DE10247676A1

DE10247676A1 - Elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE10247676A1
Application number: DE2002147676
Authority: DE
Inventors: Steffen Hoppe
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-10-12
Filing date: 2002-10-12
Publication date: 2004-07-15

Abstract

Beschrieben wird ein elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte, bei der die Leiterplatte allseitig von einer Kunststofffolie umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte.
Bei elektrischen oder elektronischen Geräten speziell zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ist häufig ein Schutz der Leiterplatte und der elektronischen Bauteile gegen die Umwelt erforderlich. Dieser Schutz wird üblicherweise durch ein Gehäuse erreicht. Dabei übernimmt das Gehäuse neben der eigentlichen Funktion „schützen" meistens noch die Aufgaben „befestigen" und, gegebenenfalls mit zusätzlichen Elementen, „Stecker darstellen".
Dieses Gehäuse besteht aus meistens zwei Teilen, welche zusammengefügt und miteinander abgedichtet den Betrieb der Elektrik oder Elektronik auch in rauen Umgebungen zulassen
Ein wesentliches Problem bei solchen Gehäusen besteht in dem Betrieb bei unterschiedlichen Temperaturen. Durch die Ausdehnung bzw. das Zusammenziehen der Luft im Gehäuseinneren wirken erhebliche Kräfte, die vermieden werden müssen. Eine Lösung für dieses Problem besteht in einer Belüftung. Die Belüftung kommuniziert mit der Umwelt z. B. über eine Belüftungspille oder durch einen Luftaustausch mit der Luft im Kabelbaum durch eine Öffnung im Stecker.
Weiterhin haben solche Geräte zwangsläufig Wände mit Wandstärken zwischen ca. 0,3 mm bei Metallgehäusen bis zu 2,5 mm bei Kunststoffgehäusen. Bei Metallgehäusen ist zusätzlich noch ein Abstand zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse vorzusehen, damit eine ungewollte elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Bauteilen bzw. der Umgebung vermieden wird.
Speziell bei berührungslosen Sensoren ist meistens noch ein definierter meist geringer Abstand zwischen der Leiterplatte oder Bauteilen auf der Leiterplatte mit dem zu sensierenden Objekt (Magnet, Metall oder anderes) zu realisieren. Auch für einen solchen Fall ist eine dicke Wand um die Leiterplatte herum für die Entwicklung eines Sensors meistens sehr hinderlich.
Weiterhin wird durch ein solches Gehäuse die Masse, das Volumen und damit das Gewicht einer Leiterplatte wesentlich erhöht gegenüber dem Gewicht der eigentlichen Funktionselemente. Deshalb ist auch unter Recycling- und Umweltschutzgesichtspunkten ein solches Gehäuse nachteilig.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte zu schaffen, bei dem die Leiterplatte geschützt angeordnet ist und bei dem die vorgenannten Nachteile, die sich durch ein konventionell ausgeführtes Gehäuse ergeben, auf einfache und kostengünstige Weise vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leiterplatte allseitig von einer Kunststofffolie umgeben ist.
Vorteilhaft kann die bestückte Leiterplatte direkt in eine flexible Kunststofffolie eingeschweißt werden. Die Leiterplatte wird dabei in eine Art Tüte eingelegt. In einem nächsten Schritt wird die Luft aus dieser Tüte entfernt und damit die Folie zur direkten Anlage an die Leiterplatte gebracht. Dieser Verbund ist stabil solange die Druckdifferenz zwischen Tüteninnenraum und Umgebung besteht.
Um diesen Verbund dauerhaft stabil zu gestalten, wird vorgeschlagen den Folienkunststoff der Tüte aus mindestens zwei Schichten aufzubauen. Dabei sollte der abschließend außen liegende Kunststoff die Beständigkeit gegen die Umgebungsmedien darstellen. Der innen, d. h. an der Leiterplatte anliegende Kunststoff sollte eine zumindest partielle Klebehaftung zwischen Leiterplatte und äußerer Folie bewirken. Durch einen Prozess wie Erhitzen sollte dieser Klebstoff aktiviert werden können. Alternative Aktivierungsmechanismen für den Klebstoff könnten zum Beispiel Reaktionen mit der Leiterplatte (Beschichtung auf der Leiterplatte) oder Strahlung (z.B. Infrarot) sein.
Das Aufbringen der zwei Schichten kann durch einen Fertigungsschritt d. h. durch eine mehrschichtig aufgebaute Kunststofffolie oder in mehreren Fertigungsschritten durch mehrere einschichtige Folien erfolgen.
Zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte bieten sich folgende Möglichkeiten an:

