DE102020101962A1

DE102020101962A1 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BATTERIEMODUL- UND VERBINDUNGSPLATTENMONTAGE MIT INTEGRIERTER LEITERPLATTE und FLEXSCHALTUNG

Info

Publication number: DE102020101962A1
Application number: DE102020101962.9A
Authority: DE
Inventors: Evan J. Dawley
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN111615269B; US11058013B2; CN111615269A; US20200275555A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer ICB-Baugruppe für ein Batteriemodul, wobei die ICB-Baugruppe eine Leiterplattenbaugruppe (PCBA) und einen Trägerrahmen aufweist und das Abscheiden von Lotpaste auf eine Leiterplatte (PCB) und/oder eine flexible Leiterplatte (Flexschaltung) umfasst. Die Flexschaltung hat ein leitfähiges Foliensubstrat, das mit Isoliermaterial beschichtet ist, und definiert tafelförmige, fliegende Leitungen, die radial aus dem Umfang der Flexschaltung herausragen. Das Verfahren kann die Positionierung der Leiterplatte angrenzend an die Flexschaltung umfassen, so dass die Leiterplatte und die Flexschaltung in direktem Kontakt entlang einer flexiblen Schnittstellenfläche der Leiterplatte stehen, und das integrale Verbinden der Leiterplatte und der Flexschaltung entlang der Schnittstellenfläche, um die PCBA zu bilden. Die PCBA verbindet sich mit dem Trägerrahmen, um die ICB-Baugruppe aufzubauen. Das Batteriemodul kann durch Verbinden der ICB-Baugruppe mit den Batteriezellen des Batteriemoduls hergestellt werden.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren zur Herstellung von elektrochemischen Batteriemodulen und die damit verbundene Batterieabtast- und Überwachungsschaltung. Batteriepakete aus einem oder mehreren Batteriemodulen werden häufig als Gleichstromversorgung eingesetzt, z.B. in Fahrzeugantrieben, Kraftwerken und als Komponenten anderer mobiler und stationärer Systeme. Elektrische Energie, die in miteinander verbundenen Batteriezellen der Batteriemodule gespeichert ist, wird bei Bedarf innerhalb des Systems geleitet, um beispielsweise die Phasenwicklungen einer mehrphasigen elektrischen Maschine mit Strom zu versorgen oder eine Gleichstromvorrichtung direkt zu betreiben.
Eine elektrische Maschine mit Mehrphasen-/Wechselstrom (AC) umfasst typischerweise einen in Bezug auf einen Rotor angeordneten Stator. Wenn die elektrische Wechselstrommaschine als Wechselstrommotor konfiguriert ist, wird eine mehrphasige Spannung an die leitenden Wicklungen des Stators angelegt, um ein elektromagnetisches Wechselfeld um den Stator herum zu erzeugen. Die daraus resultierende Feldwechselwirkung zwischen dem Statorfeld und dem Magnetfeld des Rotors erzeugt ein Drehmoment auf dem Rotor, das direkt oder indirekt auf eine gekoppelte Last, z.B. über eine dazwischenliegende Getriebeanordnung, übertragen werden kann. Ebenso kann ein durch mechanische Drehung im System angetriebener elektrischer Generator Strom erzeugen und in die einzelnen Batteriezellen zurückleiten, um so den Akkupack aufzuladen. Lade- und Entladeströme, einzelne Zellspannungen, Ladezustände, Batterietemperaturen und andere relevante Batterieparameter können in Echtzeit von einer elektronischen Batteriesteuerung im oben beschriebenen System und anderen Systemen genau überwacht und geregelt werden, um die Leistung und Lebensdauer des Batteriepacks zu optimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Verfahrensausführungsformen zur Herstellung eines Batteriemoduls sind hierin offenbart. Das vorgesehene Batteriemodul kann in einem Batteriesystem mit einer externen Batteriesteuerung verwendet werden, die mit dem Batteriemodul in Verbindung steht, wobei die Batteriesteuerung hierin als Batteriesystem-Manager (BSM) bezeichnet wird. Der BSM überwacht und steuert letztlich den Stromfluss zu und von einzelnen Batteriezellen des Batteriemoduls, überwacht den aktuellen Zustand des Batteriemoduls und stellt möglicherweise weitere Batteriekontrollfunktionen zur Verfügung. Darüber hinaus kann der BSM periodisch Zellausgleichsfunktionen und/oder thermische Regelungsvorgänge einleiten, wobei diese und andere Funktionen durch die vorliegende Lehre erleichtert werden. Die Konstruktion des Batteriemoduls soll den Betrieb des BSM erleichtern.
Das Batteriemodul umfasst eine Verbindungsplattenanordnung („ICB-Baugruppe“), die gemäß den verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens wie nachstehend beschrieben aufgebaut ist. Die ICB-Baugruppe kann eine Leiterplattenbaugruppe („PCBA“) aufweisen, die auf einem Trägerrahmen montiert ist. Die Leiterplatte besteht integral aus zwei Hauptkomponenten: einer Zellenabtast-Leiterplatte („PCB“) und einer dünnen, flexiblen Leiterplatte („flex circuit“). Die ICB-Baugruppe umfasst auch leitfähige Sammelschienen, z.B. alternierende Kupfer- und Aluminium-Sammelschienen in einer möglichen Ausführungsform, oder Sammelschienen aus dem gleichen Material, z.B. Aluminium, Kupfer, Bimetall oder eine Kombination davon. Eine entsprechende Oberfläche jeder Sammelschiene wird im Rahmen des Verfahrens leitend mit der Flexschaltung verbunden, während die jeweiligen Sammelschienen leitend kontaktieren und/oder leitend mit einem entsprechenden Elektrodenanschluss einer bestimmten Batteriezelle verbunden sind. Die ICB-Baugruppe kann direkt und/oder über die Leiterplatte mit dem oben genannten BSM über eine drahtlose Funkverbindung (RF) und/oder durch Übertragen von Signalen über einen fest verdrahteten Satz von Übertragungsleitern kommunizieren.
Ein exemplarisches Verfahren zur Herstellung der ICB-Baugruppe umfasst das Aufbringen von Lotpaste auf die Leiterplatte und/oder die Flexschaltung. Die Flexschaltung, die ein mit Isoliermaterial beschichtetes leitfähiges Foliensubstrat aufweist, definiert flache fliegende Leitungen, die aus dem Umfang der Flexschaltung herausragen. Das Verfahren umfasst ferner das Positionieren einer im Wesentlichen starren Leiterplatte (PCB) unmittelbar neben der Flexschaltung, so dass die Leiterplatte und die Flexschaltung entlang einer flexiblen Schnittstellenoberfläche der Leiterplatte in Kontakt sind. Die Leiterplatte und die Flexschaltung werden dann integral zur Leiterplatte verbunden, die mit dem Trägerrahmen verbunden werden kann, um so die ICB-Baugruppe aufzubauen.
Die integrale Verbindung von Leiterplatte und Flex-Schaltung kann umfassen, dass die Leiterplatte und der Flex-Schaltkreis einem Reflow-Lötprozess unterzogen werden. In einigen Ausführungsformen wird das integrale Fügen gleichzeitig über den Reflow-Lötprozess durchgeführt. Alternativ kann das Fügen der Leiterplatte und der Flexschaltung auch die Verwendung von hitze- oder raumtemperaturvernetzten elektrisch leitfähigen Klebstoffen umfassen.
Das Verfahren kann das Füllen mindestens einer Bauteiloberfläche der Leiterplatte mit elektronischen Komponenten umfassen, die gemeinsam konfiguriert sind, um Parameter des Batteriemoduls zu messen.
Das Abscheiden von Lotpaste auf mindestens eine der Leiterplatten und die Flexschaltung kann beispielsweise das Abscheiden von Lotpaste auf diskrete Lötstellen der Flexschaltung umfassen.
Der Trägerrahmen kann die Sammelschienen umfassen, wobei das Verfahren möglicherweise die leitende Verbindung der Leiterplatte mit solchen Sammelschienen umfasst.
Einige Ausführungsformen des Verfahrens umfassen das Aufsetzen der Leiterplatte auf eine Stützfläche des Trägerrahmens, so dass jede der fliegenden Leitungen an eine entsprechende Sammelschiene angrenzt. Das leitfähige Verbinden der Leiterplatte mit den Sammelschienen in dieser Ausführungsform kann das leitfähige Verbinden eines nicht isolierten Teils der fliegenden Leitungen mit einer entsprechenden der Sammelschienen umfassen.
Das leitfähige Verbinden der Leiterplatte mit den Sammelschienen kann optional die Verwendung eines Laserschweißverfahrens, eines Ultraschallschweißverfahrens oder eines Widerstandsschweißverfahrens zum Schweißen der fliegenden Leitungen an die Sammelschienen umfassen.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens kann das Aufbringen von Verguss- oder Umspritzmaterial zum Beschichten mindestens eines Teils des Trägerrahmens und mindestens eines Teils der Leiterplatte umfassen.
