DE4447466C2 - Packelement mit Kontaktabschnitt, Vorrichtung mit diesem Packelement und Verfahren zum Aufbringen einer Leiterbahn auf ein Packelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Packelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, das gegebenenfalls zusammen mit gleichen oder ähnlichen Packelementen zum Packen und Anordnen von elektrischen Gerätekomponenten verwendbar ist, eine Vorrichtung, in der zumindest ein solches Packelement verwendet wird, und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 26 zum Aufbringen einer Leiterbahn auf ein Packelement.

Um die Montage von elektrischen Geräten wie z. B. Personalcompu­ tern zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten, sind Ele­ mente bzw. Trägereinheiten, die hier als Packelemente bezeichnet werden, entwickelt worden, die dazu dienen, elektrische Gerätekomponen­ ten, wie z. B. Laufwerke, Leiterplatten, usw. des elektrischen Ge­ rätes bzw. der Vorrichtung zwischen ihnen unterzubringen und festzuhalten, d. h., in einer Gehäuse-Einrichtung bzw. Fassung, zu packen, ohne daß die herkömmlichen mechanischen Schraubverbindun­ gen und Halterungen zur Befestigung der elektrischen Komponenten in und am Gehäuse erforderlich sind. Die Packelemente sind in der Regel als schäumbare Formkörper aus Kunststoff gefertigt.

Diese Packelemente werden z. B. in dem Gebrauchsmuster DE 91 16 755 U1 beschrieben, worin ein Chassis eines Geräts, z. B. eines Computers oder eines elektronischen Meßgeräts, zwei übereinander liegende Trägereinheiten Kunststoff mit Aussparungen umfaßt, wel­ che an die äußere Formgebungen der Komponenten des Geräts ange­ paßt sind, um die Komponenten in oder zwischen den Trägereinhei­ ten bzw. Packelementen zumindest teilweise formschlüssig zu halten, ohne daß herkömmliche Befestigungsmittel verwen­ det werden.

Zur elektrischen Verbindung der elektrischen Komponenten des Ge­ räts untereinander und mit der Außenwelt, also z. B. zur Verbin­ dung zwischen einer Geräte-Komponente und einem Schalter am Gerä­ te-Gehäuse, ist jedoch nach wie vor die Montage einer entspre­ chenden Verkabelung mit Steckverbindern und ähnlichen Verbin­ dungsmitteln notwendig.

In der DE 41 15 703 C1 wird eine flexible Leiterplatte beschrieben, die mindestens zwei Leiterlagen aufweist und ein in einem Gehäuse untergebrachtes Gerät vollständig umhüllt, um einen Schutz gegen Veränderung von Daten oder Komponenten in dem Gerät bereitzustellen.

Die DE 41 38 818 A1 beschreibt ein Gehäuse, das in der Mitte angeordnete Leitungen und Öffnungen aufweist, die sich zu den elektrischen Leitungen in den Wandungen des Gehäuses erstrecken. Wenn elektrisch leitende Elemente oder elektronische Komponenten in die Öffnungen eingesetzt werden und die elektrischen Leitungen berühren, kann eine elektrische Verbindung erreicht werden. In der DE 41 15 703 C1 und auch in der DE 41 38 818 A1 sind jedoch keine Packelemente erwähnt, die die Gerätekomponenten zumindest teilweise formschlüssig umgeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Packelement, das eine weitergehende Vereinfachung und Zeitersparnis bei der Montage des gesamten Geräts bzw. der Vorrichtung ermög­ licht, in der es verwendet wird, und ein Verfahren zum Aufbringen einer Leiterbahn auf ein Packelement bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das Packelement gemäß Anspruch 1, durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 23 bzw. durch das Verfahren gemäß Anspruch 26 gelöst.

Das erfindungsgemäße Packelement, das gegebenenfalls zu­ sammen mit gleichen oder ähnlichen Packelementen zum Packen und Anordnen einer oder mehrerer elektrischer Gerätekompo­ nenten in einem Gerät verwendbar ist, wobei die Packele­ mente die Gerätekomponente(n) zumindest teilweise form­ schlüssig umgeben und im Gerät fixieren, ist demnach mit mindestens einer stromleitfähigen oder lichtleitfähigen Leiterbahn versehen, wobei die Leiterbahn bzw. die Leiterbahnen zumindest einen Abschnitt aufweist bzw. aufweisen, der zur Kontaktierung mit einer äußeren Kontakteinrichtung vorgesehen ist. Unter "äußerer Kontakteinrichtung" ist dabei z. B. ein Kontakt am Gehäuse, eine Steckereinrichtung oder ähnliches zu verstehen, also eine Kontaktiereinrichtung zur Außenwelt, und nicht eine Kontakteinrichtung zu einem weiteren Packelement im Gerät.

Die Leiterbahnen können in verschiedenen Abmessungen in Abhängigkeit von der Funktion der einzelnen Leiterbahn auf der Oberfläche bzw. in einem Oberflächenbereich des Packelements ausgebildet sein.

Die Leiterbahnen können auch in Art einer Durchkontaktierung im Packelement ausgelegt sein.

Es können mehrere Leiterbahnen parallel zueinander, nebeneinander verlaufend vorgesehen sein. Die Leiterbahnen können z. B. zur Übertragung von 16 bzw. 32 Bitdaten (Datenbus), zur Übertragung von Steuersignalen (Steuerbus) zur Übertragung von Adreßsignalen (Adreßbus) aber auch als Masseleitungen und Netzstromleitungen ausgelegt sein.

