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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung aufweisend eine Elektronikeinheit und ein Gehäuse.
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Es ist bekannt, eine Elektronikeinheit einer Vorrichtung mit einem Gehäuse zu umschließen, indem die Elektronikeinheit vergossen oder mit einem Kunststoff umspritzt wird.
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Solche Vorrichtungen besitzen typischerweise ein festes Gehäuse, welches beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens aus Kunststoff hergestellt wird. Auch sind Gehäuse aus Metall bekannt, welche die Elektronikeinheit entsprechend umschließen. Diese Metallgehäuse können jedoch drahtlose Kommunikationseinheiten der Elektronikeinheit abschirmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung aufweisend eine Elektronikeinheit und ein Gehäuse.
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Unter Elektronikeinheit ist hierbei zu verstehen, dass die Elektronikeinheit elektronische Komponenten aufweist, wie beispielsweise eine Sensoreinheit und/oder eine Verarbeitungseinheit und/oder ein Speicherelement und/oder eine Kommunikationseinheit.
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Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse wenigstens ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist, welche derartig ausgestaltet und zusammengefügt sind, dass die Elektronikeinheit von dem Gehäuse umschlossen ist, wobei das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil als Folie ausgestaltet ist.
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Ein solches Gehäuse mit wenigstens einem als Folie ausgestalteten Gehäuseteil wird typischerweise als Blisterverpackung bezeichnet.
Vorteilhaft ist hierbei, dass ein als Folie ausgestaltetes Gehäuseteil deutlich kostengünstiger hergestellt werden kann als beispielsweise ein mittels eines Spritzgussverfahrens hergestelltes Gehäuseteil. Hierdurch können die Kosten für die Vorrichtung entsprechend reduziert werden, wobei unter Kosten sowohl die Herstellungs- als auch die Materialkosten zu verstehen sind. Die Herstellungskosten können hierbei auch abhängig von Rüstkosten sein, beispielsweise Kosten für die Werkzeugerstellung. Trotz dieser niedrigen Kosten bieten die als Folie ausgestalteten Gehäuseteile eine Möglichkeit die Elektronikeinheit vor nicht gewünschten, äußeren Einflüssen zu schützen, beispielsweise vor Verschmutzungen oder Feuchtigkeit. So kann einen Schutzklassen-Zertifizierung (International Protection Code) nach IP54 oder höher erzielt werden.
Zusätzlich weist ein als Folie ausgestaltetes Gehäuseteil ein deutlich geringeres Gewicht als ein Spritzgussteil auf, wodurch beispielsweise Transportkosten der Vorrichtung reduziert werden können.
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Unter Folie ist ein Gegenstand zu verstehen, welcher derartig ausgestaltet ist, dass seine Dicke um mehrere Größenordnungen geringer gegenüber seiner Breite und gegenüber seiner Länger ausfällt. Solche Folien haben typischerweise eine einheitliche Dicke.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Folie des ersten Gehäuseteils und/oder des zweiten Gehäuseteils im Wesentlichen eine Dicke zwischen 0,1mm und 5mm aufweist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Folie mit einer solchen Dicke stabil genug ist, die Elektronikeinheit vor äußeren, negativen Einflüssen zu schützen und trotzdem die entsprechenden Vorteile des verringerten Gewichts aufweist.
