplatte durch eine in dieser angeordneten Montagebohrung. Alternativ umgreift das Befestigungselement die Leiterplatte seitlich an einer Kante der Leiterplatte. In letzterem Fall kann das Befestigungselement bspw. L-förmig ausgebildet sein. In an expedient embodiment, the (in particular T-shaped) fastening element engages through the printed circuit board by a mounting hole arranged in the latter. Alternatively, the fastener engages around the circuit board laterally on an edge of the circuit board. In the latter case, the fastening element may, for example, be L-shaped.

In einer zweckmäßigen Ausführung sind mehrere Befestigungselemente an einem gemeinsamen Trägerelement miteinander verbunden. Das Trägerelement hintergreift dabei die Leiterplatte und liegt vorzugsweise auf dieser auf. Insbesondere im Fall des L- oder T-förmig ausgebildeten Befestigungselements, sind mehrere der Befestigungselemente an ihren Köpfen miteinander verbunden. Vorzugsweise bildet das Trägerelement in diesem Fall einen Steg zwischen den Köpfen der Befestigungselemente. Durch das Trägerelement wird die Handhabung mehrerer Befestigungselemente vereinfacht, da während der Montage nur ein im Vergleich zu den einzelnen nietförmigen Befestigungselementen größeres Bauelement gehandhabt werden muss. In an expedient embodiment, a plurality of fastening elements are connected to one another on a common carrier element. The carrier element engages behind the circuit board and is preferably on this. Especially in the case of the L-shaped or T-shaped fastening element, a plurality of the fastening elements are connected to one another at their heads. In this case, the carrier element preferably forms a web between the heads of the fastening elements. By the support member, the handling of multiple fasteners is simplified, since during assembly only one compared to the individual rivet-shaped fasteners larger component must be handled.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das vorstehende Trägerelement insbesondere durch einen Gehäusedeckel gebildet, der im bestimmungsgemäßen Montagezustand die Leiterplatte gegen den Grundträger einhaust. Vorzugsweise schließt der Gehäusedeckel dabei die Leiterplatte an dem Grundträger außerdem ringförmig umlaufend ein. In dieser Weiterbildung sind die die Leiterplatte hintergreifenden Bereiche (die „Köpfe“) der einzelnen Befestigungselemente in den Gehäusedeckel integriert und die einzelnen Befestigungselemente ragen stiftartig (d. h. nur mit ihrem jeweiligen Fuß) von dem Gehäusedeckel vor und durchgreifen im bestimmungsgemäßen Montagezustand die Leiterplatte durch die entsprechenden Montagebohrungen. In an expedient development, the protruding support element is formed in particular by a housing cover which, in the intended mounting state, houses the printed circuit board against the base support. In addition, the housing cover preferably encloses the printed circuit board on the base support in an annular manner. In this development, the circuit board engaging behind areas (the "heads") of the individual fasteners are integrated into the housing cover and the individual fasteners protrude like a pin (ie only with their respective foot) of the housing cover and pass through the circuit board in the intended mounting state by the appropriate mounting holes.

Der Grundträger ist in einer weiteren zweckmäßigen Ausführung insbesondere aus laserstrahlabsorbierendem (thermoplastischem und laserstrahlschweißbarem) Kunststoff oder aus einem Metall gebildet. In diesen beiden Fällen ist das Befestigungselement (wie vorstehend bereits beschrieben) jeweils vorzugsweise aus laserstrahltransparentem Kunststoff gebildet und mittels der vorstehend beschriebenen Kunststoff-Laserschweißverfahren bzw. Metall-Kunststoff-Laserfügeverfahren mit dem Grundträger verbunden. The base support is formed in a further expedient embodiment in particular of laser-beam-absorbing (thermoplastic and laser beam weldable) plastic or of a metal. In these two cases, the fastening element (as already described above) is preferably formed from laser-transparent plastic and connected to the base carrier by means of the above-described plastic laser welding method or metal-plastic laser joining method.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 In einer schematischen Seitenansicht eine elektronische Baugruppe mit einem Grundträger, einer Leiterplatte und einem Befestigungselement zur Halterung der Leiterplatte an dem Grundträger, und 1 In a schematic side view of an electronic assembly with a base support, a printed circuit board and a fastener for mounting the circuit board to the base support, and

2, 3 in Ansicht gemäß 1 jeweils alternative Ausführungsbeispiele der elektronischen Baugruppe, konkret des Befestigungselements. 2 . 3 in view according to 1 each alternative embodiments of the electronic module, specifically the fastener.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are always provided with the same reference numerals in all figures.

