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Diese
Erfindung betrifft elektrische Bauelemente, die einen Körper haben,
der auf seiner Oberfläche
isolierte Leiterbahnen bildet. Das Bauelement kann ein Schnittstellen-Bauelement
umfassen, das Anschlüsse
hat, die durch die Leiterbahnen miteinander verbunden werden. Als
ein Beispiel kann das Schnittstellen-Bauelement zur Anbringung an einer gedruckten
Schaltungsplatine (PCB) vorgesehen sein, um die Herstellung einer
elektrischen Schnittstelle zwischen der PCB und einem oder mehreren Signal-Steckverbindern,
beispielsweise Hochfrequenz-Steckverbindern
(HF), zu ermöglichen.
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Das
europäische
Patent
EP 0865120 der
Anmelderin zeigt ein Schnittstellen-Bauelement auf, das einen Kunststoffkörper aufweist,
der mit einer PCB verbunden wird und Anschlusswege zu einer Anzahl von
HF-Steckverbindern bietet. Der Kunststoffkörper wird in einem zweistufigen
Prozess geformt, so dass verschiedene Teile der äußeren Oberfläche des Schnittstellen-Bauelements
durch verschiedene Kunststoffmaterialien gebildet werden. Ein selektiver Plattierungsprozess
beschichtet eine der Arten des Kunststoffmaterials mit Metall, so
dass Leiterbahnen zwischen den HF-Steckverbindern und den Füßen des
Schnittstellen-Bauelements gebildet werden, die an der gedruckten
Schaltungsplatine befestigt werden. Dies schafft einen kostengünstigen
Herstellungsprozess für
das Schnittstellen-Bauelement.
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Eine
Schwierigkeit, die in der Praxis auftreten kann, liegt darin, dass
nicht garantiert werden kann, dass der selektive Plattierungsprozess
keine Anhaftung von leitfähigem
Material an den Bereichen des Körpers
mit sich bringt, die nicht plattiert werden sollen. Dies kann bei
kleinen Strukturen und in Massenherstellungsprozessen ein besonderer
Nachteil sein.
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Die
DE 197 16 139 zeigt einen
Koaxial-Steckverbinder zur Schnittstellenverbindung zwischen einer
PCB und Koaxial-Steckverbindern auf und verwendet plattierte leitende
Abschnitte auf der äußeren Oberfläche.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements
geschaffen, das mindestens zwei Leiterbahnen aufweist, die auf einer
Oberfläche
eines Körpers
des Bauelements gebildet sind, welches Verfahren enthält:
Formen
einer Struktur, die eine dreidimensionale Form hat, aus Kunststoffmaterial,
welche Form einen ersten und einen zweiten beabstandeten Abschnitt bildet,
die durch eine oder mehrere Verbindungszungen verbunden sind;
Plattieren
der Struktur mit einer leitfähigen
Schicht;
Durchführen
eines weiteren Formungsschrittes, der den Abstand zwischen dem ersten
und dem zweiten Abschnitt zumindest teilweise füllt, wobei die Verbindungszungen
außerhalb
einer äußeren Oberfläche des
Bauelements vorspringen; und
Entfernen der Verbindungszungen,
wodurch der erste und der zweite Abschnitt voneinander isoliert
werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine dreidimensionale Struktur geformt, die einen ersten und
einen zweiten leitfähigen
Abschnitt bildet. Diese werden durch Zungen verbunden, sind jedoch ansonsten
voneinander getrennt, so dass sie isolierte elektrische Bereiche
bilden können.
Die Struktur wird plattiert, bevor der Zwischenraum mit isolierendem (dielektrischem)
Material gefüllt
wird. Daher werden die isolierenden Teile des Bauelements nicht
dem Plattierungsprozess ausgesetzt und es besteht daher nicht das
Risiko des Kurzschlusses zwischen den plattierten Bereichen. Dies
erlaubt es auch, dass der plattierte Bereich durch das gesamte Schnittstellen-Bauelement
verläuft,
anstatt nur auf der äußeren Oberfläche. Dies
kann zur Verbesserung der Signalabschirmung zwischen verschiedenen
Gebieten des Schnittstellen-Bauelements verwendet werden.
