DE102018211753B4 - Printed circuit board component and method for fluid-tight connection of the printed circuit board component to a printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Leiterplattenbauteil zur Begrenzung eines Fluidvolumens auf einer Leiterplatte beschrieben. Das Leiterplattenbauteil umfasst ein Gehäuse mit einer Öffnung, die auf der Leiterplatte zu platzieren ist, wobei die Öffnung von einer umlaufenden Umrandung des Gehäuses definiert ist. Das Gehäuse umfasst zumindest in einem Bereich der umlaufenden Umrandung ein Molded-Interconnect-Device (MID), das entlang der umlaufenden Umrandung eine Metallbeschichtung aufweist. Ferner wird eine Baugruppe beschrieben, die ein Leiterplattenbauteil umfasst. Zudem wird eine Anzeige-Baugruppe beschrieben, die eine Baugruppe umfasst. Des Weiteren werden Verfahren zum fluiddichten Verbinden eines Leiterplattenbauteils mit einer Leiterplatte und zum Herstellen eines Leiterplattenbauteils mittels einer Molded-Interconnect-Device-, (MID-) Technik vorgestellt.A circuit board component for limiting a fluid volume on a circuit board is described. The printed circuit board component comprises a housing with an opening which is to be placed on the printed circuit board, the opening being defined by a circumferential border of the housing. The housing comprises at least in a region of the peripheral border a molded interconnect device (MID) which has a metal coating along the peripheral border. Furthermore, an assembly is described which comprises a printed circuit board component. In addition, a display assembly is described that includes an assembly. Furthermore, methods for the fluid-tight connection of a printed circuit board component to a printed circuit board and for producing a printed circuit board component by means of a molded interconnect device (MID) technology are presented.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet von Leiterplattenbauteilen. Konkret werden ein Leiterplattenbauteil zur Begrenzung eines Fluidvolumens auf einer Leiterplatte, eine Leiterplatten-Baugruppe, eine Anzeige-Baugruppe, ein Verfahren zum fluiddichten Verbinden des Leiterplattenbauteils mit der Leiterplatte und ein Verfahren zum Herstellen des Leiterplattenbauteils vorgestellt.The present disclosure relates generally to the field of circuit board components. Specifically, a circuit board component for limiting a fluid volume on a circuit board, a circuit board assembly, a display assembly, a method for fluid-tight connection of the circuit board component to the circuit board and a method for producing the circuit board component are presented.
Hintergrundbackground
Ein Großteil von elektronischen Schaltungen wird heutzutage in Form von Leiterplatten realisiert. Die Verwendung solcher Leiterplatten beschränkt sich jedoch nicht auf die Verarbeitung von elektrischen Signalen. Für manche Anwendungen ist auch erforderlich, auf der Leiterplatte Fluide zu begrenzen. Im Rahmen einer Bauteilkühlung kann es beispielsweise nötig sein, das Bauteil mit einem Wärmeleitfluid zu umgeben. Es kann auch vorgesehen sein, ein Fluid zu einer Sensorik auf der Leiterplatte zu führen, um Eigenschaften des Fluids, wie beispielsweise dessen Temperatur, Druck oder Zusammensetzung, zu erfassen.A large part of electronic circuits today is realized in the form of printed circuit boards. However, the use of such printed circuit boards is not limited to the processing of electrical signals. For some applications it is also necessary to limit fluids on the circuit board. As part of component cooling, it may be necessary, for example, to surround the component with a heat-conducting fluid. Provision can also be made for a fluid to be guided to a sensor system on the printed circuit board in order to record properties of the fluid, such as its temperature, pressure or composition.