Die Leiterbahnen können sich auf oder im Oberflächenbereich meh­ rerer Oberflächenseiten der Oberfläche des Packelements erstrecken.

Die Leiterbahn besteht bevorzugterweise aus Elektrolytkupfer oder beliebigen anderen für Leiterbahnen geeigneten Materialien, wie z. B. Silber, Gold, Aluminium usw.

Bevorzugterweise sind die Kanten der Packelemente, über die die Leiterbahnen verlaufen, zumindest im Bereich der Leiterbahnen ab­ gerundet ausgebildet, um eine zu starke Knickbeanspruchung der über die Kante laufenden Leiterbahn zu vermeiden und um damit ei­ ner Rißbildung bzw. Beschädigung der Leiterbahnen im Knickbereich vorzubeugen.

Die Leiterbahnen können ein oder mehrere Abschnitte haben, die zur Kontaktierung, also als Kontaktabschnitte dienen. Diese Ab­ schnitte können gegenüber den Abmessungen der normalerweise rela­ tiv dünnen und langgestreckten Leiterbahnen verbreitert sein, um eine Art Kontaktfleck auszubilden. Da für die Packung bzw. Unter­ bringung einer Geräte-Komponente normalerweise mehrere Packele­ mente übereinander bzw. nebeneinander zur Packung der Geräte-Kom­ ponente verwendet werden, ist es von Vorteil die Leiterbahnen auf den Oberflächen der aneinander stoßenden Packelemente so zu füh­ ren, daß ihre Kontaktabschnitte zur Kontaktierung aufeinander liegen bzw. in Berührung miteinander kommen. Durch die Kontaktie­ rung zwischen den Packelementen, wird es ermöglicht, daß sich ei­ ne Leiterbahn über mehrere Packelemente erstreckt, ohne daß eine aufwendige Verkabelung mit Steckverbindern und Kabelbäumen not­ wendig wäre.

Die vorgesehenen Kontaktabschnitte der Leiterbahnen eines Pack­ elements können aber auch dafür ausgelegt sein, einen Kontakt mit Kontaktelementen, z. B. Kontaktflächen, Kontaktfedern und ähnli­ chem, der von, dem Packelement fixierten elektrischen Komponente zu bewirken.

Gemäß der Erfindung sind Kontaktabschnitte der Leiterbahnen vorhanden, die die Funktion der Kontaktierung mit einer äußeren Kontakt-Einrichtung, wie z. B. einem Federkontakt oder ähnlichem haben, der z. B. am Geräte- Gehäuse angeordnet ist. Dadurch kann die Kontaktierung zwischen Packelement und Geräte-Gehäuse bzw. Außenwelt hergestellt werden.

Ein bevorzugtes Packelement einer ersten Form hat ein oder mehrere Vorsprünge, die vom Pack­ element abstehen. Ein bevorzugtes Packelement einer zweiten Form hat dagegen eine oder mehrere Vertiefungen. Wird nun das Packelement der ersten Form auf das Packelement der zweiten Form aufgesetzt, um z. B. eine elektrische Geräte-Komponente zwischen diesen beiden Packelementen unterzu­ bringen, passen die Vorsprünge des Packelements der ersten Form in die Vertiefungen des Packelements der zweiten Form ein. Hierdurch wird eine exakte Justierung bzw. Positionierung bzw. Ausrichtung der Packelemente zueinander nach Stecker-Buchse-Art möglich.

Auf den Vorsprüngen bzw. in den Vertiefungen erstrecken sich be­ vorzugterweise jeweils entsprechende Leiterbahnen, die an bzw. auf den Vorsprüngen bzw. den Vertiefungen derart verlaufen, daß beim Einsetzen der Vorsprünge in die Vertiefungen, d. h. beim Auf­ setzen des Packelements der ersten Ausführungsform auf das Pack­ element der zweiten Ausführungsform, eine Kontaktierung zwischen den gegenüber angeordneten Leiterbahnen der Packelemente zustande kommt.

Die Vorsprünge des Packelements der ersten Form ver­ jüngen sich bevorzugterweise konisch, und zwar in Richtung vom Packelement weggesehen. Entsprechend können sich die Vertiefungen konisch verengen. Beim Einführen der Vorsprünge in die Vertiefun­ gen wird dann eine noch exaktere Justierung und Führung der Pack­ elemente zueinander erzeugt. Außerdem kann durch die konische Ge­ staltung der aneinander stoßenden Flächen der Vertiefungen und der zugehörigen Vorsprünge ein gewisser Kontaktdruck zwischen den Kontakten im Bereich der Vertiefung und im Bereich der Vorsprünge erzeugt werden, der eine sichere elektrische Kontaktierung zwi­ schen den beiden Packelementen ermöglicht.

Die Leiterbahnen können im Bereich der Oberfläche der Packele­ mente in entsprechenden Vertiefungen bzw. Rillen versenkt sein oder freiliegend auf der Oberfläche des jeweiligen Packelements ausgebildet sein.

Die in Rillen versenkten Leiterbahnen werden z. B. dann verwendet, wenn aneinander stoßende Packelemente vorliegen, die jeweils Lei­ terbahnen haben, die übereinander liegen bzw. sich kreuzen, aber nicht miteinander kontaktieren sollen. Auf den Leiterbahnen kann dann eine Isolationsschicht aufgebracht werden. Diese Isolations­ schicht kann ausschließlich in der Rille über der Leiterbahn auf­ gebracht sein.