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Die
Zungen bewahren die strukturelle Unversehrtheit der ursprünglichen
geformten Struktur und sind so angeordnet, dass sie außerhalb
des gewünschten äußeren Profils
des Bauelements liegen. Die Zungen halten daher während des
weiteren Formungsschrittes die Struktur zusammen, können jedoch
dann entfernt werden, um es zu ermöglichen, dass verschiedene
Bereiche des Schnittstellen-Bauelements voneinander elektrisch isoliert
sind.
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In
einem Beispiel ist das elektrische Bauelement ein Schnittstellen-Bauelement zur Schnittstellenverbindung
zwischen einer gedruckten Schaltungsplatine und einem Signal-Steckverbinder,
der mindestens zwei Anschlüsse
hat. In diesem Fall bildet die Form eine erste Platinen-Kontaktfläche zur Verbindung
mit der gedruckten Schaltungsplatine und eine erste Steckverbinder-Kontaktfläche zur
Verbindung mit einem ersten Anschluss des Signal-Steckverbinders,
wobei die erste Platinen-Kontaktfläche und die erste Steckverbinder-Kontaktfläche durch
einen der Abschnitte der Struktur miteinander verbunden sind. In
dieser Anordnung bilden die plattierten Bereiche des Bauelements
die Verbindung zwischen einer PCB-Montagefläche und einem Signal-Steckverbinder.
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Die
Struktur kann ferner einen Hohlraum zwischen dem Ort einer zweiten
Platinen-Kontaktfläche zur
Verbindung mit der gedruckten Schaltungsplatine und dem Ort des
Signal-Steckverbinders aufweisen; der weitere Formungsschritt füllt dann
zumindest teilweise den Hohlraum mit Kunststoffmaterial; und das Verfahren
enthält
ferner den Schritt des Formens einer elektrischen Verbindung zwischen
der zweiten Platinen-Kontaktfläche
und einem zweiten Anschluss des Signal-Steckverbinders durch den
Hohlraum.
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Dieser
Hohlraum ermöglicht
die Herstellung einer zweiten Verbindung zwischen dem Signal-Steckverbinder
und der PCB, die gegenüber
der plattierten Struktur isoliert ist. Auf diese Weise bildet das
Schnittstellen-Bauelement zwei Verbindungen zwischen der PCB und
dem Signal-Steckverbinder.
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Das
Schnittstellen-Bauelement enthält
vorzugsweise eine Vielzahl von Signal-Steckverbindern, wobei jeweils ein Hohlraum
vorgesehen ist, um die Verbindung des zweiten Anschlusses jedes
Signal-Steckverbinders mit der PCB zu ermöglichen.
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um ein
elektrisches Bauelement herzustellen, das eine dreidimensionale
Struktur mit einer äußeren Oberfläche aufweist,
bei dem die Struktur aus zwei verschiedenen geformten Bauelementen
gebildet ist, welche Bauelemente ein erstes geformtes Bauelement,
das ein plattiertes Kunststoffmaterial aufweist, wobei das erste
geformte Bauelement mindestens zwei Abschnitte der Struktur bildet,
die nicht miteinander in Kontakt stehen, die Plattierung der beiden
Abschnitte beabstandete leitende Bereiche auf der äußeren Oberfläche bildet,
und wobei die Plattierung des ersten geformten Bauelements im wesentlichen
alle Oberflächen
des ersten geformten Bauelements einschließlich der Oberflächen des
ersten geformten Bauelements, die auf der äußeren Oberfläche liegen,
und Oberflächen,
die im Inneren der Struktur liegen, bedeckt; und ein zweites geformtes
Bauelement enthalten, das ein nicht plattiertes Kunststoffmaterial
aufweist, das zumindest teilweise den Zwischenraum zwischen den
mindestens zwei Abschnitten füllt.
