EP1278277A1

EP1278277A1 - Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Endprodukts, welches Löt- oder Schweissstellen aufweist

Info

Publication number: EP1278277A1
Application number: EP02013756A
Authority: EP
Inventors: Albert Hiller
Original assignee: Huf Tools GmbH
Current assignee: Huf Tools GmbH
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: DE10133731A1; EP1278277B1; DE10133731C2; DE50200280D1

Abstract

Zur Herstellung eines elektrischen Endprodukts wird um einen Anschlussbereich eines elektrischen Bauteils (21) ein Kunststoffgehäuse (16) gespritzt, wobei im Anschlussbereich das Leiterendstück (13) eines Kabels (10) angelötet oder angeschweißt ist. Zur Vereinfachung und Verbilligung des Verfahrens wird vorgeschlagen, zunächst ein Gehäuse-Vorprodukt (41) herzustellen, in dem das Kunststoffgehäuse (16) mindestens um die noch anschlussfreie Kontaktstelle (23) gespritzt wird, wobei ein freier Zugang (40) bis zur Kontaktstelle (23) entsteht. Es wird dabei ein Kunststoff (14) verwendet, der für eine definierte Laserstrahlung transparent ist. Das Kabelende wird mit seinem Leiterendstück (13) durch den freien Zugang (40) ins Gehäuse-Vorprodukt (41) eingesteckt. Dann wirkt die definierte Laserstrahlung auf das Gehäuse-Vorprodukt (41) ein, trifft auf das an der Kontaktstelle (23) befindliche Leiterendstück (13) und erzeugt dort eine gelaserte Löt- oder Schweißverbindung, <IMAGE>

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Ein solches Verfahren ist aus der US 5,724,730 A bekannt. Die Endprodukte dieses bekannten Verfahrens beinhalten wenigstens einen elektrischen Bauteil mit einem daran angeschlossenen Kabel. Das Kabel besitzt mindestens einen Leiter mit einem aus der Kabelisolation herausragenden Leiterendstück. Das elektrische Bauteil weist eine löt- oder schweißfähige Kontaktstelle für das Leiterendstück des Kabels auf. Zur Isolation und als Korrosionsschutz wird ein Kunststoffgehäuse wenigstens um den Anschlussbereich gespritzt. Das Kunststoffgehäuse kann sich auch über angrenzende Bereiche des Kabels bzw. der Bauteile erstrecken.

Derartige Endprodukte mit gelöteten oder geschweißten Anschlussbereichen besitzen einen günstigeren Übergangswiderstand als andere Produkte, wo der Anschluss zwischen dem Kabel und dem elektrischen Bauteil durch eine lösbare Steckverbindung zustande kommt. Bei solchen Steckverbindungen wird am Kabelende um ein Kontaktglied in einem ersten Spritzgussverfahren ein Steckgehäuse geformt und am elektrischen Bauteil ein Gegenkontaktglied vorgesehen, um welches, in einem zweiten Spritzgussverfahren eine passende Gegensteckgehäuse erzeugt wird.

Es ist aus der DE 298 11 333 U1 bekannt, zur Positionierung der Kontaktpins eines eine integrierte Elektronik aufweisenden Gehäuses eine Ausrichtleiste zu verwenden, welche Durchführungen entsprechend der Anordnung der Kontaktpins aufweist. Die Durchführungen können trichterförmig verjüngt sein. Die aus der Ausrichtleiste herausragenden abgebogenen Enden der Kontaktpins liegen in Führungsnuten, wo sie an Leiter angeschweißt werden. Die Schweißstelle liegt dabei nicht im Inneren eines Gehäuses.

Nach der DE 197 51 487 A1 ist es bekannt, von der Rückseite eines transparenten Substrats Laserenergie bis zu Anschlussflächen zwischen diesem Substrat und einem weiteren Substrat zu führen. Dadurch sollen die Anschlussflächen paarweise miteinander verschweißt werden. Anschlussfreie Kontaktstellen eines Vorprodukts gibt es nicht.

Bei dem bekannten Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art wurde zuerst, in einem ersten Verfahrensschritt, das Leiterendstück vom Kabels an die Kontaktstelle des elektrischen Bauteils angeschweißt. Dadurch kam zunächst eine Baueinheit zwischen dem elektrischen Bauteil und seinem Kabel zustande. In einem zweiten Verfahrensschritt wurde dann um die Schweißstelle herum das Kunststoffgehäuse gespritzt. Dieser zweite Verfahrensschritt ist aus folgendem Grund umständlich und kostenaufwendig.