In 1 ist ein Ausschnitt einer elektronischen Baugruppe 1 dargestellt. Die elektrische Baugruppe umfasst einen Grundträger 2, der Teil eines Baugruppengehäuses ist. Die Baugruppe 1 umfasst des Weiteren eine Leiterplatte 4, auf der nicht näher dargestellte elektrische Komponenten positioniert und untereinander kontaktiert sind. Das Baugruppengehäuse dient zur mediendichten Umhausung der elektrischen Komponenten. In 1 is a section of an electronic module 1 shown. The electrical assembly comprises a basic carrier 2 which is part of an assembly housing. The assembly 1 further includes a circuit board 4 , are positioned on the unspecified electrical components and contacted with each other. The module housing serves for media-tight housing of the electrical components.

Die Leiterplatte 4 ist mittels mehrerer Befestigungselemente 6, die ähnlich zu einem (Voll-)Niet ausgebildet sind, an dem Grundträger 2 befestigt. Zur Veranschaulichung der Befestigung ist der Bereich um eines der Befestigungselemente 6 aufgebrochen dargestellt. Das (bzw. jedes) Befestigungselement 6 durchgreift mit einem Fußbereich 7 (auch als Schaft bezeichnet) die Leiterplatte 4 durch eine Montagebohrung 8, die in die Leiterplatte 4 eingebracht ist. Mit dem Fußbereich 7 sitzt das Befestigungselement 6 dabei auf der Oberfläche des Grundträgers 2 auf. An dieser Kontaktstelle ist eine Laserstrahlfügeverbindung 10 zwischen dem Befestigungselement 6 und dem Grundträger 2 ausgebildet. Die Leiterplatte 4 ist also mittels des Befestigungselements 6 formschlüssig an dem Grundträger 2 gehaltert, da das Befestigungselement 6 die Leiterplatte 4 an deren Oberfläche 12 mit seinem Kopfbereich 13 hintergreift. The circuit board 4 is by means of several fasteners 6 , which are similar to a (full) rivet formed on the base support 2 attached. To illustrate the attachment is the area around one of the fasteners 6 shown broken. The (or each) fastener 6 reaches through with a foot area 7 (also called shaft) the circuit board 4 through a mounting hole 8th in the circuit board 4 is introduced. With the foot area 7 sits the fastener 6 doing so on the surface of the basic carrier 2 on. At this contact point is a laser beam joining connection 10 between the fastener 6 and the basic carrier 2 educated. The circuit board 4 So is by means of the fastener 6 positively on the base support 2 held, because the fastener 6 the circuit board 4 on the surface 12 with his head area 13 engages behind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement 6 aus einem laserstrahltransparenten, thermoplastischen Kunststoff ausgebildet. Der Grundträger 2 ist entsprechend aus einem laserstrahlabsorbierenden, thermoplastischen Kunststoff ausgeformt. In diesem Fall handelt es sich bei der Laserstrahlfügeverbindung 10 somit um eine Kunststoff-Laserschweißverbindung. Zur Montage der Leiterplatte 4 wird diese dabei auf den Grundträger 2 aufgelegt, anschließend das Befestigungselement 6 durch die Montagebohrung 8 hindurch auf den Grundträger 2 aufgesetzt und unter Aufbringung eines Fügedrucks gegen diesen gedrückt. Dabei wird das Befestigungselement 6 von der Seite der Oberfläche 12 der Leiterplatte 4 her mit einem Laserstrahl durchstrahlt. Der Laserstrahl erwärmt dabei den laserstrahlabsorbierenden Kunststoff des Grundträgers 2, bis dieser seine Schmelztemperatur erreicht hat. Der Fußbereich 7, insbesondere die Kontaktfläche des Befestigungselements 6 zu dem Grundträger 2 wird dabei mittelbar durch Wärmeleitung von dem sich erwärmenden Grundträger 2 erwärmt. Sobald der Kunststoff des Grundträgers 2 und der Kunststoff des Befestigungselements 6 ihre jeweilige Schmelztemperatur erreicht haben, sinkt das Befestigungselement 6 mit seinem Fußbereich 7 tiefer in die Montagebohrung 8 ein bis das Befestigungselement 6 mit seinem Kopfbereich 14 auf der Leiterplatte 4 aufliegt. Dabei vermengen sich die Schmelzen der beiden Kunststoffe des Grundträgers 2 sowie des Befestigungselements 6. Dadurch wird eine unlösbare, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungselement 6 und dem Grundträger 2 ausgebildet. In the illustrated embodiment, the fastener 6 formed from a laser-transparent, thermoplastic material. The basic