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Wie
vorstehend beschrieben ermöglicht
die Plattierung des Teiles des Bauelements sowohl im Inneren als
auch an der Außenseite,
eine elektromagnetische Abschirmung zwischen verschiedenen Bereichen
des Schnittstellen-Bauelements zu erreichen.
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Das
Bauelement kann ein Schnittstellen-Bauelement zur Schnittstellenverbindung
zwischen einer gedruckten Schaltungsplatine und einem Signal-Steckverbinder
mit mindestens zwei Anschlüssen
umfassen, das die dreidimensionale Struktur zur Befestigung an einer
gedruckten Schaltungsplatine und an einem Signal-Steckverbinder mit mindestens zwei Anschlüssen aufweist,
wobei die Struktur einen ersten dreidimensionalen Bereich aus plattiertem
Kunststoffmaterial und einen zweiten, nicht plattierten Bereich
aus Kunststoffmaterial aufweist und wobei der plattierte Bereich
Verbindungen zwischen der ersten Platinen-Kontaktfläche zur
Verbindung mit der gedruckten Schaltungsplatine und einem ersten
Anschluss des Signal-Steckverbinders bildet,
wobei das zweite Gebiet einen Durchgang zwischen einer zweiten Platinen-Kontaktfläche zur
Verbindung mit der gedruckten Schaltungsplatine und dem Signal-Steckverbinder
bildet, so dass die zweite Platinen-Kontaktfläche innerhalb eines Bereiches von
nicht plattiertem Kunststoffmaterial gebildet ist und ein Leitungsweg
zwischen der zweiten Platinen-Kontaktfläche und einem zweiten Anschluss
des Signal-Steckverbinders gebildet ist.
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Der
(bzw. jeder) Signal-Steckverbinder kann einen Koaxial-Steckverbinder
umfassen, der eine äußere Abschirmung
hat, die den ersten Anschluss bildet, und einen Mittelkontakt, der
den zweiten Anschluss bildet. Der Mittelkontakt kann dann innerhalb des
Durchgangs untergebracht sein, so dass durch das Schnittstellen-Bauelement eine Verbindung
mit der zweiten Platinen-Kontaktfläche hergestellt werden kann.
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Ein
Beispiel der Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezug auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
ein Schnittstellen-Bauelement gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
eine geformte Struktur, die bei der Herstellung des Bauelements
aus 1 verwendet wird;
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3 zeigt
das Bauelement aus 2 nach einem zweiten Formungsschritt;
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4 zeigt
das Bauelement aus 3 nach dem Einsetzen von elektrischen
Verbindungen;
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5 zeigt
die Unterseite des Bauelements in der gleichen Herstellungsstufe
wie in 4; und
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6 ist
ein Querschnitt durch das Schnittstellen-Bauelement gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Bauelement 10,
das als ein Schnittstellen-Bauelement (oder Anschlussstück) zur
Anbringung an einer PCB konstruiert ist, welches als eine geformte
Verbindungsvorrichtung (Moulded Interconnect Device MID) gebildet
ist. MID-Technologie erlaubt die Formung des Bauelements aus Kunststoff
mit selektiv plattierten Bereichen, so dass bestimmte Bereiche ein
elektrisches Signal übertragen
können.
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Das
in 1 gezeigte Anschlussstück dient zur Verbindung von
vier Koaxial-Steckverbindern 12 mit
einer Schaltungsplatine. Jeder Koaxial-Steckverbinder 12 enthält eine äußere Abschirmung
und einen inneren Mittelkontakt und die Funktion des Schnittstellen-Bauelements 10 ist
es, getrennte isolierte Verbindungen dieser beiden Anschlüsse der Steckverbinder 12 mit
der PCB unter Verwendung von leitfähigen Plattierungsbereichen
herzustellen.