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Unter im Wesentlich ist hierbei zu verstehen, dass die Folie des entsprechenden Gehäuseteils durchgängig eine entsprechende Dicke aufweist, welche lediglich in wenigen, kleinen Teilbereichen von dieser Dicke abweichen kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Folie des ersten Gehäuseteils und/oder des zweiten Gehäuseteils in wenigstens einem Teilbereich dünner ausgestaltet ist als außerhalb des Teilbereichs.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Verdünnung die Elastizität der Folie in diesem Teilbereich erhöht werden kann. Außerdem kann hierdurch die optische Transparenz der Folie beeinflusst werden. So hat eine dünne Folie typischerweise eine erhöhte optische Transparenz gegenüber einer dickeren Folie.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Folie des ersten Gehäuseteils und/oder des zweiten Gehäuseteils eine Kunststofffolie ist, welche insbesondere ein Biomaterial aufweist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Kunststofffolie eine mögliche Kommunikationseinheit der Elektronikeinheit nicht elektromagnetisch abschirmt. Des Weiteren kann bei Verwendung eines Biomaterials die Vorrichtung auch in Bereichen genutzt werden, in welchen spezielle Voraussetzungen an die verwendeten Materialen gestellt werden. Dies kann beispielsweise im Lebensmittelbereich der Fall sein, in welchem das Material beispielsweise ungiftig sein muss.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil ein adhäsives Material aufweist, und insbesondere eine einseitige oder doppelseitige Haftbeschichtung aufweist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Gehäuseteile beispielsweise adhäsiv miteinander verbunden sein können. Eine solche adhäsive Verbindung ist hierbei sehr einfach und kostengünstig zu realisieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beispielsweise die Elektronikeinheit mittels des adhäsiven Materials mit einem der Gehäuseteile verbunden sein kann oder aber das Gehäuseteil mittels des adhäsiven Materials an einem Objekt anbringbar ist, wodurch eine einfache, aber stabile Fixierung der Elektronikeinheit bzw. der Vorrichtung ermöglicht wird. Eine Folie mit Haftbeschichtung kann beispielsweise ein Klebeband sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen oder bereichsweise optisch transparent ausgestaltet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass optische Strahlung aus dem Inneren des Gehäuses herausgelangen und/oder in das Innere des Gehäuses hineingelangen kann. Dies führt zum Beispiel dazu, dass ein möglicher Nutzer in das Innere des Gehäuses sehen kann. Hierdurch sind beispielsweise Informationen, welche von einem Anzeigeelement der Elektronikeinheit ausgesendet werden können, durch einen Nutzer optisch erfassbar.
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Unter optischer Transparenz ist hierbei zu verstehen, dass optische Strahlung das Material durchdringen kann. Insbesondere weist die optische Strahlung, welche das Material durchdringen kann, hierbei einen vordefinierten Wellenlängenbereich auf. Es ist jedoch auch möglich, dass Strahlung mit beliebiger Wellenlänge das Material durchdringen kann.
Die optische Transparenz kann beispielsweise mittels der Dicke des entsprechenden Gehäuseteils beeinflusst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die optische Transparenz auch beeinflusst werden, indem das entsprechende Gehäuseteil beispielsweise eingefärbt oder beschichtet wird, beispielsweise durch Bedruckten.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass, die Elektronikeinheit als Datenlogger ausgestaltet ist.
Vorteilhafterweise lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung hierbei zur Überwachung eines Objekts verwenden, indem die Vorrichtung in einem Objekt oder an dem Objekt oder in einem Umfeld des Objekts angeordnet ist. Eine entsprechend ausgestaltete Elektronikeinheit weist hierfür insbesondere eine Sensoreinheit zur Erfassung wenigstens eines auf das Objekt wirkenden Umweltparameters sowie ein Speicherelement zur Abspeicherung des wenigstens einen erfassten Umweltparameters auf. Anhand der erfassten und abgespeicherten Umweltparameter kann geprüft werden, ob das Objekt beispielsweise während eines Transports sachgemäß behandelt wurde. Beispielsweise kann je nach Ausgestaltung der Sensoreinheit geprüft werden, ob das Objekt Stößen ausgesetzt wurde oder Schwellenwerte für Feuchtigkeit und/oder Temperatur überschritten wurden.
Das geringe Gewicht des Gehäuses gegenüber üblichen Gehäusen bietet zudem den Vorteil, dass eine geringere Dämpfung von äußeren Einflüssen auf die Elektronikeinheit und somit eine geringere Beeinflussung der Erfassung der auf ein Objekt wirkenden Umweltparameter erfolgt.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- a. Erzeugen von wenigstens einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, wobei das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil aus einer Folie hergestellt wird,
- b. Erzeugen einer Elektronikeinheit,
- c. Zusammenfügen des wenigstens ersten Gehäuseteils und zweiten Gehäuseteils derartig, dass ein Gehäuse erzeugt wird, welches die Elektronikeinheit umschließt.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass ein aus einer Folie hergestelltes Gehäuseteil deutlich kostengünstiger hergestellt werden kann als beispielsweise ein mittels eines Spritzgussverfahrens hergestelltes Gehäuseteil. Hierdurch können die Kosten für die Vorrichtung entsprechend reduziert werden, wobei unter Kosten sowohl die Herstellungs- als auch die Materialkosten zu verstehen sind. Nichtdestotrotz bieten die aus einer Folie hergestellten Gehäuseteile eine Möglichkeit die Elektronikeinheit vor nicht gewünschten, äußeren Einflüssen zu schützen, beispielsweise vor Verschmutzungen oder Feuchtigkeit. So kann einen Schutzklassen-Zertifizierung (International Protection Code) nach IP54 oder höher erzielt werden.
