EP4497306A1 - Elektrische schaltungsanordnung mit geschütztem elektischem bauelement sowie verfahren zur herstellung - Google Patents

Elektrische schaltungsanordnung mit geschütztem elektischem bauelement sowie verfahren zur herstellung

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Publication number
EP4497306A1
EP4497306A1 EP24723131.9A EP24723131A EP4497306A1 EP 4497306 A1 EP4497306 A1 EP 4497306A1 EP 24723131 A EP24723131 A EP 24723131A EP 4497306 A1 EP4497306 A1 EP 4497306A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
carrier layer
protective body
circuit arrangement
arrangement according
Prior art date
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Pending
Application number
EP24723131.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Broghammer
Wolfgang Käfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Publication of EP4497306A1 publication Critical patent/EP4497306A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H05K2203/1305—Moulding and encapsulation
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    • H05K2203/304—Protecting a component during manufacturing

Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit arrangement with at least one electrical component protected in accordance with the load for subsequent processing, as well as to a method for producing such a circuit arrangement or a method for producing an assembly with such a circuit arrangement.
  • electrical circuits ie carriers provided with electrical components, which can be rigid or flexible printed circuit boards as well as conductor foils, are often further processed, whereby the electrical circuits can be damaged during processing.
  • circuits with flexible carrier layers are often reshaped as intended, so that the circuit or its carrier layer is given a new shape.
  • this can lead to the components arranged on the carrier layer becoming detached, losing their electrical contact with conductor tracks integrated into the carrier layer, or even becoming damaged.
  • a surface of the carrier layer is coated after components have been fitted, for example using an injection molding process.
  • a material flows along the surface, which can pull the components along with it and release them from their fixation and electrical contact with the carrier layer or the conductor tracks integrated into it.
  • such a material is often very hot during processing, so that the components are thermally stressed and can also be damaged, even if the components do not release from their fixation on the carrier layer.
  • the current state of the art provides for adapting the processing parameters during further processing, i.e. during forming of the carrier layer or overmolding, to the resulting load limits, which, however, leads to corresponding restrictions for further processing.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and providing an electrical circuit arrangement whose electrical components for further processing of the circuit arrangement are protected from forces or loads occurring during further processing, so that no damage to the components or the circuit arrangement occurs during further processing.
  • an electrical circuit arrangement is therefore proposed with at least one electrical component that is protected in a load-appropriate manner for subsequent processing.
  • the at least one electrical component or components can be a wide variety of active or passive electrical components, such as resistors, ICs, LEDs, MOSFETs and others.
  • the circuit arrangement has a carrier layer with integrated conductor tracks, in particular printed on or produced by etching technology, wherein the carrier layer has a surface to which the at least one electrical component is fixed and contacted with the conductor tracks.
  • at least one protective body is provided on the surface of the carrier layer adjacent to the at least one component and is fixed to the carrier layer.
  • the at least one protective body is designed to absorb and/or redirect a force acting on the at least one component or on the respective component due to a deformation of the carrier layer. If the electrical circuit arrangement or its carrier layer is formed three-dimensionally to produce an assembly, for example, a force acting orthogonally to the surface can occur on at least one component, through which the electrical component can detach from the carrier layer or the conductor tracks on one side.
  • the protective body can be designed to stiffen the carrier layer in the area of the at least one component, so that the force is absorbed by the protective body and the at least one component does not detach from the surface.
  • the protective body can be designed to absorb and/or redirect a force or shear forces generally acting on the at least one or the respective component and accordingly in particular parallel to the surface by a material moving parallel to the surface.
  • a material moving parallel to the surface e.g., a material moving parallel to the surface.
  • the circuit arrangement or the surface of the circuit arrangement is to be coated in a subsequent processing step or further processing of the circuit arrangement, it is usual to coat the surface in an injection molding process and in particular in an in-mold injection molding process with a plastic which is injected onto or in parallel to the surface as a flowable material.
  • the material can be liquid, powdery or pourable.
  • the protective body is designed to absorb the force and divert the material or force so that it no longer acts on the component.
  • the core idea of the invention is to place a protective body on a carrier layer in such a way that an electrical component or the connection of the component to the carrier layer is protected against damage by the protective body during subsequent processing steps.