Aus Kostengründen kommt es stets darauf an, in einer gemeinsamen Spritzgussform, mehrere Kunststoffgehäuse für mehrere Endprodukte gleichzeitig nebeneinander herzustellen. Die Handhabung der Baueinheiten beim Einlegen in die gemeinsame Spritzgussform ist wegen der sperrigen, unter Umständen sehr langen Kabel umständlich und zeitaufwendig. Die zum Einlegen der bekannten Baueinheiten erforderlichen Ruhezeiten der Spritzgussmaschine sind verhältnismäßig lang. Wegen der großen Kabellängen sind die bekannten Baueinheiten sperrig und erfordern wesentlich größere Spritzgussformen und sind damit erheblich teurer als die Spritzgussformen der erwähnten anderen Produkte mit Steckverbindungen, wo beim Spritzgießen der Steck- und Gegensteckgehäuse entweder nur das elektrische Bauteil oder nur das Kabel gehandhabt zu werden brauchen. Trotz der kostspieligen größeren Spritzgussformen lassen sich mit dem bekannten Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art nicht eine ähnlich große Anzahl von Endprodukten erzeugen, wie sie bei den mit Steckverbindungen versehenen anderen Produkten möglich waren. Die Herstellung weniger Produkte in einer Spritzgussform führt aber zu einer Erhöhung der Produktionskosten.

Weil beim Spritzgießen die Kunststoffmassen auch höhere Temperaturen aufweisen können, war es bei den bekannten Verfahren nicht ohne weiteres möglich, eine Lötverbindung zwischen der Kontaktstelle vom elektrischen Bauteil und dem Leiterendstück des Kabels zu verwenden. Man war an dieser bekannten Anschlussstelle praktisch allein auf Schweißverbindungen angewiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, welches sich preiswerter durchführen lässt. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Maßnahmen und Verfahrensschritte erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Die Erfindung geht, im Vergleich mit den bekannten Verfahren, einen völlig neuen Weg; es wird zunächst ein besonderes Gehäuse-Vorprodukt hergestellt. Dieses Gehäuse-Vorprodukt besitzt grundsätzlich noch kein angeschlossenes Kabel. Die Erfindung erzeugt um die künftige Kontaktstelle des elektrischen Bauteils herum zunächst nur das gewünschte Kunststoffgehäuse, sorgt dabei aber für einen freien Zugang zur Kontaktstelle, wofür nur ein Sackloch ins Gehäuse eingeformt zu werden braucht. Damit können in einem verhältnismäßig kleinen Spritzgusswerkzeug eine große Anzahl von erfindungsgemäßen Gehäuse-Vorprodukten gleichzeitig nebeneinanderliegend hergestellt werden. Das Verfahren ist ähnlich schnell und einfach ausführbar, wie bei den genannten anderen Produktpaaren mit einer Steckverbindung, bei denen entweder ein Steck- oder ein Gegensteckgehäuse an einem Kontakt- oder einem Gegenkontaktglied erzeugt wurden. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gehäuse-Vorprodukts braucht nur darauf geachtet zu werden, dass bei der Werkstoffauswahl und/oder bei der Wandgestaltung des Kunststoffgehäuses mindestens der im Bereich der Kontaktstelle entstehende Gehäusebereich für eine bestimmte Laserstrahlung durchlässig ist. Solche Kunststoffe sind an sich bekannt.

Im zweiten Verfahrensschritt der Erfindung wird das Kabel durch den offengebliebenen Zugang im Gehäuse-Vorprodukt so weit eingesteckt, bis sein Leiterendstück die Kontaktstelle im damit integrierten Kunststoffgehäuse erreicht hat. Dann braucht, in einem dritten Verfahrensschritt, nur noch die Laserstrahlung durch die für sie durchlässige Gehäusestelle im Vorprodukt geleitet zu werden, wodurch erst zum Schluss die gewünschte Schweißverbindung bzw. eine bei niedrigerer Temperatur ablaufende Lötverbindung erzeugt wird.