Das Verfahren kann das Bestücken einer Bauteiloberfläche der Leiterplatte mit elektronischen Komponenten umfassen, bevor die Leiterplatte und die Flexschaltung integral gebildet werden.
Ein Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls wird ebenfalls offenbart. Das Verfahren kann das Verbinden der PCBA mit dem Trägerrahmen zum Aufbau der ICB-Baugruppe umfassen, was wiederum das leitfähige Verbinden eines nicht isolierten Abschnitts jedes der fliegenden Leitungen zu einer entsprechenden leitfähigen Stromschiene des Trägerrahmens und das leitfähige Verbinden der ICB-Baugruppe mit den Batteriezellen zum Bilden des Batteriemoduls umfassen kann.
Die obige Zusammenfassung soll nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellen. Vielmehr veranschaulicht die vorstehende Zusammenfassung einige der hierin beschriebenen neuen Aspekte und Merkmale. Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der repräsentativen Ausführungsformen und Modalitäten für die Durchführung der vorliegenden Offenbarung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Teilexplosionsdarstellung eines Batteriesystems gemäß einer Ausführungsform, wobei das Batteriesystem eine Batteriesteuerung und ein Batteriemodul mit einer Verbindungsplattenanordnung („ICB-Baugruppe“) umfasst, die aus einer integral ausgebildeten Leiterplatte („PCB“) und einer flexiblen Leiterplatte („Flex-Schaltung“) wie hierin im Detail beschrieben besteht.
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Leiterplattenanordnung („PCBA“), die als Teil der in 1 dargestellten ICB-Baugruppe verwendet werden kann.
3 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ICB-Baugruppe, die als Teil des in 1 dargestellten Batteriemoduls verwendbar ist.
3A ist eine perspektivische Darstellung eines Teils der ICB-Baugruppe von 3, aufgenommen entlang der Schnittlinie 3A-3A.
4 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Unterseite der in 3 dargestellten ICB-Baugruppe nach einem optionalen Verguss- oder Umspritzprozess.
4A ist eine schematische Querschnittsseitenansicht der ICB-Baugruppe entlang der Schnittlinie 4A-4A von 4.
Die 4B-4G sind schematische Querschnittsdarstellungen von alternativen Ausführungsformen der in 4 dargestellten ICB-Baugruppe.
5-7 sind schematische perspektivische Explosionsdarstellungen von alternativen Konfigurationen der in 2 dargestellten PCBA.
Die 8 und 9 sind schematische perspektivische Ansichtsdarstellungen einer Oberfläche der in 1 dargestellten Leiterplatte gemäß zwei möglichen Ausführungsformen.
10 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils der flexiblen Schaltung, der als Teil der in 2 dargestellten Leiterplatte verwendbar ist.
11A-D sind schematische Seitenansichtsdarstellungen verschiedener PCB-flexibler Schaltungskonfigurationen zur Verwendung in der in 2 dargestellten Leiterplatte.
12 und 13 sind Flussdiagramme, die exemplarische Prozesse zur Herstellung einer ICB-Baugruppe für den Einsatz im exemplarischen Batteriesystem von 1 beschreiben.

Die vorliegende Offenbarung kann verschiedene Modifikationen und alternative Formen aufweisen, und einige repräsentative Ausführungsformen sind beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Neuartige Aspekte dieser Offenbarung beschränken sich nicht nur auf die in den oben genannten Zeichnungen dargestellten besonderen Formen. Vielmehr soll die Offenbarung Änderungen, Äquivalente und Kombinationen umfassen, die in den Anwendungsbereich der Offenbarung fallen und von den beigefügten Ansprüchen erfasst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie hierin in Bezug auf offenbarte Werte oder Bereiche verwendet, bedeutet der Begriff „etwa“, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt, z.B. eine vernünftige Nähe zum Wert oder nahezu, wie ± 10 Prozent der angegebenen Werte oder Bereiche. Wenn die Ungenauigkeit des Begriffs „etwa“ in der Kunst mit dieser gewöhnlichen Bedeutung nicht anders verstanden wird, dann zeigt „etwa“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Methoden zum Messen und Verwenden solcher Parameter ergeben können. Darüber hinaus umfasst die Angabe von Bandbreiten die Angabe von Werten und weiter unterteilten Bandbreiten innerhalb des gesamten Bereichs.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, ist in 1 ein Batteriesystem 10 dargestellt. Das Batteriesystem 10 kann ein Batteriemodul 12 und eine Hauptbatteriesteuerung umfassen, wobei eine solche Steuerung im Folgenden als Batteriesystemmanager (BSM) 50 bezeichnet wird. Das BSM 50 kommuniziert mit dem Batteriemodul 12 über eine Verbindungsplattenanordnung („ICB Baugruppe“) 14 des Batteriemoduls 12, wie durch einen Doppelpfeil CC angezeigt. Die Zweiwegekommunikation kann über fest verdrahtete Übertragungsleiter und/oder drahtlos über ein geeignetes hochfrequentes (RF)-basiertes Verbindungs- und Kommunikationsprotokoll erfolgen.
Im Allgemeinen und wie in 5 am besten dargestellt, umfasst die ICB-Baugruppe 14 von 1 eine Leiterplattenbaugruppe („PCBA“) 140, deren integrale Komponenten eine Leiterplatte („PCB“) 16 und eine flexible Leiterplatte („Flexschaltung“) (FLX) 18 umfassen. Die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 sind integral ausgebildet oder konstruiert, z.B. durch Verwendung eines SMT-basierten Lötverfahrens (Reflow Surface Mounted Technology) oder eines anderen geeigneten Herstellungsverfahrens, wie hierin dargelegt. Wenn die ICB-Baugruppe 14 von 1 wie hierin beschrieben konfiguriert ist, kann die Herstellung der ICB-Baugruppe 14 und damit des Batteriemoduls 12 gegenüber alternativen Prozessen gestrafft werden, um die Anzahl und Reihenfolge der Herstellungsschritte zu reduzieren, die für die Verbindung der Zellenüberwachungsplatine 16 mit der Flexschaltung 18 erforderlich sind.
Weiterhin kann diese elektronische Batteriesteuervorrichtung oder ein Netzwerk solcher Vorrichtungen in Bezug auf das BSM 50 von 1 einen oder mehrere digitale Computer mit jeweils einem Prozessor (P) und ausreichenden Mengen und Typen von Speicher (M) umfassen, z.B. Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher und elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher. Wie bereits erwähnt, kann das BSM 50 optional in drahtloser Verbindung mit der ICB-Baugruppe 14 platziert werden. In einer solchen Ausführungsform kann das BSM 50 einen RF-Sender-Empfänger (Tx) umfassen, der konfiguriert ist, um drahtlose Signale von der ICB-Anordnung 14 zu empfangen, z.B. einen entsprechenden RF-Sender 20X davon, wie in 2 dargestellt, um die Zweiwegekommunikation zu ermöglichen, die durch den Doppelpfeil CC angezeigt wird. Zu den beispielhaften Batterieparametern, die drahtlos an und/oder von der BSM 50 übertragen werden können, gehören Zellspannungen, Temperaturen, Wärmeregulierung und/oder Zellausgleichssteuersignale und andere anwendungsspezifische Werte sowie Steuersignale von der BSM 50, die eine bestimmte Zustandsänderung des Batteriemoduls 12 anordnen, z.B. während eines Zellladungsausgleichsprozesses. Das BSM 50 kann Softwareprogramme mit dem Prozessor (P) in der Gesamtbetriebskontrolle des Batteriemoduls 12 und/oder einem Batteriepack (nicht dargestellt) ausführen, in dem das Batteriemodul 12 verwendet wird.
In einer möglichen Ausführungsform kann eine HF-Kommunikationsschaltung des BSM 50 unter Verwendung des oben genannten HF-Sende-Empfängers (Tx) ein 2,4-GHz-Protokoll über ein sicheres drahtloses Netzwerk verwenden, so dass Batteriedaten mit Niedrigleistungs-Funkwellen übertragen werden. Wie zu erwarten ist, umfassen 2,4-GHz-Protokolle im Allgemeinen einen Frequenzbereich von etwa 2,402 - 2,480 GHz. Andere HF-Frequenzbereiche, einschließlich neu entstehender 5-GHz-Protokolle oder früherer Protokolle, die im Sub-1-GHz-Bereich arbeiten, können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
2 ist eine perspektivische Ansichtsdarstellung der oben genannten PCBA 140 mit Bezug auf 5 und zeigt die Leiterplatte 16 nach der integralen Verbindung mit der Flexschaltung 18. Die Leiterplatte 16 weist mindestens eine Bauteiloberfläche 16C auf, z.B. eine Oberseite aus der Perspektive von 2 und/oder eine Unterseite, und Zellenerkennung und Überwachung von elektronischen Bauteilen 20, die an der/den Bauteiloberfläche(n) 16C montiert sind. Wie von einem Fachmann geschätzt wird, können die verschiedenen elektronischen Komponenten 20 anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Speicherchips, Widerstände, Kondensatoren, Dioden usw. umfassen. Eine oder mehrere der elektronischen Komponenten 20 können als HF-Sende-Empfängerkomponente 20X konfiguriert werden, so dass die PCBA 140/ICB-Baugruppe 14 drahtlos mit dem HF-Sende-Empfänger (Tx) des BSM 50 kommunizieren kann, wie in 1 dargestellt. Die in 2 dargestellte Konfiguration und Platzierung der elektronischen Komponenten 20 ist nicht einschränkend und kann je nach Anwendung der PCBA 140 und des Batteriemoduls 12 variieren.
