DE10261771A1 - Leiterbahn aus flexiblem Material, Baueinheit mit einer solchen flexiblen Leiterbahn und Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterbahn - Google Patents

Leiterbahn aus flexiblem Material, Baueinheit mit einer solchen flexiblen Leiterbahn und Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterbahn

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Abstract

Bei Leuchteneinheiten für Kraftfahrzeuge ist bekannt als Leuchtmittel LEDs zu verwenden, die auf einer flexiblen Leiterfolie sitzen. Die Montage der flexiblen Leiterbahn ist aufwendig, das die LEDs in eine genaue Einbauposition gebracht werden müssen. DOLLAR A Damit die flexible Leiterbahn in einfacher Weise in einer gewünschten Einbaulage montiert werden kann, ist sie wenigstens teilweise in ein formbeständiges Bauteil eingebettet. Durch dieses Bauteil erhält die Leiterbahn eine Formstabilität, so daß sie problemlos montiert werden kann. Sie wird zunächst mit den elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen bestückt, anschließend in eine Spritzgußform eingesetzt und wenigstens teilweise mit Kunststoff umspritzt. DOLLAR A Die Leiterbahn wird insbesondere bei Leuchteinheiten von Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leiterbahn aus flexiblem Material nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Baueinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 9 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterbahn nach dem Oberbegriff des Anspruches 28.
  • Es ist beispielsweise bei Leuchteneinheiten für Kraftfahrzeuge bekannt, im Leuchtengehäuse einen Reflektor anzuordnen, der von LEDs ausgesandtes Licht nach außen reflektiert. Die LEDs sitzen auf einer flexiblen Leiterfolie. Die Montage der flexiblen Leiterbahn mit den LEDs ist aufwendig, da die LEDs innerhalb der Leuchteneinheit in eine genaue Einbauposition gebracht werden müssen. Dies ist infolge der Flexibilität der Leiterbahn schwierig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Leiterbahn, die gattungsgemäße Baueinheit und das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß die flexible Leiterbahn in einfacher Weise in einer gewünschten Einbaulage montiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Leiterbahn erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1, bei der gattungsgemäßen Baueinheit erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 9 und beim gattungsgemä-Ben Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 28 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße flexible Leiterbahn ist wenigstens teilweise in das formbeständige Bauteil eingebettet. Über dieses formbeständige Bauteil erhält die Leiterbahn ihre Formstabilität, so daß sie problemlos in einer genauen Einbaulage montiert werden kann. Zudem ist die Leiterbahn im formbeständigen Bauteil vor Beschädigung geschützt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit ist die flexible Leiterbahn wenigstens teilweise in das Kunststoffteil eingebettet. Darum muß sie bei der Montage der Baueinheit nicht gesondert montiert werden, sondern bildet zusammen mit dem formstabilen Kunststoffteil eine Baueinheit, die einfach montiert werden kann.
  • Die Leiterbahn wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zunächst mit dem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil bestückt und anschließend in die Spritzgußform eingesetzt und dort lagegesichert. Dann wird die Leiterbahn wenigstens teilweise mit Kunststoff umspritzt. Nach dem Aushärten bzw. Erstarren dieses Kunststoffes kann die teilweise eingebettete Leiterbahn der Spritzgußform entnommen werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 im Schnitt ein Teil einer Leuchteneinheit mit einer erfindungsgemäßen Leiterbahn,
  • Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Reflektor der Leuchteneinheit gemäß Fig. 1, an dem die erfindungsgemäße Leiterbahn vorgesehen ist,
  • Fig. 3 in vergrößerter Darstellung und im Schnitt einen Teil der erfindungsgemäßen Leiterbahn,
  • Fig. 4 im Schnitt und in vereinfachter Darstellung eine Spritzgußform zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leiterbahn,
  • Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäße Baueinheit in einer Darstellung entsprechend Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt eine Leuchteneinheit, die im Ausführungsbeispiel eine Rückleuchte eines Kraftfahrzeuges ist. Die Leuchteneinheit hat ein Gehäuse 1, in dem ein Träger 2 untergebracht ist. Er besteht vorzugsweise aus Kunststoff, kann aber aus jedem anderen geeigneten Material bestehen. Der Träger 2 ist mit einem Reflektor 3 einstückig ausgebildet, mit dem von Leuchtmitteln 4 ausgesandte Strahlen zu einer Lichtscheibe 5 reflektiert werden, durch die das Licht nach außen gelangt. Die Ausbildung einer solchen Rückleuchte von Kraftfahrzeugen ist bekannt und wird darum auch nicht näher beschrieben. Die Lichtscheibe 5 kann an ihrer Innenseite mit Leuchtoptiken 6 versehen sein.
