DE102018220012A1

DE102018220012A1 - Printed circuit board, overmolding tool and method for overmolding a printed circuit board

Info

Publication number: DE102018220012A1
Application number: DE102018220012.2A
Authority: DE
Inventors: Marco Knier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Umspritzbare Leiterplatte (1) aufweisend ein Trägermaterial mit einer Anschlusskontur (2) für einen Angussabschnitt eines Umspritzwerkzeugs, bei der die Anschlusskontur (2) wenigstens einen Federabschnitt (3, 4) aus Trägermaterial zur elastischen Anlage an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs aufweist, Umspritzwerkzeug zum Umspritzen einer derartigen Leiterplatte (1), wobei das Umspritzwerkzeug den Angussabschnitt und der Angussabschnitt wenigstens einen Rampenabschnitt oder einen Stirnabschnitt für den wenigstens einen Federabschnitt (3, 4) der Anschlusskontur (2) der Leiterplatte (1) aufweist, und Verfahren zum Umspritzen einer derartigen Leiterplatte (1), wobei die Leiterplatte (1) mit ihrer Anschlusskontur (2) an dem Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs angeordnet wird, der wenigstens eine Federabschnitt (3, 4) auffedert oder einfedert und elastisch an dem Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs anliegt.Moldable printed circuit board (1) comprising a carrier material with a connection contour (2) for a sprue section of an extrusion die, in which the connection contour (2) has at least one spring section (3, 4) made of carrier material for elastic contact with the sprue section of the extrusion tool, insert molding tool for insert molding Such a printed circuit board (1), the extrusion molding tool having the sprue section and the sprue section at least one ramp section or an end section for the at least one spring section (3, 4) of the connection contour (2) of the printed circuit board (1), and method for overmolding such a printed circuit board (1), the circuit board (1) with its connection contour (2) being arranged on the sprue section of the extrusion die, which springs or springs at least one spring portion (3, 4) and rests elastically on the sprue portion of the extrusion die.

Description

Die Erfindung betrifft eine umspritzbare Leiterplatte aufweisend ein Trägermaterial mit einer Anschlusskontur für einen Angussabschnitt eines Umspritzwerkzeugs. Außerdem betrifft die Erfindung ein Umspritzwerkzeug zum Umspritzen einer derartigen Leiterplatte. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umspritzen einer derartigen Leiterplatte.The invention relates to an insertable circuit board comprising a carrier material with a connection contour for a sprue section of an insert molding tool. The invention also relates to an encapsulation tool for encapsulation of such a printed circuit board. The invention also relates to a method for overmolding such a printed circuit board.

Aus dem Dokument DE 10 2015 209 191 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung einer mechatronischen Baugruppe, wobei zumindest eine Flachseite einer Trägerleiterplatte mit einer Mehrzahl elektronischer Bauteile bestückt wird, wobei zumindest eines der elektronischen Bauteile mit wenigstens einem mechanischen Einlegeteil mechanisch auf der Flachseite der Trägerleiterplatte fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl elektronischer Bauteile einschließlich des wenigstens einen mechanischen Einlegeteils mit einem aushärtbaren Kapselungsmaterial versehen werden, welches sich beim Aushärten mit den elektronischen Bauteilen und dem wenigstens einen mechanischen Einlegeteil form- und stoffschlüssig verbindet und diese einteilig kapselt. Das aushärtbare Kapselungsmaterial wird entweder in ein Formwerkzeug eingefüllt, wobei die Trägerleiterplatte mit der bestückten Flachseite in das Formwerkzeug eingetaucht wird, oder das aushärtbare Kapselungsmaterial wird auf die bestückte Flachseite der Trägerleiterplatte gespritzt. Dem Dokument DE 10 2015 209 191 A1 zufolge ist auch Spritzpressen möglich, wobei die bestückte Flachseite der Trägerleiterplatte in der Kavität des Formwerkzeugs angeordnet wird und anschließend das flüssige, erhitzte Kapselungsmaterial über ein Gießkanal- oder Kolbensystem über einen Kanal in das Formwerkzeug eingebracht wird.From the document DE 10 2015 209 191 A1 A method is known for producing a mechatronic assembly, wherein at least one flat side of a carrier circuit board is equipped with a plurality of electronic components, at least one of the electronic components being mechanically fixed to the flat side of the carrier circuit board with at least one mechanical insert, characterized in that the plurality electronic components, including the at least one mechanical insert, are provided with a hardenable encapsulation material which, when hardened, positively and materially connects to the electronic components and the at least one mechanical insert and encapsulates them in one piece. The curable encapsulation material is either filled into a mold, the carrier circuit board with the assembled flat side being immersed in the mold, or the curable encapsulation material is sprayed onto the assembled flat side of the carrier circuit board. The document DE 10 2015 209 191 A1 According to injection molding, it is also possible for the assembled flat side of the carrier circuit board to be arranged in the cavity of the molding tool and then for the liquid, heated encapsulation material to be introduced into the molding tool via a pouring channel or piston system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Leiterplatte baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Umspritzwerkzeug baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern.The invention is based on the object of structurally and / or functionally improving an aforementioned circuit board. The invention is also based on the object of structurally and / or functionally improving an injection molding tool mentioned at the outset. The invention is also based on the object of improving a method mentioned at the outset.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Umspritzwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved with a printed circuit board with the features of claim 1. In addition, the object is achieved with an injection molding tool with the features of claim 12. In addition, the object is achieved with a method with the features of claim 13. Advantageous embodiments and further developments are the subject of subclaims.