Die in 2 dargestellte Flexschaltung 18 definiert eine Vielzahl von radialen Laschen, die über ihren Umfang verteilt sind. Solche radialen Laschen, die im Folgenden und in der allgemeinen Technik als „fliegende Leitungen“ 22 bezeichnet werden, erstrecken sich radial nach außen vom Umfang der Flexschaltung 18 und können je nach Ausführung gleichmäßig oder ungleichmäßig beabstandet oder verteilt sein. Die fliegenden Leitungen 22 werden schließlich über eine entsprechende Sammelschiene 30 leitend mit den Batteriezellen 24 von 1 verbunden, z.B. durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder Widerstandsschweißen, wie in 1 dargestellt.
Die Leiterplatte 16 von 2 kann mit den elektronischen Komponenten 20 bestückt werden, z.B. im Pick-and-Place-Verfahren, und in Bezug auf die Flexschaltung 18 positioniert werden. Die angrenzende Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 können dem oben beschriebenen Reflow-SMT-Lötprozess unterzogen werden, wobei optionale Variationen davon im Folgenden in Bezug auf die 11A-11D beschrieben werden, um die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 integral und dauerhaft in die einheitliche Leiterplatte 140 einzubinden. Die elektronischen Komponenten 20 überwachen und melden gemeinsam den aktuellen Zustand des Batteriemoduls 12 an das BSM 50 von 1 und/oder an andere elektronische Steuergeräte in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung des Batteriesystems 10, wobei die elektrische und kommunikative Verbindung zu den Batteriezellen 24 von 1 durch die integrierte Verbindung der PCB 16 mit der Flexschaltung 18 erleichtert wird.
Unter kurzer Bezugnahme auf 10 ist die Flexschaltung 18 in schematischer Querschnittsansicht in der Nähe eines diskreten Lötpads oder einer Landung 36 dargestellt. Die Lötöffnung 36 wird durch einen Isolationsabstand 42 freigelegt, wie nachfolgend mit Bezug auf 5 beschrieben. Die Flexschaltung 18 ist konfiguriert, um gemessene Spannungs- und/oder Temperatursignale von einzelnen Zellklemmen 26 der Batteriezellen 24 zu übertragen, die beide in 1 dargestellt sind. Die Flexschaltung 18 in ihren verschiedenen Ausführungsformen besteht aus einem dünnen Substrat 18S aus leitfähigem Material, z.B. Metallfolie.
Der Begriff „dünn“ bezieht sich auf eine entsprechende Dicke der Leiterplatte 16 und kann daher je nach Anwendung variieren, ist aber im Allgemeinen kleiner als etwa 0,2 mm. Das Substrat 18S kann mit einer elektrisch isolierenden Schicht 38 beschichtet werden, z.B. Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid (PI), etc. Eine Klebebindeschicht 47 wie Epoxy kann verwendet werden, um das Substrat 18S an der Isolationsschicht 38 zu befestigen, oder die Isolationsschicht 38 kann selbstklebend sein. Alternativen sind denkbar. So können beispielsweise anstelle der diskreten Lötstellen 36, wie in 10 dargestellt, eine oder beide Hauptflächen des Substrats 18S mit Material, z.B. Kupfer und/oder Nickel, abgeschieden oder beschichtet werden, wenn das Substrat 18S Aluminium ist, wobei die Isolationsabstände 49 eine gestaltete Fläche des leitenden Materials freigeben, um die diskreten Stellen 36 zu definieren.
Das Ausgangsmaterial für die Herstellung des Substrats 18S kann in einigen Ausführungsformen Aluminium sein, ohne die Konstruktion auf ein solches Material zu beschränken. Wenn beispielsweise Kupfer für das Substrat 18S verwendet wird, kann ein anderes Material als Kupfer auf das Kupfersubstrat 18S als Lötanschlüsse 36 aufgebracht oder beschichtet werden, um das Löten zu verbessern. Wie bereits erwähnt, kann der Abscheidungs-/Beschichtungsprozess global auf der gesamten Fläche des Substrats 18S durchgeführt werden und muss daher nicht lokal angewendet werden. In jedem Fall stimmen die Grenzen der Lötstellen 36 mit den Grenzen der Isolationsabstände 49 überein, durch die das Lotmaterial während eines SMT-Lötprozesses wiederaufgeschmolzen wird.
Unter kurzer Bezugnahme auf die 11A-11D können eine oder zwei Oberflächen der Leiterplatte 16 als Bauteiloberflächen 16C in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden. Zusätzlich ist hierin eine flexible Schnittstellenfläche 161 definiert als die besondere Oberfläche der Leiterplatte 16, die integral mit der flexiblen Schaltung 18 verbunden ist. Das heißt, der Begriff „Schnitstellen“ bezieht sich auf unmittelbar benachbarte und angrenzende Oberflächen der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18, die auch eine Bauteiloberfläche 16C sein können oder nicht.
11A zeigt beispielsweise eine exemplarische Ausführungsform, bei der die mit einer exemplarischen elektronischen Komponente 20 bestückte Bauteiloberfläche 16C diametral gegenüber der flexiblen Schnittstellenoberfläche 161 angeordnet ist. Im Vergleich dazu zeigt 11B eine Bauteiloberfläche 16C und eine flexible Schnittstellenoberfläche 16I auf der gleichen Seite der Leiterplatte 16. Optional kann eine andere Bauteiloberfläche 16C in einer möglichen zweiseitigen Bestückung der Leiterplatte 16 diametral gegenüber der flexiblen Schnittstellenoberfläche 161 liegen. 11C spiegelt im Wesentlichen die Konfiguration von 11A, so dass die Bauteiloberfläche 16C und das exemplarische elektronische Bauteil 20 der flexiblen Schnittstellenoberfläche 161 diametral gegenüberliegen, wobei die Flexschaltung 18 aus der Perspektive von 11C oberhalb der Leiterplatte 16 und aus der Perspektive von 11A unterhalb der Leiterplatte 16 liegt. Ein Fenster 45 in der Flexschaltung 18, das im Folgenden mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben wird, kann in den exemplarischen Konfigurationen der 11B und 11D verwendet werden, damit die elektronische(n) Komponente(n) 20 zumindest teilweise durch das Fenster 45 ragen kann (können), z.B. um bestimmte Packungsoptionen zu ermöglichen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst das Batteriemodul 12 die zuvor genannten Batteriezellen 24. Die Batteriezellen 24 können in einem Schutzgehäuse eingeschlossen oder von einem Schutzgehäuse umgeben sein, von dem zwei Endplatten 29 in 1 sichtbar sind und von denen zwei Seitenplatten zur Veranschaulichung weggelassen werden. Ebenfalls entfällt eine Batterieabdeckung, die das Batteriemodul 12 überspannt und dadurch verhindert, dass Schmutz, Feuchtigkeit und Fremdkörper die ICB-Baugruppe 14 und/oder die Batteriezellen 24 berühren. Das Batteriemodul 12 kann eine anwendungsgerechte Anzahl solcher Batteriezellen 24, wie beispielsweise zwanzig Batteriezellen 24 in der dargestellten exemplarischen Ausführungsform, oder mehr oder weniger Batteriezellen 24 in anderen Ausführungsformen umfassen. Während ein Batteriemodul 12 in 1 zur Veranschaulichung der Einfachheit dargestellt ist, können mehrere Batteriemodule 12 zu einem Batteriepack mit einem anwendungsgerechten Spannungsniveau verbunden werden, wie es von denjenigen mit gewöhnlichem Fachwissen in der Technik geschätzt wird.
Jede einzelne Batteriezelle 24 des in 1 dargestellten Batteriemoduls 12 umfasst entsprechende Zellenelektrodenklemmen 26 mit abwechselnd positiven und negativen Polaritäten. Während die „can-style“-Batteriezellen 24 dargestellt sind, können im Rahmen der Offenbarung andere Ausführungsformen der Batteriezellen 24 verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf folienverpackte Batteriezellen mit vorstehenden Folienlaschenverlängerungen oder anderen Arten von Batteriezellen.