Gegenüber dem bekannten Verfahren führt das erfindungsgemäße Verfahren die Reihenfolge der Verfahrensschritte in gegensätzlicher Weise aus; es wird bei der Erfindung zunächst das Kunststoffgehäuse gespritzt und erst dann die im Inneren des Gehäuse-Vorprodukts befindliche Kontaktstelle nachträglich an das Leiterendstück des erst später eingeführten Kabels angeschlossen. Weil bei diesem Anschluss des Leiterendstücks das Kunststoffgehäuse an sich schon komplett fertiggestellt ist, kann bedarfsweise eine Lötverbindung zur Kontaktierung des Kabels am Bauteil verwendet werden. Diese erst nachträglich erzeugte Lötverbindung ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr den unter Umständen unerlaubt hohen Temperaturen des flüssigen Kunststoffs beim Spritzvorgang ausgesetzt. Im Zeitpunkt der erfindungsgemäß durchgeführten Lötverbindung ist das Kunststoffgehäuse schon fertiggestellt.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist der Stand der Technik und die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: zwei Ausgangsprodukte zur Herstellung eines ersten elektrischen Endprodukts,
Fig. 2: ein erster Verfahrensschritt des bekannten Verfahrens zur Herstellung des Endprodukts,
Fig. 3: das Endprodukt nach Vollzug des sich nach Fig. 2 ergebenden weiteren Verfahrensschritt vom bekannten Verfahren,
Fig. 4: eine erste Verfahrensstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines der Fig. 3 entsprechenden Endprodukts,
Fig. 5: einen sich nach dem Verfahrensschritt von Fig. 4 anschließenden zweiten Verfahrensschritt vom erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 6,: in einer der Fig. 4 analogen Darstellung, einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines ersten Alternativprodukts zu Fig. 5,
Fig. 7,: in einer weiteren Abwandlung des ersten Verfahrensschritt eine zweite Alternative zur Herstellung des erfindungsgemäßen Endprodukts von Fig. 5,
Fig. 8,: in einer der Fig. 5 entsprechenden zweiten Verfahrensstufe, die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zweiten elektrischen Endprodukts und
Fig. 9,: in Analogie zu Fig. 8, die entsprechende Verfahrensstufe zur Herstellung eines gegenüber Fig. 8 abgewandelten Endprodukts mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Fig. 1 zeigt zwei Ausgangsprodukte 10, 20, mit denen sich sowohl das bekannte als auch das erfindungsgemäße Verfahren befasst und zu einem ersten elektrischen Endprodukt 30 bzw. 31 von Fig. 3 bzw. Fig. 5 führt. Das eine Ausgangsprodukt ist ein Kabel 10, welches einen elektrischen Leiter 11 und einen darum liegenden isolierenden Kabelmantel 12 besitzt. Am Kabelende ist ein Kabelendstück 13 durch Abisolation des Mantels 12 freigelegt.

Unabhängig davon wird das andere elektrische Ausgangsprodukt 20 hergestellt, welches in diesem Fall wenigstens einen elektrischen Bauteil 21 beinhaltet, an welchem sich mindestens eine Kontaktstelle 23 befindet. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 besteht der elektrische Bauteil aus einem Sensor mit mehreren elektrischen Anschlüssen 22, von denen in Fig. 1 zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur eine Anschlussleitung 22 dargestellt ist. Die künftige Kontaktstelle 23 wird in diesem Fall von einem Endstück dieser Anschlussleitung 22 gebildet. Es versteht sich, dass anstelle des Sensors 21 z.B. eine Leiterplatte mit zahlreichen elektrischen Bauteilen verwendet werden könnte, die zahlreiche Anschlussleitungen und damit zahlreiche Kontaktstellen 23 besitzt. Dementsprechend könnte in Fig. 1 das Kabel 10 mehrfach vorgesehen sein bzw. mehrere zu kontaktierende elektrische Leiter 11 in seinem Kabelmantel 12 besitzen.

Bei den bekannten Verfahren werden, wie Fig. 2 veranschaulicht, die beiden Ausgangsprodukte 10, 20 zunächst durch eine Schweißverbindung 25 kontaktiert. Dies geschieht durch Verschweißen des Leiterendstücks 13 vom Kabel 10 an der Kontaktstelle 23 des elektrischen Ausgangsprodukts 20. Dadurch entsteht in Fig. 2 eine vorgefertigte Baueinheit 15, der miteinander fest kontaktierten Ausgangsprodukte 10, 20.

Fig. 3 zeigt das Ergebnis nach dem Verfahrensschritt von Fig. 2 bei dem bekannten Verfahren sich anschließenden Verfahrensstufe. Dazu wird die Baueinheit 15 in eine nicht näher gezeigte Spritzgussform gebracht, in welche dann ein Kunststoff 24 eingespritzt wird. Dieser Kunststoff 24 umhüllt mindestens den durch Schweißen 25 erzeugten Anschlussbereich der erzeugten Baueinheit 15. Das Kunststoffgehäuse 26 erstreckt sich im vorliegenden Fall auch über den in der Baueinheit 15 integrierten Sensor 21. So entsteht mit dem bekannten Verfahren das aus Fig. 3 ersichtliche elektrische Endprodukt 30, welches wegen der eingangs genannten Probleme sehr teuer ist. Nach oder bei seiner Spritzgussherstellung können Elastomerringe 27 od. dgl. am Kunststoffgehäuse 26 vorgesehen werden, die dem späteren bestimmungsgemäßen Gebrauch des Endprodukts 30 förderlich sind.