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In
einigen Beispielen muss die äußere Abschirmung
jedes Koaxial-Steckverbinders 12 mit
der Erdung verbunden werden und daher erfordern die äußeren Abschirmungen
tatsächlich
keine separaten Verbindungen mit der PCB. Sie können vielmehr alle miteinander
verbunden sein. Obgleich es die nachstehend beschriebene Konstruktion
ermöglicht,
dass die äußeren Abschirmungen
jedes Koaxial-Steckverbinders 12 mit
einem separaten isolierten Leitungsweg zu der gedruckten Schaltungsplatine
versorgt werden, ermöglicht
sie es auch, dass alle leitfähigen Bereiche
durch eine einfache Modifikation miteinander verbunden werden.
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In
dem Beispiel in 1 ist das Bauelement 10 zur
Befestigung an einer gedruckten Schaltungsplatine mittels Stiften 14 vorgesehen.
Diese können als
eine erste Platinen-Kontaktfläche
betrachtet werden. Jeder dieser Stifte 14 steht in Verbindung
mit einer oder mehreren äußeren Abschirmungen
der Koaxial-Steckverbinder 12. Beispielsweise stehen die Stifte 14a und 14b mit
den äußeren Abschirmungen des
Koaxial-Steckverbinders 12a mittels des schraffierten leitfähigen Bereichs 16 in
Verbindung. Dieser leitfähige
Bereich 16 ist von den anderen leitfähigen Bereichen 18, 20 durch
isolierende Bereiche 22, 24 getrennt. Auf diese
Weise enthält
die äußere Oberfläche des
Schnittstellen-Bauelements 10 leitfähige und nicht leitfähige Bereiche,
wobei die leitfähigen
Bereiche die Verbindung zwischen den äußeren Abschirmungen der Koaxial-Steckverbinder 12 und
den PCB-Stiften 14 bilden.
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Das
Schnittstellen-Bauelement hat ferner zweite Platinen-Kontaktflächen 26 zur
Verbindung mit der PCB. Diese Kontaktflächen 26 sind von den Stiften 14 isoliert
und sind daher von den leitfähigen Bereichen 16, 18, 20 durch
isolierende Bereiche 28, 30 getrennt. In dem dargestellten
Beispiel sind die zweiten Kontaktbereiche 26 als Oberflächenverbindungsbereiche
für die
Oberflächenverbindung
mit der gedruckten Schaltungsplatine gebildet.
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Gemäß der Erfindung
werden die leitfähigen Bereiche 16, 18, 20 durch
einen Plattierungsprozess vor der Formung der isolierenden Bereiche 22, 24, 28, 30 gebildet.
Ferner liegt die Plattierung nicht nur auf der äußeren Oberfläche des
Schnittstellen-Bauelements 10, sondern verläuft durch
den ganzen Körper.
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Der
zur Bildung des Schnittstellen-Bauelements aus 1 verwendete
Herstellungsprozess wird nachfolgend unter Bezug auf 2 bis 5 beschrieben.
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2 zeigt
eine erste geformte Struktur, die in einem ersten Schritt bei der
Herstellung des Schnittstellen-Bauelements geformt wird. Die Struktur 40 hat
eine komplexe dreidimensionale Form, die die Stifte 14 sowie
Ausnehmungen 42 zum Aufnehmen der Koaxial-Steckverbinder
bildet. Die Stifte 14 können
als erste Platinen-Kontakte zur Verbindung mit der gedruckten Schaltungsplatine
betrachtet werden.
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Die
Form der geformten Struktur 40 sieht separate Materialabschnitte
vor, die jede Ausnehmung 42 mit einem zugehörigen Stift
bzw. Stiften 14 verbinden. Diese separaten Materialabschnitte
sind durch zusätzliche
Zungen 44 miteinander verbunden, die erforderlich sind,
um zu verhindern, dass die Struktur auseinander fällt. Diese
Zungen verbinden Bereiche der Struktur 40 miteinander,
die ansonsten vollständig
getrennte Formteile bilden würden.