  • the surface of the carrier layer is to be coated in a subsequent processing method, for example in an in-mold process, for which a hot, liquid plastic or a flowable or pourable material is injected parallel to the surface into a mold in which the circuit arrangement is arranged.
  • the material can tear or detach the components arranged on the carrier layer from the carrier layer or damage an electrical connection area of the component.
  • the protective body is arranged in front of the component in such a way that the protective body absorbs the force that would otherwise be exerted by the material on the component before it can act on the component.
  • the at least one component has a connection region at which it is contacted with the conductor tracks and which is in particular completely covered and/or stiffened by the protective body.
  • a defined flow direction can be determined on the surface of the carrier layer, along which the material can or should flow or be moved parallel to the surface, in particular in a later processing step.
  • the flow direction determines a main load side on the at least one component, wherein the main load side of a respective component corresponds in particular to the front side of the component which is opposite to the flow direction or which the material encounters or would encounter when flowing in the flow direction if no protective body were provided.
  • the protective body is preferably designed to To direct material onto a predetermined flow path along which the respective components are not subjected to force by the flow.
  • the protective body is arranged upstream of the main load side against the flow direction, i.e. upstream from the main load side, and is designed to direct the material around the at least one or respective component and in particular to direct it away from it.
  • the protective body is not arranged in front of, i.e. at a distance from, the respective component, but adjoins the main load side of the respective component, wherein the protective body covers the component exclusively on the main load side and is in turn designed to direct the material around the at least one or respective component and in particular to direct it away from it.
  • the protective body does not cover the component exclusively on the main load side, but covers the component on the main load side and at least in sections on at least one other side and is designed to direct the material around the at least one or respective component and in particular to direct it away from it.
  • the protective body covers the at least one component or the respective component on five sides, so that it can be completely enveloped by the protective body together with the carrier layer.
  • the protective body can be ramp-shaped and/or wedge-shaped and/or plow-shaped and/or concavely curved and widens from a tapered tip or edge to a base which faces the main load side. Accordingly, the tip or edge can be referred to as being upstream and the base downstream in the flow direction.
  • the protective body can have at least one guide surface directed against the flow direction and preferably two guide surfaces converging at the tip or edge, which have a differentiable surface and/or are free of flow obstacles and/or are optimized in terms of flow technology, so that the material flowing along the flow direction is guided along the guide surface and in particular a turbulent flow can be converted into a laminar flow or the turbulent flow components can at least be reduced.
  • a large number of components i.e. at least two components, are provided on the carrier layer and are contacted with the conductor tracks.
  • the components are divided into a first group of components and a second group of components, with the material along the flow direction first hitting the components of the first and correspondingly upstream group and only then hitting the components of the second and correspondingly downstream group.
  • protective bodies are provided exclusively adjacent to the components of the first group, which are designed to reduce a flow speed of the material. As a result, lower forces act on the components of the second group due to the material moving parallel to the surface, so that the protective bodies can be omitted.
  • the at least one protective body can be made of a thermoplastic material, which can in particular be polyamide (PA) or polycarbonate (PC).
  • the melting temperature of the plastic is preferably higher than a melting temperature of the material, so that the protective body remains dimensionally stable and is not damaged when the material heated to its melting temperature flows around the protective body.
  • the melting temperature of the plastic is lower than a melting temperature of the component and/or a housing of the component, so that neither the component nor the housing of the component are damaged when the protective body is formed on the carrier layer on or adjacent to the component.
  • the melting temperature of the plastic is preferably lower than a melting temperature of a solder or connecting means with which the component is contacted with the conductor tracks or fixed to the carrier layer.
  • the melting temperature of the plastic can be lower than a melting temperature of the carrier layer, so that the latter is not damaged.
  • the melting temperature of the plastic is the same as the melting temperature of the carrier layer, so that they can melt together and be bonded together.
  • a plastic with an adhesive capacity is preferably selected, through which the protective body adheres to the carrier layer and/or the component with a predetermined adhesive force or at least up to a predetermined limit force.
  • the carrier layer provides a through-opening for at least one protective body, through which the respective protective body extends.
