DE102021130545B3

DE102021130545B3 - Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils

Info

Publication number: DE102021130545B3
Application number: DE102021130545.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Leonhardt; Robert Schulze
Original assignee: Turck Holding GmbH
Current assignee: Turck Holding GmbH
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2041-11-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronisches Bauteil umfassend einen Bau- oder Innenraum und mindestens ein Deck- oder Abschlusselement und/oder ein ein Deckelement umfassendes mehrseitiges Gehäuse, wobei der Bau- oder Innenraum mit einem Vergussmaterial ausgegossen ist und im Bau- oder Innenraum mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist, welche mindestens eine Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei das Deckelement ein eine Innenkante aufweisendes Abstrahlfenster für mindestens ein Teil des von der Lichtquelle abgestrahlte Licht und/oder Strahlung aufweist, und wobei die Lichtquelle und/oder mindestens die Lichtaustrittsfläche einen Abstand zum Deckelement aufweist, und wobei auf der Abstandsstrecke zwischen der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche und dem Abstrahlfenster eine Lichtleitung erfolgen kann, wobei zur Lichtleitung mindestens auf einer Teillänge der Abstandsstrecke ein Teil des Auslassstutzens eines Einfüllhilfsmittels als Lichtleiter eingegossen ist und/oder mit einem transparenten und/oder tansluzentem Vergussmaterial ausgegossen ist. Weiterhin ist ein Herstellverfahren von der Erfindung umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Herstellverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Im Stand der Technik ist bekannt, im Inneren eines elektronischen Bauteils lichtemittierende Elemente wie bspw. LEDs anzuordnen, dieses Bauteil staubdicht oder feuchtigkeitsdicht zu verschließen und das emittierte Licht über geeignete Lichtleiter nach außen zu führen, so dass es von einem Nutzer erkannt werden kann.
Eine solche Anordnung zeigt beispielsweise die DE 10 2014 102 697 A1 ein lichtleitendes Bauteil für eine Feldbusmodul, das aus einem transparenten Kunststoff besteht und einen innenliegenden Lichtleitstab und eine außenliegendes Reflexionselement aufweist.
Weiterhin ist aus der DE 201 10 274 U1 ein Gehäuse mit einer abgedichteten Öffnung zur Durchleitung von Licht bekannt, in welche eine lichtleitende und verfestigende Vergussmasse zur Durchleitung von Lichtstrahlen eingebracht ist und wobei die Vergussmasse an der Gehäuseoberfläche beispielsweise eine Linse bildet.
Diese optisch grundsätzlich sehr geeigneten Lösungen sind nachteilig, wenn eine hohe Dichtheit gegen Staub und Feuchtigkeit erforderlich ist, weil dann zusätzlich aufwendige Abdichtungen für den Innenraum vorgenommen werden müssen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein hinsichtlich der Dichtheit und guter Lichtemission verbessertes elektronisches Bauteil sowie ein ebenfalls vereinfachtes und verbessertes zugehöriges Herstellverfahren vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Herstellverfahren nach den Merkmalen des Anspruches 10 Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen, zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
Danach wird die Aufgabe gelöst durch ein elektronisches Bauteil, welches einen Bau- oder Innenraum umfasst und mindestens ein eine Außenseite und eine Innenseite umfassendes Deck- oder Abschlusselement. Dabei weist liegt die Innenseite dem Bau- oder Innenraum gegenüber und die Außenseite bildet das äußere Gegenstück. Alternativ ist der Bau- oder Innenraum von einem ein Deckelement umfassenden mehrseitigen Gehäuse umflossen. Der Bau- oder Innenraum ist mindestens teilweise mit einem Vergussmaterial ausgegossen und im Bau- oder Innenraum ist mindestens eine Lichtquelle und/oder mindestens eine Lichtaustrittsfläche angeordnet ist. Hierbei ist erfindungsgemäß der Teil des Bau- oder Innenraumes mit Vergussmaterial ausgegossen, welcher die Lichtquelle und/oder die mindestens eine Lichtaustrittsfläche aufweist. Weiterhin weist das Deckelement ein eine Innenkante aufweisendes Abstrahlfenster auf, worüber mindestens ein Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts und/oder Strahlung austreten kann und außerhalb wahrnehmbar ist. Die Lichtquelle und/oder die mindestens eine Lichtaustrittsfläche ist in einen Abstand zum Deckelement beziehungsweise der Innenfläche angeordnet, wobei auf der Abstandsstrecke zwischen der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche einerseits und dem Abstrahlfenster andererseits eine Lichtleitung erfolgen kann. Diese Lichtleitung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass mindestens auf einer Teillänge der Abstandsstrecke ein Teil des Auslassstutzens eines Einfüllhilfsmittels entweder als Lichtleiter eingegossen ist und/oder mit einem transparenten und/oder tansluzentem Vergussmaterial ausgegossen ist. Dabei ist mit Auslassstutzens der Teil Einfüllhilfsmittels gemeint, der in den Bau- und Innenraum beim Vergießen eingeführt ist.