carrier 2 is formed accordingly from a laser beam absorbing thermoplastic material. In this case, the laser beam joining is 10 thus a plastic laser welding connection. For mounting the circuit board 4 this is on the basic carrier 2 put on, then the fastener 6 through the mounting hole 8th through to the base carrier 2 put on and pressed under application of a joining pressure against this. In this case, the fastener 6 from the side of the surface 12 the circuit board 4 her through with a laser beam. The laser beam heats the laser beam absorbing plastic of the base carrier 2 until it reaches its melting temperature. The foot area 7 , in particular the contact surface of the fastening element 6 to the basic carrier 2 is thereby indirectly by heat conduction from the heating base 2 heated. Once the plastic of the basic carrier 2 and the plastic of the fastener 6 have reached their respective melting temperature, the fastener drops 6 with his foot area 7 deeper into the mounting hole 8th one to the fastener 6 with his head area 14 on the circuit board 4 rests. The melts of the two plastics of the base carrier mix together 2 and the fastener 6 , As a result, a non-detachable, cohesive connection between the fastener 6 and the basic carrier 2 educated.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel, das ebenfalls anhand von 1 erläutert wird, ist der Grundträger 2 aus einem Metall ausgebildet. In diesem Fall wird das Befestigungselement durch ein Metall-Kunststoff-Laserstrahlfügeverfahren an dem Grundträger 2 befestigt. Dabei wird, bevor das aus laserstrahltransparentem Kunststoff gebildete Befestigungselement 6 auf den Grundträger 2 aufgesetzt wird, die Oberfläche des Grundträgers 2 im Kontaktbereich mit dem Befestigungselement 6 mit einer Oberflächenstrukturierung versehen. Dazu wird die Oberfläche des Grundträgers 2 mittels eines Laserstrahls aufgeraut, so dass sich Mikrostrukturen, konkret Furchen mit teilweise überhängenden Kanten in der Größenordnung von wenigen Zehntel Millimetern (konkret weniger als 0,3 mm) bilden. Auf diesen strukturierten Kontaktbereich wird anschließend das Befestigungselement 6 durch die Montagebohrung 8 hindurch aufgesetzt. Beim anschließenden Durchstrahlen des Befestigungselements 6 mittels des Laserstrahls wird die metallische Oberfläche des Grundträgers 2 lokal erwärmt, wodurch sich indirekt der thermoplastische Kunststoff des Befestigungselements 6 bis zu seiner Schmelztemperatur erwärmt. Der aufgeschmolzene Kunststoff des Befestigungselements 6 dringt dabei anschließend in die Mikrostrukturen des Grundträgers 2 ein und verkrallt sich in diesen. Unter dem auf das Befestigungselement 6 aufgebrachten Fügedruck wird gleichermaßen wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kopfbereich 14 des Befestigungselements 6 auf die Oberfläche 12 der Leiterplatte 4 aufgedrückt, so dass die Leiterplatte 4 spielfrei (in Normalenrichtung) an dem Grundträger 2 gehaltert ist. In an alternative embodiment, which is also based on 1 is explained, is the basic carrier 2 made of a metal. In this case, the fastener is attached to the base support by a metal-plastic laser beam joining process 2 attached. In this case, before the fastening element formed from laser-transparent plastic 6 on the ground support 2 is placed on the surface of the basic carrier 2 in the contact area with the fastening element 6 provided with a surface structuring. This is the surface of the basic carrier 2 roughened by means of a laser beam, so that microstructures, specifically furrows with partially overhanging edges in the order of a few tenths of a millimeter (actually less than 0.3 mm) form. On this structured contact area then the fastener 6 through the mounting hole 8th put through it. During subsequent irradiation of the fastener 6 by means of the laser beam, the metallic surface of the basic carrier 2 locally heated, which indirectly affects the thermoplastic of the fastener 6 heated to its melting temperature. The melted plastic of the fastener 6 then penetrates into the microstructures of the basic carrier 2 and dig into these. Under the on the fastener 6 applied joining pressure is the same as in the embodiment described above, the head area 14 of the fastener 6 on the surface 12 the circuit board 4 pressed on, leaving the circuit board 4 free of play (in normal direction) on the basic carrier 2 is held.