  • the protective body can also fulfill other functions in addition to its primary protective function.
  • at least one protective body can be translucent and/or transparent and can also be designed to form a light guide and/or a scattering surface, i.e. an optical diffuser for light emitted in particular by the at least one component or for light emitted by one of the components.
  • at least one protective body i.e. another protective body, can be non-transparent and/or opaque and can also be designed to form a light barrier for shielding an area on the surface of the carrier layer from light propagating in particular parallel to the surface.
  • the at least one electrical component can also be protected from thermal stress by the protective body.
  • the at least one protective body can be pressure-resistant, temperature-resistant and thermally conductive, wherein the at least one protective body is preferably temperature-resistant up to at least a temperature corresponding to the temperature of the material moving parallel to the surface.
  • the at least one protective body is further designed to absorb and/or dissipate a thermal load acting on the at least one component due to heating of the carrier layer or of the at least one component.
  • the heat can be dissipated, for example, via the surface of the protective body, which is larger than the component, and the protective body can also form additional cooling fins for this purpose.
  • the carrier layer can in particular be a rigid circuit board or a flexible circuit board or a conductor foil, which is also flexible accordingly.
  • the protective body can be designed as a layer covering the entire surface, it is preferably provided that the at least one protective body is formed or provided in a locally limited manner on the surface of the carrier layer and, furthermore, is in particular assigned to exactly one component in each case.
  • the protective body can extend through it and thus be fixed to the carrier layer in a form-fitting manner.
  • the protective body is bonded to the carrier layer or glued to it instead or in addition to this and independently of a through-opening.
  • a further aspect of the invention relates to a method for producing a circuit arrangement according to the invention.
  • at least one electrical component is arranged on a carrier layer with integrated conductor tracks, fixed to the carrier layer and contacted with the conductor tracks.
  • at least one protective body for protecting the at least one electrical component is provided and fixed to the carrier layer.
  • the protective body can be formed directly on the surface and connected to it, for example by an injection molding or rapid prototyping process and in particular in an FDM process, or can be formed separately from the carrier layer and only then arranged on it and connected to it.
  • the protective body is designed to absorb and/or redirect a force acting on the at least one component due to a deformation of the carrier layer.
  • the protective body is designed to absorb and/or redirect a force acting on the at least one component due to a material moving parallel to the surface.
  • An advantageous variant of the method provides that the carrier layer is then deformed three-dimensionally and brought into a predetermined shape and fixed in this shape. Additionally or alternatively, a defined flow direction can be determined on the surface, along which the material is then guided parallel to the surface, whereby the entire surface can be coated and, for example, a protective layer and/or a layer for leveling can be provided on the surface of the carrier layer.
  • Fig. 1a, b a circuit arrangement with a first variant of a protective body in two views;
  • Fig. 2a, b a circuit arrangement with a second variant of a protective body in two views;
  • Fig. 3a, b a circuit arrangement with a third variant of a protective body in two views;
  • Fig. 4a, b a circuit arrangement with a fourth variant of a protective body in two views;
  • Fig. 5a, b a circuit arrangement with a fifth variant of a protective body in two views;
  • Fig. 6a, b a circuit arrangement with a sixth variant of a protective body in two views.
  • the figures are schematic examples. Identical reference symbols in the figures indicate identical functional and/or structural features.
  • Figures 1a to 5b each show a detail of an electrical circuit arrangement 1, with Figures 1a, 2a, 3a, 4a and 5a showing this in a side view and Figures 1b, 2b, 3b, 4b and 5b showing this in a top view.
  • Each of the circuit arrangements 1 has a carrier layer 10 with conductor tracks 11, which is, for example, a conductor foil. On a surface 12 of the carrier layer 10, a component 13 is shown, which is contacted with the conductor tracks 11 at two connection areas 14.
  • a material flows parallel to the surface 12 and in the flow direction X along the surface 12, which can lead to damage to the component 13 or detachment of the component 13 from the carrier layer 13 or from the conductor tracks 11.
  • a protective body 20 is provided in each of the variants according to Figures 1a to 5b, which extends from an upstream tip 21 or an edge 22 to a downstream base 23 and is designed to redirect the material flowing in the flow direction X and to absorb a force that would otherwise act on a main load side 15 of the component 13.