Die ICB-Baugruppe 14 umfasst einen Trägerrahmen 28, der wiederum optional als allgemein flache, rechteckige Wannenstruktur aus hitzebeständigem Kunststoff ausgeführt werden kann. Alternativ kann der Trägerrahmen 28 aus einem isolierten Metall und/oder einem dielektrischen Material aufgebaut sein, das konfiguriert ist, um die leitenden Stromschienen 30 um die Umfangskanten des Trägerrahmens herum wie dargestellt zu tragen und freizulegen. Die Sammelschienen 30 können in einer Ausführungsform aus Aluminium gefertigt werden, was das Laserschweißen der fliegenden Leitungen 22 erleichtert, wenn die fliegenden Leitungen 22 ebenfalls aus Aluminium bestehen. In anderen Konfigurationen können die Sammelschienen 30 und die freien Leitungen 22 aus anderen Materialien als Aluminium, z.B. Kupfer, bestehen. Unterschiedliche Materialien können in anderen Ausführungsformen verwendet werden, wie beispielsweise Aluminium-Sammelschienen 30 und fliegende Leitungen 22 aus Kupfer oder umgekehrt. Fliegende Leitungen 22 mit einer Oberflächenbehandlung können in gleicher Weise wie die Lötstützpunkte aufgebaut sein, um die Befestigung an den Sammelschienen 30 zu erleichtern, z.B. können fliegende Leitungen 22 aus Aluminium Kupfer aufweisen, das auf der/den Oberfläche(n) angeordnet ist/sind, um das leitfähige Verbinden oder Schweißen mit Kupfersammelschienen 30 zu erleichtern.
Der in 1 dargestellte Trägerrahmen 28 kann eine Stützfläche 32 umfassen, auf der die PCBA 140 angeordnet ist, wobei die Stützfläche 32 von den Sammelschienen 30 in der dargestellten Ausführungsform flankiert wird. Wenn die PCBA 140 beispielsweise als längliches Rechteck geformt ist, kann die Stützfläche 32 eine komplementäre längliche rechteckige Form aufweisen. Andere Formen der PCBA 140 und der Stützfläche 32 können im Rahmen der Offenbarung verwendet werden, z.B. quadratisch, oval, unregelmäßig usw., haben aber typischerweise komplementäre/passende Formen, so dass die PCBA 140 nach dem Sitzen sicher auf und/oder innerhalb der Stützfläche 32 aufliegt oder nistet.
Die ICB-Baugruppe 14 kann mit dem Batteriemodul 12 befestigt oder anderweitig sicher verbunden werden, z.B. durch Laschen, Schrauben, Schnappschlösser und/oder Schweißen, was die Zellenelektrodenklemmen 26 entweder in dauerhaften leitenden Kontakt mit oder in die Nähe einer entsprechenden Sammelschiene 30 zwingt. Die Sammelschienen 30 können mit den Zellenelektrodenklemmen 26 mit einem geeigneten Schweißverfahren, z.B. Laserschweißen, leitend verbunden werden. Die fliegenden Leitungen 22 werden leitend mit den Sammelschienen 30 durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen, Schweißen und/oder ein anderes geeignetes Verfahren verbunden, das gleichzeitig oder nach dem Verbinden der Sammelschienen 30 mit den Zellenelektrodenanschlüssen 26 auftreten kann. Optional können die fliegenden Leitungen 22 an den Sammelschienen 30 befestigt werden, bevor die Sammelschienen 30 an den Zellenelektrodenklemmen 26 der Batteriezellen 24 verschweißt werden. Als weitere optionale Ausführungsform können die freien Leitungen 22 an den Sammelschienen 30 befestigt werden, bevor die ICB-Baugruppe 14 auf das Batteriemodul 12 von 1 geladen wird.
Die 3 und 3A zeigen eine Ausführungsform des Trägerrahmens 28 für die ICB-Baugruppe 14, die die oben genannten Sammelschienen 30 umfasst und/oder trägt, z.B. durch Anordnen einer entsprechenden der Sammelschienen 30 in einem einzelnen Wannenfenster 28W. Wie die Nahaufnahme von 3A entlang der Schnittlinie 3A-3A von 3 am besten zeigt, weist die Leiterplatte 16 eine Dicke (D1) auf, die eine Dicke (D2) der Flexschaltung 18 deutlich überschreitet. Die Dicke (D1 + D2), abzüglich einer Höhe der elektronischen Komponenten 20 (siehe 2), kann in einigen Ausführungsformen etwa 2 mm betragen, wobei die Dicke D2 in der Größenordnung von etwa 0,2 mm oder weniger liegt, wie oben erwähnt.
Im Gegensatz zur Leiterplatte 16, die weitgehend aus einem im Wesentlichen starren Substrat aus lötmaskiertem Glasfaser-Epoxidharz oder einem anderen halbstarren Substratmaterial aufgebaut sein kann, ist die hierin vorgesehene Flexschaltung 18 aus einem dünnen, flexiblen Foliensubstrat 18S und Isoliermaterial 38 aufgebaut, wie in 10 dargestellt. Ein nicht isoliertes Klemmenende 122 der jeweiligen fliegenden Leitungen 22 kann sanft abgelenkt oder abgewinkelt in Kontakt oder Nähe einer entsprechenden Sammelschiene 30 gebracht und anschließend sicher verschweißt werden. Ein Vorteil der Verwendung einer Metallfolienkonstruktion für die Flexschaltung 18 ist die daraus resultierende Verbesserung der Zugentlastung, insbesondere an oder entlang von Schweißnähten, die die Flexschaltung 18 mit der Leiterplatte 16 verbinden. Während in 3A ein nicht isoliertes Klemmenende 122 dargestellt ist, ist es auch möglich, das Isoliermaterial 38 bis zum Rand des Klemmenendes 122 auszudehnen und eine Öffnung im Isoliermaterial 38 vorzusehen, die groß genug ist, um Schweißen zu ermöglichen.
4 zeigt eine Unterseite 14U der ICB-Baugruppe 14. 4A wird entlang der Schnittlinie 4A-4A von 4 aufgenommen und entspricht im Allgemeinen der in 11B dargestellten Anordnung wie oben beschrieben. Sobald die Leiterplatte 16 integral mit der Flexschaltung 18 zur Bildung der Leiterplatte 140 aus 2 ausgebildet ist, können Teile des Trägerrahmens 28 und andere Komponenten durch Vergießen oder Umspritzen des Materials 35 in eine geeignete Tiefe beschichtet werden. Wie zu erwarten ist, umfasst das Vergießen oder Umspritzen das Abdecken oder Verkapseln der elektronischen Komponenten 20 und/oder ihrer elektrischen Schnittstellen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit. Im Niederdruck-Spritzgussverfahren können bestimmte Teile der PCBA 140 gekapselt werden, um die gewünschten Schnittstellen abzudichten. Das Material 35 kann ein Material auf Silikonbasis, ein Harz auf Epoxidbasis, Polyamid, Kunststoffgel oder ein wärmehärtbares, bei Raumtemperatur härtbares oder ultraviolett (UV) härtbares Material in verschiedenen nicht einschränkenden Ausführungsformen sein, wobei diese Materialien zusätzlichen Schutz und Korrosionsbeständigkeit für beschichtete Oberflächen bieten. Freiliegende Unterseiten 30U der Sammelschienen 30 kontaktieren letztlich die Zellenelektrodenklemmen 26 von 1 oder sind leitend mit diesen verbunden, um bei der Montage des Batteriemoduls 12 eine elektrische Schaltung zu vervollständigen.
Die 4B-4E zeigen alternative Verguss- oder Umspritzvorrichtungen, die im Rahmen der Offenbarung verwendbar sind. Die 4A und 4B entsprechen der relativen Positionierung der Flexschaltung 18 und der Leiterplatte 16, wie in den 11C und 11 B dargestellt. Somit können die Komponenten 20 von 2, die sich auf der Einzelkomponentenoberfläche 16C befinden, in das Verguss- oder Überformmaterial 35 eingekapselt werden. Die 4C und 4D hingegen zeigen beide einen optionalen Trägerrahmen 128. In Verbindung mit der Leiterplatte 16 kann der Trägerrahmen 128 Hohlräume 55 definieren, die leer (4C) oder mit dem Material 35 gefüllt sein können (4D). Um die Verwendung des Materials 35 in 4D zu erleichtern, kann der Trägerrahmen 128 eine Füllöffnung 57 umfassen, durch die das Material 35, z.B. Vergussmaterial oder ein anderes geeignetes Umspritzmaterial, in die Hohlräume 55 eingespritzt werden kann. 4E zeigt die Ausführungsform von 4D, jedoch mit dem Zusatz einer Durchgangsbohrung 11 in der Leiterplatte 16, damit das Material 35 auf die Leiterplatte 16 fließen kann, z.B. zum zusätzlichen Schutz von Verbindungen auf der Flex-Schnittstellenoberfläche 16I oder zur zusätzlichen mechanischen Rückhaltung.
4F stellt eine weitere Ausführungsform dar, in der die Leiterplatte 16 von der Unterseite des Trägerrahmens 28 aus installiert wird, wie durch Pfeil A angezeigt. Pfeil Z zeigt die typische aufwärts gerichtete Z-Richtung eines kartesischen Koordinatenbezugssystems, so dass sich eine Oberseite des Trägerrahmens 28 am Boden von 4F befindet. Die PCBA 140 wird in Pfeilrichtung A am Trägerrahmen 28 montiert, wobei das Verguss- oder Umspritzmaterial 35 von der Oberseite des Trägerrahmen 28 aufgebracht wird. Die Ausführungsformen der 4C und 4D mit Hohlräumen 55 können ebenfalls auf diese Weise konstruiert werden.