Der große Vorteil des im vergossenen Material verbliebene Auslassstutzen besteht darin, dass dieser als eigenständiges Lichtleitelement dient, indem an dessen innerer Oberfläche das von der Lichtquelle gestreute Licht mindestens teilweise reflektiert und so nach außen geleitetet wird. Weiterhin kann bei einem transparenten oder transluzenten Material des Auslassstutzens eine Lichteinkopplung an den Kant- oder Stirnflächen erfolgen und eine Lichtleitung im Inneren der Wand des Auslassstutzens erfolgen. Die Materialien sollten vorrangig transparente und/oder hoch transluzente, thermoplastische Kunststoffe sein. Besonders geeignete Materialien mit vorgenannten Eigenschaften sind beispielsweise HD PP (High Density Polypropylen), PE (Polyethylen), PB (Polybuten), PMMA (Polymethylmethacrylat), PA (Polyamid) oder PET (Polyethylenterephthalat).
Als Vergussmaterial können eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden, besonders bevorzug kommen Acryl- oder Epoxidharze, Polyurethane oder Silikone zum Einsatz.
Bei einer verbesserten Ausführung des elektronischen Bauteils ist im Bereich der Innenkante des Abstrahlfensters, also der Öffnung im Deck- oder Abschlusselement, und der dortigen Teillänge des Auslassstutzens mindestens ein Spalt angeordnet, der mit einem fließfähigen und ausgehärteten Füll- und Dichtmaterial abgedichtet und gefüllt ist, wobei das Füllmaterial aus dem Werkstoff des Auslassstutzens und/oder des Vergussmaterials gebildet ist. Der Begriff „Spalt“ ist dabei nicht einschränkend zu verstehen und meint den Übergang, Ringräume und Kontaktflächen zwischen der Öffnung (Abstrahlfenster) und der Teillänge des Auslassstutzens in diesem Bereich. Hierbei ist der Begriff „ausgehärtet“ nicht einschränkend zu verstehen und meint auch „erstarrt“ oder „verfestigt“, also jeglichen chemischen und/oder physikalischen Vorgang beziehungsweise das Ende eines solchen Vorgangs, wie auch eine Polymerisation, eine Trocknung, ein Ausgasen, etc. oder Kombinationen hieraus, bei welchem das jeweilige Vergussmaterial von einem flüssigen oder fließfähigen Zustand bei üblichen Raumtemperaturen einen festen, nichtflüssigen und nichtfließfähigen Zustand erreicht hat.
Der (Ring-)Spalt muss also nicht durchgängig sein, weil der Auslassstutzen nicht in exakter Mittellage eingebracht ist und ist von der Geometrie der Öffnung und der Auslassstutzens abhängig.
Vorteilhafterweise weist das Füllmaterial eine Überdeckungsfläche auf der Außenseite des Deckelementes auf, die größer ist als die Durchgangsfläche des Auslassfensters. Anders ausgedrückt, das Füllmaterial erstreckt sich in horizontaler Richtung, d.h. in der Ebene der Außenseite des Deckelements mindestens im gesamten Abstrahlfenster. Idealerweise ist die Überdeckungsfläche zur sicheren Abdichtung aller Spalten größer und als die Fläche des Abstrahlfensters und überragt diese vollständig (allseitig) um mindestens 1% bis 5%.
Die Erkennbarkeit des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes kann weiter verbessert werden, wenn das Füllmaterial auf der Außenseite des Deckelementes tropfenartig überhöht ist, also im Querschnitt eine konvexe Form aufweist.
Ganz allgemein kann der der Auslassstutzen eine runde, ovale oder mehreckige, insbesondere viereckige Querschnittsgeometrie aufweist, wobei man idealerweise eine äußere Geometrie wählen wird, die mit der Geometrie der Öffnung korreliert und Spaltweiten minimiert werden. Bei einer verbesserten Varianten weist der Auslassstutzen einen Klemmelement auf, damit eine sichere, zentrierte Lage relativ zur Innenkante und gegebenenfalls hieran abgestützt im Abstrahlfenster sicherstellt. Idealerweise endet diese Klemmelement in Achsrichtung des Auslassstutzens unterhalb von der Außenseite des Deckelementes, so dass es von Füllmaterial vollständig umschlossen und überdeckt werden kann.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass der Auslassstutzen an seinem unteren Ende, das Ende das der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche unmittelbar gegenüberliegt, eine Stirnfläche aufweist, welche ein oder mehrere Öffnungen aufweist, insbesondere eine Siebfunktion ausführt. Hierdurch kann die Rückhaltung von Fremdpartikeln verbessert werden und auch der einfließende Strom an Vergussmaterial bedarfsgerecht gelenkt werden.