Auch das erfindungsgemäße Verfahren geht bei der Herstellung eines analogen Endprodukts 31 von ähnlichen Ausgangsprodukten 10, 20 wie der Stand der Technik aus, doch werden demgegenüber gegensätzliche Maßnahmen verwendet, deren Ergebnis aus Fig. 4 und 5 zu erkennen ist. Eine erste Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus dem aus Fig. 4 ersichtlichen Zwischenergebnis.

Bei diesem ersten Verfahrensschritt nach der Erfindung wird in diesem Fall das elektrische Ausgangsprodukt 20 in eine nicht näher gezeigte Spritzgussform gebracht. In diese Form fahren geeignete Schieber ein, die einen noch näher zu beschreibenden Hohlraum 40 im Forminneren erzeugen, nachdem ein besonderer Kunststoff 14 eingebracht worden ist. Dieser Kunststoff 14 ist gegenüber einer Laserstrahlung definierter Wellenlänge im wesentlichen transparent. Dies ist durch eine Strichschraffur in dem entstehenden Kunststoffgehäuse 16 von Fig. 4 veranschaulicht. Gemäß Fig. 4 erhält man nach der ersten Verfahrensstufe ein Gehäuse-Vorprodukt 41, welches noch nicht an das gewünschte elektrische Kabel 10 angeschlossen ist.

Durch den Hohlraum 40 im Gehäuse-Vorprodukt 41 entsteht ein freier Zugang bis zu der im Kunststoffinneren 14 integrierten Kontaktstelle 23 des elektrischen Ausgangsprodukts 20. Der Hohlraum 40 ist entsprechend dem Umrissprofil des Kabelendes gestaltet und umfasst ein weites Anfangsstück 45 und ein enges Endstück 44. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Kabel 10 gemäß dem in Fig. 4 verdeutlichten Pfeil 17 in den Hohlraum 40 eingesteckt, wobei das Leitungsendstück 13 in das Aufnahmeendstück 44 gelangt. Radial oder, wie dargestellt, tangential grenzt die Kontaktstelle 23 des im Gehäuse-Vorprodukt 41 integrierten elektrischen Ausgangspunkt 20 an dieses Aufnahmeendstück 44. Wenn die Einsteckbewegung 17 vollzogen ist, erfolgt der aus Fig. 5 ersichtliche letzte Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Fig. 5 wird auf das mit der Kontaktstelle 23 sich überlappende Leiterendstück 13 ein symbolisch angedeuteter Laserstrahl 51 geleitet. Dieser Laserstrahl 51 liegt in jenem elektromagnetischen Frequenzbereich, für welches dieser Kunststoff 14 vom Gehäuse 16, wie gesagt, transparent ist. Die Berührungsstelle wird erhitzt und es entsteht jetzt erst eine gelaserte Schweißverbindung 28. Im gleichen Verfahrensschritt oder später können noch folgende weitere Maßnahmen ergriffen werden.

Zur Zugentlastung der Laserschweißverbindung 28 zwischen den Leitern 13, 23 empfiehlt es sich weitere Zusatzverbindungen zwischen dem Kabel 10 und dem Kunststoffgehäuse 16 vorzusehen. Dazu könnte man Klebeverbindungen verwenden. Im vorliegenden Fall wird dafür die Lasertechnik verwendet und, gemäß Fig. 5, ein zweiter Laserstrahl 52 auf das Kunststoffgehäuse im Bereich des erweiterten Anfangsstück 45 des Hohlraums geleitet, wo, nach dem Einstecken 17 der Kabelmantel 12 zu liegen kommt. Die Zusatzverbindung 18 besteht hier aus einer Verschweißung zwischen der Umfangsfläche 19 des Kabels 12 und der Innenfläche 29 vom Anfangsstück 45 des Hohlraums. Die beiden Laserstrahlen 51, 52 können frequenzgleich sein. Weil die beschriebenen Schweißverbindungen 28, 18 in Bruchteilen einer Sekunde entstehen, könnte auch ein- und derselbe Laerstrahl nacheinander oder, durch Ablenkmittel, gleichzeitig bei 51 und 52 wirken. Wegen der eingangs beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man ein sehr preiswertes Endprodukt 31 gemäß Fig. 5.