Bei der Handhabung von Fluiden auf einer Leiterplatte ist der Fachmann mit vielen Problemen konfrontiert. So muss das Fluidvolumen mittels eines geeigneten Leiterplattenbauteils fluiddicht begrenzt werden, um andere Bauteile zu schützen und/oder Messfehler einer Fluidsensorik zu minimieren. Dichtungen mit O-Ringen können jedoch viel Raum beanspruchen und sind anfällig für Hitzeeinwirkungen, die beispielsweise aufgrund von Löt- und Aushärtungsprozessen erfolgen. Zudem umfassen diese Dichtungen viele Bauteile, die eine aufwändige Montage erfordern. Die Leiterplattenbauteile, die das Fluidvolumen definieren, erfordern ferner meist komplexe Bauteilstrukturen, die zu aufwendigen Herstellungsprozessen führen. Die
Kurzer AbrissShort outline
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leiterplattenbauteil bereitzustellen, das eine zuverlässige Fluidbegrenzung auf einer Leiterplatte gewährleistet. Des Weiteren sind ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Leiterplattenbauteils, ein Verfahren zum fluiddichten Verbinden des Leiterplattenbauteils mit einer Leiterplatte sowie eine Baugruppe mit diesem Leiterplattenbauteil und eine Anzeigebaugruppe anzugeben.The present disclosure is based on the object of providing a printed circuit board component which ensures reliable fluid limitation on a printed circuit board. Furthermore, a method for producing such a printed circuit board component, a method for fluid-tight connection of the printed circuit board component to a printed circuit board and an assembly with this printed circuit board component and a display assembly are to be specified.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Leiterplattenbauteil zur Begrenzung eines Fluidvolumens auf einer Leiterplatte angegeben. Das Leiterplattenbauteil umfasst ein Gehäuse mit einer Öffnung, die auf der Leiterplatte zu platzieren ist, wobei die Öffnung von einer umlaufenden Umrandung des Gehäuses definiert ist. Das Gehäuse umfasst zumindest in einem Bereich der umlaufenden Umrandung ein Molded-Interconnect-Device (MID), das entlang der umlaufenden Umrandung eine Metallbeschichtung aufweist.According to a first aspect, a printed circuit board component for limiting a fluid volume on a printed circuit board is specified. The printed circuit board component comprises a housing with an opening which is to be placed on the printed circuit board, the opening being defined by a circumferential border of the housing. The housing comprises at least in a region of the peripheral border a molded interconnect device (MID) which has a metal coating along the peripheral border.
Die Leiterplatte kann eine Leiterplatte zur Aufnahme von Bauteilen des Typs Surface Mounted Device (SMD), eine mehrlagige Leiterplatte und/oder eine flexible Leiterplatte sein.The printed circuit board can be a printed circuit board for receiving components of the surface mounted device (SMD) type, a multilayer printed circuit board and / or a flexible printed circuit board.
Das MID kann ein Spritzgussbauteil sein. Das MID kann mittels Zweikomponentenspritzgusses, Heißprägens, Laser-MID-Verfahrens, Maskenbelichtungsverfahrens, Folienhinterspritzens oder direktem Leiterzuschreibens oder einer Kombination hiervon hergestellt sein. Der Bereich des Gehäuses, der die Metallbeschichtung aufweist, kann mittels einer Laser-Direkt-Strukturierung definiert worden sein.The MID can be an injection molded component. The MID can be produced by means of two-component injection molding, hot stamping, laser MID process, mask exposure process, film injection molding or direct conductor writing or a combination thereof. The area of the housing which has the metal coating can have been defined by means of a laser direct structuring.
Das Gehäuse kann zumindest einen Fluiddurchlass aufweisen. Das Gehäuse kann mehrere Fluiddurchlässe aufweisen. Der wenigstens eine Fluiddurchlass kann von der auf der Leiterplatte zu platzierenden Öffnung des Gehäuses verschieden sein.The housing can have at least one fluid passage. The housing can have multiple fluid passages. The at least one fluid passage can differ from the opening of the housing to be placed on the circuit board.
Das Gehäuse kann zumindest einen Anschlussstutzen umfassen, der in den Fluiddurchlass mündet. Das Gehäuse kann für mehrere Fluiddurchlässe jeweils einen Anschlussstutzen, der in den jeweiligen Fluiddurchlass mündet, umfassen.The housing can comprise at least one connecting piece which opens into the fluid passage. For a plurality of fluid passages, the housing can each comprise a connecting piece which opens into the respective fluid passage.
Die Metallbeschichtung kann sich zumindest teilweise über zumindest eines erstrecken aus einer Stirnfläche der Umrandung, einer an der Stirnfläche angrenzenden Innenfläche des Gehäuses und einer an der Stirnfläche angrenzenden Außenfläche des Gehäuses. Die Metallbeschichtung kann sich über die gesamte Stirnfläche erstrecken.The metal coating can at least partially extend over at least one of an end face of the border, an inner surface of the housing adjoining the end face and an outer surface of the housing adjoining the end face. The metal coating can extend over the entire end face.