Die Leiterbahnen können mit einer Schutzschicht bzw. Passivie­ rungsschicht überzogen sein.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Packelements sind den Unteransprüchen 2 bis 22 zu entnehmen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden eines oder mehrere dieser Packelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 verwendet, die eine oder mehrere elektrische Komponenten bzw. elektromecha­ nische Komponenten oder einfach Komponenten der Vorrichtung in einer Fassung, z. B. einem Gehäuse, fixieren.

Die Fassung kann z. B. auch aus einer Einrichtung wie z. B. einen oder mehreren Gurten oder Streifen bestehen, die die zusammenge­ setzten Packelemente mit den dazwischen angeordneten elektrischen Komponenten umfassen. Die Fassung bzw. das Gehäuse kann einen Verschlußmechanismus aufweisen, der die Fassung zusammenhält. Dieser Verschlußmechanismus kann z. B. als Schnappverschluß oder als Zugschnalle ausgebildet werden, und ermöglicht dadurch, daß auf die Packelemente ein verbleibender Druck ausgeübt wird, der eine sichere Kontaktierung zwischen den Packelementen und den Ge­ räte-Komponenten und auch zwischen den Packelementen bzw. Geräte- Komponenten und der Außenwelt, wie z. B. Kontakten an dem Gehäuse, sicherstellt.

Bevorzugterweise werden die erfindungsgemäßen Packelemente in ei­ ner Computereinheit wie z. B. einem Personalcomputer verwendet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Ansprüchen 27 bis 35 zu entnehmen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Er­ findung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Explosionsansicht eines Computers mit einem Gehäuse, mehreren Packelementen (erfindungsgemäßes Packelement 3) und einem Laufwerk zwischen den Packelementen, das als beispielhafte elektrische Geräte-Kom­ ponente zu betrachten ist;

Fig. 2 ein Detail aus der Fig. 1 gemäß dem in der Fig. 1 an­ gedeuteten kreisförmigen Detailausschnitt II; und

Fig. 3 eine schematische Seitansicht zweier Packelemente die im zusammengesetzten Zustand zwischen sich ei­ ne schematisch angegebene Geräte-Komponente aufnehmen.

In der Fig. 1 wird schematisch am Beispiel eines Personalcompu­ ters der Gegenstand der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Personalcomputer umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse mit einem Ge­ häuseunterteil 6, einem Gehäuseoberteil 5, ein quadriges, relativ flaches Packelement 1, das auf dem Boden des Gehäuseunterteils 6 auflegbar ist, mittlere Packelemente 3 und 2, die auf dem unteren Packelement 1 bei fertigmontiertem Personalcomputer aufliegen, und ein oberes Packelement 4, das bei fertigmontiertem Personal­ computer auf den mittleren Packelementen angeordnet ist. Im fer­ tigmontierten Zustand umschließen das untere Packelement 1, die mittleren Packelemente 3 und 2 und das obere Packelement 4 ein Diskettenlaufwerk 20, das somit von den Packelementen formschlüs­ sig umgeben wird und dadurch im Gehäuse fixiert wird. Im fertig­ montierten Zustand des Personalcomputers nach Fig. 1 liegen das untere Packelement 1, die mittleren Packelemente 3 und 2 und das obere Packelement 4 in dieser Reihenfolge übereinander in dem Ge­ häuseunterteil 6 formschlüssig und bündig zueinander ein. Der für die Diskette vorgesehene Einführschlitz am Laufwerk 20 liegt dann auf Höhe der Einführöffnung 61 des Gehäuseunterteils 6, damit ei­ ne Diskette durch den Einführöffnung 61 in den Einführschlitz des Laufwerks 20 eingeschoben werden kann (weitere Komponenten des Personalcomputers sind in der Fig. 1 aus Vereinfachnungsgründen weggelassen).

Nach Einschichten der Packelemente und des von den Packelementen formschlüssig umgebenen Laufwerks 24 wird das Gehäuseoberteil 5 aufgesetzt, so daß die Teile 7 am Gehäuseoberteil 5 in die Teile 71 am Gehäuseunterteil 6 eingreifen, wodurch ein Verschluß nach Art eines Schnapp-Verschlusses gebildet wird, der leicht lösbar ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist zur Befestigung des Ge­ häuse-Oberteils 5 an dem Gehäuse-Unterteil 6 eine Haken/Öse-Ver­ bindung vorgesehen, die in den Figuren nicht gezeigt wird.

Auf der Oberfläche des unteren Packelements 1 sind in der Fig. 1 zwei parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen 17 und 18 zu erkennen, die sich auf der Oberfläche des unteren Packelements 1 bis zu einem Schalter 64 am Gehäuseunterteil 6 erstrecken und mit dessen Kontakten kontaktiert sind.

Am Laufwerk 20, das in der Explosionsansicht nach Fig. 1, auf der Oberseite des unteren Packelements 1 aufliegt, ist eine Lei­ terplatte 24 zu erkennen, die im Inneren des Laufwerks 20 unter­ gebracht ist, und von der zwei schematisch angedeutete Leiterbah­ nen bzw. Drähte von der Leiterplatte 24 aus nach außen zur Außen­ seite des Laufwerks 20 (zu dessen Gehäuse-Außenseite) verlaufen. Außen am Laufwerk 20 enden diese Leiterbahnen 22 und 23 in ver­ breiterten Abschnitten, die Kontaktabschnitte bzw. -bereiche oder -flächen bilden und an der Außenseite des Laufwerks 20 zur Gegen­ kontaktierung mit anderen Kontaktflächen freiliegen.