Das Trägermaterial kann ein elektrisch isolierendes Material sein. Das Trägermaterial kann flammhemmende Eigenschaften aufweisen. Das Trägermaterial kann einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff aufweisen. Das Trägermaterial kann einen Faserwerkstoff aufweisen. Der Faserwerkstoff kann anorganische Fasern, wie Glasfasern, aufweisen. Die Fasern können verdrillt sein. Die Fasern können als Gewebe vorliegen. Das Trägermaterial kann einen Kunststoff aufweisen. Das Trägermaterial kann einen duroplastischen Kunststoff aufweisen. Der Kunststoff kann ein Epoxydharz aufweisen. Der Kunststoff kann als Matrixwerkstoff für den Faserwerkstoff dienen. Das Trägermaterial kann aus wenigstens einem Prepreg hergestellt sein. Mehrere Prepregs können miteinander verpresst sein. Das Trägermaterial kann laminiert sein.The carrier material can be an electrically insulating material. The carrier material can have flame-retardant properties. The carrier material can have a fiber-plastic composite material. The carrier material can have a fiber material. The fiber material can have inorganic fibers, such as glass fibers. The fibers can be twisted. The fibers can be fabric. The carrier material can have a plastic. The carrier material can have a thermosetting plastic. The plastic can have an epoxy resin. The plastic can serve as a matrix material for the fiber material. The carrier material can be made from at least one prepreg. Several prepregs can be pressed together. The carrier material can be laminated.

Die Leiterplatte kann wenigstens eine elektrisch leitende Schicht aufweisen. Die Leiterplatte kann elektrisch leitende Verbindungen aufweisen. Die wenigstens eine elektrisch leitende Schicht und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen können mithilfe einer Kupferfolie gebildet sein. Die wenigstens eine elektrisch leitende Schicht und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen können mit dem Trägermaterial fest verbunden, insbesondere verpresst, sein. Die Leiterplatte kann mit elektronischen Bauteilen bestückt sein. Die Leiterplatte kann eine flächige Form aufweisen. Die Leiterplatte kann eine Oberseite, eine Unterseite und Stirnseiten aufweisen. Die Leiterplatte kann zur mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung dienen. Die Leiterplatte kann zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug dienen.The circuit board can have at least one electrically conductive layer. The circuit board can have electrically conductive connections. The at least one electrically conductive layer and / or the electrically conductive connections can be formed using a copper foil. The at least one electrically conductive layer and / or the electrically conductive connections can be firmly connected, in particular pressed, to the carrier material. The circuit board can be equipped with electronic components. The circuit board can have a flat shape. The printed circuit board can have an upper side, a lower side and end faces. The circuit board can be used for mechanical fastening and electrical connection. The circuit board can be used in a motor vehicle.

Die Leiterplatte kann mit einem Kunststoff in plastischem Zustand umspritzbar sein. Der Kunststoff kann ein duroplastischer Kunststoff sein. Der Kunststoff kann ein Epoxydharz sein. Die Leiterplatte kann zumindest teilweise umspritzbar sein. Die Leiterplatte kann oberseitig, unterseitig und/oder stirnseitig umspritzbar sein.The circuit board can be encapsulated with a plastic in a plastic state. The plastic can be a thermosetting plastic. The plastic can be an epoxy resin. The circuit board can be at least partially encapsulated. The printed circuit board can be extrusion-coated on the top, bottom and / or front.

Die Anschlusskontur kann an einer Stirnseite der Leiterplatte angeordnet sein. Die Anschlusskontur kann mit einer Stirnseite gebildet sein. Die Anschlusskontur kann mit dem Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs korrespondieren. Die Anschlusskontur kann mit dem Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs zumindest abschnittsweise geometrisch komplementär korrespondieren. Die Anschlusskontur kann zur dichten Anlage an dem Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs dienen. Die Anschlusskontur kann wenigstens eine Dichtfläche zur dichten Anlage an dem Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs aufweisen. Die wenigstens eine Dichtfläche kann an dem wenigstens einen Federabschnitt angeordnet sein.The connection contour can be arranged on an end face of the circuit board. The connection contour can be formed with an end face. The connection contour can correspond to the sprue section of the extrusion die. The connection contour can correspond to the sprue section of the extrusion tool at least in sections in a geometrically complementary manner. The connection contour can serve for tight contact with the sprue section of the extrusion die. The connection contour can have at least one sealing surface for tight contact with the sprue section of the extrusion die. The at least one sealing surface can be arranged on the at least one spring section.

Das Trägermaterial kann einstückig auch den wenigstens einen Federabschnitt bilden. Der wenigstens eine Federabschnitt kann senkrecht zu der wenigstens einen Dichtfläche elastisch sein. Der wenigstens eine Federabschnitt kann eine zungenartige Form aufweisen. Der wenigstens eine Federabschnitt kann eine stegartige Form aufweisen. Der wenigstens eine Federabschnitt kann freigestellt sein. Der wenigstens eine Federabschnitt kann freigestellt sein, um ein Auffedern und ein elastisches Anlegen an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs zu ermöglichen.The carrier material can also form in one piece the at least one spring section. The at least one spring section can be elastic perpendicular to the at least one sealing surface. The at least one spring section can have a tongue-like shape. The at least one spring section can have a web-like shape. The at least one spring section can be free. The at least one spring section can be free in order to allow springing open and elastic application to the sprue section of the extrusion molding tool.

Die Anschlusskontur kann zum Freistellen des wenigstens einen Federabschnitts wenigstens eine schlitzförmige Ausnehmung aufweisen. Die wenigstens eine schlitzförmige Ausnehmung kann an dem wenigstens einen Federabschnitt an einer der Dichtfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Die wenigstens eine schlitzförmige Ausnehmung kann eine Entlastungsgeometrie aufweisen. Die Entlastungsgeometrie kann einen vergrößerten Radius und/oder eine verlängerte Bogenlänge aufweisen. Die wenigstens eine schlitzförmige Ausnehmung kann einen Grund aufweisen. Die Entlastungsgeometrie kann einen gegenüber einer Grundgeometrie vergrößerten Radius und/oder eine gegenüber einer Grundgeometrie verlängerte Bogenlänge aufweisen.The connection contour can have at least one slot-shaped recess in order to free the at least one spring section. The at least one slot-shaped recess can be arranged on the at least one spring section on a side opposite the sealing surface. The at least one slot-shaped recess can have a relief geometry. The relief geometry can have an enlarged radius and / or an extended arc length. The at least one slot-shaped recess can have a base. The relief geometry can have a radius that is larger than that of a basic geometry and / or an arc length that is longer than that of a basic geometry.

