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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, einer Vorrichtung sowie einem Erzeugnis nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus der
US 5250843 A ist eine Anordnung aus mehreren elektronischen Leiterplatten bekannt, die von einer aus einem Polymer bestehenden Verkapselung vollständig umgeben ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Versiegeln von Bauteilen, Schichtanordnung zum Versiegeln von Bauteilen, sowie ein Bauteil vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahrens bzw. der Schichtanordnung möglich.
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Es wird ein Verfahren zum Versiegeln von Bauteilen, insbesondere von elektronischen Leiterplatten, vorgestellt, wobei das Verfahren die Schritte des Aufbringens einer Schicht aus einem Klebstoff aufweisenden Material auf eine Bauteiloberfläche, sowie des Erwärmens der auf die Bauteiloberfläche aufgebrachten Schicht derart, dass das den Klebstoff enthaltene Material aushärtet, aufweist. Hierdurch wird ein einfaches Verfahren bereitgestellt, welches die mechanische Belastung des Bauteils während eines Versiegelungsprozesses minimiert.
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Unter einem Bauteil können hierbei elektronische Bauteile beliebiger Geometrie und/oder Form verstanden werden. Insbesondere können darunter auch flächige Bauteile, wie elektronische Leiterplatten und/oder -folien, verstanden werden.
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Durch den Schritt des Erwärmens kann eine besonders stabile und gegenüber äußeren Einflüssen beständige Versiegelung des Bauteils erreicht werden.
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Ferner kann dadurch auch eine temperaturstabile Versiegelung des Bauteils erreicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn vor dem Schritt des Aufbringens der Schicht eine die Schicht schützende Schutzschicht von einer Oberfläche der Schicht entfernt wird. Denn hierdurch kann die Schicht bzw. das in der Schicht enthaltene Material vor mechanischen und/oder chemischen Einflüssen besser geschützt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn bei dem Schritt des Aufbringens der Schicht die Schicht eine Oberflächentopografie der Bauteiloberfläche derart nachbildet, dass dadurch die Schicht im Wesentlichen auf der Bauteiloberfläche aufliegt. Dies bedeutet, dass die Schicht auf die Bauteiloberfläche aufgeklebt wird und daher im Wesentlichen mit der gesamten Bauteiloberfläche in direktem Kontakt steht. Somit lässt sich eine besonders kompakte Versiegelung erreichen.
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In einer weiteren, alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn bei dem Schritt des Aufbringens der Schicht die Schicht eine Oberflächentopografie der Bauteiloberfläche derart nachbildet, dass dadurch die Schicht in einem inneren Bereich der Schicht im Wesentlichen beabstandet von der Bauteiloberfläche aufgebracht ist und dass die Schicht an einem Randbereich der Schicht auf der Bauteiloberfläche aufliegt. Hierbei kann die Schicht in dem inneren Bereich beispielsweise weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,1 mm, von der Bauteiloberfläche beabstandet sein. Hierdurch kann eine Versiegelung erreicht werden, die die mechanischen und thermischen Einflüsse besonders effektiv von dem Bauteil abschirmt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei dem Schritt des Aufbringens ein definierter Anpressdruck auf wenigstens einen Teilbereich der Schicht ausgeübt wird. Denn hierdurch können etwaige Lufteinschlüsse oder Leckage-Verbindungen zwischen der Schicht und der Bauteiloberfläche minimiert werden und die Wirkung der Schicht als Versiegelung weiter erhöht werden.
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Eine Schichtanordnung zum Versiegeln von Bauteilen, insbesondere von elektronischen Leiterplatten, mit einer im Wesentlichen planaren Schicht aufweisend ein eine Haftwirkung aufweisendes Material, wobei das Material derart eingerichtet ist, dass die Schicht formstabil ist, hat den Vorteil, dass eine sehr robuste und kompakte Versiegelung der Bauteile erreicht werden kann.