Das mittlere Packelement 3 hat eine Oberfläche, die eine relativ schmale Seitfläche 31 und ein gegenüberliegende gleichgroße Seit­ fläche 33 aufweist, wobei die Seitfläche 31 über eine Oberseite 32 in die Seitfläche 33 der Oberfläche des mittleren Packelements 3 übergeht. Die Seitfläche 31 und auch die Seitfläche 33 haben in etwa die Höhe des Laufwerks 20, um mit diesem bündig abzuschlie­ ßen, wenn das Packelement 3 auf das untere Packelement 1 neben dem Laufwerk 20 aufgelegt wird. Auf der Oberfläche des Packele­ ments 3 sind zwei im wesentlichen parallel zueinander sich er­ streckende Leiterbahnen 10 und 11 ausgebildet.

Diese Leiterbahnen 10 und 11 erstrecken sich von der Oberseite 32 des mittleren Packelements 3 aus auf die Seitenflächen 31 und verlaufen dabei über die Kante, die den Übergang zwischen der Oberseite 32 des Packelements 3 und der Seitenfläche 31 des Pack­ elements 3 darstellt. Diese Kante ist abgerundet, um ein zu star­ kes Abknicken und damit eine mögliche Beschädigung der Leiterbah­ nen 10 und 11 im Bereich über der Kante zu vermeiden.

Die Leiterbahnen 10 und 11 enden auf der Seitfläche 31 des Pack­ elements 3 jeweils mit einem verbreiterten Kontaktabschnitt 101 bzw. 111. Die Kontaktabschnitte 101 bzw. 111 dienen zur Kontak­ tierung mit den Kontaktabschnitten der Leiterbahnen 22 bzw. 23 auf der Gehäuse-Außenseite 21 des Laufwerks 20, wenn die Packele­ mente im fertigmontierten Zustand angeordnet sind.

Die Leiterbahnen 10 und 11 erstrecken sich auf der Oberseite 32 des mittleren Packelements 3 bis zur Rückseite 34 des mittleren Packelements 3, wobei sie ebenfalls über die Kante zwischen der Oberseite 32 und der Rückseite 34 des Packelements 3 verlaufen, die auch, zumindest im Bereich der Leiterbahnen abgerundet ist.

Die Leiterbahnen 10 und 11 erstrecken sich auf Art eines Abzwei­ ges von der Oberseite 32 des Packelements 3 ausgehend über eine entsprechend abgerundete Kante auf die Seitfläche 33 des mittle­ ren Packelements 3, wo sie sich weiter (in der Fig. 1 nur sche­ matisch angedeutet) über eine entsprechende Kante auf die Unter­ seite 36 des Packelements 3 erstrecken, die der Oberseite des un­ teren Packelements 1 gegenüber steht. Die Stücke der Leiterbahnen 10 und 11 im Bereich der Unterseite 36 des Packelements 3 dienen zur Kontaktierung mit den Leiterbahnen 17 und 18 auf der Ober­ seite des unteren Packelements 1.

Die sich auf die Rückseite 34 des Packelements 3 erstreckenden Leiterbahnen 10 und 11 enden ebenfalls in verbreiterten Kontakt­ abschnitten, die allgemein eine beliebige Form aufweisen können, insbesondere kreisflächig, rechteckig oder oval sein können. Diese Kontaktabschnitte dienen zur Kontaktierung mit Federkontak­ ten 62 und 63 am Gehäuseunterteil 6, die wiederum mit Stecker­ stiften verbunden sind. Somit wird zwischen den Leiterbahnen 10 und 11, die entlang der Oberfläche des Packelements 3 ausgebildet sind, eine Kontaktierung auch zur Außenwelt, nämlich zu den Fe­ derkontakten 62 und 63 einer Steckereinheit am Gehäuseunterteil 6, hergestellt.

Das obere Packelement 4 weist eine Oberseite 42 auf, in der eine abgesenkte Aussparung 41 mit einem Boden 46 vorgesehen ist. Die Oberseite 42 des oberen Packelements 4 geht über eine Kante 50 (vgl. Fig. 2) in eine Seitfläche 45 des Packelements 4 über, wo­ bei die Seitfläche 45 und die Oberseite 42 des Packelements 4 an einer Eckkante des Packelements in eine vordere Seitfläche 46 übergehen.

Auf der Oberseite 42 des oberen Packelements 4 erstrecken sich ebenfalls zwei parallele Leiterbahnen 43, 44, die sich in die Aussparung 41 hinein erstrecken und auf dem Boden 46 der Ausspa­ rung 41 weiter verlaufen. Auf dem Boden 46 der Aussparung 41 sind des weiteren elektronische Bauelemente, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Integrierte Schaltungen, Leitungen, hy­ bride Schaltkreise, elektromechanische Komponenten, und elektro­ optische Komponenten usw. untergebracht, wobei die Bauelemente z. B. in Form von SMD(Surface Mounted Devices)-Einheiten ausgebil­ det sind und mit den entsprechenden Verbindungstechniken mit den auf dem Boden 46 aufgebrachten Leiterbahnen und Verbindungsstücken verbunden sind (z. B. durch Ultraschall-Bonden, Löten, Druck- Bonden oder ähnliche Techniken).