Die erwähnte Zusatzverbindung zwischen dem Kabel 10 und dem erfindungsgemäßen Kunststoffgehäuse 16 kann auch in einer gegenüber Fig. 5 abweichenden Weise zustande kommen. Dies ist in Fig. 6 in einer ersten Alternative veranschaulicht. Man verwendet in diesem Fall an definierten Stellen ein Absorptionsmaterial 34 für die Laserstrahlung 52, welches wenigstens bereichsweise den erwähnten Hohlraum 40 im Gehäuse-Vorprodukt 42 auskleidet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel von Fig. 6 wird das Absorptionsmaterial 34 z.B. mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzverfahrens in dem Kunststoffgehäuse 16 erzeugt. Die eine Kunststoffkomponente ist der transparente Kunststoff 14, die andere das Absorptionsmaterial 34.

Nachdem das Kabel 10 in das Gehäuse-Vorprodukt 42 eingesteckt und die Laserstrahlung 51, 52 ausgeübt worden ist, führt die Absorption der Laserstrahlung 52 im Material 34 mindestens an den Grenzübergängen zu einer Verflüssigung, die für eine sowohl zum transparenten Kunststoff 14 hin als auch zum Kabelmantel 12 hin, eine intensive Schmelzverbindung sorgt. Die Laserstrahlung 52 kann übrigens nicht nur an einer Stelle, sondern auch linienförmig in axialer und radialer Richtung auf die Absorptionsschicht 34 im Kunststoffgehäuse 16 geleitet werden, wodurch eine flächenmäßig radial und/oder axial ausgedehnte besonders feste und mediendichte Verbindung zwischen dem Kabel 10 und dem Gehäuse-Vorprodukt 42 zustande kommt.

Die Fig. 7 zeigt, in analoger Darstellung zu Fig. 6, eine dritte Alternative zur Herstellung eines solchen Gehäuse-Vorprodukts 43. Auch in diesem Fall wird zwar auch ein die erwähnte Laserstrahlung 52 absorbierendes Material 34 verwendet, aber nicht im Bereich des auch hier transparenten Kunststoffgehäuses 16, sondern im Bereich des einzusteckenden Kabels 10. Das Absorptionsmaterial 34 wird auf das Endstück 35 des Kabelmantels 12 gesetzt. Letzteres kann bereits im Zuge der Kabelherstellung erfolgen. Man könnte aber auch das Absorptionsmaterial 34 in Form einer Hülse 36 herstellen und erst nachträglich durch Presssitz oder Klebung auf das Mantelendstück 35 setzen.

Das Gehäuse-Vorprodukt 43 von Fig. 7 unterscheidet sich von dem in Fig. 5 beschriebenen Gehäuse-Vorprodukt 41 nur durch einen entsprechend groß gestalteten Hohlraums 37. Der Hohlraum 37 ist profilmäßig komplementär zum Umfangsprofil vom Kabel 10 in Fig. 7 ausgebildet. Nach Einfall des Laserstrahls 52 kommt es zu der bereits im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Schmelzverbindung der Kunststoffmaterialien von 12, 34 und 14. Unter diesem Gesichtspunkt wird jedenfalls das Absorptionsmaterial 34 ausgewählt.

In Fig. 8 ist ein gegenüber Fig. 5 alternatives Endprodukt 32 gezeigt, welches in Abwandlung des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die Fig. 8 zeigt, wie Fig. 5, die letzte Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem Endprodukt 32 von Fig. 8 wird anstelle eines elektrischen Bauteils ein Gegenkabel 46 verwendet, welches mindestens einen elektrischen Leiter 47 besitzt, der zur Unterscheidung desjenigen, der sich am auch dabei verwendeten Kabels 10 befindet, mit "Gegenleiter" bezeichnet werden soll. Dieser Gegenleiter 47 ist natürlich auch mit einem isolierenden Kabelmantel 48 versehen. Das Endstück des Gegenkabels 46 ist abgemantelt und es ragt ein entsprechendes Leiterendstück 49 heraus.

Eine mögliche Verfahrensweise zur Herstellung dieses zweiten Endprodukts 32 kann, wie im Fall des Endprodukts 31, durch Anformung eines Kunststoffgehäuses 16 aus transparentem Material 14 am Gegenleiter 47 des Gegenkabels 46 erfolgen, was zu einem zu Fig. 8 abgewandelten, nicht näher gezeigten Gehäuse-Vorprodukt führen würde. In diesem Fall laufen die Verfahrensschritte in Analogie zu denjenigen des Vorprodukts 41 und Endprodukts 31 ab.