  • the protective body 20 is designed as a wedge positioned in front of the component 13, which has a guide surface 24 designed as an inclined plane, along which the material so that it does not act frontally on the main load side 15 of the component 13.
  • wedge-shaped protective body 20 can also simply adhere or be glued to the surface 12 or the carrier layer 10, according to the variant shown, two through-openings 16 are formed in the carrier layer 10, into which or through which the protective body 20 extends with a respective pin in order to thereby support itself against the force acting on the protective body 20 in the flow direction X.
  • the protective bodies 20 each have two sections, wherein the protective body 20 widens in a first section analogously to the variant according to Figures 1a and 1b along the flow direction from a tip 21 or an edge 22 to a base 23 and encloses the component 13 at least in sections in a second section.
  • first sections of the variants according to Figures 1a to 5b can be combined with the second sections according to the variants of Figures 2a to 5b.
  • the protective body 20 widens in its first section in a wedge-like and at the same time ramp-like manner from a tip 21 to a base 23, wherein the protective body forms two or three guide surfaces 24 in the first section, which act in a plow-like manner on a material moving on the surface 12 along the flow direction X and deflect it laterally and over the component 13.
  • the second section of the protective body 20 encloses both according to the variant of Figures 2a, 2b and according to the variants 3a to 5b at least in sections the component 13 and in particular at least a connection section 14 of the component 13, whereby it is stiffened.
  • stiffening at least one connection section 14 or all connection sections 14, the component 13 or the circuit arrangement 1 is additionally protected from a force acting orthogonally to the surface 12, such as can occur, for example, when the carrier layer 10 is deformed.
  • a deformation as intended ie a conversion from an initially flat to a three-dimensional shape and the fixing of the carrier layer 10 in this, can also be provided as intended in subsequent processing or manufacturing steps in order to integrate the circuit arrangement 1 into an assembly.
  • a wedge shape is selected for the first section of the protective body 20, whereby a material moving in the flow direction X is deflected laterally. Furthermore, the component 13 and the connecting sections 14 of the component 13 are completely encased by the second section of the protective body 13.
  • the variant according to Figures 4a and 4b also provides a wedge shape for the first section of the protective body 20, with an additional concave curvature similar to a snow plow being provided, which enables advantageous guidance of the material along the guide surfaces 24.
  • the component 13 is free from the second section of the protective body 20 at the top and that the latter covers the component 13 only orthogonally to the surface 12 and parallel to the flow direction X, so that the material flowing along the flow direction X does not reach the component 13, but the component can emit light, for example, orthogonally to the surface 12.
  • the second section can also be optimized in terms of flow and load, as shown in Figures 5a and 5b.
  • the protective body 20 is designed in a cutting or wedge-shaped and ramp-shaped manner in both its first and second sections, whereby the second section can particularly advantageously support a force acting on the guide surfaces 14 of the first section. At the same time, the connecting sections 14 are covered and thus protected from damage.
  • Figures 6a and 6b show a further variant of the circuit arrangement 1, whereby this variant is intended to illustrate a functional integration into the protective body 20.
  • Figure 6a again shows a side view and Figure 6b a view from above.
  • the protective body 20 according to Figures 6a and 6b has three sections 31, 32, 33, of which a first section 31 is arranged upstream, a second section 32 downstream and a third section 33 between the first section 31 and the second section 33.
  • the first section 31 is wedge-shaped, analogous to the protective body 20 in Figures 1a and 1b, whereby in this case it is made of an opaque material or plastic that forms a light barrier.
  • the third section 33 does not form a light barrier, but rather a light guide through which light L emitted by the component 13 can propagate.
  • a cover layer 40 can also be arranged above, i.e.
  • the circuit arrangement 1 can form an assembly together with the cover layer 40 and a material injected between the cover layer 40 and the carrier layer 10 along the flow direction X.
  • the cover layer 40 which has a light exit opening 41 adjacent to the third section 33 of the protective body 20, is present but not shown in Figure 6b.