  • Der Reflektor 3 hat Öffnungen 7, in denen die Leuchtmittel 4 liegen. Der Reflektor 3 hat, wie Fig. 2 zeigt, für jedes Leuchtmittel 4 entsprechende Reflektorflächen 8. Die Leuchtmittel 4 sind vorteilhaft LEDs, die auf einer Leiterbahn 9 sitzen. Als Leuchtmittel 4 können auch SMD-LEDs verwendet werden. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Leuchtmittel 4 im Ausführungsbeispiel im Bereich der Reflektorflächen jeweils paarweise vorgesehen. Je nach Ausbildung des Reflektors 3 können auch mehrere solcher Leuchtmittel 4 der entsprechenden Reflektorfläche 8 zugeordnet sein. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, für jede Reflektorfläche 8 nur ein einziges Leuchtmittel 4 vorzusehen. Im Ausführungsbeispiel sind seitlich drei weitere, mit Abstand nebeneinander liegende Leuchtmittel 4 vorgesehen, die ebenfalls vorteilhaft LEDs sind und die nicht durch die Lichtscheibe 4 abstrahlen, sondern quer hierzu.
  • Die Leiterbahn 9 ist eine flexible Leiterfolie, über die die Stromzuführung zu den Leuchtmitteln 4 in bekannter Weise erfolgt. Da die Leiterfolie 9 flexibel ist, kann sie an jede Form des Trägers 2 und/oder des Reflektors 3 angepaßt werden.
  • Der Träger 2 und der Reflektor 3 umschließen die Leiterbahn 9. Bei der Herstellung des Trägers 2 und des Reflektors 3 wird die Leiterbahn 9 vom Material dieser beiden Teile 2, 3 umspritzt. Dadurch ist die Leiterbahn 9 einwandfrei gesichert und geschützt. Fig. 4 zeigt schematisch einen Teil einer Spritzgußform. Sie hat zwei Formteile 10, 11, von denen das Formteil 10 fest und das Formteil 11 beweglich ist. Beide Formteile 10, 11 weisen jeweils wenigstens einen Haltestempel 12, 13 auf, die gegeneinander beweglich in den Formteilen 10, 11 angeordnet sind und zwischen denen die flexible Leiterbahn 9 während des Spritzgußvorganges eingeklemmt wird. Die beiden Haltestempel 12, 13 sind in Richtung der in Fig. 4 eingezeichneten Doppelpfeile 14, 15 verstellbar. Beide Haltestempel 12, 13 sind so ausgebildet, daß sie wenigstens einen Hohlraum 16, 17 aufweisen. Die beiden Hohlräume 16, 17 liegen einander gegenüber und bilden einen gemeinsamen, von der Leiterbahn 9 unterteilten Hohlraum. Er ist so ausgebildet, daß das auf der Leiterbahn 9 befestigte Leuchtmittel 4 während des Spritzgußvorganges aufgenommen werden kann. Die beiden Haltestempel 12, 13 klemmen die Leiterbahn 9 im Bereich neben dem Leuchtmittel 4 so, daß der in die Spritzgußform eingebrachte Kunststoff nicht in den Hohlraum 16, 17 eindringen kann.
  • Entsprechend der Zahl der Leuchtmittel 4, die auf der Leiterbahn 9 sitzen, sind Haltestempel mit entsprechenden Hohlräumen in der Spritzgußform vorgesehen.
  • In den Hohlraum 16 des einen Haltestempels 12 kann ein Vakuumkanal 18 münden, über den der Hohlraum während des Spritzgußvorganges unter Vakuum gesetzt werden kann.
  • Die Spritzgußform kann zusätzlich mit wenigstens einem Bestückungsstempel 19 versehen sein.
  • In die Spritzgußform wird in bekannter Weise der für den Träger 2 und den Reflektor 3 vorgesehene Kunststoff eingespritzt. Die zwischen den Haltestempeln 12, 13 im Hohlraum 20 eingespannte Leiterbahn 9 wird mit diesem Kunststoff umspritzt. Die auf der Leiterbahn 9 befindlichen Leuchtmittel 4 sind während dieses Spritzgußvorganges im Hohlraum 16, 17 der Haltestempel 12, 13 geschützt. Die Haltestempel 12, 13 sind so ausgebildet, daß sie die Leiterbahn 9 nur im unmittelbaren Bereich der Leuchtmittel 4 festklemmen, so daß im übrigen Bereich die Leiterkahn 9 vom Kunststoff für den Träger 2 und den Reflektor 3 umhüllt werden kann. Infolge der Einspannung der Leiterbahn 9 durch die Haltestempel 12, 13 ist sichergestellt, daß die Leuchtmittel 4 ihre exakte Einbaulage am Träger 2 sowie am Reflektor 3 einnehmen. Die flexible, folienartige Leiterbahn 9 selbst muß keine genaue Einbaulage haken, da sie vom Kunststoff des Trägers 2 und des Reflektors 3 umspritzt und damit lagegesichert wird. Nach dem Spritzvorgang wird die Spritzgußform geöffnet, so daß die aus dem Träger 2, dem Reflektor 3 und der eingebetteten Leiterbahn 9 bestehende Einheit herausgenommen und in das Gehäuse 1 eingebaut werden kann. Dadurch gestaltet sich die Herstellung und die Montage der Leuchteneinheit einfach und kostengünstig.
