DE102019002021A1 - Method for injection-compression of components with injected, internal electronic components - Google Patents

Method for injection-compression of components with injected, internal electronic components Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Spritzprägung von Bauteilen (4) mit zumindest einer eingespritzten, innenliegenden Elektronikkomponente (5), wobei ein Werkzeug, welches mindestens eine Kavität zwischen einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte zur Aufnahme einer Schmelze eines Kunststoffs (3) aufweist, bereitgestellt wird. Erfindungsgemäß wird eine Dekorfolie (1) im Inneren der Kavität der ersten Werkzeughälfte angeordnet und es wird eine Funktionalfolie (2) im Inneren der Kavität der zweiten Werkzeughälfte angeordnet, wobei an der Funktionalfolie (2) zumindest eine Elektronikkomponente (5) angeordnet ist, welche in Richtung der Dekorfolie (1) weist. Weiterhin wird die Schmelze des Kunststoffs (3) zwischen die Dekorfolie (1) und die Funktionalfolie mittels in der zweiten Werkzeughälfte ausgebildeten Düsen eingespritzt und die Kavität wird mittels Aufbringen eines Druckes auf die Schmelze des Kunststoffs (3) zwischen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte zur Prägung verkleinert, wobei das Verkleinern der Kavität mittels einer Bewegung der zweiten Werkzeughälfte erfolgt. Ferner wird die Schmelze des Kunststoffs (3) in der Kavität abgekühlt.

Figure DE102019002021A1_0000
Method for injection-stamping components (4) with at least one injected, internal electronic component (5), wherein a tool which has at least one cavity between a first mold half and a second mold half for receiving a melt of a plastic (3) is provided. According to the invention, a decorative film (1) is arranged in the interior of the cavity of the first mold half and a functional film (2) is arranged inside the cavity of the second mold half, wherein at least one electronic component (5) is arranged on the functional film (2) Direction of the decorative sheet (1) points. Furthermore, the melt of the plastic (3) between the decorative film (1) and the functional film is injected by means formed in the second mold half nozzles and the cavity is by applying a pressure to the melt of the plastic (3) between the first mold half and the second mold half reduced to the embossing, wherein the reduction of the cavity takes place by means of a movement of the second mold half. Furthermore, the melt of the plastic (3) is cooled in the cavity.
Figure DE102019002021A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spritzprägung von Bauteilen mit eingespritzten, innenliegenden Elektronikkomponenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for injection-compression of components with injected, internal electronic components according to the preamble of claim 1.

Die DE 10 2015 212 429 A1 betrifft ein Verfahren einer Beeinflussung einer Orientierung von Füllstoffen in einer Kunststoffschmelze während einer Herstellung eines Formkörpers in einem Spritzgießverfahren. Das Verfahren weist dabei die Schritte

  1. a) Bereitstellen eines Werkzeugs, welches mindestens eine Kavität zur Aufnahme einer Kunststoffschmelze aufweist;
  2. b) Einbringen der Kunststoffschmelze in die Kavität unter Druck;
  3. c) Aufbringen eines Druckes auf die Kunststoffschmelze in der Kavität;
  4. d) Abkühlen oder Abkühlenlassen der Kunststoffschmelze in der Kavität;
wobei während Schritt b) und/oder während Schritt c) mindestens ein Öffnungshub in Form eines Öffnens mindestens eines Teilbereichs der Kavität vorgenommen wird und im Anschluss an den Öffnungshub das Aufbringen eines Druckes auf die Kunststoffschmelze gemäß Schritt c) erfolgt.The DE 10 2015 212 429 A1 relates to a method of influencing orientation of fillers in a plastic melt during production of a shaped article in an injection molding process. The method has the steps
  1. a) providing a tool having at least one cavity for receiving a plastic melt;
  2. b) introducing the plastic melt into the cavity under pressure;
  3. c) applying a pressure to the plastic melt in the cavity;
  4. d) cooling or allowing the plastic melt to cool in the cavity;
wherein during step b) and / or during step c) at least one opening stroke in the form of opening at least a portion of the cavity is made and subsequent to the opening stroke, the application of pressure to the plastic melt according to step c).

