DE69003017T2

DE69003017T2 - Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine elektronische Schaltung, ein derartiges Gehäuse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das nach diesem Verfahren hergestellt wurde.

Info

Publication number: DE69003017T2
Application number: DE1990603017
Authority: DE
Inventors: Jean Celnik Jean Celnik
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: EP0403335B1; EP0403335A2; FR2648305B1; FR2648305A1; EP0403335A3; DE69003017D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Gehäuses für eine elektronische Schaltung, und ein derartiges Gehäuse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das nach diesem Verfahren hergestellt wurde.
Die Entwicklung der Elektronik in der Automobilindustrie und der Mangel an verfügbarem Raum im Kraftfahrzeug führen häufig dazu, daß die Gehäuse für elektronische Schaltungen in die Schaltorgane oder die zu schaltenden Organe des Fahrzeugs integriert werden.
Dieses Konzept erfordert die Verwendung von Gehäusen, welche Formen haben, die an den Einsatzzweck angepaßt sind, das heißt dreidimensionale Gehäuse, die keine paralellepipede Form mehr haben.
In der nachstehend verwendeten Terminologie wird vorausgesetzt, daß ein Schaltkreis ein Substrat enthält, auf dem ein Verbindungsschaltkreis für die verschiedenen Komponenten befestigt ist. Das Substrat, auf dem der Verbindungsschaltkreis für die elektronischen Komponenten befestigt ist, kann eine flache Form haben, das heißt zweidimensional sein, und mit einer klassischen gedruckten Schaltung vergleichbar sein, oder aber eine besondere dreidimensionale Form haben, die es erlaubt, ihn mit einem besonderen Organ des Fahrzeuges zu verbinden.
Der Verbindungsschaltkreis paßt sich an die Form des Substrats an und ist je nach Verwendungszweck zweidimensional oder dreidimensional.
Die Art der Aufbringung und Verlötung der Komponenten nach erprobten Technologien erfordert für die Gehäuse von elektronischen Schaltkreisen einen zweidimensionalen Verbindungsschaltkreis, während die Integration des Gehäuses in das Betätigungsorgan oder das zu betätigende Organ des Fahrzeuges in verschiedenen geometrischen Formen den Einsatz eines dreidimensionalen Substrats erfordert.
Außerdem erfordert der Einsatz im Bereich der Automobilindustrie bestimmte spezifische Leistungen, das heißt:
- die Integration der Anschlüsse in das Substrat,
- die Befestigung des Gehäuses an dem Betätigungsorgan oder dem zu betätigenden Organ des Fahrzeugs,
- im Falle von Anschlußgehäusen eine Vorrichtung, welche eine Kühlung durch Wärmeleitung ermöglicht.
Diese verschiedenen Leistungen können mit Hilfe von Gießtechniken für die Herstellung der Gehäuse und entsprechender Einsätze erreicht werden.
Deshalb betrifft die Erfindung insbesondere dreidimensionale Schaltkreise, die einen zweidimensionalen Verbindungsschaltkreis enthalten, der an einem dreidimensionalen Substrat befestigt ist, und für die gegossene Gehäuse verwendet werden, die metallische Einsätze enthalten.
In klassischen Techniken werden die Verbindungsschaltkreise in zwei Etappen hergestellt, das heißt durch Herstellung einer Abbildung und Metallisierung.
Das Aufbringen der Abbildung auf dem Substrat besteht darin, die Topologie der herzustellenden Schaltverbindung zu definieren. Diese Topologie wird durch Masken erreicht, die, je nach Herstellungsverfahren, durch Siebdruck oder durch photographische Verfahren auf das Substrat aufgebracht werden.
Für mittlere Gravurauflösungen von 300 bis 400 um ist ein Lacksiebdruck ausreichend, während es für genauere Gravurauflösungen notwendig ist, lichtempfindliche trockene oder flussige Filme aufzutragen.
Die Verwendung von lichtempfindlichen Lacken, die im Siebdruckverfahren aufgebracht werden können, erlaubt es ebenfalls, Schaltkreise mit hoher Auflösung herzustellen.