Das Leiterplattenbauteil kann eine Kühlstruktur umfassen, die im thermischen Kontakt mit dem Gehäuse oder einem Inneren des Gehäuses steht. Die Kühlstruktur und das Gehäuse können zwei separate Bauteile sein, wobei die Kühlstruktur teilweise in das Gehäuse eingebettet sein kann. Die Kühlstruktur kann Kühlrippen umfassen.The circuit board component can comprise a cooling structure which is in thermal contact with the housing or an interior of the housing. The cooling structure and the housing can be two separate components, wherein the cooling structure can be partially embedded in the housing. The cooling structure can include cooling fins.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Leiterplatten-Baugruppe angegeben. Die Baugruppe umfasst ein Leiterplattenbauteil wie hierin beschrieben. Ferner umfasst die Baugruppe eine Leiterplatte mit einem lötbaren Leiterplattenbereich, der ein Aufsetzen einer Stirnfläche der Umrandung des Gehäuses in einem Bereich des Leiterplattenbereichs gestattet. Die Baugruppe umfasst ferner eine Lötverbindung, die die Metallbeschichtung fluiddicht mit dem Leiterplattenbereich verbindet.According to a second aspect, a printed circuit board assembly is specified. The assembly includes a circuit board component as described herein. Furthermore, the assembly comprises a printed circuit board with a solderable printed circuit board area which is a Placement of an end face of the border of the housing in an area of the circuit board area is permitted. The assembly also includes a solder joint that connects the metal coating to the circuit board area in a fluid-tight manner.
Die Leiterplatten-Baugruppe kann einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Drucksensor umfassen. Der Drucksensor kann auf der Leiterplatte angeordnet und von dieser kontaktiert sein.The circuit board assembly can comprise a pressure sensor arranged within the housing. The pressure sensor can be arranged on the circuit board and contacted by it.
Die Leiterplatten-Baugruppe kann ein zu kühlendes Bauteil umfassen, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das zu kühlende Bauteil kann auf der Leiterplatte angeordnet und von dieser kontaktiert sein. Bei dem zu kühlenden Bauteil kann es sich um ein Halbleiter-Bauteil handeln, wie beispielsweise einen Prozessor.The circuit board assembly can comprise a component to be cooled, which is arranged within the housing. The component to be cooled can be arranged on the circuit board and contacted by it. The component to be cooled can be a semiconductor component, such as a processor.
Die Leiterplatte kann zumindest einen Fluiddurchlass aufweisen, der ausgebildet ist, eine fluide Verbindung mit einem Inneren des Gehäuses bereitzustellen. Der Fluiddurchlass der Leiterplatte kann im Bereich der Gehäuse-Öffnung liegen.The circuit board can have at least one fluid passage that is designed to provide a fluid connection to an interior of the housing. The fluid passage of the circuit board can be in the area of the housing opening.
Die Leiterplatten-Baugruppe kann ein Wärmeleitfluid umfassen, das im Gehäuse aufgenommen ist. Zusätzlich hierzu kann die Baugruppe zwei Fluiddurchlässe umfassen, die ausgebildet sind, im Gehäuse einen Durchfluss des Wärmefluids von einem der Fluiddurchlässe zu einem anderen der Fluiddurchlässe zu gestatten. Die zwei Fluiddurchlässe können an zwei gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses angeordnet sein. Das Wärmefluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit (wie beispielsweise Wasser, Öl oder Alkohol) umfassen.The circuit board assembly may include a thermal fluid received in the housing. In addition to this, the assembly may include two fluid passages configured to allow the thermal fluid to flow from one of the fluid passages to another of the fluid passages in the housing. The two fluid passages can be arranged on two opposite walls of the housing. The thermal fluid may include a gas or liquid (such as water, oil, or alcohol).