– Einpressen: Hierbei wird durch einen Einpressstift (mit Spitze) nachträglich ein Loch in die Kunststoffhülle eingebracht, durch das der Kontaktstift in einen elektrischen Kontakt mit der Leiterplatte gebracht wird. Die Schneidkante des Einpressstiftes muss hierbei innerhalb der Durchkontaktierung möglicherweise noch Klebstoffreste durchdringen, was aber wegen der relativ geringen Festigkeit des Klebstoffs keinerlei Probleme bereitet.
– SMD-Stecker: Hierbei wird auf der Leiterplatte ein SMD-Steckkontakt aufgebracht. In einem nachfolgenden Montageschritt wird ein Kontaktstift durch ein Loch in der Kunststofffolie in diesen SMD-Stecker eingesetzt.
– Selektives Entfernen der Folie: Hierbei wird durch z. B. ein thermisches Verfahren wie „Weglasern" die Folie selektiv entfernt, damit eine konventionelle elektrische Löt- oder Steckverbindung aufgebracht werden kann.
– Nicht vollständiges Aufbringen der Folie: Hierbei wird die Folie nicht komplett um die Leiterplatte aufgebracht, sondern einzelne Bereiche der Leiterplatte werden ausgespart. Dadurch werden Bereiche geschaffen, um konventionelle Verbindungstechniken realisieren zu können. Wenn hierdurch Probleme mit der Dichtigkeit gegenüber den Umgebungsmedien entstehen sollten, dann kann der freigehaltene Bereich eben d.h. ohne Bauteile ausgeführt werden und damit ein geometrisch einfach definierter Bereich für Dichtfunktionen geschaffen werden.
– Vorherige Kontaktierung: Hierbei wird der Stecker mit Gehäuse aufgebracht bevor die Leiterplatte „eingetütet" wird. Durch geeignete Vorrichtungen wird die Luft im Bereich der Zuleitungen aus der Kunststofffolie abgesaugt.

Ein weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in einer metallisierten Deckfolie nach außen. Diese Metallschicht wirkt wie eine „Tunerbox". Dadurch sind elektromagnetische Störungen von der Leiterplatte filterbar, bzw. der Einfluss von äußeren elektrischen Störfeldern minimierbar. Natürlich ist es auch möglich diese Metallschicht innnerhalb eines mehrschichtigen Aufbaus zu realisieren. Dadurch kann einer möglichen Oxidation gegengewirkt werden.
Ein weiterer Vorteil einer Folienverpackung liegt in den gerundeten Rändern. Hierdurch lassen sich besonders einfach Dichtungen um die Leiterplatte herum gestalten. Bei normalen gefrästen oder geritzten und gebrochenen Kanten sind solche Abdichtverfahren wegen der scharfen Kanten nur mit hohem Aufwand realisierbar.
Wenn aus technische Gründen die Leiterplatte sehr dünn gestaltet werden soll oder die mechanische Festigkeit der Leiterplatte nicht ausreichend ist, dann kann zudem vorgesehen werden, die Leiterplatte mechanisch zu verstärken. Das kann zum Beispiel durch eine Kunststoffumspritzung der bestückten oder unbestückten Leiterplatte erfolgen. Weiterhin besteht die Möglichkeit mechanische Verstärkungen nach dem Aufbringen der Folienverpackung anzubringen.
Weiterhin kann das Problem der mechanischen Befestigung gelöst werden. Die üblichen Gehäuse aus Kunststoff haben hierfür metallische Verstärkungen an den Befestigungslaschen (Buchsen). Dieses Verfahren kann direkt auf die Leiterplatten übernommen werden, nur muss die reduzierte Dicke der Leiterplatte (üblicherweise 1,5 mm) bei der Dimensionierung berücksichtigt werden. Durch einschneidende (d. h. die Folie durchtrennende) Verbindungen wie scharfkantige Buchsen können auch elektrische Verbindungen zwischen Leiterplatte und Anschraubpunkt erzeugt werden. Hierdurch wird eine definierte elektrische Leitfähigkeit zwischen Umgebung, Metallschicht und/oder Leiterplatte erreicht.

Claims

Elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer Leiterplatte dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte allseitig von einer Kunststofffolie umgeben ist.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte in die Kunststofffolie eingeschweißt ist.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie luftleer an der Leiterplatte anliegt.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie adhäsiv mit der Leiterplatte verbunden ist.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie mehrschichtig ausgebildet ist.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie eine Metallisierung aufweist.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontaktierung der Leiterplatte Einpressstifte durch die Kunststofffolie geführt sind.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Kunststofffolie geführten Einpressstifte in mit der Leiterplatte verbundene SMD-Steckkontakte eingesetzt sind.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Leiterplatte von der Umhüllung durch die Kunststofffolie ausgenommen sind.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie in diesen Bereichen mittels eines thermischen Verfahrens entfernt wurde.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie in diesen Bereichen mittels eines Lasers entfernt wurde.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie mit der Leiterplatte verbundene Kontaktelemente mit einschließt.
Elektrisches oder elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Leiterplatte innerhalb der Kunststofffolie zusätzlich mit einem festen Kunststoffmaterial umspritzt ist.