Unter Bezugnahme auf 4G, das zur Konstruktion der Anordnungen der 11C oder 11D verwendet werden kann, kann die ICB-Baugruppe 14 optional aus einzelnen Teilen aufgebaut werden. So kann beispielsweise die Leiterplatte 16 von der Unterseite des Trägerrahmens 28, wie durch Pfeil B angegeben, installiert werden. Die Flexschaltung 18 kann auf der Flex-Schnittstellenfläche 16I, wie durch Pfeil C angegeben, installiert werden. Danach kann die gesamte ICB-Baugruppe 14 von 4G einem Reflow-SMT-Lötprozess unterzogen werden, oder die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 können selektiv gelötet oder gebunden werden, z.B. mit einem leitfähigen Klebematerial.
Unter Bezugnahme auf 5 wird die PCBA 140 von 2 in Explosionszeichnung dargestellt, um bestimmte wichtige strukturelle Details weiter zu veranschaulichen. Die Bauteiloberfläche 16C ist aus der Perspektive von 5 sichtbar, wobei die verschiedenen elektronischen Komponenten 20 von 2 zur veranschaulichenden Einfachheit weggelassen wurden. Aus Gründen der SMT-Prozesskompatibilität kann die Flexschaltung 18 die vorstehend genannten lokalisierten/diskreten Landeflächen 36 umfassen, die aus einem lötbaren Material aufgebaut sein können, das gleich oder verschieden von dem ist, das zum Aufbau des Substrats 18S der Flexschaltung 18 verwendet wird, z.B. Kupfer, wenn das Substrat 18S Aluminium ist. Die Flexschaltung 18 kann auch einen oder mehrere Klebeflächen 37, z.B. Haftkleber, umfassen, die schematisch als quadratische Flächen dargestellt sind, die aber in Größe und/oder Lage auf der Flexschaltung 18 variieren können. Die Verwendung solcher Klebestellen 37 kann die temporäre Befestigung der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 vor dem SMT-Lötprozess erleichtern.
Weiterhin kann Oberflächenbehandlungsmaterial der Lötpositionen 36 in Bezug auf die diskreten Lötpositionen 36 unter Verwendung eines geeigneten Materialabscheidungs- oder Beschichtungsverfahrens auf die Flexschaltung 18 aufgebracht werden, und zwar an oder kurz hinter einer entsprechenden Verbindung zwischen jeder einzelnen fliegenden Leitung 22 und einer Hauptoberfläche 19 der Flexschaltung 18. Die Hauptfläche 19 ist hierin definiert als die Fläche der Flexschaltung 18, die nicht gleich groß ist wie die der fliegenden Leitungen 22, d.h. die Landungen 36 können auf der Hauptfläche 19 unmittelbar neben den fliegenden Leitungen 22 angeordnet sein. Die Verwendung von Aluminium als Konstruktionsmaterial des Substrats 18S in Verbindung mit kleinen Pads der Kupferoberflächenbehandlung als Lötstützpunkte 36 kann gegenüber Ansätzen, die mit einer Laminierung oder Montage von Kupferfoliensubstrat 18S und fliegenden Leitungen 22 aus Aluminium beginnen und das Kupfer wegätzen, z.B. in Bezug auf reduzierten Kupfergehalt und damit verbundene Material- und Prozesskosten, vorteilhaft sein.
Die Flexschaltung 18 ist in der nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsform von 5 rechteckig und weist somit zwei gegenüberliegende, parallele, längliche Seitenkanten 41 und zwei gegenüberliegende, parallele Endkanten 43 auf. Die fliegenden Leitungen 22 erstrecken sich radial nach außen von den länglichen Seitenkanten 41. Die tatsächliche Anzahl der an einer gegebenen Seitenkante 41 vorhandenen Litzen 22 kann von den dargestellten Ausführungsformen abweichen, ohne die Abmessungen der Hauptfläche 19 zu verändern. Ein solches Merkmal kann die Rekonfiguration der Leiterplatte 16 für die Verwendung mit verschiedenen Sammlungen von Komponenten 20 erleichtern, z.B. für die Verwendung mit Batteriemodulen 12 mit weniger Batteriezellen 24 als in 1 dargestellt. In diesem Fall behält die Leiterplatte 16 von 5 den in 1 dargestellten allgemeinen Platzbedarf bei, was wiederum die Bestückung einer gemeinsamen Leiterplatte 16 mit verschiedenen Kombinationen der elektronischen Komponenten 20 für den Einsatz in mehreren Konfigurationen des Batteriemoduls 12 ermöglicht. Außerdem kann die genaue Leiterplatte 16 einschließlich aller elektronischen Komponenten 20 in verschiedenen Konfigurationen des Batteriemoduls 12 gemeinsam/gleich sein, z.B. kann die Leiterplatte 16 zum Erfassen von Signalen von zwanzig Batteriezellen 24 auch für sechzehn Batteriezellen 24 verwendet werden.
Im Allgemeinen kann die in 5 dargestellte Konfiguration durch ein Verfahren erfolgen, bei dem Lotpaste auf die Lötpositionen 36 der Flexschaltung 18 aufgebracht wird. Alternativ kann Lotpaste auf die entsprechenden Lötpads 65 und/oder 66 der Leiterplatte 16 aufgetragen werden (siehe 7). Die Leiterplatte 16 wird mit den verschiedenen in 2 dargestellten Komponenten 20 bestückt, z.B. durch einen Pick-and-Place-Prozess, und dann mit der Flexschaltung 18 platziert und verbunden, oder die Flexschaltung 18 kann mit der Leiterplatte 16 aufgenommen, platziert und verbunden werden. Die in 5 dargestellten Klebestellen 37 können zwischen der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 zur zusätzlichen Rückhaltung verwendet werden, wie vorstehend erwähnt. Die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 werden dann im Reflowverfahren gelötet, um die oben beschriebene PCBA 140 zu konstruieren. Anschließend wird die Leiterplatte 140 am Tragrahmen 28 montiert und einem Schweißverfahren unterzogen, um die freien Leitungen 22 elektrisch mit den Sammelschienen 30 zu verbinden. Fliegende Leitungen 22 können auch mit den Sammelschienen 30 mit dem gleichen Fügeverfahren verbunden werden, mit dem die Sammelschienen 30 mit den Zellenelektrodenklemmen 26 verbunden werden.
Eine alternative ICB-Baugruppe 240 ist in 6 dargestellt. In dieser Konfiguration wird die oben beschriebene Flexschaltung 18 durch eine alternative Flexschaltung 180 ersetzt, bei der Material der Hauptfläche 19 entfernt wird, um das Fenster 45 der 11B und 11D zu definieren. Das Fenster 45 wiederum wird durch zwei umlaufende Seitenkanten 40 und gegenüberliegende Endkanten 42 definiert. Eine solche Ausführungsform ermöglicht ein einseitiges Design, bei dem die Bauteiloberfläche 16C angrenzend an die Flexschaltung 18 positioniert ist, wobei die Bauteile 20 durch das Fenster 45 ragen und somit unterschiedliche Baukonfigurationen in Bezug auf die Ausführungsform von 5 ermöglichen. Somit können die Schnittstellenoberfläche 161 und die Komponentenoberfläche 16C in einigen Ausführungsformen die gleiche Oberfläche sein.
Wie in 7 dargestellt, kann der Umfang der Leiterplatte 16 optional mit einer Vielzahl von Lötanschlüssen 65 ausgestattet werden. Der Abstand zwischen und die Anzahl der Lötanschlüsse 65 und/oder 66 können je nach Konfiguration des Batteriemoduls 12 aus 1 variieren. So können beispielsweise in einer Ausführungsform, in der die Leiterplatte 16 mit einem Batteriemodul 12 mit zwanzig Batteriezellen 24 mit jeder Zelle 24 elektrisch in Reihe verwendet wird, einundzwanzig beabstandete Lötpads 65 um den Umfang der Leiterplatte 16 herum angeordnet sein. Wird die Leiterplatte 16 mit einem anderen Batteriemodul 12 verwendet, z.B. einer mit zwanzig Batteriezellen 24, mit zehn Gruppen von zwei Zellen 24 elektrisch parallel, können elf beabstandete Lötpads 66 um den Umfang der Leiterplatte 16 herum verwendet werden.