Der wenigstens eine Federabschnitt kann zum Erzielen einer vorbestimmten Federwirkung dimensioniert sein. Die Federwirkung kann derart vorbestimmt sein, dass auch toleranzbehaftet eine hinreichende Dichtwirkung gewährleistet und/oder ein Überschreiten einer maximal zulässigen Pressung verhindert ist. Der wenigstens eine Federabschnitt kann zum Erzielen der vorbestimmten Federwirkung eine vorgegebene Breite aufweisen. Eine Breite des wenigstens einen Federabschnitts kann sich zwischen seiner Dichtfläche und der zugeordneten wenigstens einen schlitzförmigen Ausnehmung ergeben. Der wenigstens eine Federabschnitt kann zum Erzielen der vorbestimmten Federwirkung eine vorgegebene Länge aufweisen. Eine Länge des wenigstens einen Federabschnitts kann sich entlang seiner Dichtfläche und der zugeordneten wenigstens einen schlitzförmigen Ausnehmung ergeben.The at least one spring section can be dimensioned to achieve a predetermined spring action. The spring action can be predetermined in such a way that a sufficient sealing action is guaranteed even with tolerances and / or an exceeding of a maximum permissible pressure is prevented. The at least one spring section can have a predetermined width in order to achieve the predetermined spring action. A width of the at least one spring section can result between its sealing surface and the associated at least one slot-shaped recess. The at least one spring section can have a predetermined length in order to achieve the predetermined spring action. A length of the at least one spring section can result along its sealing surface and the associated at least one slot-shaped recess.

Die Anschlusskontur kann zwei Federabschnitte zur beidseitigen Anlage an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs aufweisen. Die Federabschnitte können einen an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs angepassten Abstand voneinander aufweisen. Die Dichtflächen der Federabschnitte können einen an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs angepassten Abstand voneinander aufweisen. Der Abstand der Federabschnitte und/oder der Dichtflächen kann zum Erzielen einer vorbestimmten Federwirkung dimensioniert sein. Der Abstand der Federabschnitte und/oder der Dichtflächen kann derart vorbestimmt sein, dass auch toleranzbehaftet eine hinreichende Dichtwirkung gewährleistet und/oder ein Überschreiten einer maximal zulässigen Pressung verhindert ist.The connection contour can have two spring sections for abutment on both sides of the sprue section of the molding tool. The spring sections can be at a distance from one another which is adapted to the sprue section of the extrusion die. The sealing surfaces of the spring sections can be at a distance from one another which is adapted to the sprue section of the extrusion die. The distance between the spring sections and / or the sealing surfaces can be dimensioned to achieve a predetermined spring action. The distance between the spring sections and / or the sealing surfaces can be predetermined in such a way that a sufficient sealing effect is guaranteed even with tolerances and / or a maximum permissible pressure is prevented from being exceeded.

Die Anschlusskontur kann einen Federabschnitt zur stirnseitigen Anlage an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs aufweisen. Der Federabschnitt kann eine an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs angepasste Breite und Länge aufweisen. Eine Breite des wenigstens einen Federabschnitts kann sich zwischen seiner Dichtfläche und der zugeordneten wenigstens einen schlitzförmigen Ausnehmung ergeben. Eine Länge des wenigstens einen Federabschnitts kann sich entlang seiner Dichtfläche und der zugeordneten wenigstens einen schlitzförmigen Ausnehmung ergeben.The connection contour can have a spring section for abutting on the end face against the sprue section of the injection molding tool. The spring section can have a width and length adapted to the sprue section of the extrusion molding tool. A width of the at least one spring section can result between its sealing surface and the associated at least one slot-shaped recess. A length of the at least one spring section can result along its sealing surface and the associated at least one slot-shaped recess.

Das Umspritzwerkzeug kann dazu dienen, die Leiterplatte mit einem Kunststoff zu umspritzen. Der Kunststoff kann ein duroplastischer Kunststoff sein. Der Kunststoff kann ein Epoxydharz sein. Das Umspritzwerkzeug kann dazu dienen, die Leiterplatte zumindest teilweise zu umspritzen. Das Umspritzwerkzeug kann dazu dienen, die Leiterplatte oberseitig, unterseitig und/oder stirnseitig zu umspritzen. Das Umspritzwerkzeug kann eine Spritzeinheit aufweisen. Die Spritzeinheit kann einen Zylinder, eine Schnecke, eine Düse und/oder den Angussabschnitt aufweisen. Das Umspritzwerkzeug kann eine Schließeinheit aufweisen. Die Schließeinheit kann ein Formwerkzeug mit einem Formraum aufweisen. Die Spritzeinheit und/oder die Schließeinheit können/kann temperierbar sein. Der Angussabschnitt kann in den Formraum münden und/oder in dem Formraum angeordnet sein.The encapsulation tool can be used to encapsulate the circuit board with a plastic. The plastic can be a thermosetting plastic. The plastic can be an epoxy resin. The encapsulation tool can serve to at least partially encapsulate the circuit board. The encapsulation tool can be used to encapsulate the circuit board on the top, bottom and / or end. The injection molding tool can have an injection unit. The injection unit can have a cylinder, a screw, a nozzle and / or the sprue section. The injection molding tool can have a clamping unit. The clamping unit can have a molding tool with a molding space. The injection unit and / or the clamping unit can / can be temperature-controlled. The sprue section can open into the molding space and / or be arranged in the molding space.