  • the entire circuit arrangement 1 can also contain several components 13, each with a protective body 20, wherein the shapes of the protective bodies 20 of a circuit arrangement 1 can also differ, so that each protective body 20 can be adapted to the flow conditions prevailing at the respective component 13.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung (1 ) mit zumin- dest einem für eine nachfolgende Bearbeitung belastungsgerecht geschütz- ten elektrischen Bauelement (13) aufweisend eine Trägerschicht (10) mit integrierten Leiterbahnen (11 ), welche eine Oberfläche (12) aufweist, an wel- cher das zumindest eine elektrische Bauelement (13) fixiert und mit den Lei- terbahnen (11 ) kontaktiert ist, wobei an der Oberfläche (12) der Trägerschicht (10) benachbart zu dem zumindest einem Bauelement (13) zu- mindest ein Schutzkörper (20) zum Schutz des zumindest einen elektrischen Bauelements (13) vorgesehen und an der Trägerschicht (10) fixiert ist, wobei der zumindest eine Schutzkörper (20) ausgebildet ist, eine durch eine Verfor- mung der Trägerschicht (10) auf das zumindest eine Bauelement (13) wir- kende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken und/oder eine durch ein sich parallel der Oberfläche bewegendes Material auf das zumindest eine Bauele- ment (13) wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken.

Description

Elektrische Schaltungsanordnung mit geschütztem elektrischem Bauelement sowie Verfahren zur Herstellung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung mit zumindest einem für eine nachfolgende Bearbeitung belastungsgerecht geschützten elektrischen Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaltungsanordnung bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit einer solchen Schaltungsanordnung.
Im Stand der Technik werden elektrische Schaltungen d.h. mit elektrischen Bauelementen versehene Träger, bei welchen es sich um starre oder flexible Leiterplatten sowie auch Leiterfolien handeln kann, oftmals weiterverarbeitet, wobei es bei der Bearbeitung zu Beschädigungen der elektrischen Schaltungen kommen kann. Beispielsweise werden Schaltungen mit flexiblen Trägerschicht oftmals bestimmungsgemäß umgeformt, sodass also die Schaltung bzw. deren Trägerschicht in eine neue Form gebracht werden. Dabei kann es jedoch dazu kommen, dass die auf der Trägerschicht angeordneten Bauelemente sich ablösen, ihren elektrischen Kontakt zu in die Trägerschicht integrierten Leiterbahnen verlieren oder selbst beschädigt werden.
Zudem ist bei vielen Schaltungen vorgesehen, dass eine Oberfläche der Trägerschicht nach dem Bestücken mit Bauelementen beispielsweise im Spritzgussverfahren beschichtet wird. Hierbei strömt ein Material entlang der Oberfläche, welches die Bauelemente mit sich reißen und entsprechend aus ihrer Fixierung und ihrem elektrischen Kontakt mit der Trägerschicht bzw. den darin integrierten Leiterbahnen lösen kann. Zudem ist ein solches Material während der Verarbeitung oftmals sehr heiß, sodass die Bauelemente thermisch belastet werden und auch beschädigt werden können, selbst wenn sich die Bauelemente nicht aus ihrer Fixierung an der Trägerschicht lösen.
Auch wenn die Schaltungen bei einer Weiterverarbeitung bestimmungsgemäß verformt oder umspritzt werden, kann es auch bei einer unsachgemäßen Handhabung zu Schäden an der Schaltung kommen.
Um diese Probleme zu überwinden, ist bisher im Stand der Technik vorgesehen, die Bearbeitungsparameter bei der Weiterverarbeitung d.h. bei der Umformung der Trägerschicht oder dem Umspritzen an sich ergebende Belastungsgrenzen anzupassen, was aber zu entsprechenden Einschränkungen für die Weiterverarbeitung führt.
Weiter werden teilweise auch Bauelemente mit geringer Stirnfläche oder kleinen Abmessungen gewählt und die Bauelemente so auf der Trägerschicht angeordnet, dass diese bei der Weiterverarbeitung möglichst wenig belastet werden. Dies führt jedoch zu starken Designbeschränkungen bei der Erstellung eines Schaltungslayouts. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine elektrische Schaltungsanordnung bereitzustellen, deren elektrischen Bauelemente für eine Weiterverarbeitung der Schaltungsanordnung vor bei der Weiterverarbeitung auftretenden Kräften bzw. Belastungen geschützt sind, sodass es bei der Weiterverarbeitung nicht zu einer Beschädigung der Bauelemente oder der Schaltungsanordnung kommt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 13 gelöst.