Wie auch in 7 dargestellt, kann die Leiterplatte 16 beide Lötstellen 65 und 66 enthalten, so dass der gleiche Platzbedarf und/oder die gleiche Bestückung der elektronischen Komponenten 20 auf der Leiterplatte 16 sowohl für die 20-Zellen-24-Gruppe als auch für die 10-Zellen-24-Konfiguration des Batteriemoduls 12 verwendet werden kann. Die Flexschaltung 18 kann Lötstützpunkte 36 entsprechend den Pads 65 oder 66 oder Lötstützpunkte 36 entsprechend den Pads 65 und 66 enthalten, wobei in diesem Fall die Lötpads 65 elektrisch mit den fliegenden Leitungen 22 verbunden sein können und die Lötpads 66 mechanisch gelötet, aber elektrisch nicht verbunden sein können, d.h. zur Unterstützung der mechanischen Befestigung der Flexschaltung 18 an der Leiterplatte 16.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein optionaler gemeinsamer/geteilter Lötbereich 68 verwendet werden, wobei der Lötbereich 68 „gemeinsam“ oder „geteilt“ im Sinne seiner Verwendung in den beiden exemplarischen Batteriemodulen 12 ist. Der Abstand oder Pitch zwischen benachbarten Lötpads 65 oder 66 entspricht dem Abstand oder Pitch zwischen den Sammelschienen 30, der wiederum durch die Konfiguration und den Abstand der Batteriezellen 24 aus 1 eingestellt wird. Daher können die Anzahl und der Abstand der Lötpads 65 oder 66 je nach Anwendung variieren.
Unter Bezugnahme auf 8 können andere Oberflächenbehandlungen der Leiterplatte 16 verwendet werden, um verschiedene Leistungsvorteile zu erzielen. So kann beispielsweise ein Flip-Chip- oder Kugelgitter-Array (BGA)-Ansatz eine BGA-Matrix 44 sowohl von elektrisch funktionalen als auch von mechanischen Lötverbindungen umfassen. An anderer Stelle auf der Leiterplatte 16 können zusätzliche Dummy-Lötanschlüsse 46 und 48 um den Umfang der Leiterplatte 16 herum angeordnet werden. Die BGA-Matrix 44 und die Dummy-Lötverbindungen 46 und 48 können verwendet werden, um die Gesamtsteifigkeit und strukturelle Integrität der Leiterplatte 140 und ihrer verschiedenen Ausführungsformen zu erhöhen, anstatt funktionale elektrische Verbindungen herzustellen.
Eine alternative Ausführungsform, die in 9 dargestellt ist, umfasst die in der Leiterplatte 16 ausgebildeten Durchgangsbohrungen 56, z.B. zur Verwendung mit Befestigungselementen oder Schnappverbindern zur Befestigung der Leiterplatte 16/PCBA 140 am Trägerrahmen 28 der 1, 3 und 4. Zusätzlich können auf der flexiblen Schnittstellenoberfläche 161 Lötpads 60 vorhanden sein, um einen Hotbar- oder Reflow-Prozess oder die Verwendung von elektrisch leitfähigem Klebefilm oder -paste zu erleichtern. Im Gegensatz zu 7, bei dem die Lötpads 65 und/oder 66 am Umfang verteilt sind, sind die Lötpads 60 von 8 lokal mit kleinerem Abstand angeordnet, z.B. typischerweise weniger als etwa 3mm. Die Lötpads 60 ermöglichen die gleichen Vorteile wie die vorgenannte Ausführungsform in 7, z.B. kann die Leiterplatte 16 in der Grundfläche und/oder in der Bestückung der elektronischen Komponente 20 zwischen verschiedenen Konfigurationen des Batteriemoduls 12 gemeinsam bleiben. Kleinere Löcher 59 in der Leiterplatte 16, die sich auf beiden Seiten der Lötpads 60 befinden, können als Pass-/Ausrichtungsbohrungen dienen, um das Ausrichten der passenden Teile während des Klebevorgangs zu erleichtern. Diese Löcher 56 und 59 können in den verschiedenen offenbarten Ausführungsformen vorhanden sein, die durch den Fachmann geschätzt werden.
Die ICB-Baugruppe 14 in ihren verschiedenen Ausführungsformen, wie vorstehend beschrieben, ist daher auf die Optimierung von Packungsgröße und Fertigungseffizienz zugeschnitten. Eine Möglichkeit, diese und andere Ziele zu erreichen, ist die Verwendung einer überwiegend aus Aluminium bestehenden Flexschaltung 18 in Kombination mit anderen elektrischen Integrationsprozessen und der Überwachung verteilter Zellen. Die ICB-Baugruppe 14 ist im Vergleich zu Ansätzen mit externen, steckerfertigen flexiblen Leiterplatten oder einem diskreten Kabelbaum niedrig. Darüber hinaus kann die ICB-Baugruppe 14 eine Vereinheitlichung der Hardware über verschiedene Ausführungsformen des Batteriemoduls 12 hinweg ermöglichen, wie vorstehend erwähnt, während gleichzeitig der Prozentsatz der Oberfläche auf der/den Komponentenoberfläche(n) 16C, die für die Bestückung durch die elektronischen Komponenten 20 verfügbar ist, erhöht wird. Wenn die offenbarten strukturellen Merkmale der ICB-Baugruppe 14 in Verbindung mit der drahtlosen HF-Übertragung zwischen der ICB-Baugruppe 14 und dem BSM 50 von 1 verwendet werden, kann der erforderliche Bauraum für die ICB-Baugruppe 14 ein noch niedrigeres Profil aufweisen. Diese und andere mögliche Vorteile werden von dem gewöhnlichen Fachmann angesichts der vorgenannten Offenbarung leicht geschätzt.
Wie bereits erwähnt, kann ein Reflow-Lötprozess, z.B. ein SMT-Lötprozess (Surface Mounted Technology), zur Herstellung der ICB-Baugruppe 14 und/oder der vorstehend beschriebenen PCBA 140 verwendet werden. Wie von den Fachleuten geschätzt wird, ermöglichen SMT-Fertigungsprozesse das leitfähige Fügen der elektronischen Komponenten 20, die aufgenommen und auf die Leiterplatte 16 aufgebracht wurden. In der Tat wirkt die auf die Leiterplatte 16 und/oder die Flexschaltung 18 in dem nachstehenden Verfahren 100 aufgebrachte Lotpaste wie ein Klebstoff, der für zusätzliche strukturelle Integrität sorgt. Der Einsatz und die präzise Steuerung eines Reflow-Lötofens ist ein zentraler Bestandteil des SMT-Prozesses.
Im Allgemeinen werden im Rahmen des SMT-Prozesses die Leiterplatte 16 und die vorstehend beschriebene Flexschaltung 18 sowie die Lotpaste, die darauf aufgebracht werden kann, langsam und mit kontrollierter Rampenrate auf eine kalibrierte erste Temperatur vorgewärmt. Die Leiterplatte 16 und der Flexkreis 18 können für eine kalibrierte Dauer temperaturgetränkt werden, um die Wärme gleichmäßig in der Leiterplatte 16 und dem Flexkreis 18 zu verteilen und die aufgetragene Lotpaste zu aktivieren. Eine solche Vorwärmphase wird vor dem Reflow durchgeführt, um flüchtige Verbindungen aus der Lotpaste zu entfernen, Temperaturschocks zu reduzieren und andere Prozessvorteile zu erzielen, die von einem der üblichen Fachleute geschätzt werden.
Nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts werden die Leiterplatte 16 und der Flexkreis 18 dem oben beschriebenen Reflow-Prozess unterzogen, bei dem die Leiterplatte 16 und der Flexkreis 18 schnell auf eine kalibrierte zweite Temperatur erwärmt werden, die die erste Temperatur überschreitet. Die zweite Temperatur ist ausreichend, um die Lotpaste in einen geschmolzenen Zustand zu bringen. Um die Integrität der resultierenden leitenden Verbindung zu optimieren, wird die Spitzentemperatur während des Reflow-Prozesses auf ein Temperaturniveau geregelt, das die Liquidustemperatur der die Verbindung bildenden geschmolzenen Materialien übersteigt, z.B. um etwa 20-40°C. Ein kontrollierter Zeit-über-Liquidus (TAL) wird danach für eine vorbestimmte Dauer, in der Regel etwa 1-2 Minuten, gehalten.
Nach Abschluss des Reflow-Prozesses werden die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 schnell abgekühlt, so dass die Lotpaste kristallisiert und sich mit der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 verbindet. Die fertige elektrische Schaltung, z.B. die PCBA 140 von 2 oder die alternative Ausführungsform von 6 oder die ICB-Baugruppe 14 von 1, kann im Rahmen eines Post-Reflow-Prozesses gereinigt und getrocknet werden, beispielsweise durch Verwendung von deionisiertem Wasser und/oder Lösungsmitteln. Der allgemein beschriebene SMT-Lötprozess kann auf die verschiedenen oben offenbarten und in den 1-9 dargestellten Hardwareausführungen angewendet werden, um die ICB-Baugruppe 14 zu konstruieren und schließlich das Batteriemodul 12 aus 1 herzustellen.