Der Angussabschnitt kann einen Kanal begrenzen. Der Angussabschnitt kann einen Kanal für Kunststoff in plastischem Zustand begrenzen. Der Angussabschnitt kann eine rinnenartige Form aufweisen. Der Angussabschnitt kann einen offenen Querschnitt aufweisen. Der Angussabschnitt kann einen Stegabschnitt und zwei Schenkelanschnitte aufweisen. Der Stegabschnitt kann die Schenkelanschnitte miteinander verbinden. Der Angussabschnitt kann eine Oberseite und eine Unterseite aufweisen. Der Stegabschnitt kann an der Unterseite angeordnet sein. Der Querschnitt des Angussabschnitts kann zur Oberseite hin offen sein. Der Stegabschnitt kann an der Oberseite angeordnet sein. Der Querschnitt des Angussabschnitts kann zur Unterseite hin offen sein. Der Anschlussabschnitt kann einen U-artigen Querschnitt aufweisen. Der Stegabschnitt kann zwischen der Oberseite und der Unterseite angeordnet sein. Der Querschnitt des Angussabschnitts kann zur Oberseite und zur Unterseite hin offen sein. Der Anschlussabschnitt kann einen H-artigen Querschnitt aufweisen.The gate section can delimit a channel. The sprue section can limit a channel for plastic in a plastic state. The sprue section can have a groove-like shape. The sprue section can have an open cross section. The sprue section can have a web section and two leg sections. The web section can connect the leg gates to one another. The sprue section can have an upper side and a lower side. The web section can be arranged on the underside. The cross section of the sprue section can be open towards the top. The web section can be arranged on the top. The cross section of the sprue section can be open towards the bottom. The connection section can have a U-like cross section. The web section can be arranged between the top and the bottom. The cross section of the sprue section can be open towards the top and the bottom. The connection section can have an H-like cross section.

Der wenigstens eine Rampenabschnitt kann an der Oberseite angeordnet sein. Der Angussabschnitt kann zwei Rampenabschnitte aufweisen. Der wenigstens eine Rampenabschnitt kann dazu dienen, den wenigstens einen Federabschnitt der Anschlusskontur der Leiterplatte elastisch zu verlagern, wenn die Leiterplatte in dem Formraum und/oder an dem Anlageabschnitt des Umspritzwerkzeugs angeordnet wird. Der Stirnabschnitt kann an einer Stirnseite des Angussabschnitts angeordnet sein. Der Stirnabschnitt kann dazu dienen, den wenigstens einen Federabschnitt der Anschlusskontur der Leiterplatte elastisch zu verlagern, wenn die Leiterplatte in dem Formraum und/oder an dem Anlageabschnitt des Umspritzwerkzeugs angeordnet wird.The at least one ramp section can be arranged on the top. The Gating section can have two ramp sections. The at least one ramp section can serve to elastically displace the at least one spring section of the connection contour of the printed circuit board when the printed circuit board is arranged in the molding space and / or on the contact section of the encapsulation tool. The end section can be arranged on an end side of the sprue section. The end section can serve to elastically displace the at least one spring section of the connection contour of the printed circuit board when the printed circuit board is arranged in the molding space and / or on the contact section of the encapsulation tool.

Der Formraum kann geöffnet werden. Die Leiterplatte kann in dem geöffneten Formraum angeordnet werden. Beim Anordnen der Leiterplatte an dem Angussabschnitt eines Umspritzwerkzeugs können der wenigstens eine Federabschnitt und der Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs eine Dichtpaarung bilden. Der Formraum kann geschlossen werden. Über den Angussabschnitt kann Kunststoff in plastischem Zustand in den Formraum eingespritzt werden, um die Leiterplatte zu umspritzen. Der Kunststoff kann ein duroplastischer Kunststoff sein. Der Kunststoff kann ein Epoxydharz sein. Die Leiterplatte kann zumindest teilweise umspritzt werden. Die Leiterplatte kann oberseitig, unterseitig und/oder stirnseitig umspritzt werden.The molding space can be opened. The circuit board can be placed in the open mold space. When the circuit board is arranged on the sprue section of an injection molding tool, the at least one spring section and the sprue section of the injection molding tool can form a sealing pair. The molding space can be closed. Plastic in a plastic state can be injected into the molding space via the sprue section in order to encapsulate the circuit board. The plastic can be a thermosetting plastic. The plastic can be an epoxy resin. The circuit board can be at least partially encapsulated. The circuit board can be overmolded on the top, bottom and / or face side.

Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.Optional features of the invention are referred to in particular by “can”. Accordingly, there is in each case an exemplary embodiment of the invention which has the respective feature or the respective features.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine PCB Kontur mit integrierter, flexibler Abdichtgeometrie.To summarize and in other words, the invention results in, among other things, one PCB Contour with integrated, flexible sealing geometry.

Bei umspritzten Leiterplatten kann ein Bereich der Leiterplatte als Angussbereich definiert werden. Hier kann ein stirnseitiges Anspritzen und Materialfluss eines duroplastischen Materials auf eine bzw. beide Seiten der PCB erfolgen. Der Angussbereich der PCB kann dabei als gerade Kante oder als beliebig geformte Kontur ausgeführt sein, beispielsweise erzeugt durch eine Fräsoperation. Die sich dabei ergebende Kante kann aus demselben Leiterplattenmaterial, beispielsweise FR4, bestehen. Der Angussbereich des Umspritzwerkzeugs kann als konturstarrer metallischer Einsatz ausgeführt sein. In diesem Anspritzbereich kann das Umspritzwerkzeug konturnah an die zugehörige Soll-PCB-Kontur geführt werden.In the case of overmolded printed circuit boards, an area of the printed circuit board can be defined as a gate area. Here, a frontal injection and material flow of a thermosetting material on one or both sides of the PCB respectively. The gate area of the PCB can be designed as a straight edge or as an arbitrarily shaped contour, for example generated by a milling operation. The resulting edge can be made of the same circuit board material, for example FR4 , consist. The sprue area of the extrusion die can be designed as a rigid metallic insert. In this injection molding area, the extrusion tool can be guided close to the contour to the associated target PCB contour.