Günstiger ist es aber, wie in Fig. 8 zu erkennen ist, hier so zu verfahren, dass zunächst ein von beiden Kabeln 10, 46 freies Kunststoff-Vorprodukt 50 aus dem für die Laserstrahlung 51, 52 transparenten Kunststoff 14 erzeugt wird. Dabei entsteht an einem Ende des Vorprodukts ein erster Hohlraum 40 zum nachträglichen Einstecken des Kabels 10 und am anderen Ende ein zweiter Gegenhohlraum 53 zur späteren Aufnahme des Gegenkabels 46. Diese beiden Hohlräume 40, 53 können, wie Fig. 8 zeigt, im Bereich ihrer aufeinanderstoßenden Aufnahmeendstücke 44, 54 bei 56 miteinander verbunden sein.

Bei dem in Fig. 8 verdeutlichten Verfahren wird in das vorgefertigte Gehäuse-Vorprodukt 50 ein Leiterzwischenstück 39 eingespritzt, welches sich zumindest bereichsweise über die beiden engen Aufnahmeendstücke 44, 54 der beiden Hohlräume 40, 53 erstreckt. Als Leiterzwischenstück 39 kann ein Drahtabschnitt, eine Platte oder eine Hülse dienen.

Bei diesem gegenüber Fig. 1 bis 7 abgewandelten Verfahren gemäß Fig. 8 werden nun in den Hohlraum 40 das Kabel 10 und in den Gegenhohlraum 53 das Gegenkabel 46 in analoger Weise wie das Kabel 10 in Fig. 6 eingeführt. Dabei gelangen das Leiterendstück 13 und das Gegenleiterendstück 49 in Berührung mit dem Leiterzwischenstück 39 im Gehäuse-Vorprodukt 50. Dann setzt die letzte Verfahrensstufe ein.

In dieser letzten Verfahrensstufe des in Fig. 8 demonstrierten Verfahrens werden nun die Laserstrahlen 51, 52 gleichzeitig oder nacheinander an die dort markierten Stellen gebracht. Die Laserstrahlen 51, 52 durchsetzen den transparenten Kunststoff 14 und erwärmen die entsprechenden Berührungsstellen zwischen 49, 39 einerseits und 39, 13 andererseits. Es entstehen zunächst die mit 57, 58 gekennzeichneten Laser-Schweißverbindungen, die für eine durchgehende Kontaktierung des Leiters 11 mit dem Gegenleiter 47 sorgen.

Auch in diesem Fall sind Zusatzverbindungen zwischen dem Kabel 18 und dem Gehäuse-Vorprodukt 50 einerseits und dem Gegenkabel 46 mit dem Gehäuse-Vorprodukt 50 andererseits erwünscht. Dafür bieten sich mehrere Möglichkeiten, in Analogie zu den in Fig. 5 bis 7 beschriebenen Verfahren. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 8 wird in Analogie zu Fig. 5 verfahren. Hier trifft die Laserstrahlung 52 auf die jeweiligen Kabelmäntel 12 bzw. 48 der beiden Kabel 10, 46 und es kommt zu den mit 18 und 38 gekennzeichneten beiden Schweißverbindungen dieser Materialien.

Die Fig. 9 zeigt eine zu Fig. 8 abgewandelte Alternative für ein Endprodukt 33, welches sich von dem vorausgehenden Endprodukt 32 nur dadurch unterscheidet, dass anstelle analoger Maßnahmen gemäß Fig. 5 jetzt die zu Fig. 6 und 7 der vorausgehenden Beispiele analogen Maßnahmen verwendet werden. Es genügt lediglich auf die Unterschiede zu Fig. 8 einzugehen.

Der Unterschied beim Endprodukt 33 von Fig. 9 gegenüber Fig. 8 besteht darin, dass zur Innenwandverkleidung in den beidseitigen Hohlräumen 40, 53 Einsätze 61, 62 aus Absorptionsmaterial 34 für die Laserstrahlung 52 verwendet werden. Wenn dann, wie auch Fig. 9 zeigt, die Laserstrahlung 52 in diesem Bereich ausgeübt wird, kann es zu mehrfachen Verschweißungen 59, 60 kommen. Es wird das Material 14 mit dem Absorptionsmaterial 34 der beiden Einsätze 61 bzw. 62 einerseits und die beiden Einsätze 61 bzw. 62 mit dem Isolationsmaterial der Kabelmäntel 12, 48 andererseits laser-verschweißt.