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Anzeige-Baugruppe angegeben. Die Anzeige-Baugruppe umfasst eine Baugruppe mit einem Drucksensor wie oben beschrieben. Ferner umfasst die Baugruppe eine Anzeige und eine Lagerung, die ein mit einem Fluid gefülltes Behältnis umfasst. Die Lagerung ist ausgebildet, zumindest einen Teil der Anzeige derart zu lagern, dass eine Krafteinwirkung auf die Anzeige zu einer Druckänderung des Fluids führt. Das Gehäuse der Baugruppe steht in Kommunikation mit dem Fluid.According to a third aspect, a display module is specified. The display assembly comprises an assembly with a pressure sensor as described above. Furthermore, the assembly comprises a display and a storage, which comprises a container filled with a fluid. The bearing is designed to support at least a part of the display in such a way that a force acting on the display leads to a change in pressure of the fluid. The housing of the assembly is in communication with the fluid.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum fluiddichten Verbinden eines Leiterplattenbauteils mit einer Leiterplatte angegeben. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Leiterplattenbauteils umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung, die auf der Leiterplatte zu platzieren ist, wobei die Öffnung von einer umlaufenden Umrandung des Gehäuses definiert ist und wobei das Gehäuse zumindest in einem Bereich der umlaufenden Umrandung ein Molded-Interconnect-Device (MID) umfasst, das entlang der umlaufenden Umrandung eine Metallbeschichtung aufweist. Ferner umfasst das Verfahren ein Bereitstellen einer Leiterplatte mit einem lötbaren Leiterplattenbereich, der ein Aufsetzen einer Stirnfläche der Umrandung des Gehäuses in einem Bereich des Leiterplattenbereichs gestattet. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen des Leiterplattenbauteils auf der Leiterplatte, wobei die Stirnfläche des Gehäuses im Bereich des Leiterplattenbereichs anliegt. Das Verfahren umfasst zudem ein fluiddichtes Verbinden der Metallbeschichtung des Gehäuses mit dem Leiterplattenbereich mittels eines Lots.According to a fourth aspect, a method for the fluid-tight connection of a circuit board component to a circuit board is specified. The method comprises providing a printed circuit board component comprising a housing with an opening which is to be placed on the printed circuit board, the opening being defined by a circumferential border of the housing and the housing at least in a region of the circumferential border a molded interconnect device (MID), which has a metal coating along the circumferential border. Furthermore, the method comprises providing a printed circuit board with a solderable printed circuit board area, which allows an end face of the border of the housing to be placed in an area of the printed circuit board area. The method further comprises arranging the circuit board component on the circuit board, the end face of the housing abutting in the region of the circuit board area. The method also includes a fluid-tight connection of the metal coating of the housing to the circuit board area by means of a solder.
Das fluiddichte Verbinden kann ein Auftragen und Schmelzen eines Lots umfassen.The fluid-tight connection can include applying and melting a solder.
Die Schritte des Anordnens und/oder des fluiddichten Verbindens können im Rahmen einer Oberflächenmontage, in welcher die Leiterplatte (z. B. unter Verwendung eines Bestückungsrobotors) mit Bauteilen bestückt wird, erfolgen. Bei den Bauteilen kann es sich um SMDs handeln.The steps of arranging and / or of the fluid-tight connection can take place in the context of a surface assembly in which the printed circuit board is equipped with components (for example using an assembly robot). The components can be SMDs.
Gemäß einem fünften Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Leiterplattenbauteils mittels einer Molded-Interconnect-Device-, (MID-) Technik angegeben. Das Leiterplattenbauteil umfasst ein Gehäuse mit einer Öffnung, die auf einer Leiterplatte zu platzieren ist, wobei die Öffnung von einer umlaufenden Umrandung des Gehäuses definiert ist. Das Verfahren umfasst ein Spritzgießen zumindest eines Bereichs der umlaufenden Umrandung des Gehäuses. Ferner umfasst das Verfahren ein Definieren eines metallisierbaren Bereichs auf zumindest einem Teil des spritzgegossenen Bereichs. Zudem umfasst das Verfahren ein Auftragen einer Metallisierung auf den metallisierbaren Bereich.According to a fifth aspect, a method for producing a printed circuit board component by means of a molded interconnect device (MID) technique is specified. The printed circuit board component comprises a housing with an opening which is to be placed on a printed circuit board, the opening being defined by a circumferential border of the housing. The method comprises injection molding at least a region of the peripheral border of the housing. Furthermore, the method comprises defining a metallizable area on at least part of the injection molded area. In addition, the method comprises applying a metallization to the metallizable area.