Um den metallischen Umspritzwerkzeug-Angusseinsatz zur eingelegten Leiterplatte abzudichten, kann der Angusseinsatz an einem unmittelbaren Übergang eines Fließkanals stirnseitig bis an die Leiterplattenkante geführt werden. Dabei ergibt sich die Problematik, dass die Leiterplattenkontur toleranzbehaftet und damit maßlich schwankend ist und auf das konturstarre Umspritzwerkzeug trifft. Je nach Passungs-Auslegung des Umspritzwerkzeugs zur Leiterplattentoleranz können bei Auslegung auf Kleinstmaß-Leiterplatten Übermaß-Passungen mit Fügeschwierigkeiten der Leiterplatte ins Umspritzwerkzeug, Druckstellen oder fehlpositionierten Leiterplatten auftreten und bei Auslegung auf Größtmaß-Leiterplatte mit Spielpassungen Spaltbildungen und Überspritzungen ergeben. Ebenso können sich Zwischenkonstellationen ergeben.In order to seal the metal extrusion die sprue insert from the inserted circuit board, the sprue insert can be guided on the face of an immediate transition of a flow channel up to the edge of the circuit board. The problem arises here that the circuit board contour is subject to tolerances and therefore dimensionally fluctuating and hits the contour-free encapsulation tool. Depending on the fit design of the encapsulation tool to the circuit board tolerance, oversized fits with difficulties in joining the circuit board into the encapsulation tool, pressure points or misplaced printed circuit boards can occur when dimensioning on the smallest size printed circuit boards and, when dimensioned on the largest dimension PCB with clearance fits, gaps can form and overmold. Intermediate constellations can also arise.

Zur Vermeidung dieser Problematik kann neben dem Bereich des Anspritzkanals beidseitig eine längliche Schlitz-Fräsung in die Leiterplattenkontur eingebracht werden sowie optional eine Entlastungsbohrung am Fräsende. Diese kann parallel zur Materialfluss bzw. Anspritzrichtung laufen. Hierdurch können sich links- und rechtsseitig des leiterplattenseitigen Angussbereiches zwei „Flügel“ aus verbleibendem Leiterplattenmaterial, beispielsweise FR4, ergeben. Durch die erwähnten Einfräsungen kann gleichzeitig eine gezielte Flexibilität der beiden Flügel hergestellt sowie Bauraum für eine seitliche Auslenkung der Flügel geschaffen werden.To avoid this problem, in addition to the area of the injection channel, an elongated slot milling can be made on both sides of the circuit board contour and optionally a relief hole at the milling end. This can run parallel to the material flow or injection direction. As a result, two “wings” made of remaining circuit board material, for example, can form on the left and right sides of the gate area on the circuit board side FR4 , result. Through the milling mentioned, a targeted flexibility of the two wings can be produced at the same time and space for a lateral deflection of the wings can be created.

Der Angusseinsatz kann derart gestaltet sein, dass er nicht am senkrecht zur Fließrichtung stehenden starren Leiterplattenbereich, sondern an den beiden verbleibenden Flügeln abdichtet. Wichtig kann hierbei der Abstand der beiden Innenseiten der Flügel zueinander sein. Diese Fräskontur kann bereits bei einem Leiterplattenlieferanten erzeugt werden und demnach ebenfalls mit den Herstellungstoleranzen behaftet sein. Daher kann die Breite bzw. der Abstand der beiden Flügel so dimensioniert sein, dass beim toleranzseitig größtmöglichen Abstand der Dichtflügel zueinander noch ein ausreichendes Übermaß zum werkzeugseitigen Angusseinsatz besteht um eine ausreichende Abdichtung zu realisieren. Ist die Breite bzw. der Abstand der beiden Flügel im Anlieferzustand dagegen in Minus-Toleranzlage bzw. Kleinstmaß, so passen sich die Flügel beim Einlegen in das Umspritzwerkzeug an, was durch eine entsprechend größere seitliche Aufweitung/Verformung erfolgt.The sprue insert can be designed in such a way that it does not seal on the rigid printed circuit board area perpendicular to the direction of flow, but on the two remaining wings. The distance between the two inner sides of the wings can be important here. This milling contour can already be produced by a printed circuit board supplier and therefore also has manufacturing tolerances. Therefore, the width or the distance between the two vanes can be dimensioned such that with the greatest possible tolerance-side distance between the sealing vanes, there is still a sufficient excess to the tool-side sprue insert in order to achieve an adequate seal. If, on the other hand, the width or the distance between the two wings in the delivery state is in the minus tolerance position or smallest dimension, the wings adapt when they are inserted into the encapsulation tool, which is achieved by a correspondingly larger lateral expansion / deformation.

Da die Breite der Leiterplatten-Flügel somit eine konstruktive Vorspannung bzw. Übermaß zur Breite des Angusseinsatzes aufweisen, wird erhält der Angusseinsatz Anfasungen an der in Werkzeug-Schließrichtung zur Leiterplatten-Normalen zeigenden Kanten, um Fügeproblemen beim Einlegen zu vermeiden. Hierdurch wird erreicht, dass die abdichtenden flexiblen Leiterplattenflügel beim Fügen der Leiterplatte in das Umspritzwerkzeug über den Angusseinsatz gleiten und die Leiterplattenflügel auf die beschriebene Vorspannung verformt werden.Since the width of the printed circuit board wings thus has a structural preload or an oversize to the width of the sprue insert, the sprue insert is chamfered on the edges pointing in the tool closing direction to the printed circuit board normal in order to avoid joining problems when inserting. This ensures that the sealing flexible circuit board wings when joining the circuit board in the extrusion die over the Slide the sprue insert and the PCB wings are deformed to the pre-tensioning described.