Dies hält
die strukturelle Unversehrtheit des geformten Gegenstands 40 aufrecht.
Die Zungen 44 liegen außerhalb des angestrebten äußeren Profils
des Bauelements, so dass sie in einem nachfolgenden Herstellungsschritt
entfernt werden können,
wie weiter unten beschrieben wird.
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Die
Ausnehmungen 42 erstrecken sich in einen Hohlraum, der
durch die Struktur zu dem Ort der zweiten Kontaktbereiche 26 verläuft. Auf
diese Weise wird ein Durchgang gebildet, durch den von der Struktur 40 isoliert
Verbindungen mit dem Koaxial-Steckverbinder hergestellt werden können.
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In
dem in 2 gezeigten Beispiel sind die unteren beiden Ausnehmungen 42 miteinander
verbunden, wohingegen die oberen beiden Ausnehmungen 42 durch
das Entfernen der Zungen 44 isoliert werden können.
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Die
in 2 gezeigte Struktur wird mit einer leitfähigen Beschichtung
plattiert. Dies hat die Plattierung aller freiliegenden Oberflächen der
Struktur zur Folge. Dies schließt
die Stifte 14, die inneren Oberflächen der Ausnehmungen 42 und
alle anderen inneren und äußeren Oberflächen ein.
Die plattierten Ausnehmungen 42 bilden dann eine Kontaktfläche zur
Verbindung mit dem in die Ausnehmungen 42 einzuführenden
Koaxial-Steckverbinder.
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Die
Koaxial-Steckverbinder 12 werden dann in ihre Position
eingeführt.
Das Einsetzen der Koaxial-Steckverbinder 12 in die Ausnehmungen 42 stellt die
elektrische Verbindung zwischen der äußeren Abschirmung jedes Steckverbinders 12 und
dem jeweiligen Teil der plattierten geformten Struktur her. Die
geformte Struktur mit den Steckverbindern 12 in ihrer Position
wird dann einem Überformungsschritt unterzogen.
Dies bildet die isolierenden Bereiche 22, 24, 28, 30,
die unter Bezug auf 1 bezeichnet wurden. Die resultierende
Struktur ist in 3 gezeigt.
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Die
Bereiche 28 und 30 füllen teilweise einen Durchgang
zwischen den zweiten PCB-Kontakten 26 und den Ausnehmungen 42.
Diese Bereiche aus isolierendem Material stellen eine Abschirmung
um die zwischen dem zweiten Kontakt 26 und dem Mittelkontakt
jedes Koaxial-Steckverbinders 12 verlaufenden elektrischen
Leiter dar.
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Nach
dem zweiten Formungsschritt können die
Zungen entfernt werden und Kontaktelemente 50 können eingesetzt
werden, um die Verbindung der Mittelkontakte des Koaxial-Steckverbinders 12 mit dem
zweiten Kontakt 26 zu vervollständigen. Dies ist in 4 gezeigt. 5 zeigt
die Unterseite des Bauelements aus 4. Wenn
die elektrischen Verbindungen zu den äußeren Abschirmungen der Koaxial-Steckverbinder 12 nicht
voneinander isoliert werden müssen,
können
die Verbindungszungen 44 an Ort und Stelle verbleiben.
Auf diese Weise ermöglicht es
eine einzelne Konstruktion des Bauelements, zwei unterschiedliche
Funktionen umzusetzen.