Eine weiter Verbesserung besteht darin, dass der Auslassstutzen mindestens eine horizontale Auslassöffnung aufweist, also eine Auslassöffnung, die radial zur Längsachse ausgerichtet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine horizontale Auslassöffnung, idealerweise mehrere solcher Auslassöffnungen, auf der Höhe der Innenkante des Abstrahlfensters angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass dieser kritische Bereich sicher aufgefüllt wird und die Bildung von Gaseinschlüssen verhindert wird.
Bei einer weiter verbesserten Ausführungsvarianten ist der Auslassstutzen mit seinem unteren Ende auf oder an der Lichtquelle und/oder an oder an der Lichtaustrittsfläche angelegt oder aufgesetzt, wobei das Anlegen auch darin bestehen kann, dass die Lichtquelle und/oder die Lichtaustrittsfläche seitlich umschlossen wird. Diese Variante kann weiter verbessert werden, indem das untere Ende mit der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche verklebt ist. Vorteilhafterweise wird hierzu auch ein transparenter oder transluzenter Klebstoff als Ein- oder Zweikomponentenklebstoff verwendet, idealerweise ein schnellhärtender Klebstoff (Sekundenklebstoff). Besonders schnell aushärtende Klebstoffe, sind beispielsweise UV-aushärtend. Diese Ausführungsform hat den großen Vorteil, dass die Einbaulage des Auslassstutzens verbessert wird, weil in den nachfolgenden Herstellungsschritten die gewünschte Endlage nicht oder kaum mehr manipuliert wird. Weiterhin wird auch eine mechanische Bearbeitung erleichtert. Diese Ausführungsform ist insbesondere in Kombination mit dem vorgenannten Klemm- und Halteelement im Bereich der Öffnung vorteilhaft und optimiert die Lage der Elemente zueinander.
Schließlich beseht eine sehr vorteilhafte Ausführungsvarianten darin, dass im Bereich des Abstrahlfenster, also oberhalb von diesem, ein Streulichtkörper angeordnet wird, um das über das Abstrahlfenster austretende Licht in den angrenzenden Raum hinein, winklig zur Längsachse abzulenken und zu streuen. Dieser Streulichtkörper ist idealerweise mit dem Vergussmaterial auf dem Deck- oder Abschlusselement befestigt.
Von der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils umfasst, das eine optische Signalfunktion aufweist, wobei - in einem ersten mechanischen Fertigungsschritt eine Lichtquelle und/oder eine Lichtaustrittsfläche in dem Bauteil angeordnet und das Bauteil vollständig zusammengefügt wird. Dieser mechanische Fertigungsschritt ist insofern „vollständig“ bzw. betrifft eine Vollständigkeit für alle Elemente und Komponenten, die anschließend vergossen werden. In einem nachfolgenden Vergussschritt wird ein Einfüllhilfsmittel in eine Öffnung in einem Deck- oder Abschlusselement eingeführt und mittels beziehungsweise über das Einfüllhilfsmittel wird ein Vergussmaterial in fließfähigem Zustand in den Bau- oder Innenraum des Bauteils eingefüllt. Hierbei wird das Vergussmaterial über die Öffnung in dem Deck- und Abschlusselement eingefüllt, welche das Abstrahlfenster für die innere Lichtquelle darstellt und das untere Ende des Auslassstutzens wird beim Zuleiten des Vergussmaterials gegenüber der Lichtquelle und/oder der Abstrahlfläche positioniert. Hierbei wird nachfolgend die Abstandsstrecke zwischen der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche zum Deck- oder Abschlusselement und dem dortigen Abstrahlfenster zur transparenten und/oder transluzenten Lichtleitung ausgebildet.
Eine Verfahrensverbesserung besteht darin, dass in einem nachfolgenden Trennschritt der im Bau- oder Innenraum befindliche Auslassstutzen Einfüllhilfsmittels abgetrennt wird, insbesondere nach dem Aushärten des Vergussmaterials abgetrennt wird. Die Abtrennung erfolgt idealerweise oberhalb der Außenfläche des Deckelementes. Dies hat den Vorteil, dass das dort vorhandene Material zur Abdichtung der Spalte nutzbar ist und eine Verletzung der Oberflächen des Bauteils auf diese Weise vermieden werden können.