Mit der Erfindung wird ein Aufwand, wie Herstellungsaufwand, Zeitaufwand und/oder Kostenaufwand, reduziert. Eine Herstellungsqualität wird erhöht. Anforderungen an eine Passgenauigkeit werden reduziert. Ein zulässiger Toleranzbereich wird vergrö-ßert. Eine Nachbearbeitung kann entfallen. Eine Beschädigung einer Leiterplattenkontur wird verhindert. Ein unbeabsichtigtes Überspritzen freizuhaltender Bereiche wird verhindert.With the invention, an effort, such as manufacturing effort, time and / or cost, is reduced. Manufacturing quality is increased. Requirements for a perfect fit are reduced. A permissible tolerance range is increased. Post-processing can be omitted. Damage to a circuit board contour is prevented. Unintentional over-splashing of areas to be kept clear is prevented.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to figures. Further features and advantages result from this description. Specific features of these embodiments may represent general features of the invention. Features of these exemplary embodiments associated with other features can also represent individual features of the invention.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:

1 eine umspritzbare Leiterplatte mit Federabschnitten aus Trägermaterial zur elastischen Anlage an einen Angussabschnitt eines Umspritzwerkzeugs,
2 Toleranzlagen von Federabschnitten einer umspritzbaren Leiterplatte,
3 eine umspritzbare Leiterplatte mit zungenförmigen Federabschnitten und ein Umspritzwerkzeug mit einem Angussabschnitt,
4 eine umspritzbare Leiterplatte mit zungenförmigen Federabschnitten und ein Umspritzwerkzeug mit einem Angussabschnitt in Schnittansicht und
5 eine umspritzbare Leiterplatte mit einem bügelförmigen Federabschnitt.

They show schematically and as an example:

1 an overmouldable printed circuit board with spring sections made of carrier material for elastic contact with a sprue section of an overmolding tool,
2nd Tolerance positions of spring sections of an insertable circuit board,
3rd an insertable circuit board with tongue-shaped spring sections and an insert molding tool with a sprue section,
4th a moldable circuit board with tongue-shaped spring sections and a molding tool with a sprue section in a sectional view and
5 an insertable circuit board with a bow-shaped spring section.

1 zeigt eine umspritzbare Leiterplatte 1. Die Leiterplatte 1 ist mit elektronischen Bauteilen bestückt und dient zur mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Die Leiterplatte 1 dient zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einer elektrischen Kontrolleinrichtung. 1 shows an insertable circuit board 1 . The circuit board 1 is equipped with electronic components and is used for mechanical fastening and electrical connection. The circuit board 1 is used in a motor vehicle, for example in an electrical control device.

Die Leiterplatte 1 weist ein elektrisch isolierendes Trägermaterial mit flammhemmende Eigenschaften und eine elektrisch leitende Schicht auf. Die Leiterplatte 1 weist eine flächige Form mit einer Oberseite, einer Unterseite und Stirnseiten auf. Die Leiterplatte 1 weist eine Anschlusskontur 2 für einen Angussabschnitt eines Umspritzwerkzeugs auf. Die Anschlusskontur 2 ist an einer Stirnseite der Leiterplatte 1 angeordnet und mit einer Leiterplattenkontur gebildet.The circuit board 1 has an electrically insulating carrier material with flame-retardant properties and an electrically conductive layer. The circuit board 1 has a flat shape with an upper side, a lower side and end faces. The circuit board 1 has a connection contour 2nd for a sprue section of an injection molding tool. The connection contour 2nd is on one end of the circuit board 1 arranged and formed with a circuit board contour.

Die Anschlusskontur 2 weist zwei zungenartige Federabschnitte 3, 4 aus Trägermaterial auf. Die Federabschnitte 3, 4 weisen jeweils an der dem anderen Federabschnitt 4, 3 zugewandten Seite eine Dichtfläche 5, 6 auf. Die Dichtflächen 5, 6 der Federabschnitte 3, 4 sind zueinander parallel und voneinander beabstandet angeordnet. Die Federabschnitte 3, 4 weisen jeweils ein freies Ende auf. An den freien Enden der Federabschnitte 3, 4 verläuft die Anschlusskontur 2 vorliegend senkrecht zu den Dichtflächen 5, 6 gerade. Zwischen den Federabschnitten 3, 4 verläuft die Anschlusskontur 2 vorliegend senkrecht zu den Dichtflächen 5, 6 gerade.The connection contour 2nd has two tongue-like spring sections 3rd , 4th from carrier material. The spring sections 3rd , 4th each point to the other spring section 4th , 3rd facing side a sealing surface 5 , 6 on. The sealing surfaces 5 , 6 of the spring sections 3rd , 4th are arranged parallel to one another and at a distance from one another. The spring sections 3rd , 4th each have a free end. At the free ends of the spring sections 3rd , 4th the connection contour runs 2nd in the present case perpendicular to the sealing surfaces 5 , 6 just. Between the spring sections 3rd , 4th the connection contour runs 2nd in the present case perpendicular to the sealing surfaces 5 , 6 just.

An den den Dichtflächen 5, 6 gegenüberliegenden Seiten der Federabschnitte 3, 4 weist die Anschlusskontur 2 schlitzförmige Ausnehmungen 7, 8 auf. Die Ausnehmungen 7, 8 verlaufen parallel zu den Federabschnitten 3, 4 und können optional jeweils eine Entlastungsgeometrie 9, 10 mit einem gegenüber einer Grundgeometrie vergrößerten Radius und einer verlängerten Bogenlänge aufweisen. Die Ausnehmungen 7, 8 dienen zum Freistellen der Federabschnitte 3, 4.On the sealing surfaces 5 , 6 opposite sides of the spring sections 3rd , 4th has the connection contour 2nd slit-shaped recesses 7 , 8th on. The recesses 7 , 8th run parallel to the spring sections 3rd , 4th and can optionally each have a relief geometry 9 , 10th with an enlarged radius compared to a basic geometry and an extended arc length. The recesses 7 , 8th serve to free the spring sections 3rd , 4th .