Die Bauelemente können in einer alternativen Ausführungsform je nach Gegebenheit auch auf der Oberfläche eines Packelements aufge­ bracht sein, ohne daß eine Aussparung verwendet wird.

Die Leiterbahnen 43 und 44 des oberen Packelements erstrecken sich auch auf eine Seitfläche 47, die der Seitfläche 45 gegenüber liegt (schematisch angedeutet), und von dieser Seitfläche 47 aus auf die Unterseite des Packelements 4, wo die entsprechenden Stücke der Leiterbahnen 43 und 44 wiederum als Kontaktflächen zur Kontaktierung mit den auf der Oberseite 32 des mittleren Packele­ ments 3 sich zur Rückseite 34 des Packelements 3 hin erstrecken­ den Leiterbahnen 10 und 11 dienen. Sich kreuzende Leiterbahnen sind zur Vermeidung eines Kurzschlusses durch eine entsprechende aufgebrachte Isolationsschicht voneinander getrennt.

Auf der Oberfläche des Packelements 4 ist noch eine relativ brei­ te Leiterbahn 12 aufgebracht, die nur schematisch zur Verdeutli­ chung gezeigt wird. Diese Leiterbahn 12 ist z. B. mit Masse ver­ bunden, um eine statische Aufladung des Packelements 4 zu vermei­ den. Diese breit angelegte Leiterbahn 12 erstreckt sich von der Oberseite 42 des Packelements 4 über die Kante 50 auf die Seit­ fläche 45 des Packelements 4 und weiter entlang der Seitfläche 45 über eine Eckkante auf die benachbarte vordere Fläche 47. Die Kante 50 ist dabei zumindest im Bereich der Leiterbahn 12 abge­ rundet, wie deutlich aus der Fig. 2 zu ersehen ist.

Durch das Ausbilden von Leiterbahnen und entsprechenden Kontakten auf Packelementen lassen sich vorteilhafterweise eine Vielzahl von Kabeln und Steckern, die ansonsten zur Kontaktierung der ver­ schiedenen Komponenten untereinander und zur Außenwelt notwendig wären, einsparen. Dadurch wird bei der Endmontage, z. B. eines Personalcomputers in erheblichen Umfang Montagezeit eingespart. Außerdem können hierdurch die bei den herkömmlichen Packelementen noch notwendigen Kabelkanäle eingespart werden, wodurch sich ins­ gesamt eine platzsparendere, kompaktere Bauweise der Packelemente und damit des gesamten elektrischen Geräts, wie z. B. des Perso­ nalcomputers, ergibt. Weiterhin können durch das direkte Ausbil­ den von Leiterbahnen auf den Packelementen Fehlfunktionen besei­ tigt werden, die bei der herkömmlichen Verkabelung durch Wackel­ kontakte der Verkabelung und der Verlötung oder Knickstellen der Verkabelung entstehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform für die Kontaktierung von Leiter­ bahnen auf unterschiedlichen Packelementen ist schematisch in der Fig. 3 dargestellt, die eine Seitansicht auf zwei übereinander liegende Packelemente 201 und 301, zwischen denen eine elektri­ sche Komponente, wie z. B. ein Laufwerk oder eine Leiterplatte 400, untergebracht ist.

Das obere Packelement 201 weist einen im wesentlichen quadrigen Hauptkörper 200, von dem im wesentlichen rotationssymmetrisch und sich mit zunehmenden Abstand vom Hauptkörper 200 konisch verjün­ gende Vorsprünge 203 bzw. 206 abstehen. Im Bereich der Oberfläche des Packelements 201 erstreckt sich eine sichtbare Leiterbahn 202 in den Bereich des konischen Vorsprungs 203. Ebenso erstreckt sich eine Leiterbahn 205 im Oberflächenbereich des Packelements 201 in den Bereich des konischen Vorsprungs 206. Die Leiterbahn 205 endet im Bereich des konischen Vorsprungs 206 in einem stark verbreiterten Kontaktabschnitt 204, der ringförmig um den rotati­ onssymmetrischen Vorsprung 206 verläuft.

Das untere Packelement 301 hat mit Abstand zueinander ausgebil­ dete Vertiefungen 303 und 307, die jeweils rotationssymmetrisch sind und sich zu ihren Böden hin konisch verjüngen. Am Pack­ element 301 ist eine abknickende Leiterbahn 304 ausgebildet, die sich in den Oberflächenbereich der konischen Vertiefung 303 er­ streckt. Des weiteren ist am Packelement 301 eine Leiterbahn 306 ausgebildet, die abknickend in einen verbreiterten Kontaktab­ schnitt 305 übergeht, der sich in den Oberflächenbereich der Ver­ tiefung 307 erstreckt.