In der DE 10 2009 022 238 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formteils mit einer integrierten Leiterbahn beschrieben, das als Zwischenprodukt zur Weiterverarbeitung zu einem elektrisch beheizbaren Spiegel dient. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte:

  1. a) Herstellen eines Substrats aus einem Trägerkörper aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial mit einer Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material auf oder in einer Oberfläche des Trägerkörpers,
  2. b) Überfluten der mit der Leiterbahn ausgestatteten Oberfläche des Substrats oder der dieser gegenüberliegenden Fläche des Substrats mit einem flüssigen, elektrisch isolierenden Beschichtungsmaterial.
In the DE 10 2009 022 238 A1 describes a method for producing a plastic molded part with an integrated conductor track, which serves as an intermediate for further processing to an electrically heatable mirror. The method comprises the steps:
  1. a) producing a substrate from a carrier body of an electrically insulating plastic material with a conductor track made of an electrically conductive material on or in a surface of the carrier body,
  2. b) flooding the surface of the substrate provided with the conductor track or of the surface of the substrate opposite this with a liquid, electrically insulating coating material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Spritzprägung von Bauteilen mit eingespritzten, innenliegenden Elektronikkomponenten anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for injection molding of components with injected, internal electronic components.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved by a method having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem Verfahren zur Spritzprägung von Bauteilen mit zumindest einer eingespritzten, innenliegenden Elektronikkomponente wird ein Werkzeug, welches mindestens eine Kavität zwischen einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte zur Aufnahme einer Schmelze eines Kunststoffs aufweist, bereitgestellt.In the method for injection-stamping components with at least one injected, internal electronic component, a tool which has at least one cavity between a first mold half and a second mold half for receiving a melt of a plastic is provided.

Erfindungsgemäß wird eine Dekorfolie im Inneren der Kavität der ersten Werkzeughälfte angeordnet und eine Funktionalfolie im Inneren der Kavität der zweiten Werkzeughälfte angeordnet, wobei an der Funktionalfolie zumindest eine Elektronikkomponente angeordnet ist, welche in Richtung der Dekorfolie weist. Weiterhin wird die Schmelze des Kunststoffs zwischen die Dekorfolie und die Funktionalfolie mittels in der zweiten Werkzeughälfte ausgebildeten Düsen eingespritzt und die Kavität mittels Aufbringen eines Druckes auf die Schmelze des Kunststoffs zwischen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte zur Prägung verkleinert, wobei das Verkleinern der Kavität mittels einer Bewegung der zweiten Werkzeughälfte erfolgt. Anschließend wird die Schmelze des Kunststoffs in der Kavität abgekühlt.
Mittels des angegebenen Verfahrens wird eine Optik von Bauteilen mit innenliegenden, integrierten Elektronikkomponenten, welche mittels Spritzgussverfahrens hergestellt werden, verbessert. Durch Anwendung des Verfahrens befinden sich gegebenenfalls vorhandene negative optische Einflüsse, wie beispielsweise Abzeichnungen, Einfallstellen oder andere Oberflächenstörungen, auf einer bei der Verwendung der Bauteile nicht sichtbaren Oberfläche, einer sogenannten B-Seite. Dadurch ist eine sichtbare Oberfläche, eine sogenannte A-Seite oder Sichtseite, frei von negativen optischen Einflüssen.According to the invention, a decorative film is arranged in the interior of the cavity of the first mold half, and a functional film is arranged in the interior of the cavity of the second mold half, wherein at least one electronic component, which points in the direction of the decorative film, is arranged on the functional film. Furthermore, the melt of the plastic between the decorative film and the functional film is injected by means formed in the second mold half nozzles and reduced the cavity by applying a pressure to the melt of the plastic between the first mold half and the second mold half for embossing, wherein the downsizing of the cavity by means of a movement of the second mold half takes place. Subsequently, the melt of the plastic is cooled in the cavity.
By means of the specified method, an optics of components with internal, integrated electronic components, which are produced by injection molding, improved. By applying the method are optionally present negative optical influences, such as marks, sink marks or other surface defects, on a not visible in the use of the components surface, a so-called B-side. As a result, a visible surface, a so-called A-side or visible side, is free of negative optical influences.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Anordnung einer Dekorfolie, einer Funktionalfolie, einer Elektronikkomponente und einer Schmelze von Kunststoff zur Herstellung eines Bauteils während eines Verfahrens gemäß dem Stand der Technik ,
  • 2 schematisch die Anordnung gemäß 1 während eines Prägens,
  • 3 schematisch ein Bauteil mit einer Anordnung gemäß 1 nach einem Prägen und einem Aushärten des Kunststoffs und
  • 4 schematisch ein Bauteil mit einer Anordnung einer Dekorfolie, einer Funktionalfolie, einer Elektronikkomponente und einer Schicht aus Kunststoff nach einem Prägen.
Showing:
  • 1 1 schematically shows an arrangement of a decorative foil, a functional foil, an electronic component and a melt of plastic for producing a component during a method according to the prior art,
  • 2 schematically the arrangement according to 1 during embossing,
  • 3 schematically a component with an arrangement according to 1 after embossing and curing of the plastic and
  • 4 schematically a component having an arrangement of a decorative film, a functional film, an electronic component and a layer of plastic after embossing.