Bezugszeichenliste:

10: erstes Ausgangsprodukt, Kabel
11: elektrischer Leiter von 10
12: Kabelmantel von 10
13: Leiterendstück von 11
14: transparenter Kunststoff
15: Baueinheit aus 20, 10 (Fig. 2)
16: transparentes Kunststoffgehäuse
17: Pfeil der Einsteckbewegung von 10 in 41 (Fig. 4)
18: Zusatzverbindung, Schweißverbindung zwischen 19, 29
19: Umfangsfläche von 12
20: zweites, elektrisches Ausgangsprodukt
21: elektrischer Bauteil, Sensor
22: elektrische Anschlussleitung von 21 (Fig. 1)
23: Kontaktstelle für 21
24: üblicher Kunststoff für 26 (Fig. 3)
25: Schweißverbindung, Anschlussbereich zwischen 13, 23 (Fig. 2, 3)
26: Kunststoffgehäuse aus 24 (Fig. 3)
27: elastomerer Ring
28: Laser-Schweißverbindung zwischen 13, 23 (Fig. 5)
29: Innenfläche von 45
30: elektrisches Endprodukt gemäß Stand der Technik
31: erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endprodukts (Fig. 5)
32: zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endprodukts (Fig. 8)
33: dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endprodukts (Fig. 9)
34: Absorptionsmaterial für Laserstrahlung
35: Mantelendstück von 12 (Fig. 7)
36: Hülse aus 34 (Fig. 7)
37: erweiterter Hohlraum in 43 (Fig. 7)
38: Zusatzverbindung, Schweißverbindung zwischen 55, 48 (Fig. 8)
39: Leiterzwischenstück in 32 (Fig. 8)
40: Zugang für 10, Hohlraum in 41 bzw. 50
41: Gehäuse-Vorprodukt (Fig. 4)
42: Gehäuse-Vorprodukt (Fig. 6)
43: Gehäuse-Vorprodukt (Fig. 7)
44: enges Aufnahme-Endstück in 40 (Fig. 4)
45: weites Aufnahme-Anfangsstück von 50 (Fig. 4)
46: Gegenkabel (Fig. 8, 9)
47: Gegenleiter von 46
48: Kabelmantel von 46
49: Gegenleiterendstück (Fig. 8)
50: alternatives Gehäuse-Vorprodukt, Kunststoffgehäuse (Fig. 8)
51: erster Laserstrahl
52: zweiter Laserstrahl
53: Gegenzugang in 50, Gegenhohlraum (Fig. 8)
54: enges Aufnahmeendstück von 53 für 49 (Fig. 8)
55: weites Aufnahme-Anfangsstück von 53 für 48 (Fig. 8)
56: Zwischenkammer zwischen 44, 54 (Fig. 8)
57: Laser-Schweißverbindung zwischen 49 und 39 (Fig. 8)
58: Laser-Schweißverbindung zwischen 13, 39 (Fig. 8)
59: Schweißverbindung zwischen 61, 14 sowie 62, 14 (Fig. 9)
60: Schweißverbindung zwischen 61, 12 bzw. 62, 48 (Fig. 9)
61: Einsatz aus 34 für 40 (Fig. 9)
62: Einsatz aus 34 für 53 (Fig. 9)