Erfindungsgemäß wird daher eine elektrische Schaltungsanordnung mit zumindest einem für eine nachfolgende Bearbeitung belastungsgerecht geschützten elektrischen Bauelement vorgeschlagen. Bei dem zumindest einen elektrischen Bauelement bzw. den elektrischen Bauelementen kann es sich um verschiedenste aktive oder passive elektrische Bauelemente, wie Widerstände, ICs, LEDs, MOSFETs und andere handeln. Die Schaltungsanordnung weist eine Trägerschicht mit integrierten insbesondere aufgedruckten oder durch Ätztechnik hergestellten Leiterbahnen auf, wobei die Trägerschicht eine Oberfläche besitzt, an welcher das zumindest eine elektrische Bauelement fixiert und mit den Leiterbahnen kontaktiert ist. Zum Schutz des zumindest einen elektrischen Bauelements ist an der Oberfläche der Trägerschicht benachbart zu dem zumindest einem Bauelement zumindest ein Schutzkörper vorgesehen und an der Trägerschicht fixiert. Der zumindest eine Schutzkörper ist ausgebildet, eine durch eine Verformung der Trägerschicht auf das zumindest eine bzw. auf das jeweilige Bauelement wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken. Wird die elektrische Schaltungsanordnung bzw. deren Trägerschicht zur Herstellung einer Baugruppe beispielsweise dreidimensional umgeformt, kann es an dem zumindest einen Bauelement zu einer orthogonal zu der Oberfläche wirkenden Kraft kommen, durch welche sich das elektrische Bauelement an einer Seite von der Trägerschicht bzw. den Leiterbahnen lösen kann. Der Schutzkörper kann hierbei die Trägerschicht im Bereich des zumindest einen Bauelements versteifend ausgebildet sein, sodass die Kraft durch den Schutzkörper aufgenommen wird und das zumindest eine Bauelement sich nicht von der Oberfläche löst. Zusätzlich oder alternativ kann der Schutzkörper ausgebildet sein, eine durch ein sich parallel der Oberfläche bewegendes Material auf das zumindest eine bzw. das jeweilige Bauelement und entsprechend insbesondere parallel zu der Oberfläche wirkende Kraft bzw. allgemein Scherkräfte aufzunehmen und/oder umzulenken. Insbesondere, wenn die Schaltungsanordnung bzw. die Oberfläche der Schaltungsanordnung bei einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt oder einer Weiterverarbeitung der Schaltungsanordnung beschichtet werden soll, ist es üblich die Oberfläche in einem Spritzgussverfahren und insbesondere in einem In-Mould-Spritzgussverfah- ren mit einem Kunststoff zu beschichten, welcher als fließfähiges Material parallel der Oberfläche auf- bzw. eingespritzt wird. Das Material kann dabei flüssig, pulverförmig oder schüttfähig sein. Unabhängig von der genauen Art oder dem genauen Zustand des Materials, kommt es bei einem Auftreffen des Materials auf das zumindest eine Bauelement zu einer parallel der Oberfläche wirkenden Kraft bzw. zu einer Scherkraft, durch welche das jeweils belastete Bauelement von der Oberfläche gelöst werden kann. Zum Schutz hiergegen ist der Schutzkörper ausgebildet, die Kraft abzufangen und das Material bzw. die Kraft abzuleiten, sodass dieses bzw. diese nicht mehr auf das Bauelement wirkt.
Der Kerngedanke der Erfindung ist es also einen Schutzkörper so auf einer Trägerschicht zu platzieren, dass ein elektrisches Bauelement bzw. die Anbindung des Bauelements an die Trägerschicht durch den Schutzkörper bei nachfolgenden Bearbeitungsschritten gegen Beschädigungen geschützt werden. Insbesondere soll die Oberfläche der Trägerschicht in einem nachfolgenden Bearbeitungsverfahren in beispielsweise einem In-Mould-Verfahren beschichtet werden, wofür ein heißer, flüssiger Kunststoff bzw. ein fließ- oder schüttfähiges Material parallel der Oberfläche in eine Form eingespritzt wird, in welcher die Schaltungsanordnung angeordnet ist. Das Material kann die auf der Trägerschicht angeordneten Bauelemente von der Trägerschicht abreißen bzw. lösen oder einen elektrischen Anschlussbereich des Bauelements beschädigen.