  • Die Leuchteneinheit kann beispielsweise eine Blinkerleuchte, eine Heckleuchte, eine Scheinwerferleuchte oder allgemein eine Signalleuchte eines Kraftfahrzeuges sein. Die eingebettete Leiterbahn kann aber auch für die Innenraum- und/oder Instrumentenbeleuchtung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, beispielsweise als Armaturenleuchte, Cockpitleuchte, Türgriffbeleuchtung und dergleichen.
  • Auf der in den Kunststoff eingebetteten Leiterbahn 9 können außer Leuchtmitteln beispielsweise auch Sensoren oder andere elektronische und/oder elektrische Bauteile befestigt sein. Die eingebettete Leiterbahn 9 kann außer bei Kraftfahrzeugen beispielsweise auch bei Kameras, akustischen Signalgebern, Handys und dergleichen eingesetzt werden.
  • Fig. 5 zeigt eine Leiterbahn 9a, auf der vorzugsweise mit gleichem Abstand voneinander Taster 22 befestigt sind. Die Leiterbahn 9a besteht wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer flexiblen Folie, die in einen Träger 2a aus formbeständigen Kunststoff eingebettet ist. Die Taster 22 liegen in Hohlräumen 16a einer auf der Leiterbahn 9a aufgebrachten Kunststoffschicht 21. Sie wird, wie oben beschrieben, in einer Spritzgußform mit den Haltestempeln 12, 13 hergestellt, zwischen denen die Leiterfolie 9a mit den Tastern 22 eingeklemmt ist. Die Kunststoffschicht 21 hat eine an die Höhe der Taster 22 angepaßte Stärke, so daß diese nicht nennenswert über die Kunststoffschicht 21 ragen. Sie ist nach außen von einer Deckfolie 23 abgedeckt, die auch die Taster 22 abdeckt. Die Deckfolie 23 ist relativ dünn. Sie ist mit der Kunststoffschicht 21 fest verbunden, während sie auf den Tastern 22 lose aufliegt und in diesem Bereich flexibel ist. Selbstverständlich kann die Deckfolie 23 auch entfallen. Bei dieser Baueinheit ist die Leiterbahn 9a formstabil, formschlüssig und positionsgenau vom Träger 2a und der Kunststoffschicht 21 umspritzt. Die Baueinheit läßt sich mit wenigen Arbeitsschritten und aus wenigen Einzelteilen einfach und kostengünstig herstellen. Das Bauteil hat nur ein relativ kleines Volumen, so daß es platzsparend untergebracht werden kann. In die Kunststoffschicht 21 sind elektrische/elektronische Bauteile 24 eingespritzt, die auf der Leiterbahn 9a sitzen und zum Betrieb der Taster 22 notwendig sind. Über den flexiblen Bereich der Deckfolie 23 können die Taster 22 einwandfrei betätigt werden. Die Taster 22 können beispielsweise Bestandteil eines Handys, einer Bedieneinheit und dergleichen sein.
  • Anstelle der Taster 22 können auch Sensoren verwendet werden, beispielsweise Ultraschall-Sensoren als Einparkhilfe bei Kraftfahrzeugen, Sensoren für die Innenraumüberwachung bei Kraftfahrzeugen, Regensensoren und dergleichen. Da die Baueinheit sehr flach baut, kann sie insbesondere im Kraftfahrzeugbereich beispielsweise als Dachmodul-Bedieneinheit, in der Stoßstange als Einparkhilfe oder für Sensoren im Innen- und im Außenbereich eingesetzt werden.
  • Da die Leiterbahnen 9, 9a von Kunststoff ummantelt sind, ergibt sich eine optimale Wärmeverteilung und Wärmeableitung. Zusätzliche Maßnahmen zur Wärmeverteilung bzw. Wärmeableitung sind darum nicht erforderlich.