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

1 zeigt schematisch eine Anordnung einer Dekorfolie 1, einer Funktionalfolie 2, einer Elektronikkomponente 5 und einer Schmelze von Kunststoff 3 zur Herstellung eines in 3 näher dargestellten Bauteils 4 während eines Verfahrens gemäß dem Stand der Technik Eine solche Elektronikkomponente 5 kann beispielsweise eine Diode, eine Leuchtdiode oder eine Steuereinheit, beispielsweise ein sogenannter Controller, sein. Das Bauteil 4 ist beispielsweise zu einer Verwendung in oder an einem Fahrzeug vorgesehen. 1 schematically shows an arrangement of a decorative sheet 1 , a functional foil 2 , an electronic component 5 and a melt of plastic 3 for producing an in 3 closer component shown 4 during a process according to the prior art Such an electronic component 5 For example, it may be a diode, a light-emitting diode or a control unit, for example a so-called controller. The component 4 is intended for use in or on a vehicle, for example.

Die Dekorfolie 1 ist im Inneren einer ersten, nicht näher dargestellten Werkzeughälfte angeordnet und die Funktionalfolie 2 ist im Inneren einer zweiten, nicht näher dargestellten Werkzeughälfte angeordnet, wobei die Werkzeughälften eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs bilden.The decorative foil 1 is arranged inside a first, not shown, tool half and the functional film 2 is arranged inside a second mold half, not shown, wherein the tool halves form a cavity of an injection mold.

Auf der Funktionalfolie 2 ist die Elektronikkomponente 5 angeordnet.On the functional foil 2 is the electronic component 5 arranged.

Die Schmelze des Kunststoffs 3 wird mittels nicht näher dargestellter Düsen in die Kavität eingespritzt. Die Düsen sind als Teil der zweiten Werkzeughälfte ausgebildet, welche somit eine sogenannte Düsenseite bildet. Die Schmelze des Kunststoffs 3 wird dabei derart eingespritzt, dass diese sich zwischen der Dekorfolie 1 und der Funktionalfolie 2 befindet. Die Elektronikkomponente 5 wird von der Kunststoffschmelze 3 umgeben, wobei die Schmelze des Kunststoffs 3 in einem flüssigen bis zähflüssigen Zustand eingespritzt wird.The melt of the plastic 3 is injected by means not shown nozzles into the cavity. The nozzles are formed as part of the second mold half, which thus forms a so-called nozzle side. The melt of the plastic 3 is injected in such a way that it is between the decorative film 1 and the functional film 2 located. The electronic component 5 is from the plastic melt 3 surrounded, the melt of the plastic 3 is injected in a liquid to viscous state.

Nach einem Einbringen der Schmelze des Kunststoffs 3 wird gemäß der Darstellung in 2 während eines Prägens die Kavität verkleinert und ein Druck auf die Schmelze des Kunststoffs 3 aufgebracht. Eine dabei von der ersten Werkzeughälfte ausgeführte Prägebewegung P zur Prägung führt zu einer Bewegung der Dekorfolie 1 in Richtung der Schmelze des Kunststoffs 3.After introducing the melt of the plastic 3 is shown in 2 during embossing the cavity is reduced in size and a pressure on the melt of the plastic 3 applied. An embossing movement P for embossing carried out by the first mold half leads to a movement of the decorative film 1 in the direction of the melt of the plastic 3 ,

Nach der Prägung erfolgt eine Abkühlung des Kunststoffs 3, so dass dieser erhärtet.After embossing, the plastic is cooled down 3 so that it hardens.

3 zeigt schematisch ein Bauteil 4 mit innenliegender, integrierter Elektronikkomponente 5, welches gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurde. Bei dem Bauteil 4 ist eine Abzeichnung A der Elektronikkomponente 5 auf der sichtbaren Oberfläche des Bauteils 4, der sogenannten A-Seite oder Sichtseite, auf der Dekorfolie 1 ausgebildet und beeinträchtigt die sichtbare Oberfläche des Bauteils 4. 3 schematically shows a component 4 with internal, integrated electronic component 5 , which was prepared according to the prior art method described above. In the component 4 is a sign A the electronic component 5 on the visible surface of the component 4 , the so-called A-side or visible side, on the decorative film 1 trained and affected the visible surface of the component 4 ,

4 zeigt schematisch ein Bauteil 4 mit einer Anordnung einer Dekorfolie 1, einer Funktionalfolie 2, einer Elektronikkomponente 5 und einer Schicht aus Kunststoff 3 nach einem Prägen, welches gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spritzprägung von Bauteilen 4 mit eingespritzten, innenliegenden Elektronikkomponenten 5 hergestellt wurde. 4 schematically shows a component 4 with an arrangement of a decorative film 1 , a functional foil 2 , an electronic component 5 and a layer of plastic 3 after embossing, which according to a possible embodiment of a method according to the invention for injection-compression molding of components 4 with injected, internal electronic components 5 was produced.