Claims

Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Endprodukts (31), welches wenigstens ein elektrisches Bauteil (21) mit mindestens einem daran angeschlossenen Kabel (10) aufweist und wenigstens um diesen Anschlussbereich ein Kunststoffgehäuse (16) gespritzt wird,
wobei einerseits das Kabel (10) mit mindestens einem darin integrierten Leiter (11) hergestellt und ein Endstück des Leiters (Leiterendstück 13) im Kabel (10) freigelegt wird
und andererseits das elektrische Bauteil (21) hergestellt und mit wenigstens einer löt- oder schweißfähigen Kontaktstelle (23) für das Leiterendstück (13) versehen wird,
dadurch gekennzeichnet , dass zunächst ein Gehäuse-Vorprodukt (41) hergestellt wird, indem das Kunststoffgehäuse (16) mindestens um die noch anschlussfreie Kontaktstelle (23) des elektrischen Bauteils (21) gespritzt und dabei mindestens ein freier Zugang (40) bis zur Kontaktstelle (23) erzeugt wird,
wobei beim Spritzgießen des Gehäuses (16) ein Kunststoff (14) verwendet wird, bei dem die erzeugte Gehäusewand wenigstens im Bereich der Kontaktstelle (23) für eine definierte Laserstrahlung (51) durchlässig ist,
dass dann das Kabel (10) mit seinem freiliegenden Leiterendstück (!3) durch den freien Zugang (40) ins Gehäuse-Vorprodukt (41) bis zur Kontaktstelle (23) eingesteckt (17) wird
und dass schließlich die definierte Laserstrahlung (51) auf das Gehäuse-Vorprodukt (41) geleitet wird, dabei auf das an der Kontaktstelle (23) befindliche Leiterendstück (13) trifft und eine Löt- oder Schweißverbindung (28) zwischen der Kontaktstelle (23) und dem Leiterendstück (13) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrischer Bauteil (21) eine Leiterplatte verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrischer Bauteil ein Sensor (21) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (14) beim Spritzgießen mindestens teilweise auch den elektrischen Bauteil (21) mit umhüllt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektrischen Bauteil (21) und den Kontaktteilen im Kunststoffgehäuse (16) eine flexible Verbindung besteht und diese Verbindung von einer Isolationshülle umschlossen wird
und dass der Kunststoff (14) auch um das Anfangsstück der Isolationshülle gespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisches Bauteil ein Gegenkabel (46) verwendet wird, welches mindestens einen Gegenleiter (47) beinhaltet,
und dass am Ende des Gegenleiters (47) die Kontaktstelle (49) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Gegenkabel (46) ein Endstück (49) seines Gegenleiters (47) freigelegt wird und dass dieses Gegenleiter-Endstück (49) die Kontaktstelle bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisches Bauteil ein Gegenkabel (46) verwendet wird, welches mindestens einen Gegenleiter (47) beinhaltet und dass ein Endstück (49) des Gegenleiters (47) am Gegenkabel (46) freigelegt wird,
dass zunächst ein alternatives Gehäuse-Vorprodukt (50) hergestellt wird, indem das Kunststoffgehäuse aus einem für eine definierte Laserstrahlung (51) durchlässigen Kunststoff (14) um ein Leiterzwischenstück (39) gespritzt wird, welches eine sowohl vom Kabel (10) als auch vom Gegenkabel (46) anschlussfreie Doppelkontaktstelle aufweist,
wobei außer einem freien Zugang (40) bis zum ersten Kontakt der Doppelkontaktstelle noch ein weiterer freier Gegenzugang (53) zum zweiten Kontakt der Doppelkontaktstelle im Gehäuse-Vorprodukt (50) erzeugt wird,
dass dann nicht nur das Kabel (10) durch den Zugang (40), sondern auch das Gegenkabel (46) durch den Gegenzugang (53) ins Gehäuse-Vorprodukt (50) eingesteckt wird, bis das Leiterendstück (13) und das Gegenleiterendstück (49) die Doppelkontaktstelle vom Leiterzwischenstück (39) berühren,
und dass schließlich die auf das Gehäuse-Vorprodukt (50) geleitete Laserstrahlung (51) gleichzeitig oder zeitlich versetzt auf die beiden eingeführten Leiter- und Gegenleiterstücke (13, 49) trifft und eine doppelte Löt- oder Schweißverbindung (57, 58) zwischen den Doppelkontaktstellen am Leiterzwischenstück (39) und dem Leiter- und Gegenleiterendstück (13, 49) erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen oder nach dem Herstellen der Löt- bzw. Schweißverbindung (28; 57, 58) zwischen dem Kabel (10) bzw. Gegenkabel (46) und dem Kunststoffgehäuse (16; 50) eine zugfeste und/oder mediendichte Zusatzverbindung (18; 18, 38) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzverbindung (18; 18, 38) wenigstens bereichsweise zwischen der Umfangsfläche (19) des Kabels (10 bzw. 46) und der Innenfläche (29) vom Zugang (40) bzw. Gegenzugang (53) im Kunststoffgehäuse (16) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzverbindung (18; 38) durch Laserschweißen (52) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der Zusatzverbindung (18; 38) die gleiche Laserstrahlung (51, 52) verwendet wird, welche die Löt- oder Schweißverbindung (28; 57, 58) an der Kontaktstelle bzw. Doppelkontaktstelle erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Spritzgießen des Kunststoffgehäuses (16) ein die Laserstrahlung (52) absorbierendes Material (Absorptionsmaterial 34) in den Zugang (40) bzw. Gegenzugang (53) des Vorprodukts (42, 43; 33) gebracht wird
und dass mit der auf das Absorptionsmaterial (34) geleiteten Laserstrahlung (52) eine Schmelzverbindung zwischen dem Kabel (10) oder dem Gegenkabel (46) und dem Kunststoffgehäuse (16; 50) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmaterial (34) durch ein Zwei-Komponenten-Spritzverfahren des Kunststoffgehäuses (16; 50) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen des Kabels (10) das Absorptionsmaterial (34) im Endstück des Kabelmantels (12) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Hülse (36) aus Absorptionsmaterial (34) hergestellt wird
und dass diese Hülse (36) auf das Kabel (10) aufgesteckt und/oder in den Zugang des Vorprodukts (42) eingeführt wird.