Als besonderer Vorteil hat sich herausgestellt, dass insgesamt die Abführung von unerwünschten Gaseinschlüssen verbessert wird. Da das Einfüllhilfsmittel während der Konditionierung im Bauteil verbleibt, wird ermöglicht, dass eventuell aufsteigende Luftblasen zum Gasausgleich leichter abgeführt werden. Die sich im Innenraum des Bauteils beispielsweise im Bereich von Bauteil- oder Komponentenhinterschnitten befindlichen Luftblasen steigen durch die Erwärmung während der Konditionierung nach oben und werden entlang oder durch den Auslassstutzen nach außen abgeleitet. Hierbei meint vorliegend „Konditionierung“ die gezielte Beeinflussung der Eigenschaften des Vergussmaterials, die in der Regel darin besteht, dass die Aushärtung des Vergussmaterials bei einer definierten (erhöhten) Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit durchgeführt wird. Alternativ könnte somit Konditionierung auch als Prozess der Aushärtung oder des Aushärtungsschrittes bezeichnet werden.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird das über das Deck- oder Abschlusselement nach dem Durchtrennen herausragende obere Ende des ausgehärteten Vergussmaterials und/oder das Material des Auslassstutzens mindestens zeitweise aufgeschmolzen und im aufgeschmolzenen Zustand auf einer Überdeckungsfläche abgelagert. Das verflüssigte Vergussmaterial und/oder das Material des Auslassstutzens fließt gemäß der Schwerkraft und in Abhängigkeit von der jeweiligen Materialmenge und -art ohne weitere Werkzeuge und Hilfsmittel in alle tieferliegenden Öffnungen und Spalte. Bei entspricht die Überdeckungsfläche, in der das Material abgelagert ist, mindestens der Fläche des Abstrahlfensters. Vorteilhafterweise ist die Überdeckungsfläche um mindestens 1% bis 3% größer als die die Fläche des Abstrahlfensters, idealerweise 2% bis 5% größer. Das verflüssigte Vergussmaterial oder Material des Auslassstutzens wird nachfolgend ausgehärtet.
Bei einer vorteilhaften Varianten erfolgt die Erwärmung mit einem gerichteten Heizstrahl, insbesondere einem Laserstrahl, so dass die Region der Verflüssigung, die Abfolge und Dauer der Verflüssigung gesteuert werden kann.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, den Auslassstutzen nach dem Abtrennen mittels eines mechanischen Trennmittels, wie einem Schneidmesser, Glühfaden etc. und/oder einem physikalischen Trennmittel, wie einem Lasermesser, an seinem oberen Ende materialabtragend bearbeitet wird, insbesondere indem das Wandmaterial des Auslassstutzens mindestens teilweise entfernt wird. Dies hat den Vorteil, dass das beim Aufschmelzen von nur einem Material, insbesondere dem Vergussmaterial, das Fließverhalten und damit die Qualität der finalen Abdichtung besser gesteuert werden kann und eine höhere Transparenz oder Transluzenz erreicht wird. Zum Abtragen des Wandmaterials sind Verfahren wie das Schleifen, Fräsen, Laserschneiden, eine Kombination aus einem mechanischen Trenn- und Scheideschritt mit einem Schmelzschritt und/oder weitere Abtragungsverfahren möglich.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, den Auslassstutzen an seinem unteren Ende, das der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche gegenüber liegt, mindestens mit einer Teilfläche an oder auf der mit der Lichtquelle und/oder der Lichtaustrittsfläche auf- oder anliegt, und insbesondere mit dieser verklebt wird. Wie schon weiter oben beschrieben, wird hierdurch insbesondere die dauerhafte Position des Auslassstutzens verbessert und damit finale Abstrahlqualität der gesamten Anordnung.
Schließlich kann das Verfahren verbessert werden, indem oberhalb des Abstrahlfensters ein Streulichtkörper angebracht wird, dieser kann insbesondere an oder aufgesetzt werden, wenn das erneut aufgeschmolzene und verflüssigte Vergussmaterial oder Material des Auslassstutzens noch im geschmolzenen Zustand ist.
Es ist für den Fachmann verständlich, dass das elektronische Bauteil jede Lage und Neigung einnehmen kann. Die räumlichen Angaben von „oben“ und „unten“ dienen nur der leichteren Beschreibung und sind nicht einschränkend zu verstehen, insbesondere nicht einschränkend hinsichtlich eine möglichen Einbaulage. Für die Beschreibung von rheologischen Schritten, wie das Verhalten von geschmolzenem Vergussmaterial beispielsweise, sind die Lageangeben allerdings enger auszulegen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung des elektronischen Bauteils in einer ersten Ausführungsvariante,
2 eine schematische Schrittfolge des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens,
3 einen zur 2 ergänzenden Zwischenschritt,
4 einen zur 2 und 3 ergänzenden, weitern Zwischenschritt,
5 schematischen Schnittdarstellungen von drei Grundvarianten des Lichtleiters als Detaildarstellung,
6 eine weitere Ausführungsvarianten des elektronischen Bauteils in einer Schnittdarstellung und
7 in vier Varianten noch eine weitere Ausführungsform als Detaildarstellungen des Auslassstutzens.