Zusätzlich weist ein als Folie ausgestaltetes Gehäuseteil ein deutlich geringeres Gewicht auf, wodurch beispielsweise Transportkosten der Vorrichtung reduziert werden können.
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Unter Erzeugen der Gehäuseteile ist beispielsweise zu verstehen, dass die Gehäuseteile derartig geformt werden, dass beim anschließend Zusammenfügen der Gehäuseteile die Elektronikeinheit entsprechend von dem Gehäuse umschlossen wird.
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Unter Erzeugen der Elektronikeinheit ist beispielsweise zu verstehen, dass eine Leiterplatte mit entsprechenden elektronischen Komponenten bestückt wird. Zudem kann hierbei auch noch ein Test der Elektronikeinheit erfolgen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt a das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil mittels Tiefziehen der Folie erzeugt wird, insbesondere mittels Thermoformen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass solch ein Verfahrensschritt besonders schnell und einfach durchgeführt werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine große Anzahl an erfindungsgemäßen Vorrichtungen kostengünstig hergestellt werden, da die Kosten für das entsprechend ausgestaltete Werkzeug gering sind und nur einmalig anfallen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein weiterer Verfahrensschritt d erfolgt, in welchem die Folie des ersten Gehäuseteils und/oder des zweiten Gehäuseteils zugeschnitten wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass das Gehäuse in seiner Größe entsprechend minimiert werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt c das erste Gehäuseteile und das zweite Gehäuseteile unlösbar zusammengefügt werden, insbesondere mittels Verkleben und/oder insbesondere mittels Verschweißen, besonders bevorzugt Thermoschweißen und/oder besonders bevorzugt Ultraschallschweißen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, die beiden Gehäuseteile miteinander zu verbinden. Eine solche Verbindung ist sehr stabil und dichtet die Elektronikeinheit zuverlässig gegenüber der Außenseite des Gehäuses ab.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dargestellt ist eine Vorrichtung 10, welche eine Elektronikeinheit 20 und ein Gehäuse 30 aufweist.
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Das Gehäuse 30 umfasst ein erstes Gehäuseteil 31 und ein zweites Gehäuseteil 32. Das erste Gehäuseteil 31 und das zweite Gehäuseteil 32 sind derartig ausgestaltet und zusammengefügt, dass die Elektronikeinheit 20 von dem Gehäuse 30 umschlossen ist. Das erste Gehäuseteil 31 ist beispielsweise mit dem zweiten Gehäuseteil 32 in Randbereichen 37 des Gehäuses 30 verklebt und/oder verschweißt. Des Weiteren sind das erste Gehäuseteil 31 und das zweite Gehäuseteil 32 als Folie ausgestaltet. Alternativ könnte jedoch auch nur eines der Gehäuseteile 31, 32 als Folie ausgestaltet sein. Insbesondere kann diese Folie beispielsweise eine Kunststofffolie sein, welche bevorzugt eine Dicke zwischen 0,1mm und 5mm aufweist. Hierbei weist die Kunststofffolie besonders bevorzugt ein Biomaterial auf. Die Folie des ersten Gehäuseteils 31 kann in einem Teilbereich 35 dünner ausgestaltet als außerhalb des Teilbereichs 35. Des Weiteren kann die Folie des ersten Gehäuseteils 31 und/oder des zweiten Gehäuseteils 32 zumindest bereichsweise optisch transparent ausgestaltet sein. Dies kann erzielt werden, indem die Folie, beispielsweise wie im Teilbereich 35 der Folie des ersten Gehäuseteils 31, derartig dünn ausgestaltet ist, dass eine optische Transparenz der Folie erzielt wird. Alternativ kann die Folie beispielsweise eine Materialzusammensetzung aufweisen, welche für optische Strahlung, insbesondere in einem vordefinierten Wellenlängenbereich, durchlässig ist. Alternativ hierzu kann die Folie auch bereichsweise derartig beschichtet bzw. bedruckt sein, dass das Gehäuseteil 31, 32 in dem entsprechenden Bereich eine entsprechende optische Transparenz aufweist.
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Die Elektronikeinheit 20 weist beispielsweise eine Leiterplatte 21 auf, auf welcher entsprechende elektronische Komponenten angeordnet sind. Diese elektronischen Komponenten können beispielsweise eine Sensoreinheit 22 und/oder ein Schaltelement 23 und/oder ein Energieversorgungselement 24 und/oder eine Kommunikationseinheit 25 sein.