Im Unterschied zu dem anhand der 1 bis 3 beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik erfolgt die Prägebewegung P' nach Einbringen der Dekorfolie 1, der Funktionalfolie 2 mit der Elektronikkomponente 5 und der Schmelze des Kunststoffs 3 anhand einer mittels der zweiten Werkzeughälfte ausgeführten Bewegung der Funktionalfolie 2 in Richtung der Schmelze des Kunststoffs 3 und somit in Richtung der Dekorfolie 1. Hierbei wird die Kavität verkleinert und ein Druck auf die Schmelze des Kunststoffs 3 erhöht.In contrast to that on the basis of 1 to 3 described prior art, the embossing movement takes place P ' after introducing the decorative film 1 , the functional foil 2 with the electronic component 5 and the melt of the plastic 3 by means of a movement of the functional film carried out by means of the second tool half 2 in the direction of the melt of the plastic 3 and thus in the direction of the decorative film 1 , In this case, the cavity is reduced and a pressure on the melt of the plastic 3 elevated.

Anschließend erfolgt eine aktive oder passive Abkühlung des Kunststoffs 3, so dass dieser erstarrt und das Bauteil 4 aus der Kavität entnommen werden kann.Subsequently, an active or passive cooling of the plastic takes place 3 so that this solidifies and the component 4 can be removed from the cavity.

Aufgrund der beschriebenen Ausführung des Verfahrens mit der Prägung ausgehend von der zweiten Werkzeughälfte befinden sich gegebenenfalls auftretende negative optische Einflüsse, wie beispielsweise eine Abzeichnung A der Elektronikkomponente 5, an einer nicht sichtbaren Oberfläche des Bauteils 4, einer sogenannten B-Seite. Die negativen optischen Einflüsse sind dabei insbesondere an einer der Elektronikkomponente 5 abgewandten Rückseite der Funktionalfolie 2. Die sichtbare Oberfläche des Bauteils 4, insbesondere die Dekorfolie 1, ist frei von negativen optischen Einflüssen.Due to the described embodiment of the method with the embossing starting from the second mold half are possibly occurring negative optical influences, such as a sign A the electronic component 5 , on a non-visible surface of the component 4 , a so-called B-side. The negative optical influences are in particular at one of the electronic component 5 opposite rear side of the functional film 2 , The visible surface of the component 4 , especially the decorative film 1 , is free of negative optical influences.

In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können mehrere Elektronikkomponenten 5 auf der Funktionalfolie 2 angeordnet sein.In non-illustrated embodiments, multiple electronic components 5 on the functional film 2 be arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015212429 A1 [0002]DE 102015212429 A1 [0002]
  • DE 102009022238 A1 [0003]DE 102009022238 A1 [0003]

Claims (1)

Verfahren zur Spritzprägung von Bauteilen (4) mit zumindest einer eingespritzten, innenliegenden Elektronikkomponente (5), wobei ein Werkzeug, welches mindestens eine Kavität zwischen einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte zur Aufnahme einer Schmelze eines Kunststoffs (3) aufweist, bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Dekorfolie (1) im Inneren der Kavität der ersten Werkzeughälfte angeordnet wird, - eine Funktionalfolie (2) im Inneren der Kavität der zweiten Werkzeughälfte angeordnet wird, wobei an der Funktionalfolie (2) zumindest eine Elektronikkomponente (5) angeordnet ist, welche in Richtung der Dekorfolie (1) weist, - die Schmelze des Kunststoffs (3) zwischen die Dekorfolie (1) und die Funktionalfolie (2) mittels in der zweiten Werkzeughälfte ausgebildeten Düsen eingespritzt wird, - die Kavität mittels Aufbringen eines Druckes auf die Schmelze des Kunststoffs (3) zwischen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte zur Prägung verkleinert wird, wobei das Verkleinern der Kavität mittels einer Bewegung der zweiten Werkzeughälfte erfolgt, und - die Schmelze des Kunststoffs (3) in der Kavität abgekühlt wird.Method for injection-stamping components (4) with at least one injected, internal electronic component (5), wherein a tool which has at least one cavity between a first mold half and a second mold half for receiving a melt of a plastic (3) is thereby provided in that - a decorative film (1) is arranged in the interior of the cavity of the first mold half, - a functional film (2) is arranged inside the cavity of the second mold half, wherein at least one electronic component (5) is arranged on the functional film (2) which points in the direction of the decorative film (1), - the melt of the plastic (3) between the decorative film (1) and the functional film (2) is injected by means formed in the second mold half nozzles, - the cavity by applying a pressure on the Melting of the plastic (3) between the first tool half and the second tool half te is reduced to the embossing, wherein the reduction of the cavity takes place by means of a movement of the second mold half, and - the melt of the plastic (3) is cooled in the cavity.
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