  • Als Kunststoff für den Träger 2 bzw. 2a und/oder den Reflektor 3 bzw. die Kunststoffschicht 21 kommen Thermoplaste, wie Polycarbonat, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Polybutylenterephtalat (PBT), Polyamid und dergleichen in Betracht. Thermoplaste haben einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt, so daß beim Spritzgießen des Trägers 2, 2a und des Reflektors 3 oder der Kunststoffschicht 21 keine Gefahr für die auf der Leiterbahn 9, 9a befindlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile 4 bzw. 22 besteht.
  • Dem Kunststoff können zur besseren Wärmeableitung Zusatzstoffe beigemischt werden, wie Mineralstoffe, Glas, Mehl, Fasern, Keramiken und dergleichen. Diese Zusatzstoffe können bis zu etwa 60 Gew.-% betragen.

Claims (32)

1. Leiterbahn aus flexiblem Material, auf dem sich elektronische und/oder elektrische Bauteile befinden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (9, 9a) wenigstens teilweise in ein formbeständiges Bauteil (2, 2a, 3, 21) eingebettet ist.
2. Leiterbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das formbeständige Bauteil (2, 2a, 3, 21) aus Kunststoff besteht.
3. Leiterbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff wenigstens ein Thermoplast ist.
4. Leiterbahn nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Zusatzstoffe enthält.
5. Leiterbahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe bis zu etwa 60 Gew.-% im Kunststoff enthalten sind.
6. Leiterbahn nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe aus wärmeableitendem Material bestehen, wie Mineralstoffe, Fasern, Keramiken und dergleichen.
7. Leiterbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das formbeständige Bauteil (2, 2a, 3, 21) aus zwei Funktionsträgern besteht.
8. Leiterbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das formbeständige Bauteil (2, 2a, 3, 21) im Bereich des elektronischen und/oder elektrischen Bauteiles (4, 22) freigespart ist.
9. Baueinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einer flexiblen Leiterbahn, auf der sich wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil befindet, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterbahn (9, 9a) in ein Kunststoffteil (3, 21) zumindest teilweise eingebettet ist.
10. Baueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (3, 21) auf einem Träger (2, 2a) angeordnet ist.
11. Baueinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische und/oder elektronische Bauteil (4) ein Leuchtmittel und das Kunststoffteil (3) ein Reflektor ist.
12. Baueinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) und der Reflektor (3) einstückig miteinander ausgebildet sind.
13. Baueinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel (4) durch eine Öffnung (7) des Reflektors (3) ragt.
14. Baueinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel (4) eine LED oder eine SMD ist.
15. Baueinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische und/oder elektronische Bauteil (22) ein Taster ist.
16. Baueinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (22) in einem Aufnahmeraum (16a) des Kunststoffteiles (21) angeordnet ist.
17. Baueinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (21) größere Dicke als der Träger (2a) und/oder die Leiterbahn (9a) aufweist.
18. Baueinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (21) und/oder das Bauteil (22) auf seiner Außenseite wenigstens teilweise mit einer Deckschicht (23) abgedeckt ist.
19. Baueinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (23) durch eine Kunststoffolie gebildet ist.
20. Baueinheit nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (23) auf dem Kunststoffteil (21) befestigt ist.
21. Baueinheit nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (23) im Bereich des elektrischen und/oder elektronischen Bauteiles (22) elastisch nachgiebig ausgebildet ist.
22. Baueinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische und/oder elektronische Bauteil (22) ein Sensor ist.
23. Baueinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (22) Teil einer Einparkhilfe des Kraftfahrzeuges ist.
24. Baueinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (22) ein Ultraschall- oder Regensensor ist.
25. Baueinheit nach einem der Ansprüchen 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit als Teil einer Leuchteneinheit des Kraftfahrzeuges verwendet wird.
26. Baueinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit als Tastatur eines Handys verwendet wird.
27. Baueinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit als Dachmodul- Bedieneinheit des Kraftfahrzeuges verwendet wird.
28. Verfahren zur Herstellung der Leiterbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf die flexible Leiterbahn (9, 9a) das elektronische und/oder elektrische Bauteil (4, 22, 24) aufgebracht wird, daß die mit dem Bauteil (4) bestückte Leiterbahn (9, 9a) in eine Spritzgußform gelegt und lagegesichert wird, und daß die Leiterbahn (9, 9a) wenigstens teilweise mit Kunststoff umspritzt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (9, 9a) zwischen wenigstens zwei Haltestempeln (12, 13) der Spritzgußform eingespannt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Haltestempel (12, 13) einen Hohlraum (16, 16a, 17) aufweist, in dem das elektronische und/oder elektrische Bauteil (4, 22) während des Spritzgußvorganges abgedichtet liegt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (16, 16a, 17) unter Vakuum gesetzt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestempel (12, 13) die Leiterbahn (9, 9a) im Bereich des elektronischen und/oder elektrischen Bauteiles (4, 22) einspannen.
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