Unter Bezugnahme auf 12 ermöglicht ein exemplarisches Verfahren 100 zur Herstellung der ICB-Baugruppe 14 und/oder der PCBA 140 aus 1 die Verwendung eines einzigen SMT-Ofen-Reflow-Prozesses zur Herstellung der PCBA 140, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Ausführungsformen, in denen die PCBA 140 wie in den 2 und 5-7 dargestellt konfiguriert ist. Wie aus 12 ersichtlich ist, kann der Reflow sowohl auf Einzelteilbasis als auch auf größeren Formatplatten, z.B. mehreren Schaltungen gleichzeitig, durchgeführt werden. Das Verfahren 100 beginnt mit den Blöcken B101A und B101B mit Lotpaste (PST), die auf die Flexschaltung 18 und/oder die Leiterplatte 16 aufgebracht wird. Der Block B101A ist optional und abhängig von der Ausführungsform, d.h. wenn sich beispielsweise die Bauteiloberfläche 16C und die Flex-Schnittstellenoberfläche 16I auf gegenüberliegenden Oberflächen befinden, kann anstelle des Auftragens zusätzlicher Lotpaste auf die Leiterplatte 16 optional Lotpaste auf die Flexschaltung 18 aufgebracht werden. Der Block B101B wird in den verschiedenen Ausführungsformen zur Bestückung der Bauteiloberfläche 16C mit den elektronischen Komponenten 20 verwendet. Das Verfahren 100 fährt dann von Block B101B zu Block B102 oder von Block B101A zu Block B104 fort.
Bei Block B102 kann die Leiterplatte 16 optional mit den Zellen-Sensor-Elektronikbauteilen 20 bestückt werden, z.B. im Pick-and-Place-Verfahren. Die Leiterplatte 16 dient somit als Hauptsubstrat für die Komponenten 20. Das Verfahren 100 fährt mit dem Block B104 fort, sobald die Leiterplatte 16 von den elektronischen Komponenten 20 auf der Bauteiloberfläche 16C der Leiterplatte 16 bestückt ist.
Bei Block B104 wird die vorstehend beschriebene Flexschaltung 18 mit besonderem Bezug auf 6 und die in den 11C und 11D dargestellten Konstruktionen auf der bestückten Leiterplatte 16 aufgenommen und platziert, oder die Leiterplatte 16 kann auf die Flexschaltung 18 wie in 5 aufgenommen und platziert und wie in den 11A und 11B dargestellt aufgebaut werden. Der Block B104 kann optional die Verwendung der in 5 schematisch dargestellten Klebestellen 37 umfassen, die zusammen helfen, die Flexschaltung 18 in Bezug auf die Leiterplatte 16 vorübergehend zu halten. Obwohl aus der Perspektive von 5 nicht sichtbar, kann die Flexschaltung 18 mit Vorspannungen, Lokalisierungen oder Passbohrungen oder Markierungen in/auf der Leiterplatte 16 und/oder der Flexschaltung 18 ausgerichtet sein, möglicherweise in Verbindung mit Werkzeugoberflächen oder Stiften auf einer Bearbeitungsvorrichtung. Das Verfahren 100 fährt dann mit dem Block B110 fort, möglicherweise über die dazwischenliegenden optionalen Blöcke B106 und B108.
Block B106 ist analog zu Block B102, wobei die Bestückung der Leiterplatte 16 durch die Komponenten 20 möglicherweise entweder an Block B102 oder B106 des Verfahrens 100 auftritt.
Der optionale Block B108 umfasst das Verschachteln und/oder Verbinden der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 mit dem Trägerrahmen 28 von 1, d.h. das mechanische Verbinden oder Fixieren der vorbestückten Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 mit dem Trägerrahmen 28 unter Verwendung von Fixiervorrichtungen, Heißsiegel- und/oder Dünnschichtklebstoffen, Schnappscheiben, Schrauben usw. Das Verfahren 100 fährt mit dem Block B110 fort, sobald die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 mit dem Trägerrahmen 28 verbunden sind.
Bei Block B110 wird ein Reflow-SMT-Lötprozess (RFLW) verwendet, um die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 einzeln oder als ICB-Baugruppe 14, d.h. in Verbindung mit dem Trägerrahmen 28, integral zu verbinden. Wenn der Block B108 nicht verwendet wird, d.h. wenn der Trägerrahmen 28 nicht dem oben genannten SMT-Lötprozess unterzogen wird, kann das Verfahren 100 die Durchführung des optionalen Blocks B112 umfassen.
Der Block B112 umfasst die Montage der integral ausgebildeten Leiterplatte 140 am Tragrahmen 28 und dann den Anschluss an den Block B114. Die Montage kann durch Verschachtelung und/oder Befestigung der PCBA 140 durch Lokalisierung von Merkmalen, Schnappverschlüssen, Laschen, Schrauben usw. erfolgen.
Block B114 kann den Abschluss der Herstellung der ICB-Baugruppe 14 unter Verwendung von Vergussmaterial (POT) oder Niederdruck-Überformungsmaterial (LPOM) 35 wie vorstehend beschrieben umfassen.
Unter Bezugnahme auf 13 kann der obige Prozess in gewisser Weise modifiziert werden, um ein Verfahren 200 zu implementieren. Das Verfahren 200 ermöglicht es der vorbestückten Leiterplatte 16, die Leiterplatte 140 herzustellen, wobei der Reflow auf Einzelteilbasis oder auf größeren Formatplatten erfolgt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
Die Blöcke B201, B202 und B203, die in 12 gemeinsam als „*“ gekennzeichnet sind, können zum Vorfüllen der Leiterplatte 16 verwendet werden. So kann beispielsweise Block B201 das Auftragen von Lotpaste auf die Leiterplatte 16 und dann das Bestücken der Leiterplatte 16 mit den elektronischen Komponenten 20 am Block B202 umfassen. Der SMT-Lötprozess wird dann am Block B203 durchgeführt.
Block B204 kann das Bestimmen umfassen, ob die Flexschaltung 18 mittels eines Reflow-Lötverfahrens befestigt werden soll. Wenn ja (Y), fährt das Verfahren 200 mit dem Block B206A fort. Eine Entscheidung Nr. (N) bei Block B204 führt zur Ausführung von Block B206B und B210.
Bei den Blöcken B206A und B206B kann die Leiterplatte 16 oder die Flexschaltung 18 optional verschachtelt oder mit dem Trägerrahmen 28 verbunden werden. Auf Block B206A folgt dann der Block B212A, während auf Block B206B der Block B210 und/oder der Block B212B folgt.
Block B207 umfasst das Auftragen von Lotpaste auf die Flexschaltung 18, mit dem optionalen Block B207 und dann weiter zu Block B212A.
Block B210 umfasst das Herstellen der erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 unter Verwendung von wärme- oder raumtemperaturvernetzten elektrisch leitfähigen Klebstoffmaterialien (ECA). Die ECA-Materialien können auf die Flexschaltung 18 und/oder die Leiterplatte 16 am Block B210 aufgebracht werden. Zu den nicht einschränkenden, kommerziell erhältlichen ECA-Materialien gehören unter anderem elektrisch leitfähige Silikon-, Ein- oder Mehrkomponenten-Epoxidmaterialien mit Füllstoffen auf Silber- oder Nickelbasis, silbergefüllte Polyurethan- oder Acrylklebstoffe. Isotrope ECA-Systeme können in einigen Ausführungsformen mit ausreichend großem Abstand, z.B. wie in den 5-7 dargestellt, zwischen den Landungen 36 auf der Flexschaltung 18 oder den Leiterplattenlandungen 65 und/oder 66 verwendet werden. Ein bevorzugtes ECA-System wird anisotrop sein, das in der Lage ist, in der Ebene zwischen Leiterbahnen oder Landungen auf der Leiterplatte 16 (65/66, 44) und/oder der Flexschaltung 18 (36, 60) elektrisch zu isolieren, aber elektrisch über/über die Flexschaltungsschnittstelle 161 in Verbindung mit der Leiterplatte 16 und schließlich den elektronischen Komponenten 20 auf der Bauteiloberfläche 16C zu leiten. Anisotropes ECA ermöglicht einen kleineren Abstand oder Abstand zwischen den Podesten, wie in den 8-9 dargestellt. Das ECA kann in flüssiger Form, Gelform oder als Dünnschichtkleber oder -band aufgetragen werden. Das Verfahren 200 fährt dann mit dem Block B212B fort.
Die Blöcke B212A und B212B sind analog zu Block B104 von 12, d.h. die Flexschaltung 18 wird auf die bestückte Leiterplatte 16 aufgesteckt oder die Leiterplatte 16 kann auf die Flexschaltung 18 aufgesteckt werden. In beiden Fällen können die Klebestellen 37 von 5 in diesem Block angebracht werden. Das Verfahren 200 fährt dann von Block B212A zu Block B214 oder von Block B212B zu Block B215 fort.
Der Block B214 ist analog zum Block B108 von 12 und umfasst das Verschachteln und/oder Verbinden der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 mit dem Trägerrahmen 28 wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren 200 fährt mit dem Block B216 fort, sobald die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 mit dem Trägerrahmen 28 verbunden sind.