1 zeigt einen schematischen Aufbau des elektronisches Bauteil 1, das ein Gehäuse 6 und einen Bau- oder Innenraum 2 aufweist. Teil des Gehäuses ist ein in der Abbildung oberes Deckelement 5, dessen Innenseite 3 zum Bau- oder Innenraum 2 weist und eine entsprechende Außenseite 4. Der Bau- oder Innenraum 2 (nachfolgend nur Innenraum genannt) mit einem als gestrichelte Fläche dargestelltes Vergussmaterial 8 ausgegossen. Diese Vergussmaterial 8 liegt entgegen der Darstellung im gesamten Innenraum 2 vor, d.h. der gesamte Innenraum ist in der Regel mit diesem Vergussmaterial 8 ausgefüllt. Im Innenraum 2 ist neben nicht dargestellten elektronischen Komponenten und Elementen, eine Lichtquelle 12 angeordnet, die vorliegend als LED ausgebildet ist. Die Lichtaustrittsfläche 13 besteht in einer kleine Abdeckscheibe, die nicht näher dargestellt ist. Allgemein kann die Lichtquelle 12 auch mindestens eine lichtleitende Faser sein oder ein Faserbündel, an dessen Ende die Strahlung austritt.
Im Deckelement 5 des Gehäuses 6 ist eine Öffnung als Abstrahlfenster 15 mit einer Innenkante 16 vorgesehen und der Auslassstutzen 26 ist mit dem Vergussmaterial 8 bleibend im Gehäuse 6 eingegossen und fixiert. Der Auslassstutzen 26 ist das untere Ende eines als Einfülltrichter ausgebildetes Einfüllhilfsmittel 25, welches gestrichelt dargestellt ist, das von dem elektronischen Bauteil 1 nach dem Befüllen mit Vergussmaterial 8 und dessen Aushärtung mittels eines mechanischen Schneidwerkzeuges abgetrennt wurde. Wie nachstehend bspw. zur 2 noch näher ausgeführt, ist in einem Erwärmungsschritt mindestens ein Teil des über das Deckelement 5 herausragende Vergussmaterial 8 und das auch ein Teil des Wandmaterials der Auslassstutzens 26 aufgeschmolzen wurde und in die Hohlräume im Spalt 16 eingeflossen ist und das gesamte Abstrahlfenster 15 und kleiner Randbereich auf dem Deckelement 5 überdeckt. Im gezeigten Beispiel der 1 ist das Vergussmaterial 8 transparent oder mindestens transluzent, wobei das Material Einfüllhilfsmittels 25 und auch des Auslassstutzens 26 nicht lichtleitend ist.
Das von der LED 12 kommende Licht wird also durch den eingegossenen Auslassstutzen 26, durch das Abstrahlfenster und den dortigen, überstehenden, konvexen Anteil an Material, insbesondere dem Vergussmaterial 8 nach außen geleitet und kann von einem Nutzer optisch wahrgenommen werden. Diese bilden gemeinsam den Lichtleiter 14.
Insgesamt ist das elektronische Bauteil 1 stark vereinfacht und die Mehrzahl von nötigen und üblichen mechanischen, elektrischen und elektronischen Elementen sind nicht dargestellt oder beschrieben.
In der 2 wird in vier Schritten I.-IV. das Herstellverfahren skizziert. In dem ersten Schritt I. wird ein Einfülltrichter 25 mit dem Auslassstutzen 26 in eine nicht näher bezeichnete Öffnung eingestellt, die das spätere Abstrahlfenster 15 bildet. Nach dem Aushärten des Vergussmaterials 8 wird der obere Teil Einfüllhilfsmittels 25 abgetrennt und der Auslassstutzen 26 bzw. der untere Teil Einfüllhilfsmittels 25 verbleibt am Bauteil 1, verbunden mit dem Gehäuse 6. Im dritten Schritt III., erfolgt mittels eines Heizelementes 20 eine Verflüssigung mindestens eines Teils des oberen Endes 29 des Auslassstutzens 26 und dem dort eingebrachten Vergussmaterials 8, was vorliegend mit einem induktiven Heizelement 20 vorgenommen wird. Das im Schritt III. herabfließende Material füllt alle (nicht dargestellten) Spalte und Hohlräume auf und bildet einen konvexen Überstand 18, der das Bauteil 1 optimal abdichtet und stellt weiterhin das obere Ende des Lichtleiters 14 dar.