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Unter im Wesentlichen planaren Schicht kann hierbei verstanden werden, dass die Schicht flächig ausgebildet ist und die Schicht flächig auf der Bauteiloberfläche auf- bzw. angebracht wird. Unter einer formstabilen Schicht kann verstanden werden, dass die Schicht, bzw. das in der Schicht enthaltene Material seine Form im Wesentlichen beibehält, wenn es bei Raumtemperatur in eine bestimmte Form gebracht wird.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Material durch Erwärmen aushärtbar ist. Denn hierdurch lässt sich in einfacher Weise ein fester und stabiler Verbund zwischen dem Bauteil und der Schichtanordnung herstellen.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Schicht wenigstens eine Trägerschicht aufweist, wobei die Trägerschicht wenigstens teilweise von der Schicht umgeben ist. Denn durch eine Trägerschicht kann die mechanische Stabilität der Schicht vor und nach dem Aushärten weiter erhöht werden. Weiterhin kann hierdurch eine Medienbeständigkeit und/oder eine Temperaturbeständigkeit der Versiegelung weiter verbessert werden.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Schicht auf wenigstens einer Seite einer Oberfläche der Schicht eine abziehbare Schutzschicht aufweist. Hierdurch kann die Schicht vor chemischen und/oder mechanischen Einflüssen vor der eigentlichen Verarbeitung zu einer Versiegelung geschützt werden. Weiterhin kann dadurch die Schicht zu einer Rolle aufgerollt werden, was eine Lagerung und eine spätere Handhabung vereinfacht.
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Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Bauteil, insbesondere eine elektronische Leiterplatte, wobei das Bauteil mit einer zuvor genannten Schichtanordnung versiegelt ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung zum Versiegeln von Bauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung zum Versiegeln von Bauteilen gemäß einem weiteren, alternativen Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Versiegeln von Bauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
- 4 eine schematische Darstellung eines mit einer Schichtanordnung versiegelten Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung 10 zum Versiegeln von Bauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schichtanordnung 10 weist eine Schicht 11 auf, welche planar ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die Schicht 10 eine Schichtdicke in einer Dimension aufweist, welche im Vergleich zu Ausdehnungen in den zu der einen Dimension senkrechten Dimensionen deutlich kleiner ist. Die Schicht 11 besteht wenigstens teilweise aus einem Material 12, welches Klebeeigenschaften aufweist.
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Das Material ist hierbei derart ausgebildet, dass die zunächst ebene Schicht 11 geformt werden kann, beispielsweise analog zu einer Oberflächentopografie 13 eines Bauteils, und die Schicht 11 diese Form zumindest in einem bestimmten Temperaturbereich beibehält. Dieser Temperaturbereich, in welchem die Schicht 11 formstabil ist, kann beispielsweise von -30 °C bis 50 °C reichen.
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Das Material 12 zeichnet sich ferner dadurch aus, dass es durch Erwärmen aushärtet, d.h. formstabil bleibt und nicht mehr verformbar ist, und dass es dadurch auch eine Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen ausbildet bzw. erhöht. Insbesondere wird die Beständigkeit des Materials 12 gegenüber mechanischen und/oder chemischen Einflüssen verbessert.
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Weiterhin kann die Schicht 11 eine erste Schutzfolie 14 aufweisen, die auf einer ersten Seite 20 der Schicht 11 aufgebracht ist. Hierdurch kann die Schicht 11 vor einer Verwendung der Schicht 11 platzsparend zu einer Rolle aufgerollt werden, ohne dass das Material 12 an sich selbst haften bleibt und eine spätere Nutzung der Schicht 11 erschwert.
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Ferner ist es möglich, dass die Schicht 11 eine zweite Schutzfolie 15 aufweist, die auf einer zweiten Seite 25 der Schicht 11 aufgebracht ist. Durch die erste Schutzfolie 14 und die zweite Schutzfolie 15 ist die Schicht 11 vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise vor Austrocknung oder vor mechanischer Einwirkung, besser geschützt. Des Weiteren wird dadurch auch die Handhabung der klebenden Schicht 11 erleichtert. So kann die erste Schutzfolie 14 und/oder die zweite Schutzfolie 15 direkt vor dem Aufbringen bzw. dem Anbringen der Schicht 11 abgezogen bzw. entfernt werden und die Schicht 11 kann schonend und schmutzfrei auf eine Kontaktfläche eines Bauteils anhaftend aufgelegt werden.
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Schichtanordnung 10a zum Versiegeln von Bauteilen gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel. Analog zu der Schichtanordnung 10 aus 1 weist die Schichtanordnung 10a eine Schicht 11a auf, welche wenigstens teilweise aus dem Klebeeigenschaften aufweisenden Material 12 besteht. Weiterhin können auf einer ersten Seite 20a die erste Schutzfolie 14 und/oder auf einer zweiten Seite 25a die zweite Schutzfolie 15 aufgebracht sein.