Die Federabschnitte 3, 4 sind senkrecht zu den Dichtflächen 5, 6 elastisch. Die Ausnehmungen 7, 8 ermöglichen ein Auffedern der Federabschnitte 3, 4 in Pfeilrichtung 11, 12. The spring sections 3rd , 4th are perpendicular to the sealing surfaces 5 , 6 elastic. The recesses 7 , 8th allow the spring sections to spring open 3rd , 4th in the direction of the arrow 11 , 12 .

2 zeigt Toleranzlagen der Federabschnitte 3, 4. Die Dichtflächen 5, 6 weisen einen vorbestimmten Abstand 13 voneinander auf. Die Federabschnitte 3, 4 sind zum Erzielen einer vorbestimmten Federwirkung dimensioniert. Der Abstand der Dichtflächen 5, 6 voneinander und die Dimensionierung der Federabschnitte 3, 4 ist derart an den Angussabschnitt des Umspritzwerkzeugs angepasst gewählt, dass auch bei eine toleranzbedingt minimalen Abstand 14 der Dichtflächen 5, 6 voneinander und bei einem toleranzbedingt maximalen Abstand 15 der Dichtflächen 5, 6 voneinander eine hinreichende Dichtwirkung gewährleistet und/oder ein Überschreiten einer maximal zulässigen Pressung verhindert ist. 2nd shows tolerance positions of the spring sections 3rd , 4th . The sealing surfaces 5 , 6 have a predetermined distance 13 from each other. The spring sections 3rd , 4th are dimensioned to achieve a predetermined spring action. The distance between the sealing surfaces 5 , 6 from each other and the dimensioning of the spring sections 3rd , 4th is selected in such a way that it is adapted to the sprue section of the extrusion die in such a way that even with a tolerance-related minimum distance 14 the sealing surfaces 5 , 6 from each other and with a tolerance-related maximum distance 15 the sealing surfaces 5 , 6 from each other a sufficient sealing effect is guaranteed and / or an exceeding of a maximum permissible pressure is prevented.

3 zeigt die Leiterplatte 1 mit den Federabschnitte 3, 4 und das Umspritzwerkzeug 16 mit dem Angussabschnitt 17. 4 zeigt die Leiterplatte 1 und das Umspritzwerkzeug 16 mit dem Angussabschnitt 17 in Schnittansicht entlang der in 3 mit A-A bezeichneten Linie. 3rd shows the circuit board 1 with the spring sections 3rd , 4th and the extrusion tool 16 with the sprue section 17th . 4th shows the circuit board 1 and the extrusion tool 16 with the sprue section 17th in sectional view along the in 3rd With AA designated line.

Das Umspritzwerkzeug 16 dient dazu, die Leiterplatte 1 mit den Federabschnitte 3, 4 mit einem Kunststoff 18 zu umspritzen und weist eine Spritzeinheit mit einem Zylinder, einer Schnecke, einer Düse und dem Angussabschnitt 17 sowie eine Schließeinheit mit einem einen Formraum begrenzenden Formwerkzeug auf. Der Angussabschnitt 17 mündet in den Formraum.The encapsulation tool 16 serves the circuit board 1 with the spring sections 3rd , 4th with a plastic 18th to overmold and has an injection unit with a cylinder, a screw, a nozzle and the sprue section 17th and a clamping unit with a molding tool delimiting a molding space. The gate section 17th flows into the molding space.

Der Angussabschnitt 17 begrenzt einen Kanal 19 für Kunststoff in plastischem Zustand und weist eine rinnenartige Form mit einem zur Oberseite hin offenen U-förmigen Querschnitt mit einem Stegabschnitt 20 und zwei Schenkelanschnitten 21, 22 auf. An den Schenkelanschnitten 21, 22 oberseitig und außenseitig weist der Angussabschnitt 17 Rampenabschnitte 23, 24 für die Federabschnitte 3, 4 der Anschlusskontur 2 der Leiterplatte 1 auf. The gate section 17th delimits a channel 19th for plastic in plastic state and has a groove-like shape with a U-shaped cross section open to the top with a web section 20th and two leg cuts 21st , 22 on. On the leg cuts 21st , 22 The sprue section points on the top and outside 17th Ramp sections 23 , 24th for the spring sections 3rd , 4th the connection contour 2nd the circuit board 1 on.

Zum Umspritzen der Leiterplatte 1 wird der Formraum des Formwerkzeugs geöffnet und die Leiterplatte 1 mit ihrer Anschlusskontur 2 an dem Angussabschnitt 17 des Umspritzwerkzeugs 16 angeordnet, wobei die Leiterplatte 1 in Pfeilrichtung 25 in das Umspritzwerkzeug 16 eingelegt wird, die Federabschnitte 3,4 an den Rampenabschnitten 23, 24 entlang geführt werden, in Pfeilrichtung 11, 12 auffedern und nachfolgend mit ihren Dichtflächen 5, 6 unter Bildung einer Dichtpaarung elastisch an dem Angussabschnitt 17 des Umspritzwerkzeugs 16 anliegen.For overmolding the circuit board 1 the mold cavity is opened and the circuit board 1 with their connection contour 2nd at the gate section 17th of the encapsulation tool 16 arranged, the circuit board 1 in the direction of the arrow 25th into the molding tool 16 is inserted, the spring sections 3.4 on the ramp sections 23 , 24th are guided along in the direction of the arrow 11 , 12 spring open and then with their sealing surfaces 5 , 6 elastic to form a sealing pair on the sprue section 17th of the encapsulation tool 16 issue.