Bei einer nicht dargestellten Verfahrensvariante wird der obere Teil Einfüllhilfsmittels 25 von dem unteren und im Gehäuse 6 verbleibenden Auslassstutzen 26 getrennt, solange das darin anstehende Vergussmaterial 8 noch flüssig ist. Insbesondere wenn eine Abtrennung mit einem heißen Schneiddraht oder einem Laserstrahl vorgesehen wird, kann diese Variante gewählt werden. Es kann dabei eine definierte Menge an Vergussmaterial 8 vorgesehen werden, dass unmittelbar in den darunterliegenden Spalt 17 herabfließt. Eine derartige Verfahrensvariante ist in der Regel nur möglich, wenn in Abhängigkeit von der Gehäusegeometrie und/oder Druckverhältnissen eine solche Überhöhungen des Fluidspiegels erreicht werden kann.
3 zeigt einen Zwischenschritt zur 2 als Schritt II. a., hierbei wird der Überstand 18 nach dem Aushärten und vor dem Verflüssigen bearbeitet, indem beispielsweise mindestsens ein Teil des Wandmaterials des Auslassstutzens 26 entfernt wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Materialeigenschaften von Auslassstutzen 26 und Vergussmaterial 8 sehr unterschiedlich sein und eine hinsichtlich Geometrie und Transluzenz verbesserte Endeigenschaft erreicht werden soll. Auf diese Weise kann auch Einfluss auf das Materialvolumen genommen werden, das sich bei der nachfolgenden, thermischen Behandlung auf der Oberfläche ablagert.
In der Ausführungsvarianten der 4 ist ein optionale Teilschritt zur 2 oder 3 (Schritt III.a.) gezeigt. Hierbei wurde nach dem vorgenannten Schritt III. und der Verflüssigung des Materials, in den noch flüssigen oder weichen Überstand 18 ein Streulichtkörper 30 auf oder eingesetzt, so dass das ausgekoppelte Licht aus dem Lichtleiter 14 in den angrenzenden Raum in eine Vielzahl von Richtungen, idealerweise sphärisch abgelenkt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, weil keine sonstigen, zusätzlichen Befestigungsmittel benötigt werden, als das ohnehin vorhandene erweichte Material.
In der 5 sind die wichtigsten Varianten aufgelistet, wie der Lichtleiter 14 erfindungsgemäß ausgebildet werden kann. In der Variante nach dem Teilbild I. der 5, sind der Auslassstutzen 26 und das Vergussmaterial 8 transparent oder tansluzent, was durch die mit kurzen Strichen gefüllten Flächen angedeutet wird. In der Variante nach dem Teilbild II. der 5, ist das Vergussmaterial 8 transparent oder transluzent und der Auslassstutzen 26 ist nicht lichtleitend, wie durch die horizontale Schraffur angedeutet wurde. Schließlich ist in der Varianten nach dem Teilbild III. der 5 nur der Auslassstutzen 26 transparent oder transluzent, wobei das Vergussmaterial 8 nicht oder kaum transluzent ist. Um eine gute Lichteinkopplung in die unteren Kanten des Auslassstutzens 26 sicher zu stellen, ist die Lichtquelle 12 sehr nah oder in Kontakt mit den unteren Kanten angeordnet, natürlich kann alternativ die Geometrie und/oder Endlage des Auslassstutzens 26 in geeigneter Weise angepasst werden.
In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Auslassstutzen 26 auf der Leuchtquelle 12 aufgesetzt und mit einem nicht näher dargestellten Klebstoff 10 oder angeklebt. Bei dem zugehörigen Herstellschritt wird das Aushärten dieses beispielsweise als schnell aushärtender UV-Klebstoffs ausgebildeten Klebstoffs 10 abgewartet, bevor das Vergussmaterial 8 eingefüllt wird. Zur gleichmäßigen und schnellen Einbringung des Vergussmaterials 8 weist der Auslassstutzen 26 an seinem untern Ende 28 mehrere horizontale Auslassöffnungen 33 auf. Wie in der 4 dargestellt, kann weiterhin im Bereich der Innenkante 16 des Abstrahlfensters 15 eine oder mehrere weitere horizontale Auslassfenster 33 vorgesehen werden, beispielsweise vier auf dem gesamten Umfang, wie in der Abbildung dargestellt. Auf diese Weise wird eine von Gaseinschlüssen frei Füllung in diesem kritischen Spalt- und Übergangsbereich sichergestellt.