In allen Fällen ist der Arbeitsgang der Bildauftragung ein spezifischer Arbeitsgang, da direkt auf einem Substrat gearbeitet wird. Dieser Arbeitsgang kann mit Hilfe automatischer Verfahren durchgeführt werden. Man kann jedoch immer nur an einem einzigen Substrat gleichzeitig arbeiten und es ist schwierig, die Stückzahlen bei der Produktion der Gehäuse zu verbessern.
Die Verfahren für die Metallisierung des Substrats sind in zwei Familien unterteilt, das heißt additive Methoden und subtraktive Methoden.
Die additive Methode besteht darin, daß man durch elektrolytisches Wachstum von Kupfer in den Bereichen des Substrats metallisiert, die nicht mit dem Lack überzogen sind, der während der Phase der Bildübertragung auzfgebracht wurde.
Bei der additiven Methode können ebenfalls Siebdruckverfahren mit Hilfe von leitfähigen Tinten verwendet werden, welche den Verbindungsschalkreis definieren.
In diesem Fall erfolgt die Bildübertragung mit Hilfe einer Siebdruckschablone.
Die subtraktive Methode besteht darin, daß man das leitfähige Material entfernt, das nicht durch den bei der Bildübertragung aufgebrachten Lack geschützt ist.
Alle diese Verfahren weisen jedoch eine gewisse Anzahl von Nachteilen auf, da man, wie oben erwähnt, direkt auf dem Substrat arbeiten muß und daher immer nur ein Gehäuse gleichzeitig hergestellt werden kann, woraus sich relativ hohe Gestehungskosten ergeben.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diese Probleme dadurch zu lösen, daß ein Verfahren für die Herstellung eines Gehäuses für einen elektronischen Schaltkreis vorgeschlagen wird, das einfach und zuverlässig ist und weitgehend automatisiert werden kann und sehr hohe Stückzahlen ermöglicht.
Außerdem hat das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls das Ziel, die Arbeitsgänge für die Bildübertragung und Metallisierung mit Hilfe von mechanischen Verfahren durchzuführen, die eine hohe Produktivitätsrate ermöglichen.
Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren für die Herstellung eines Gehäuses für elektronische Schaltkreise, das ein Substrat, einen Verbindungsschaltkreis für elektronische Komponenten, elektrische Anschlußmittel und Mittel für die Befestigung des Gehäuses auf einer Unterlage beliebiger Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschaltkreis für die Komponenten unabhängig von dem Substrat hergestellt werden kann, wobei ein erster Zuschnitt einer Folie aus einem leitfähigen Material durchgeführt wird, um einen Rohling für den Verbindungsschaltkreis zu erhalten, wonach dieser Rohling des Verbindungsschaltkreises auf einer Folie aus isolierendem Material befestigt wird, wonach ein zweiter Zuschnitt des Rohlings und der Folie aus isolierendem Material durchgeführt wird, um den endgültigen Verbindungsschaltkreis zu erhalten, der dann schließlich auf dem Substrat befestigt wird.
Vorteilhafterweise haben die Folien aus leitendem und isolierendem Material die Form eines Streifens, in den bei dem ersten Zuschnitt Indexierungslöcher für die Position und die Führung des Streifens sowie funktionelle Ausschnitte eingebracht werden, die in der Folie aus leitendem Material die leitenden Abschnitte bilden, und in die Folie aus isolierendem Material werden die freiliegenden Teile des Verbindungsschaltkreises eingeschnitten.
Ebenfalls werden vorteilhafterweise die Befestigung des Rohlings des Verbindungsschaltkreises auf der Folie aus isolierendem Material und die Befestigung des endgültigen Verbindungsschaltkreises auf dem Substrat durch Verkleben erreicht.
Die Erfindung wird besser verständlich mit Hilfe der nachstehenden Beschreibung, die nur als Beispiel gelten soll und Bezug nimmt auf die beigefügten Zeichnungen, in denen folgendes dargestellt ist:
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Integration eines dreidimensionalen Gehäuses für einen elektronischen Schaltkreis in ein Betätigungsorgan oder ein zu betätigendes Organ eines Kraftfahrzeuges;
Fig. 2 zeigt ein Organigramm der verschiedenen Etappen eines ersten Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3A, 3B, 3C zeigen drei Etapen des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung eines Verbindungsschaltkreises für ein Gehäuse für einen elektronischen Schaltkreis;
Fig. 4 zeigt ein Organigramm verschiedener Etappen eines zweiten Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 5 zeigt ein Organigramm verschiedener Etappen eines dritten Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel eines mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Gehäuses für einen elektronischen Schaltkreis zeigt, enthält dieses Gehäuse ein Substrat (1), das zum Beispiel aus dem Bodenteil des Gehäuses gebildet wird und das eine untere Seite (2) mit einer Form aufweist, die sich mit der Form einer oberen Fläche (3) eines Betätigungsorganes oder eines zu betätigenden Organes (4) eines Kraftfahrzeuges ergänzt, in das dieses Gehäuse für einen elektronischen Schaltkreis eingebaut werden soll.