Nachfolgend wird der Formraum geschlossen und über den Angussabschnitt 17 wird Kunststoff 18 in plastischem Zustand in den Formraum eingespritzt, um die Leiterplatte zu umspritzen.The mold space is then closed and over the sprue section 17th becomes plastic 18th injected into the mold space in a plastic state in order to encapsulate the circuit board.

5 zeigt eine umspritzbare Leiterplatte 1, deren Anschlusskontur 2 einen bügelförmigen Federabschnitt 26 aus Trägermaterial zur stirnseitigen Anlage an dem Angussabschnitt 17 des Umspritzwerkzeugs 16 aufweist. Der Federabschnitt 26 weist eine Dichtfläche 33 auf. An der der Dichtfläche 33 gegenüberliegenden Seite des Federabschnitts 26 weist die Anschlusskontur 2 eine schlitzförmige Ausnehmung 27 auf. Die Ausnehmung 27 verläuft parallel zu der Dichtfläche 33 und kann optional Entlastungsgeometrien 28, 29 mit einem vergrößerten Radius und einer verlängerten Bogenlänge aufweisen. Die Ausnehmung 27 dient zum Freistellen des Federabschnitts 26. Der Federabschnitt 26 weist eine an den Angussabschnitt 17 des Umspritzwerkzeugs 16 angepasste Breite 30 und Länge 31 auf. Der Federabschnitt 26 ist senkrecht zu der Dichtfläche 33 elastisch. Die Ausnehmung 27 ermöglicht ein Ein- und/oder Ausfedern des Federabschnitts 26 in Pfeilrichtung 34. 5 shows an insertable circuit board 1 whose connection contour 2nd a bow-shaped spring section 26 from carrier material for the frontal contact with the sprue section 17th of the encapsulation tool 16 having. The spring section 26 has a sealing surface 33 on. On the sealing surface 33 opposite side of the spring section 26 has the connection contour 2nd a slit-shaped recess 27th on. The recess 27th runs parallel to the sealing surface 33 and can optionally relief geometries 28 , 29 with an enlarged radius and an extended arc length. The recess 27th serves to free the spring section 26 . The spring section 26 points one to the sprue section 17th of the encapsulation tool 16 adjusted width 30th and length 31 on. The spring section 26 is perpendicular to the sealing surface 33 elastic. The recess 27th allows the spring section to compress and / or rebound 26 in the direction of the arrow 34 .

Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 4 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.For the rest, in addition, in particular 1 to 4th and the associated description.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: LeiterplatteCircuit board
22nd: AnschlusskonturConnection contour
33rd: FederabschnittSpring section
44th: FederabschnittSpring section
55: DichtflächeSealing surface
66: DichtflächeSealing surface
77: AusnehmungRecess
88th: AusnehmungRecess
99: EntlastungsgeometrieRelief geometry
1010th: EntlastungsgeometrieRelief geometry
1111: PfeilrichtungArrow direction
1212: PfeilrichtungArrow direction
1313: Abstanddistance
1414: Abstanddistance
1515: Abstanddistance
1616: UmspritzwerkzeugOvermolding tool
1717th: AngussabschnittSprue section
1818th: Kunststoffplastic
1919th: Kanalchannel
2020th: StegabschnittWeb section
2121st: SchenkelanschnittLeg cut
2222: SchenkelanschnittLeg cut
2323: RampenabschnittRamp section
2424th: RampenabschnittRamp section
2525th: PfeilrichtungArrow direction
2626: FederabschnittSpring section
2727th: AusnehmungRecess
2828: EntlastungsgeometrieRelief geometry
2929: EntlastungsgeometrieRelief geometry
3030th: Breitewidth
3131: Längelength
3232: StirnabschnittForehead section
3333: DichtflächeSealing surface
3434: PfeilrichtungArrow direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015209191 A1 [0002]

Claims

Moldable printed circuit board (1) comprising a carrier material with a connection contour (2) for a sprue section (17) of an injection molding tool (16), characterized in that the connection contour (2) has at least one spring section (3, 4, 26) made of carrier material for elastic contact to the sprue section (17) of the extrusion tool (16).

PCB (1) after Claim 1 , characterized in that the at least one spring section (3, 4) has a tongue-like shape.

Printed circuit board (1) according to at least one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that the connection contour (2) has two spring sections (3, 4) for abutment on both sides of the sprue section (17) of the molding tool (16).

PCB (1) after Claim 3 , characterized in that the spring sections (3, 4) are at a distance (13, 14, 15) from one another which is adapted to the sprue section (17) of the molding tool (16).

PCB (1) after Claim 1 , characterized in that the at least one spring section (26) has a web-like shape.

Printed circuit board (1) according to at least one of the Claims 1 or 5 , characterized in that the connection contour (2) has a spring section (26) for abutting on the end face against the sprue section (17) of the extrusion molding tool (16).

PCB (1) after Claim 6 , characterized in that the spring section (26) has a width (30) and length (31) matched to the sprue section (17) of the molding tool (16).

Printed circuit board (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring section (3, 4, 26) is free.

Printed circuit board (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the connection contour (2) for releasing the at least one spring section (3, 4) has at least one slot-shaped recess (7, 8, 27).

PCB (1) after Claim 9 , characterized in that the at least one slot-shaped recess (7, 8, 27) has at least one relief geometry (9, 10, 28, 29).

Printed circuit board (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring section (3, 4, 26) is dimensioned to achieve a predetermined spring action.

Injection molding tool (16) for overmolding a printed circuit board (1) according to at least one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the overmolding tool (16), the sprue section (17) and the sprue section (17) have at least one ramp section (23, 24) or one end section (32) for the at least one spring section (3, 4, 26) of the connection contour ( 2) of the circuit board (1).

Method for overmolding a circuit board (1) according to at least one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the circuit board (1) with its connection contour (2) is arranged on the sprue section (17) of the extrusion molding tool (16), the at least one spring section (3, 4, 26) springing up or deflecting and resiliently on the sprue section (17) of the extrusion tool (16).