Bei dem optionalen Block B215 wird das in Block B210 eingesetzte ECA ausgehärtet, um die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 elektrisch zu verbinden. Der Trägerrahmen 28 kann während des Aushärtungsprozesses vorhanden sein. Die Aushärtung von ECA kann bei Raumtemperatur, durch Druck, durch Ofen und/oder mit lokaler Wärmezufuhr durch Kontaktmethode (d.h. Temperatur oder elektrisch gesteuertes Werkzeug, wie z.B. Hotbar-Presse oder Thermode) oder durch berührungslose Methode (induktive Verfahren oder durch Lichtstrahl) erfolgen. Schnappvorrichtungen oder andere Befestigungselemente im Trägerrahmen 28 können verwendet werden, um die Aushärtung durch Druckeinwirkung zu unterstützen. Block B215 fährt danach mit dem optionalen Block B217 fort.
Block B216 umfasst das Bestimmen, ob weitere leitfähige Verbindungen selektiv (SLCT) oder global sind. Das heißt, der SMT-Lötprozess kann selektiver Natur sein, d.h. die Flexschaltung 18-zu-PCB 16 Interface/Flex-Interface-Oberfläche 161 allein kann gelötet werden, wobei die Leiterplatte 16 mit den Zellen-Sensor-Komponenten 20 vorbestückt ist, wie vorstehend erwähnt. Dieses selektive Löten ermöglicht die Verwendung des Trägerrahmens 28 als Fertigungsvorrichtung. Wenn der Trägerrahmen 28 beispielsweise aus Kunststoff-Formteilen besteht, sollte die lokale Erwärmung der verschiedenen Lötpads der ICB-Baugruppe 14 den Kunststoff nicht beschädigen oder ablenken, wobei möglicherweise einige Kunststoffe verwendet werden, die den globalen Reflow-Löttemperaturen standhalten können.
Wenn nicht selektiv, fährt Block B216 mit Block B218 fort, wobei Block B220 alternativ ausgeführt wird, wenn die weitere leitfähige Bindung selektiv ist.
Der Block B217 umfasst optional das Verbinden der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung mit dem Trägerrahmen 28, wenn dies nicht bereits durch die optionalen Blöcke B206B und B212B erreicht wurde. Block B217 fährt mit dem optionalen Block 219 fort, sobald der Trägerrahmen 28 befestigt ist.
Bei Block B218 werden die Leiterplatte 16, die Flexschaltung 18 und gegebenenfalls der Trägerrahmen 28 weltweit einem Reflow-SMT-Lötprozess unterzogen, z.B. durch Durchlaufen eines SMT-Lötofens. Das Verfahren 200 gelangt dann zum Block B222.
Bei Block B219 kann das in Block B210 eingesetzte ECA optional ausgehärtet werden, um die Leiterplatte 16 und die Flexschaltung 18 zu verbinden, wobei der Trägerrahmen 28 optional ab Block B217 vorhanden ist. Nach dem Aushärten fährt das Verfahren 200 mit dem Block B222 fort.
Block B220 umfasst das Durchführen eines alternativen (ALT) selektiven Prozesses zum leitfähigen Verbinden der Leiterplatte 16 und der Flexschaltung 18 und möglicherweise des Trägerrahmens 28. Nicht einschränkende Beispielansätze in Block B220 sind Hotbar-Löten, Lichtstrahl-Löten und Laserlöten. Das Verfahren 200 fährt dann mit dem Block B222 fort.
Bei Block B222 wird die PCBA 140 mit dem Trägerelement 28 verbunden, wenn dies, wie vorstehend erwähnt, nicht bereits durch Block B214 oder durch Block B217 geschehen ist. Das Verfahren 200 fährt dann mit dem Block B224 fort.
Der optionale Block B224, der analog zu Block B114 von 12 ist, umfasst den Abschluss der Herstellung der ICB-Baugruppe 14 unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vergussmaterialien (POT) oder Niederdruck-Überformungsmaterialien (LPOM) 35.
Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren 100 und 200 kann die Leiterplatte 16 mit den verschiedenen Komponenten 20 vorbestückt werden, bevor die Leiterplatte 16 mit der Flexschaltung 18 verbunden wird. Alternativ kann die Leiterplatte 16 gleichzeitig oder nachträglich in Bezug auf die Platzierung der Flexschaltung 18 bestückt werden, so dass die Flexschaltung 18 als ein weiteres SMT-Bauelement behandelt wird. Ebenso sind die obigen Verfahren 100 und 200 für die gleichzeitige Herstellung großer Chargen oder Panels der PCBA 140 geeignet. Im Falle der Verbindung einer vorbestückten Leiterplatte 16 mit der Flexschaltung 18 kann es vorteilhaft sein, eine Form des selektiven Reflow-Lötens oder elektrisch leitfähigen Klebers im Gegensatz zu einem globalen Reflow-Prozess zu verwenden.
Wie bereits erwähnt, können die Klebestellen 37 von 5 in Verbindung mit den verschiedenen Prozessschritten verwendet werden, um die Flexschaltung 18 und die Leiterplatte 16 vorübergehend miteinander zu verbinden, z.B. bevor die PCBA 140 dem SMT-Reflow-Prozess oder dem ECA-Härtungsprozess unterzogen wird. Pass- oder Ausrichtungslöcher in der Flexschaltung 18 und der Leiterplatte 16, von denen letztere als die Löcher 59 von 9 dargestellt ist, können verwendet werden, um eine korrekte Ausrichtung sicherzustellen, z.B. der verschiedenen Lötstellen 36 von 5 und 6, der Lötstellen 65, 66 und/oder 68 von 7, der Lötstellen 44, 46 und 48 von 8 oder der Lötstellen 60 von 9.
Während die besten Modi für die Durchführung der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden die Fachleute, auf die sich diese Offenbarung bezieht, vertraut sind, verschiedene alternative Designs und Ausführungsformen erkennen, die im Rahmen der beigefügten Ansprüche liegen. Es ist beabsichtigt, dass die in der obigen Beschreibung und/oder in den beigefügten Zeichnungen enthaltenen Punkte, sofern nicht anders angegeben, als veranschaulichend und nicht einschränkend zu interpretieren sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsplatten (ICB)-Baugruppe für ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen, wobei die ICB-Baugruppe eine Leiterplattenbaugruppe (PCBA) und einen Trägerrahmen aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Abscheiden von Lotpaste auf mindestens eine von einer Leiterplatte (PCB) und einer flexiblen Leiterplatte (Flexschaltung), wobei die Flexschaltung ein leitfähiges Foliensubstrat aufweist, das mit Isoliermaterial beschichtet ist und eine Vielzahl von flachen fliegenden Leitungen definiert, die radial von einem Umfang der Flexschaltung vorstehen; Positionieren der Leiterplatte unmittelbar neben der Flexschaltung, so dass die Leiterplatte und die Flexschaltung in direktem Kontakt entlang einer flexiblen Schnittstellenfläche der Leiterplatte stehen; integrales Verbinden der Leiterplatte und der Flexschaltung entlang der Flex-Schnittstellenoberfläche, um die Leiterplatte zu bilden; und Verbinden der Leiterplatte mit dem Trägerrahmen, um die ICB-Baugruppe aufzubauen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das integrale Verbinden der Leiterplatte und der Flexschaltung das Unterwerfen der Leiterplatte und der Flexschaltung einem Reflow-Lötprozess umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das integrale Verbinden der Leiterplatte und der Flexschaltung und das Verbinden der Leiterplatte mit dem Trägerrahmen gleichzeitig über den Reflow-Lötprozess durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das integrale Verbinden der Leiterplatte und der Flexschaltung die Verwendung von wärmegehärteten oder bei Raumtemperatur gehärteten elektrisch leitfähigen Klebematerialien umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Füllen einer Bauteiloberfläche der Leiterplatte mit elektronischen Komponenten, die gemeinsam konfiguriert sind, um Parameter des Batteriemoduls zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden von Lotpaste auf mindestens einer der Leiterplatten und der Flexschaltung das Abscheiden von Lotpaste auf eine Vielzahl von diskreten Lotpads oder -flächen der Flexschaltung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das leitende Foliensubstrat Aluminium ist und die Vielzahl von Lötpads oder -flächen mit Kupfer beschichtet oder auf dem leitenden Foliensubstrat aufgebracht sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Trägerrahmen eine Vielzahl von Sammelschienen umfasst, ferner umfassend: leitendes Verbinden der PCBA mit der Vielzahl von Sammelschienen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Setzen der Leiterplatte auf einer Auflagefläche des Tragrahmens, so dass jede der jeweils fliegenden Leitungen an eine entsprechende der Sammelschienen angrenzt; wobei das leitfähige Verbinden der PCBA mit der Vielzahl von Sammelschienen das leitfähige Verbinden eines nicht isolierten Abschnitts der fliegenden Leitungen mit einer entsprechenden der Sammelschienen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Füllen mindestens einer Bauteiloberfläche der Leiterplatte mit elektronischen Komponenten, bevor die Leiterplatte und die Flexschaltung integral gebildet werden.