Weiterhin kann für eine optimale Ausrichtung und Fixierung während der Befüllung mit Vergussmaterial 8 und Aushärtung kleine Klemmelemente 24 vorgesehen werden, die vorliegend als vier finger- oder nasenartige Materialverstärkungen ausgebildet sind. Diese können symmetrisch am Umfang in einer Höhenlage angeordnet sein, dass diese klemmend auf der Innenkante 16 zur Anlage gelangen. Wie dargestellt enden diese Klemmelemente 24 etwas unterhalb der Außenseiten 4, so dass diese im abschließenden Schritt von herabschließendem Material vollständig überdeckt werden. Auch in dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, ist der Innenraum 2 und auch der Auslassstutzen 28 vollständig mit Vergussmaterial 8 gefüllt.
Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsvariante ist das mindestens eine Fixierelement ein gesondertes Bauteil, wie beispielsweise ein Trägerrahmen oder Trägerkranz mit kleinen Distanzkeilen und/oder Federelementen. Vorteilhafterweise sollte ein Fixierelement den Spalt 17 nicht vollständig verschließen, damit die Entlüftung des Innenraumes 2 stattfinden kann und eine vollständige Benetzung der Innenkante 16 und der gegenüberliegenden Oberfläche des Auslassstutzens 26 erfolgen kann.
Die 7 zeigt schließlich eine Schnittzeichnung und Draufsicht von oben vier Varianten einer weiteren Aufführungsformen, bei der der Auslassstutzen 26 am unteren Ende nicht im vollen Innendurchmesser offen ist, sondern eine Stirnplatte 22 aufweist, die mindesten eine Durchbruch 23 aufweist. Der äußere Querschnitt ist vorliegend oval, wobei keine Einschränkung hinsichtlich der äußeren Geometrie besteht. Die vier dargestellten Varianten zeigen unterschiedliche Öffnungsgeometrien der Durchbrüche 23. Der Vorteil besteht in eine gewissen Stauwirkung, um beispielsweise auch einen horizontalen Auslass von Vergussmaterial 8 zu steuern. Weiterhin kann auf diese Weise Einfluss auf die Auslassrichtung genommen werden und ggf. innere Bauelemente gezielt angeströmt werden, um Lufteinschlüsse zu verhindern.
Es ist für den Fachmann sofort ersichtlich, dass die einzelnen Merkmale aus den Ausführungsbeispielen der Figuren bedarfsweise anders kombiniert und ergänzt werden können, soweit sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Darüber hinaus kann beispielsweise die Einfüllung von Vergussmaterial auch bei einem schräg oder gekippt angeordneten Bauteil 1 erfolgen, wenn die sich bildenden kommunizierenden flüssigen Anteile des Vergussmaterials 8 im Innenraum 2 und in dem Einfüllhilfsmittels 25 dies zulassen, für das jeweils gewünschte Befüllungsniveau. Weiterhin kann der Innenraum 2 auch mit unterschiedlichen Vergussmaterialien befüllt werden, wobei bei der Reihenfolge der Befüllung und den jeweiligen Befüllungsniveaus die gewünschte Funktion beachtet werden muss.
Bezugszeichenliste

1: Elektronisches Bauteil
2: Bau- oder Innenraum
3: Innenseite
4: Außenseite
5: Deck- oder Abschlusselement
6: Gehäuse
8: Vergussmaterial, Haupt, erstes
10: Klebstoff, Klebemittel
12: Lichtquelle
13: Lichtaustrittsfläche
14: Lichtleiter
15: Abstrahlfenster
16: Innenkante
17: Spalt
18: Überstand
20: Heizelement
22: Stirnplatte
23: Durchbruch
24: Klemmelement
25: Einfüllhilfsmittel (Trichter)
26: Auslassstutzen
28: Ende, unteres bzw. freies
29: Ende, oberes
30: Streulichtkörper
33: Auslassöffnung, horizontal

Claims

Elektronisches Bauteil (1) umfassend einen Bau- oder Innenraum (2) und mindestens ein eine Innenseite (3) und eine Außenseite (4) umfassendes Deck- oder Abschlusselement (5) und/oder ein ein Deckelement (5) umfassendes mehrseitiges Gehäuse (6), wobei der Bau- oder Innenraum (2) mit einem Vergussmaterial (8) ausgegossen ist und im Bau- oder Innenraum (2) mindestens eine Lichtquelle (12) angeordnet ist, welche mindestens eine Lichtaustrittsfläche (13) aufweist, wobei das Deckelement (5) ein eine Innenkante (16) aufweisendes Abstrahlfenster (15) für mindestens ein Teil des von der Lichtquelle (12) abgestrahlte Licht und/oder Strahlung aufweist, und wobei die Lichtquelle (12) und/oder mindestens die Lichtaustrittsfläche (13) einen Abstand zum Deckelement (5) aufweist, und wobei auf der Abstandsstrecke zwischen der Lichtquelle (12) und/oder der Lichtaustrittsfläche (13) und dem Abstrahlfenster (15) eine Lichtleitung erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lichtleitung mindestens auf einer Teillänge der Abstandsstrecke ein Teil des Auslassstutzens (26) eines Einfüllhilfsmittels (25), - als Lichtleiter (14) im Vergussmaterial (8) eingegossen ist und/oder - mit einem transparenten und/oder tansluzentem Vergussmaterial (8) als Lichtleiter (14) ausgegossen ist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Innenkante (16) des Abstrahlfensters (15) und der dortigen Teillänge des Auslassstutzens (26) mindestens ein Spalt (17) angeordnet ist, welche mit einem fließfähigen und ausgehärteten Füllmaterial abgedichtet und gefüllt ist, wobei das Füllmaterial aus dem Werkstoff des Auslassstutzens (26) und/oder des Vergussmaterials (8) gebildet ist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial eine Überdeckungsfläche auf der Außenseite (4) des Deckelementes (5) aufweist, die größer ist als die (freie) Durchgangsfläche des Abstrahlfensters (15).