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das sowohl auf das Kunststoff-Laserschweißen als auch auf das Metall-Kunststoff-Laserstrahlfügeverfahren anwendbar ist, ist der Durchmesser der Montagebohrung 8 derart gewählt, dass die Montagebohrung 8 zumindest im Bereich der Kontaktfläche zwischen dem Befestigungselement 6 und dem Grundträger 2 durch den aufgeschmolzenen und verdrängten Kunststoff aufgefüllt wird. Dadurch wird auch eine spielfreie Halterung der Leiterplatte 4 parallel zur Kontaktebene zwischen der Leiterplatte 4 und dem Grundträger 2 ermöglicht. In another embodiment, which is applicable to both the plastic laser welding and the metal-plastic laser beam joining method, the diameter of the mounting hole is 8th chosen such that the mounting hole 8th at least in the region of the contact surface between the fastening element 6 and the basic carrier 2 is filled up by the melted and displaced plastic. This also makes a backlash-free mounting of the circuit board 4 parallel to the contact plane between the circuit board 4 and the basic carrier 2 allows.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Baugruppe 1 dargestellt. In diesem Fall sind mehrere Befestigungselemente 6 mittels eines Trägerelements 16 untereinander verbunden. Das Trägerelement 12 bildet hierbei einen Steg zwischen den jeweiligen Befestigungselementen 6 aus. Dadurch wir die Handhabung der Befestigungselemente 6 bei der Montage der Leiterplatte 4 vereinfacht, sowie die Auflagefläche zwischen den Befestigungselementen 6 und der Leiterplatte 4 vergrößert. In 2 is an alternative embodiment of the assembly 1 shown. In this case there are several fasteners 6 by means of a carrier element 16 interconnected. The carrier element 12 This forms a bridge between the respective fasteners 6 out. This allows us to handle the fasteners 6 during assembly of the circuit board 4 simplified, as well as the bearing surface between the fasteners 6 and the circuit board 4 increased.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Baugruppe 1 dargestellt. In diesem Fall ist das vorstehend beschriebene Trägerelement 16 durch einen Gehäusedeckel ausgebildet, in den die Befestigungselemente 6 integriert sind. Konkret stehen dabei die Befestigungselemente 6 mit ihrem jeweiligen Fußbereich 7 von der Innenseite des Gehäusedeckels bzw. des Trägerelements 16 vor. Der Gehäusedeckel bzw. das Trägerelement 16 sind hierbei ebenfalls aus laserstrahltransparentem Kunststoff, sowie einstückig mit den Befestigungselementen 6 ausgebildet. Die Verbindung der Leiterplatte 4 mit dem Grundträger 2 erfolgt somit analog zu den vorstehend beschriebenen Verfahren. Der Gehäusedeckel bzw. das Trägerelement 16 weist außerdem einen umlaufenden Flanschrand 18 auf, der im bestimmungsgemäßen, in 3 dargestellten Montagezustand die Leiterplatte 4 – je nach Ausführung der Baugruppe 1 auch mehrere Leiterplatten 4 – außenseitig umschließt. Der Flanschrand 18 ist dabei ebenfalls mittels der vorstehend beschriebenen Laserstrahlfügeverbindung 10 an dem Grundträger 2 fixiert. In 3 is another embodiment of the module 1 shown. In this case, the carrier element described above is 16 formed by a housing cover into which the fasteners 6 are integrated. Specifically, the fasteners 6 with their respective foot area 7 from the inside of the housing cover or the carrier element 16 in front. The housing cover or the carrier element 16 Here are also made of laser-transparent plastic, as well as integral with the fasteners 6 educated. The connection of the circuit board 4 with the basic carrier 2 thus takes place analogously to the method described above. The housing cover or the carrier element 16 also has a circumferential flange edge 18 on, in the intended, in 3 illustrated mounting state of the circuit board 4 - depending on the design of the module 1 also several printed circuit boards 4 - encloses on the outside. The flange edge 18 is also by means of the above-described Laserstrahlfügeverbindung 10 on the basic carrier 2 fixed.