Das Substrat (1) enthält eine gewisse Anzahl von metallischen Einsätzen, welche in den Aufbau von zum Beispiel Eingangssteckern (5) und Ausgangssteckern (6) und einem Kühlkörper (7) integriert sind.
Der Eingangsstecker (5) ermöglicht den Anschluß der elektronischen Komponenten des Gehäuses an die anderen Schaltkreise des Fahrzeugs, während der Ausgangsstecker (6) so konzipiert ist, daß er mit einem Anschlußstecker (8) des Betätigungsorgans oder des zu betätigenden Organs zusammenwirkt, um Informationen zwischen dem Gehäuse und dem Organ weiterzuleiten.
Diese Eingangssteckertecker (5) und Ausgangsstecker (6) sind an einen Verbindungsschaltkreis (9) für Komponenten angeschlossen, der auf dem Substrat angeordnet ist und dessen Herstellungsverfahren nachstehend im Einzelnen beschrieben wird, und auf den die elektronischen Komponenten (10) aufgesetzt sind.
Das Gehäuse ist ebenfalls mit einem Schutzdeckel (11) ausgestattet.
Das Substrat kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, wie zum Beispiel aus Kunststoff od.dgl., das die verschiedenen Beanspruchungen aushalten kann, die mit der Verwendung in einem Kraftfahrzeug zusammenhängen. Das Gehäuse kann zum Beispiel durch Gußtechnik hergestellt werden.
In Fig. 2, welche eine Organigramm eines ersten Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, sind unter den Bezugsnummern (12) und (13) zwei Anfangsetappen des Herstellungsverfahrens dargestellt, in denen zum Beispiel unter der Bezugsnummer (12) ein leitfähiges Material in Form von Streifen auf einer Rolle gelagert ist. Dieses leitfähige Material kann aus Kupfer, Nickel oder einem anderen Werkstoff bestehen.
Unter der Bezugsnummer (13) ist ein isolierender Werkstoff gezeigt, der ebenfalls in Form eines Streifens auf eine Rolle aufgewickelt ist, wobei dieses isolierende Material aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen kann.
In den Etappen (14) und (15) sind erste Arbeitsgänge für den Zuschnitt des leitenden Materials und des isolierenden Materials vorgesehen, um aus diesen Materialstreifen einerseits einen Rohling für einen Verbindungsschaltkreis zu bilden und Indexierungslöcher für die Position und Streifenführung für das leitende Material anzubringen, und um andererseits Indexierungslöcher für die Position und die Streifenführung und die freiliegenden Teile des Verbindungsschaltkreises auszubilden, die nachstehend für das isolierende Material im Einzelnen beschrieben werden.
Die Folien aus leitendem Material und aus isolierendem Material werden dann zum Beispiel in der Etappe (16) miteinander verklebt, wobei diese Verklebung zum Beispiel dadurch erreicht wird, daß die Folien durch zwei Heizrollen geleitet werden.
Nach der Etappe (16) der Verklebung folgt eine Etappe (17) des Zuschnitts, in der ein endgültiger Zuschnitt sowohl des Rohlings des Verbindungsschaltkreises als auch der isolierenden Folie durchgeführt wird, um den endgültigen Verbindungsschaltkreis zu erhalten, der in der Etappe (18) auf eine Rolle aufgewickelt, in der Etappe (19) polymerisiert und schließlich in der Etappe (20) gelagert wird.