Daher wird der Schutzkörper insbesondere derart vor dem Bauelement angeordnet, dass der Schutzkörper die ansonsten von dem Material auf das Bauelement angeordnete Kraft aufnimmt, bevor diese auf das Bauelement wirken kann.
Da die elektrischen Bauelemente meist ausschließlich über ihre elektrische Kontaktierung an der Trägerschicht verbunden sind, ist in einer vorteilhaften Variante vorgesehen, dass das zumindest eine Bauelement einen Anschlussbereich aufweist, an welchem es mit den Leiterbahnen kontaktiert ist und welcher insbesondere vollständig von dem Schutzkörper abgedeckt und/oder versteift ist.
An der Oberfläche der Trägerschicht kann eine definierte Strömungsrichtung bestimmt sein, entlang welcher das Material insbesondere in einem späteren Bearbeitungsschritt parallel der Oberfläche fließen bzw. bewegt werden kann bzw. soll. Durch die Strömungsrichtung ist eine Hauptbelastungsseite an dem zumindest einen Bauelement bestimmt, wobei die Hauptbelastungsseite eines jeweiligen Bauelements insbesondere der Stirnseite des Bauelements entspricht, welche der Strömungsrichtung entgegengerichtet ist bzw. auf welche das Material bei der Strömung in Strömungsrichtung trifft oder treffen würde, wenn kein Schutzkörper vorgesehen wäre. Der Schutzkörper ist hierbei vorzugsweise ausgebildet, das entlang der Strömungsrichtung fließende Material auf einen vorbestimmten Strömungspfad zu lenken, entlang welchem die jeweiligen Bauelemente nicht durch die Strömung kraftbeaufschlagt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass der Schutzkörper entgegen der Strömungsrichtung der Hauptbelastungsseite vorgelagert d.h. ausgehend von der Hauptbelastungsseite stromauf angeordnet und ausgebildet ist, das Material um das zumindest eine bzw. jeweilige Bauelement zu lenken und insbesondere von diesem weg zu lenken.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Schutzkörper nicht vorgelagert d.h. beabstandet zu dem jeweiligen Bauelement angeordnet ist, sondern an die Hauptbelastungsseite des jeweiligen Bauelements anschließt, wobei der Schutzkörper das Bauelement ausschließlich an der Hauptbelastungsseite abdeckt und wiederum ausgebildet ist, das Material um das zumindest eine bzw. jeweilige Bauelement zu lenken und insbesondere von diesem weg zu lenken.
Weiter alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der Schutzkörper das Bauelement nicht ausschließlich an der Hauptbelastungsseite abdeckt, sondern das Bauelement an der Hauptbelastungsseite und zumindest an einer weiteren Seite zumindest abschnittsweise abdeckt und ausgebildet ist, das Material um das zumindest eine bzw. jeweilige Bauelement zu lenken und insbesondere von diesem weg zu lenken. Gemäß dieser Variante kann auch vorgesehen sein, dass der Schutzkörper das zumindest eine Bauelement bzw. das jeweilige Bauelement zu fünf Seiten hin abdeckt, sodass dieses durch den Schutzkörper zusammen mit der Trägerschicht vollständig eingehüllt sein kann.
Bezugnehmend auf die an der Oberfläche insbesondere für die Weiterverarbeitung bzw. nachfolgende Bearbeitungsschritte definierte Strömungsrichtung und die dadurch bestimmte Hauptbelastungsseite des Bauelements sieht eine vorteilhafte Variante vor, dass der Schutzkörper rampenförmig und/oder keilförmig und/oder pflugförmig ausgebildet und/oder konkav gewölbt sein kann und sich von einer zulaufenden Spitze oder Kante zu einer Basis verbreitert, welche der Hauptbelastungsseite zugewandt ist. Entsprechend kann die Spitze oder Kante als stromaufwärts liegend und die Basis in Strömungsrichtung stromabwärts liegend bezeichnet werden.