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial auf der Außenseite (4) des Deckelementes (5) im Querschnitt eine konvexe Form aufweist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (26) eine runde, ovale oder mehreckige, insbesondere viereckige Querschnittsgeometrie aufweist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (26) an seinem unteren Ende (28) eine Stirnfläche aufweist, welche ein oder mehrere Öffnungen aufweist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (26) mindestens - eine horizontale Auslassöffnung (33) aufweist, insbesondere mindestens eine horizontale Auslassöffnung (33), die mindestens mit einer Teilöffnungsfläche auf der Höhe der Innenkante (16) des Abstrahlfensters (15) angeordnet ist und/oder - ein Klemmelement (24), welches auf der Höhe der Innenkante (16) und mit dieser in Kontakt, insbesondere in klemmendem Kontakt, angeordnet ist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (26) mit seinem unteren Ende (28) auf oder an der Lichtquelle (12) und/oder der Lichtaustrittsfläche (13) anliegt und/oder diese umschließt, insbesondere mit dieser und/oder mit deren Rand oder Einfassung verklebt ist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Abstrahlfensters (15) eine Streulichtkörper (30) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils (1) mit einer optischen Signalfunktion, wobei - in einem ersten mechanischen Fertigungsschritt eine Lichtquelle (12) und/oder eine Lichtaustrittsfläche (13) in dem Bauteil angeordnet und das Bauteil vollständig zusammengefügt wird, wobei - in einem nachfolgenden Vergussschritt ein Einfüllhilfsmittel (25) in eine Öffnung in einem Deck- oder Abschlusselement (5) eingeführt wird und mittels des Einfüllhilfsmittels (25) ein Vergussmaterial (8) in den Bau- oder Innenraum (2) des Bauteils (1) eingefüllt wird, wobei die Öffnung in dem Deck- und Abschlusselement (5) das Abstrahlfenster (15) für die innere Lichtquelle (12) ist, und wobei die Abstandsstrecke zwischen der Lichtquelle (12) und/oder der Lichtaustrittsfläche (13) zur transparenten und/oder transluzenten Lichtleitung ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nachfolgenden Trennschritt ein im Bau- oder Innenraum (2) befindlicher Auslassstutzen (26) des Einfüllhilfsmittels (25) abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nachfolgenden Trennschritt der im Bau- oder Innenraum (2) befindliche Auslassstutzen (26) des Einfüllhilfsmittels (25) nach dem Aushärten des Vergussmaterials (8) abgetrennt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das über das Deck- oder Abschlusselement (5) herausragende obere Ende (29) des ausgehärteten Vergussmaterials (8) und/oder das Material des Auslassstutzens (26) - mindestens zeitweise aufgeschmolzen wird, - im aufgeschmolzenen Zustand auf einer Überdeckungsfläche abgelagert wird, die mindestens der Fläche des Abstrahlfensters (15) entspricht abgelagert wird, insbesondere eine Überdeckungsfläche , die um mindestens 1% bis 3% größer ist als die Fläche des Abstrahlfensters (15), idealerweise 1% bis 5% größer ist und - nachfolgend ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (26) nach dem Abtrennen an seinem oberen Ende (29) materialabtragend bearbeitet wird, insbesondere indem das Wandmaterial des Auslassstutzens (26) mindestens teilweise entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (26) Einfüllhilfsmittels (25) an seinem unteren Ende (28) mindestens mit einer Teilfläche mit der Lichtquelle (12) und/oder der Lichtaustrittsfläche (13) verklebt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Abstrahlfensters (15) ein Streulichtkörper (30) angebracht wird.