Wie aus Fig. 3A ersichtlich, in der ein Streifen aus leitendem Material (21) nach Durchlaufen der ersten Etappe des Zuschnitts gezeigt ist, das heißt nach der in Fig. 2 gezeigten Etappe (14), enthält dieser Streifen Mitnehmerlöcher (22) für die Führung des Streifens aus leitendem Material, Indexierungslöcher (23) für die Position, die es erlauben, bei der Verklebung die relativen Positionen des Streifens aus leitendem Material und des Streifens aus isolierendem Material im Hinblick auf ihre Fixierung zu kennzeichnen, und schließlich Ausschnitte (24), welche einen Rohling für einen Verbindungsschaltkreis definieren.
In Fig. 3B ist ein Streifen (25) aus isolierendem Material dargestellt. Dieser Streifen (25) enthält ebenfalls Mitnehmerlöcher (26), Indexierungslöcher (27) für die Position, sowie Ausschnitte (28), welche es erlauben, die Teile des Verbindungsschaltkreises freizulegen, zum Beispiel für deren Anschluß an die Eingangs- oder Ausgangsstecker od dgl.
In einem ersten Arbeitsschritt werden also diese beiden Streifen aus leitendem und isolierendem Material getrennt behandelt, und in einem zweiten Arbeitsschritt in eine Verklebestation geleitet, in der die vorgeschnittenen Streifen aus leitendem und isolierendem Material miteinander verbunden werden, zum Beispiel durch Verkleben vor dem Durchlaufen einer erneuten Etappe des Zuschnitts, deren Ergebnis in der Fig. 3C dargestellt ist. Diese Fig. 3C zeigt einen Streifen aus Elementen des Verbindungsschaltkreises (29) mit Mitnehmerlöchern (30) für den Streifen, Indexierungslöchern (31) für die Position, Elementen des kompletten Verbindungsschaltkreises (32), die nach dem in den Fig. 3A und 3B dargestellten Zuschnitt der Streifen erzielt werden, und schließlich Rohteile für Bruchstellen (33), die es erlauben, die Elemente des Verbindungsschaltkreises vom Rest des Streifens abzutrennen, um die Befestigung eines derselben auf einem Substrat zu ermöglichen.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, in der ein zweiter Teil eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt ist, gereicht der Streifen der Elemente des Verbindungsschaltkreises (29), der nach dem endgültigen Zuschnitt der Streifen aus isolierendem und leitendem Material erhalten wird, unter der Bezugsnummer (34) in den beschriebenen Zyklus, damit er mit einer Klebebandrolle (35) und einem Substrat (36) verbunden werden kann, das, wie vorstehend erwähnt, unabhängig von dem Verbindungsschaltkreis hergestellt wird.
Unter den Bezugsnummern (37) und (38) wird der Streifen aus Elementen des Verbindungsschaltkreises sowie der Klebestreifen (35) auf das Format des Substrats (36) zurechtgeschnitten und unter der Bezugsnummer (39) ist eine oben beschriebene Etappe der Befestigung eines Elementes des Verbindungsschaltkreises vorgesehen, das aus dem Streifen (29) auf dem Substrat mit Hilfe des Klebestreifens (35) entnommen wurde. Unter der Bezugsnummer (40) ist ein Polymerisierungsschritt und unter der Bezugsnummer (41) ist die Lagerung vorgesehen.
Im Falle eines dreidimensionalen Schaltkreises, der Leistung abgibt, das heißt, daß das Substrat einen durch Vergießen integrierten metallischen Einsatz enthält, der als Wärmeableitung dient, erfolgt die Verklebung in der gleichen Weise, wobei jedoch der Klebestreifen durch einen Kunststoffilm zum Beispiel aus Polyimid ersetzt wird, der auf jeder Seite eine Klebeschicht enthält.
Tatsächlich stellt der Kleber keine ausreichende Isolierung dar, wenn das leitende Material gegenüber dem Einsatz verklebt wird.
Es ist ebenfalls zu beachten, daß in dem vorbeschriebenen verfahren der den Verbindungsschaltkreis tragende isolierende Film als abdeckende Lackschicht für die Arbeitsgänge der Anbringung und Verlötung der Komponenten dienen muß, die anschließend in weiteren Einzelheiten beschrieben werden. Es ist also der Teil des leitenden Materials, der auf der Oberfläche des Substrats verklebt wird.
In Fig. 5 ist ein dritter Teil des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt.