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. The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the individual features of the invention described with reference to the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in a different manner.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Baugruppe module
2 2: Grundträger base support
4 4: Leiterplatte circuit board
6 6: Befestigungselement fastener
7 7: Fußbereich footer
8 8th: Montagebohrung mounting hole
10 10: Laserstrahlfügeverbindung Laser beam joint connection
12 12: Oberfläche surface
14 14: Kopfbereich head area
16 16: Trägerelement support element
18 18: Flanschrand flange

Claims

Assembly method for an electronic assembly ( 1 ), according to the method - a printed circuit board ( 4 ) on a base support ( 2 ), - a fastening element ( 6 ) in such a way on the basic carrier ( 2 ) is positioned so that it is the printed circuit board ( 4 ) engages behind, - the fastening element ( 6 ) by means of a laser beam joining method with the base support ( 2 ), so that the printed circuit board ( 4 ) by means of the fastening element ( 6 ) positively on the base support ( 2 ) is held.

Mounting method according to claim 1, wherein the fastening element ( 6 ) through a mounting hole ( 8th ) of the printed circuit board ( 4 ) through to the base support ( 2 ) is placed.

Mounting method according to claim 1 or 2, wherein as material for the fastening element ( 6 ) thermoplastic, laser-weldable plastic is used.

Mounting method according to claim 3, wherein as material for the fastening element ( 6 ) laser-transparent plastic is used.

Mounting method according to claim 3 or 4, wherein as material for the basic carrier ( 2 ) is used thermoplastic, laser beam weldable, in particular laser beam absorbing plastic.

Mounting method according to claim 4, wherein as material for the basic carrier ( 2 ) Metal is used.

Mounting method according to one of claims 1 to 6, wherein the fastening element ( 6 ) during the laser beam joining process against the base support ( 2 ) is pressed, so that in the intended final assembly state, the circuit board ( 4 ) at least in the normal direction to the base support ( 2 ) is held free of play on this.

Electronic assembly ( 1 ), - with a printed circuit board ( 4 ), - with a base support ( 2 ), on which the printed circuit board ( 4 ) rests, and - with a fastener ( 6 ), which by means of a laser beam joining process with the base support ( 2 ), wherein the fastener ( 6 ) the printed circuit board ( 4 ) engages behind the formation of a positive connection.

Electronic assembly ( 1 ) according to claim 8, wherein the fastening element ( 6 ) the printed circuit board ( 4 ) through a mounting hole ( 8th ) of the printed circuit board ( 4 ).

Electronic assembly ( 1 ) according to claim 8 or 9, wherein the fastening element ( 6 ) Is L- or T-shaped and the printed circuit board ( 4 ) with a header area ( 14 ) engages behind.

Electronic assembly ( 1 ) according to one of claims 8 to 10, wherein a plurality of fastening elements ( 6 ) by means of a carrier element ( 16 ), and wherein the carrier element ( 16 ) the printed circuit board ( 4 ) and rests on this.

Electronic assembly ( 1 ) according to claim 11, wherein the carrier element ( 16 ) is formed by a housing cover, the circuit board ( 4 ) additionally annularly circumferentially on the base support ( 2 ).