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Um
deutlicher darzustellen, wie die Verbindungen zu den Koaxial-Steckverbindern 12 hergestellt
werden, zeigt 6 einen Querschnitt durch das
Schnittstellen-Bauelement. Die äußere Abschirmung 60 des
Koaxial-Steckverbinder 12a ist durch den plattierten Bereich 16 mit
den Stiften 14a und 14b verbunden. Die Ansicht
in 6 zeigt deutlich einen rechtwinkligen Hohlraum
für jeden
Koaxial-Steckverbinder 12,
der zwischen der Ausnehmung 42 und dem Kontakt 26 verläuft. Der
Koaxial-Steckverbinder 12 weist einen Mittelkontakt 62 auf,
der durch einen ringförmigen
Isolator 64 gegen die äußere Abschirmung
isoliert ist. Der Mittelkontakt 62 verläuft zur Biegung des rechtwinkligen
Hohlraums. Dies erlaubt es, einen länglichen Steckverbinder 66 an
der Stelle des zweiten Kontaktes 26 einzuführen und
eine Presspassung 68 zu schaffen. Wie aus der vorstehenden
Beschreibung deutlich wird, ist der Mittelkontakt 62 in
seiner Position, bevor die isolierenden Teile geformt werden, und
daher muss die Presspassung 68 durch Einführen des
länglichen
Steckverbinders 66 hergestellt werden. Wie 1 zeigt, enthält der Steckverbinder 66 ein
Paar federnde Klauen, die den Mittelkontakt 62 umschließen und
die Presspassung 68 bilden.
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Der
längliche
Steckverbinder 66 ist von Isoliermaterial 28 umgeben.
Wenn der zweite Formungsschritt ausgeführt wird, hat das Formwerkzeug eine
Konfiguration, die den Bereich 28 als ringförmige Säule bildet,
und das Formwerkzeug lässt
ferner den Biegungsbereich leer, um die Herstellung der Presspassung
zu erlauben. Die Basis der Säule 28 hat
einen kleinen vertieften Abschnitt 70, der es erlaubt,
dass der Steckverbinder 66 eine bündige Verbindungsfläche 26 bildet,
die zur Oberflächenmontage
an einer gedruckten Schaltungsplatine geeignet ist.
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Das
Schnittstellen-Bauelement gemäß der Erfindung
ist insbesondere zum Anschließen
von HF-Koaxial-Steckverbindern an eine gedruckte Schaltungsplatine
geeignet und bietet eine verbesserte elektromagnetische Abschirmung
zwischen den verschiedenen Koaxial-Steckverbindern jedes Schnittstellen-Bauelements.
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In
dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind die Anschlüsse an die
gedruckte Schaltungsplatine als eine Reihe von Stiften und eine
Reihe von Oberflächenbefestigungsbereichen
definiert. Selbstverständlich
kann jede geeignete Anord nung von Anschlüssen vorgesehen sein. Beispielsweise
können alle
PCB-Verbindungen
Oberflächenbefestigungs-Verbindungen
sein und alternativ können
die länglichen
Steckverbinder 66 mit Enden versehen sein, die Stifte bilden,
die durch die gedruckte Schaltungsplatine treten.
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Das
Material der geformten Struktur aus 2 wird so
ausgewählt,
dass es die Durchführung eines
geeigneten Plattierungsprozesses erlaubt. Die mögliche Auswahl von Materialien
und des zu verwendenden Plattierungsprozesses ist für den Durchschnittsfachmann
offensichtlich. Das in dem zweiten Formungsprozess verwendete Material
erfordert keine nachfolgende Plattierung. Folglich kann das in diesem
Prozess verwendete Material so gewählt werden, dass die dielektrischen
Eigenschaften des Materials optimiert werden und dadurch eine Isolierung
zwischen den leitfähigen
Teilen der Struktur gebildet wird. Auch hier liegt die Auswahl der
verwendeten Materialien im Rahmen einer routinemäßigen Konstruktionsauswahl
für den
Durchschnittsfachmann.
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Obgleich
die Erfindung im Zusammenhang mit einem PCB-Steckverbinder für Koaxial-Steckverbinder
mit zwei Anschlüssen
im Detail erläutert
wurde, können
die Prinzipien der Erfindung gleichermaßen auf jede Vorrichtung angewandt
werden, bei der separate Leiterbahnen erforderlich sind. Beispielsweise
kann das erfindungsgemäße Verfahren
zur Bildung einer Patch-Antenne verwendet werden.