Das Produkt, das nach dem zweiten Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, ist nun bereit, die Komponenten für eine Montage an der Oberfläche aufzunehmen und so ein Endprodukt herzustellen.
Es wird ausgegangen von der Etappe (42), in der das vorher erhaltene Produkt dargestellt ist, das das Substrat in Verbindung mit dem Verbindungsschaltkreis enthält.
Unter der Bezugsnummer (43) ist ein Siebdruckschritt mit Lötpaste an den Lötstiften der Komponenten vorgesehen und unter der Bezugsnummer (44) wird das Aufsetzen der Komponenten auf dem Verbindungsschaltkreis und dem Substrat durchgeführt.
Anschließend wird unter der Bezugsnummer(45) oder (46) ein gemeinsames verlöten aller Komponenten mit Hilfe eines in der Dampfphase oder Infrarotphase ablaufenden Verahrens durchgeführt, gefolgt von einer Reinigungsphase (47) und schließlich Fertigstellung des Endproduktes unter der Bezugsnummer (48).
Man kann also feststellen, daß das Substrat und der Verbindungsschaltkreis unabhängig voneinader hergestellt werden, wobei der Verbindungsschaltkreis selbst in zwei Teilen hergestellt wird, das heißt, ein Teil aus einer Folie aus einem leitenden Material und ein weiteres Teil aus einer Folie aus einem isolierenden Material. Diese beiden Folien werden ein erstes Mal zugeschnitten, dann miteinander verklebt und schließlich ein zweites Mal zzurechtgeschnitten, um einen Verbindungsschaltkreis zu erhalten, der geeignet ist, auf dem Substrat zum Beispiel durch Verklebung befestigt zu werden.
Dies erlaubt, die Stückzahlen bei der Fertigung dieser Art von Gehäusen zu erhöhen, da die oben beschriebenen verschiedenen Arbeitsgänge für die Herstellung des Substrats und des Verbindungsschaltkreises unabhängig voneinander durchgeführt und automatisiert werden können.

Claims

1. Verfahren für die Herstellung eines Gehäuses für eine elektronische Schaltung umfassend ein Substrat (1), einen Verbindungsschaltkreis (9) für elektronische Komponenten (10), Mittel (5, 6) für den elektrischen Anschluß und Mittel (2) für die Befestigung dieses Gehäuses auf einer Unterlage (4) beliebiger Form, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschaltkreis für die Komponenten unabhängig von dem Substrat hergestellt wird, indem man einen ersten Zuschnitt einer Folie aus leitendem Material (21) durchführt, um einen Rohling eines Verbindungsschaltkreises zu erhalten und dieser Rohling des Verbindungsschaltkreises auf einer Folie aus isolierendem Material (25) befestigt wird, und daß man einen zweiten Zuschnitt dieses Rohlings und der Folie aus isolierendem Material durchführt, um den endgültigen Verbindungsschaltkreis zu erhalten und dieser Verbindungsschaltkreis auf dem Substrat befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien aus leitendem Material (21) und aus isolierendem Material (25) die Form von Streifen haben, in die während dem ersten Zuschnitt Indexierungslöcher für die Position (23; 27), sowie für die Mitnahme des Streifens (22 ; 26) und funktionelle Ausschnitte (24 ; 28) eingebracht werden, welche in der Folie aus leitendem Material leitende Abschnitte und in der Folie aus isolierendem Material freiliegende Abschnitte für die Teile des Verbindungsschaltkreises bilden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Rohlings des Schaltkreises auf der Folie aus isolierendem Material (25) durch Verklebung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Verbindungsschaltkreises auf dem Substrat durch Verklebung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verklebung der Verbindungsschaltkreis auf dem Substrat die Komponenten (10) auf dem Verbindungsschaltkreis befestigt werden.

6. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) metallische Einsätze trägt, die Teil des Aufbaus von Eingangssteckern (5) und Ausgangssteckern (6) des Gehäuses und eines Kühlkörpers (7) sind, und dadurch, daß zwischen dem Verbindungsschaltkreis und dem Substrat eine Folie aus Polyimid eingelegt ist.

7. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschaltkreis auf dem Substrat so befestigt ist, daß die Oberfläche des leitenden Materials gegen das Substrat gekehrt ist und die Oberfläche des isolierenden Materials die Funktion eines Abdecklackes erfüllt.