Wird bei der Montage das obere Packelement 201 auf das untere Packelement 301 aufgesetzt, um dazwischen die elektrische Kompo­ nente 400 unterzubringen, greifen die Vorsprünge 203 und 206 des oberen Packelements 201 in die konischen Vertiefungen 303 bzw. 307 des unteren Packelements 301 ein. Durch die konische Ausle­ gung der Vorsprünge und der dazu passenden Vertiefungen wird beim Aufsetzen des Packelements 201 auf das Packelement 301 ein ent­ sprechender Druck zwischen den zueinander passenden konischen Oberflächen im Bereich des Vorsprungs bzw. im Bereich der Vertie­ fung erzeugt, wodurch ein entsprechender Andruck zwischen den Leiterbahnen 202 und 304 im Bereich des Vorsprungs 203 bzw. der Vertiefung 303 und den Kontaktabschnitten 204 und 305 der Leiter­ bahnen 205 bzw. 306 im Bereich der Oberflächen des konischen Vor­ sprungs 206 bzw. der konischen Vertiefung 307 erzeugt wird, wo­ durch eine sichere Kontaktierung der Leiterbahnen miteinander er­ möglicht wird.

In der Fig. 3 ist ein Anschlag 207 als Abstandshalter zwischen den Packelementen 201 und 301 am Packelement 201 ausgebildet.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Packelements wird z. B. expandierendes Polypropylen als Kunststoff verwendet. Das Poly­ propylen liegt als Polypropylen-Granulat vor, das in einem be­ kannten Verfahren aufgeschäumt wird, um Polypropylen-Kügelchen zu bilden. Die Tropfen werden mit einem Druck von 4 bar in die vor­ gesehene Form für das jeweils herzustellende Packelement ge­ spritzt, wobei die Form den gewünschten Strukturen und Formen des jeweiligen Packelements entspricht. Dieser Schritt führt zu einer Volumenverringerung. Im nachfolgenden Schritt wird ein Unterdruck angelegt, so daß das Volumen wieder anwächst und die Polyprop­ ylen-Tropfen die Formgebung der Form annehmen. Dann wird heißer Wasserdampf mit ungefähr 180°C eingeblasen, was ein Zusammenwach­ sen der Tropfen an ihren Oberflächen bewirkt (Kreuzvernetzung). Danach wird die Form geöffnet und das Schaumteil entnommen. Schließlich wird das Schaumteil getempert, um das fertige Pack­ element zu erhalten.

Expandierendes Polypropylen hat mehrere vorteilhafte Eigenschaf­ ten. Es hat z. B. eine hohe Formstabilität und ist dennoch nach­ giebig und somit energieabsorbierend. Dies stellt eine stoßge­ schützte Montage der Komponenten in dem Gerätegehäuse sicher. Die Deformierbarkeit oder Nachgiebigkeit von Polypropylen kann durch die Dichte des Materials beeinflußt werden. Die Dichte des Poly­ propylen kann z. B. in einem Bereich von ungefähr 60 bis 80g/l liegen, was zu einer guten Formstabilität führt. Durch Ändern der Dichte können die Härte (d. h. Formstabilität) und die stoßabsor­ bierenden Eigenschaften angepaßt werden: je kleiner die Dichte ist, um so weicher ist das Material, das zur verbesserten stoßab­ sorbierenden Eigenschaften führt. Je höher dagegen die Dichte ist, um so härter ist das Material, was zu einer verbesserten Formstabilität und auch zu einer besseren Eignung, des entstehen­ den Packelements als Träger von Leiterbahnen führt.

Ein weiterer Vorteil von Polypropylen ist dessen relativ hohe Temperaturstabilität. Außerdem ist Polypropylen vollständig wie­ derverwertbar. Polypropylen ist auch ein relativ leichtes Material und hat chemisch resistente Eigenschaften.

Polypropylen hat als weiteren Vorteil, das es chemisch inert ge­ genüber allen möglichen Lösungsmitteln ist, und deshalb für eine Verarbeitung im Zusammenhang mit der Ausbildung von Leiterbahnen auf Polypropylen als Material für Packelemente geeignet ist.

In Alternative zu Polypropylen können andere Kunststoffe mit ho­ her Formbeständigkeit verwendet werden, wie z. B. Polyurethan oder Polyethylen.

Die Leiterbahnen können mit einem herkömmlichen Negativ-Verfahren bzw. einem Positiv-Verfahren mittels Photodruck oder Siebdruck auf der Oberfläche des jeweiligen Packelements oder in Vertiefun­ gen an der Oberfläche des Packelements, in denen die Leiterbahnen verlaufen sollen, hergestellt werden. Nachfolgend wird die Aus­ bildung von Leiterbahnen auf der Oberfläche eines Packelements mittels des Positiv-Verfahrens unter Verwendung von Photodruck erläutert.

Auf der Oberfläche des Packelements wird Kupfer als Basismaterial aufgalvanisiert. Davor muß gegebenenfalls die Oberfläche des Packelements zuvor von Fettrückständen mittels z. B. eines Alko­ holbades entfernt werden. Nach der Fettentfernung kann eine Haft­ vermittlungsschicht aufgetragen werden, bevor das Kupfer-Basisma­ terial aufgalvanisiert wird.

Nach dem Aufgalvanisieren der Kupferschicht auf der Oberfläche des Packelements wird eine lichtempfindliche Schicht mit dem hier für gewöhnlich verwendeten Photolack auf die Kupferschicht mit­ tels z. B. einer Sprühpistole aufgetragen, wobei sich entweder das Packelement dreht und die Sprühpistole fixiert ist oder die Sprühpistole bewegt wird und das Packelement fixiert ist.