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Die Schicht 11a weist zusätzlich eine Trägerschicht 17 auf, die wenigstens bereichsweise von dem Material 12 umgeben ist. Die Trägerschicht 17 kann komplett in dem Material 12 eingebettet sein. Alternativ ist es möglich, dass das Material 12 nur auf einer Seite der Trägerschicht 17, insbesondere nur bereichsweise auf einer Seite der Trägerschicht 17, aufgebracht ist.
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Die Trägerschicht 17 ist analog zu dem Material 12 derart ausgebildet, dass die Trägerschicht 17 in einem bestimmten Temperaturbereich vor der eigentlichen Verwendung als Schutzschicht bzw. Versiegelungsschicht formbar ist und die Trägerschicht 17 diese Form beibehält. Die Trägerschicht 17 kann aus Vlies, aus Textilien, aus Faserstoff, aus Polymer und/oder aus Metall gefertigt sein. Ferner kann die Trägerschicht 17 in Form einer Flächenstruktur wie beispielsweise einer Folie, eines Gitter, eines Gewebes und/oder Ähnlichem ausgestaltet sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Trägerschicht ein Metall aufweist, welches als elektromagnetische Abschirmung fungiert.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 100 zum Versiegeln von Bauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 100 weist einen Schritt 102 auf, bei welchem eine Schicht 11 aus einem Klebstoff enthaltenden Material 12 auf eine Bauteiloberfläche aufgebracht wird. Bei der Bauteiloberfläche kann es sich hierbei beispielsweise um eine elektronische Leiterplatte handeln. Die Schicht 11 wird hierbei derart aufgebracht, dass alle gegenüber äußeren Einflüssen empfindlichen Komponenten der elektronischen Leiterplatte mit der Schicht 1 bedeckt sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Schicht 11 derart auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden, dass eine Fläche einer Seite der Schicht 11 im Wesentlichen komplett mit der Bauteiloberfläche in Kontakt steht, sodass zwischen der gesamten Bauteiloberfläche und der Schicht 11 ein Stoffschluss herrscht. Alternativ oder zusätzlich kann über einen definierten Anpressdruck die Schicht 11 auf der Bauteiloberfläche angebracht bzw. angeheftet werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Schicht 11 so auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden, dass nur in einem Randbereich der Bauteiloberfläche bzw. der Schicht 11 die Schicht 11 auf der Bauteiloberfläche angebracht bzw. aufgeklebt ist. In einem inneren Bereich der Bauteiloberfläche und der Schicht 11 ist die Schicht 11 von der Bauteiloberfläche beabstandet angebracht, sodass die Schicht 11 und die Komponenten der elektronischen Leiterplatte nicht in direktem Kontakt stehen. Alternativ oder zusätzlich kann über einen definierten Anpressdruck die Schicht 11 auf der Bauteiloberfläche angebracht bzw. angeheftet werden.
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In einem zweiten Schritt 103 des Verfahrens 100 erfolgt ein Erwärmen der auf die Bauteiloberfläche aufgebrachten Schicht 11, sodass das den Klebstoff enthaltende Material 12 aushärtet und die Bauteiloberfläche, insbesondere die Komponenten der elektronischen Leiterplatte, hermetisch versiegelt.
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Das Erwärmen kann beispielsweise in einem Ofen oder durch einen Infrarotstrahler erfolgen.
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Optional kann in einem vor dem Schritt 102 des Aufbringens der Schicht 11 auf die Bauteiloberfläche erfolgenden Schritt 101 ein Abziehen einer Schutzfolie von wenigstens einer der Bauteiloberfläche zugewandten Seite der Schicht 11 erfolgen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines mit einer Schichtanordnung 10 versiegelten Bauteils 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bauteil 40 kann hierbei als elektronische Leiterplatte 45 ausgeführt sein, wobei die elektronische Leiterplatte 45 elektronische Komponenten 47 aufweist. Die elektronischen Komponenten 47 können beispielsweise elektrische Widerstände, Dioden, Kondensatoren und dergleichen umfassen. Eine Schicht 11 aus einem Klebstoff enthaltenden Material 12 ist auf die Bauteiloberfläche 50 aufgebracht. Die Schicht 11 kann hierbei, wie in 4 dargestellt, in einem inneren Bereich 51 der Bauteiloberfläche 50 beabstandet von der Bauteiloberfläche 50 aufgebracht sein und in einem äußeren Bereich 52 stoffschlüssig mit der Bauteiloberfläche 50 verbunden sein.
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In einer hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die Schicht 11 über die gesamte Bauteiloberfläche 50 stoffschlüssig mit der Bauteiloberfläche 50 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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