Figurenlistelist of figures
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:
-
1A eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Leiterplattenbauteils; -
1B eine Sicht von unten auf eine Stirnseite einer Umrandung des ersten Ausführungsbeispiels aus1A ; -
2A-C eine Schnittansicht eines zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels eines Leiterplattenbauteils; -
3A-E eine Schnittansicht eines fünften, sechsten, siebten, achten und neunten Ausführungsbeispiels eines Leiterplattenbauteils; -
4 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum fluiddichten Verbinden eines Leiterplattenbauteils mit einer Leiterplatte; -
5A-D eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatten-Baugruppe während verschiedener Herstellungsschritte; -
6A-D eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatten-Baugruppe während verschiedener Herstellungsschritte; -
7A-B eine Schnittansicht eines dritten und vierten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatten-Baugruppe; -
8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anzeige-Baugruppe; und -
9A-B eine Schnittansicht eines fünften und sechsten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatten-Baugruppe.
-
1A a sectional view of a first embodiment of a circuit board component; -
1B a view from below of an end face of a border of the first embodiment1A ; -
2A-C a sectional view of a second, third and fourth embodiment of a circuit board component; -
3A-E a sectional view of a fifth, sixth, seventh, eighth and ninth embodiment of a circuit board component; -
4 a flowchart for a method for fluid-tight connection of a circuit board component to a circuit board; -
5A-D a sectional view of a first embodiment of a circuit board assembly during various manufacturing steps; -
6A-D a sectional view of a second embodiment of a circuit board assembly during various manufacturing steps; -
7A-B a sectional view of a third and fourth embodiment of a circuit board assembly; -
8th a schematic representation of an embodiment of a display module; and -
9A-B a sectional view of a fifth and sixth embodiment of a circuit board assembly.
Ausführliche BeschreibungDetailed description
In den Ausführungsbeispielen verweisen gleiche Bezugszeichen auf jeweils übereinstimmende Elemente der Ausführungsbeispiele.In the exemplary embodiments, the same reference numerals refer to corresponding elements of the exemplary embodiments.
Die in
Die Öffnung
Die Umrandung
Das in den
Eines dieser Herstellungsverfahren ist die Laser-Direkt-Strukturierung. Hierbei wird das Kunststoffbauteil, nämlich das oben beschriebene Gehäuse
Die Metallbeschichtung kann alternativ zur Laser-Direkt-Strukturierung auch mittels anderer MID-Herstellungsverfahren erfolgen. So kann die Metallbeschichtung mittels Zweikomponentenspritzgusses, Heißprägens, eines Maskenbelichtungsverfahrens, Folienhinterspritzens und direktem Leiterzugschreibens hergestellt werden. As an alternative to laser direct structuring, the metal coating can also be carried out using other MID manufacturing processes. The metal coating can be produced using two-component injection molding, hot stamping, a mask exposure process, film injection molding and direct conductor writing.
MID-Bauteile zeichnen sich unter anderem durch eine große Gestaltungsfreiheit der Bauteilform aus. Da das Bauteil spritzgegossen werden kann, können komplexere Formen als beim Metallstanzen hergestellt werden. Ferner weisen MID-Bauteile aufgrund der geringeren Dichte von Kunststoff ein geringeres Gewicht als entsprechende Metallbauteile auf. Alle diese Vorteile macht sich das Gehäuse
Die Metallbeschichtung
Die Metallbeschichtung
Die hier vorgestellten Leiterplattenbauteile
Das Verfahren umfasst gemäß Schritt
Das Verfahren umfasst gemäß Schritt
Der in
Das Bereitstellen der Leiterplatte
Das Verfahren umfasst gemäß Schritt
Das Verfahren umfasst gemäß Schritt
Wie
Alternativ zum Auftragen des Lots
Die mittels der Lötverbindung
Um jedoch ein Fluid in und/oder aus das Fluidvolumen innerhalb des Gehäuses
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Gehäuse
Die Druckquelle
Ein Benutzer kann die Anzeige-Baugruppe
Die Begrenzung von Fluiden auf einer Leiterplatte beschränkt sich nicht nur auf eine Messung eines Luftdrucks. Mit dem hier vorgestellten Leiterplattenbauteil
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
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R016 | Response to examination communication | ||
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