Nach Aufbringen der lichtempfindlichen Photolackschicht wird diese belichtet, und zwar in Bereichen, wo später die eigentliche Leiterbahn verlaufen soll. Hierzu wird Laserlicht verwendet, das von einer entsprechenden Lasereinrichtung erzeugt wird. Der Laser wird dabei über der lichtempfindlichen Photolackschicht bewegt und emittiert die Laserlichtstrahlung auf die Photolackschicht, um diese zu belichten. Alternativ hierzu kann die Lasereinrich­ tung fixiert sein und das Packelement bewegt werden, um die Be­ lichtung der empfindlichen Photolackschicht durchzuführen.

Nach der Belichtung wird das Packelement mit belichteter Photo­ lackschicht in ein Entwicklerbad gegeben, wobei die belichteten Bereiche der Photolackschicht entwickelt werden und danach ausge­ härtet werden. Die nicht entwickelten Bereiche des Photolacks werden nachfolgend in einem Lösungsmittelbad entfernt, wonach die entwickelten und ausgehärteten Photolackbereiche auf dem Kupfer­ basismaterial übrig bleiben. Die entwickelten Bereiche zeigen nunmehr schon die herzustellende Leiterbahnstruktur.

Anschließend werden die nicht mit entwickeltem und ausgehärteten Photolack überzogenen Schichtbereiche in einem Ätzbad weggeätzt und schließlich die entwickelte und ausgehärtete Photoschicht entfernt. Übrig bleibt dann die auszubildende Leiterbahnstruktur auf der Oberfläche des jeweiligen Packelements.

Alternativ zur Belichtung mittels einer Lasereinrichtung kann auch eine Ganzkörperbelichtung verwendet werden, wobei dann Mas­ ken zur Strukturierung verwendet werden.

Wird auf einem Packelement eine lichtleitfähige Leiterbahn, wie z. B. eine Glasfaser aus Kunststoff, verwendet, kann die Lichtleitfaser in einer dafür an dem Packelement vorgesehene Vertiefung untergebracht und fixiert werden, z. B. mittels Kleben.

Claims (35)

1. Packelement, das gegebenenfalls zusammen mit gleichen oder ähnlichen Packelementen zum Packen und Anordnen einer oder mehrerer elektrischer Gerätekomponenten, (200; 400) in einem Gerät verwendbar ist, wobei die Packelemente die Gerätekomponente(n) zumindest teilweise formschlüssig umgeben und im Gerät fixieren, dadurch gekennzeichnet,
daß das Packelement (1, 3, 4; 200, 300) mit mindestens einer stromleitfähigen oder lichtleitfähigen Leiterbahn (10, 11, 12, 17, 18, 43, 44; 202, 304) versehen ist und
daß die Leiterbahn zumindest einen Abschnitt (101, 111) aufweist, der zur Kontaktierung mit einer äußeren Kontakteinrichtung (62, 63) des Geräts vorgesehen ist.

2. Packelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (10, 11) aus Elektrolytkupfer besteht.

3. Packelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leiterbahn (10, 11) auf der Oberfläche bzw. im Oberflächen- Bereich des Packelements (3) erstreckt.

4. Packelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Packelement (4) eine abgerundete Kante (50) hat, über die sich die Leiterbahn (12) erstreckt.

5. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (10, 11) mindestens ein verbreitertes Ende hat.

6. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Packelement (1; 3; 4) mehrere zueinander beabstandete, parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen hat (10, 11; 17, 18; 43, 44).

7. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Packelement (4) eine Aussparung (41) mit einem Boden (46) aufweist.

8. Packelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden (46) der Aussparung (41) elektronische, elektro­ optische, elektro-mechanische oder optische Bauelemente angebracht sind, die durch Leiterbahnen (43, 44) miteinander verbunden sind, die sich vom Boden der Vertiefung (41) aus bis zu einer Oberseite (42) der Oberfläche des Packelements (4) erstrecken können.

9. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Leiterbahnen (205) des Packelements (200) einen Abschnitt (204) aufweist, der zur Kontaktierung mit einem zugeordneten Abschnitt (305) einer Leiterbahn (306) eines weiteren Packelements (300) vorgesehen ist.

10. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Leiterbahnen einen Abschnitt (101, 111) aufweist, der zur Kontaktierung mit einem zugeordneten Kontakt (22, 23) einer elektrischen Komponente (20) vorgesehen ist.

11. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Packelement (200) mindestens ein Vorsprung (203, 206) ausgebildet ist, der von dem Packelement (200) absteht.

12. Packelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (203, 206) rotationssymmetrisch ist.

13. Packelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorsprung (203, 206) konisch mit zunehmendem Abstand vom Packelement (200) verjüngt.

14. Packelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leiterbahn (202) des Packelements (200) auf bzw. im Bereich der Oberfläche des Vorsprungs (206) erstreckt.

15. Packelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Kontaktabschnitt (204) der Leiterbahn (202) auf oder im Bereich der Oberfläche des Vorsprungs (206) erstreckt.

16. Packelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Packelement (300) mindestens eine Vertiefung (303, 307) hat.

17. Packelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (303, 307) rotationssymmetrisch ist.

18. Packelement nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vertiefung (303, 307) zu ihrem Boden hin konisch verjüngt.

19. Packelement nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leiterbahn (304, 306) des Packelements (300) auf bzw. im Bereich der Oberfläche in der Vertiefung (303, 307) erstreckt.

20. Packelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Kontaktabschnitt (305) der Leiterbahn (306) auf der Oberfläche in der Vertiefung (303, 307) erstreckt.

21. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Packelements eine Vertiefung, z. B. in der Form einer Rille, vorgesehen ist, in der sich die Leiterbahn erstreckt.

22. Packelement nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (10, 11) zumindest teilweise mit einer Schutzschicht versehen ist.

23. Vorrichtung, insbesondere Personalcomputer, mit mindestens einer elektrischen Komponente (20), mit mindestens einem Packelement (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, das die elektrische Komponente (20) festhält, und mit einer Fassung (5, 6, 7, 71), die die Packelemente und die elektrischen Komponenten zusammenhält.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (5, 6, 7, 71) als Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil (6), einem Gehäuseoberteil (5) und einem Verschluß (7, 71) ausgelegt ist, der die beiden Gehäuseteile zusammenhält, wobei die Gehäuseteile die Packelemente mit den zwischen den Packelementen gehaltenen elektrischen Komponenten umgeben.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Packelemente aufgeschäumte Formkörper aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen, sind.

26. Verfahren zum Aufbringen mindestens einer Leiterbahn (10, 11, 12, 17, 18, 43, 44; 202, 304) auf ein Packelement (1, 3, 4; 200, 300), das gegebenenfalls zusammen mit gleichen oder ähnlichen Packelementen zum Packen und Anordnen einer oder mehrerer elektrischer Gerätekomponenten (400) in einem Gerät verwendbar ist, wobei die Packelemente (1, 3, 4, 200, 300) die Gerätekomponente(n) (400) zumindest teilweise formschlüssig umgeben und im Gerät fixieren, wobei die Leiterbahn (10, 11, 12, 17, 18, 43, 44, 202, 304) mit einem Negativ-Verfahren oder einen Positiv-Verfahren mittels Photodruck oder Siebdruck auf der Oberfläche des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) oder in einer Vertiefung an der Oberfläche des Packelements (1, 3, 4, 200, 300), in der die Leiterbahn verlaufen soll, hergestellt wird und wobei die Leiterbahn zumindest einen Abschnitt (101, 111) aufweist, der zur Kontaktierung mit einer äußeren Kontakteinrichtung (62, 63) des Geräts vorgesehen ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) auf die Oberfläche des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) zuerst ein Basismaterial aufgebracht wird,
• (b) danach auf das Basismaterial eine lichtempfindliche Photolackschicht aufgebracht wird,
• (c) die lichtempfindliche Photolackschicht anschließend in Bereichen belichtet wird, wo später die Leiterbahn (10, 11, 12, 17, 18, 43, 44, 202, 304) verlaufen soll,
• (d) das Packelement (1, 3, 4, 200, 300) mit der belichteten Photolackschicht dann in einem Entwicklerbad entwickelt wird, wobei die belichteten Bereiche der Photolackschicht entwickelt werden,
• (e) anschließend die entwickelten Bereiche ausgehärtet werden,
• (f) die unentwickelten Bereiche der Photolackschicht dann in einem Lösungsmittelbad entfernt werden,
• (g) die nicht mit entwickeltem und ausgehärtetem Photolack überzogenen Bereiche des Basismaterials dann weggeätzt werden und
• (h) schließlich die entwickelte und ausgehärtete Photolackschicht entfernt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß beim Photodruck die Photolackschicht mittels einer Sprühpistole aufgetragen wird, wobei sich entweder das Packelement (1, 3, 4, 200, 300) dreht und die Sprühpistole fixiert ist oder Sprühpistole bewegt wird und das Packelement (1, 3, 4, 200, 300) fixiert ist.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß beim Photodruck die Photolackschicht mittels Laserlicht, das von einer Lasereinrichtung erzeugt wird, belichtet wird, wobei entweder der Laser über die lichtempfindliche Photolackschicht bewegt wird, um diese zu belichten, oder die Lasereinrichtung fixiert ist und das Packelement (1, 3, 4, 200, 300) bewegt wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß beim Photodruck eine Ganzkörper­ belichtung des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) ausgeführt wird, wobei Masken zur selektiven Belichtung der Photolackschicht verwendet werden.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer als Basismaterial auf das Packelement (1, 3, 4, 200, 300) aufgalvanisiert wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auftragen der Basisschicht die Oberfläche des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) von Fettrückständen befreit wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der Fettrückstände eine Haftver­ mittlungsschicht auf die Oberfläche des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) aufgetragen wird, bevor das Basismaterial aufgetragen wird.

34. Verfahren zum Herstellen eines Packelements (1, 3, 4; 200, 300) mit mindestens einer Leiterbahn (10, 11, 12, 17, 18, 43, 44; 202, 304), das gegebenenfalls zusammen mit gleichen oder ähnlichen Packelementen (1, 3, 4, 200, 300) zum Packen und Anordnen einer oder mehrerer elektrischer Gerätekomponenten (20; 400) in einem Gerät verwendbar ist, wobei die Packelemente die Gerätekomponente(n) (20; 400) zumindest teilweise form­ schlüssig umgeben und im Gerät fixieren, wobei das Verfahren aufweist:
die Herstellung des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) aus expandiertem Kunststoff und danach
die Aufbringung der Leiterbahn (10, 11, 12, 17, 18, 43, 44; 202, 304) auf die Oberfläche des Packelements (1, 3, 4, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 26 bis 33.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß Polypropylen als Kunststoff verwendet wird.