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Die Sensoreinheit 22 kann beispielsweise einen Beschleunigungssensor und/oder einen Temperatursensor und/oder einen Magnetfeldsensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Lichtsensor aufweisen, um entsprechende Umweltparameter wie beispielsweise die Luftfeuchtigkeit oder Vibrationen zu erfassen.
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Das Schaltelement 23 kann beispielsweise als Druckknopf ausgestaltet und derartig angeordnet sein, dass eine Betätigung des Schaltelements 23 von außerhalb des Gehäuses in einer Betätigungsrichtung 40 möglich ist. Hierfür kann das Schaltelement 23 unterhalb des Teilbereichs 35 angeordnet sein, in welchem das erste Gehäuseteil 31 durch seine geringere Dicke elastischer ist als außerhalb des Teilbereichs 35.
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Das Energieversorgungselement 24 kann beispielsweise einen Energiespeicher und/oder eine Energy-Harvesting-Einheit aufweisen. Der Energiespeicher kann beispeilsweise eine Batterie und/oder einen Kondensator aufweisen.
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Die Kommunikationseinheit 25 kann insbesondere als drahtlose Kommunikationseinheit ausgestaltet sein, beispielsweise als WLAN- und/oder Bluetooth- und/oder LoRa- und/oder Mobilfunk-Einheit.
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Zudem kann die Elektronikeinheit 20 beispielsweise eine Verarbeitungseinheit 26 und/oder ein Speicherelement 27 und/oder ein Anzeigeelement 28 aufweisen. Die Verarbeitungseinheit 26 kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet sein und kann insbesondere auch das Speicherelement 27 bereits integriert haben.
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Das Anzeigeelement 28 kann beispielsweise ein Leuchtmittel oder ein Display aufweisen.
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Durch die Bestückung der Leiterplatte 21 mit den entsprechenden elektronischen Komponenten kann die Elektronikeinheit 20 als Datenlogger ausgestaltet sein, welcher Umweltparameter erfassen und abspeichern kann. Um die Elektronikeinheit 20 als Datenlogger verwenden zu können, sind insbesondere mindestens die Sensoreinheit 22 und das Speicherelement 27 notwendig. Die Vorrichtung 10 kann hierdurch dazu verwendet werden, ein Objekt zu überwachen. Dieses Objekt kann beispielsweise ein Transportgut sein.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dem Verfahren nach diesem Ausführungsbeispiel werden nach dem Start S in einem Verfahrensschritt a wenigstens ein erstes Gehäuseteil 31 und ein zweites Gehäuseteil 32 erzeugt, wobei das erste Gehäuseteil 31 und/oder das zweite Gehäuseteil 32 aus einer Folie hergestellt wird. Insbesondere werden das erste und zweite Gehäuseteil aus der gleichen Folie hergestellt und haben somit identische Materialeigenschaften. Hierbei kann das erste Gehäuseteil 31 und/oder das zweite Gehäuseteil 32 mittels Tiefziehen der Folie erzeugt wird, insbesondere mittels Thermoformen.
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Anschließend an den Verfahrensschritt a wird in einem Verfahrensschritt b eine Elektronikeinheit 20 erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise, indem eine Leiterplatte 21 mit entsprechenden elektronischen Komponenten bestückt wird.
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Anschließend werden in einem Verfahrensschritt c das wenigstens erste Gehäuseteil 31 und zweite Gehäuseteils 32 derartig zusammengefügt, dass ein Gehäuse 30 erzeugt wird, welches die Elektronikeinheit 20 umschließt. Hierbei werden das erste Gehäuseteile 31 und das zweite Gehäuseteile 32 unlösbar zusammengefügt werden, insbesondere mittels Verkleben und/oder Verschweißen, besonders bevorzugt mittels Thermoschweißen und/oder Ultraschallschweißen.
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Optional läuft zwischen dem Verfahrensschritt a und dem Verfahrensschritt b noch ein Verfahrensschritt d ab. Im Verfahrensschritt d wird die Folie des ersten Gehäuseteils 31 und/oder des zweiten Gehäuseteils 32 zugeschnitten.
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Die Reihenfolge der Verfahrensschritt a, b und d kann hierbei beliebig miteinander vertauscht werden. Zudem kann der Verfahrensschritt d auch erst nach dem Verfahrensschritt c erfolgen.