Weiter bezugnehmend auf die Strömungsrichtung und die dadurch bestimmte Hauptbelastungsseite kann der Schutzkörper zumindest eine der Strömungsrichtung entgegen gerichtete Leitfläche und vorzugsweise zwei an der Spitze oder Kante zusammenlaufende Leitflächen aufweisen, welche eine differenzierbare Fläche und/oder frei von Strömungshindernissen und/oder strömungstechnisch optimiert ist, sodass das entlang der Strömungsrichtung strömende Material entlang der Leitfläche geführt wird und insbesondere eine turbulente Strömung in eine laminare Strömung überführt oder die turbulenten Strömungsanteile zumindest reduziert werden können.
Gemäß einer Variante sind auf der Trägerschicht eine Vielzahl von Bauelementen d.h. zumindest zwei Bauelemente vorgesehen und mit den Leiterbahnen kontaktiert. Dabei sind die Bauelemente in eine erste Gruppe von Bauelementen und in eine zweite Gruppe von Bauelementen unterteilt, wobei das Material entlang der Strömungsrichtung zuerst auf die Bauelemente der ersten und entsprechend ström aufwärtigen Gruppe und erst nachfolgend auf die Bauelemente der zweiten und entsprechend stromabwärtigen Gruppe trifft. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ausschließlich benachbart zu den Bauelementen der ersten Gruppe Schutzkörper vorgesehen sind, welche ausgebildet sein, eine Strömungsgeschwindigkeit des Materials zu reduzieren. Dadurch wirken auf die Bauelemente der zweiten Gruppe durch das sich parallel der Oberfläche bewegende Material geringere Kräfte, sodass an diesen die Schutzkörper entfallen können. Der zumindest eine Schutzkörper kann aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildet sein, bei welchem es sich insbesondere um Polyamid (PA) oder Polycarbonat (PC) handeln kann. Dabei ist die Schmelztemperatur des Kunststoffs vorzugsweise höher, als eine Schmelztemperatur des Materials, sodass also der Schutzkörper formstabil bleibt und nicht beschädigt wird, wenn das auf seine Schmelztemperatur erhitzte Material den Schutzkörper umströmt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Schmelztemperatur des Kunststoffs niedriger ist, als eine Schmelztemperatur des Bauelements und/oder eines Gehäuses des Bauelements, sodass also weder das Bauelement noch das Gehäuse des Bauelements beschädigt werden, wenn der Schutzkörper auf der Trägerschicht an oder benachbart zu dem Bauelement ausgebildet wird. Weiter gilt auch, dass die Schmelztemperatur des Kunststoffs vorzugsweise niedriger ist, als eine Schmelztemperatur eines Lots oder Verbindungsmittels, mit welchem das Bauelement mit den Leiterbahnen kontaktiert oder auf der Trägerschicht fixiert ist. Ebenfalls zusätzlich oder alternativ kann die Schmelztemperatur des Kunststoffs niedriger sein, als eine Schmelztemperatur der Trägerschicht, sodass diese nicht beschädigt wird. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Schmelztemperatur des Kunststoffs gleich der Schmelztemperatur der Trägerschicht ist, sodass diese miteinander verschmelzen und stoffschlüssig verbunden werden können. Zusätzlich wird zudem vorzugsweise ein Kunststoff mit einer Haftungsfähigkeit gewählt, durch welche der Schutzkörper an der Trägerschicht und/oder dem Bauelement mit einer vorbestimmten Haftkraft bzw. zumindest bis zu einer vorbestimmten Grenzkraft haftet.
Zur verbesserten Anbindung des zumindest einen Schutzkörpers kann auch vorgesehen sein, dass die Trägerschicht für zumindest einen Schutzkörper eine Durchgangsöffnung vorsieht, durch welche hindurch sich der jeweilige Schutzkörper erstreckt. Der Schutzkörper kann zudem neben seiner primären Schutzfunktion weitere Funktionen erfüllen. Hierfür kann zumindest ein Schutzkörper transluzent und/oder transparent sein und ferner ausgebildet sein, einen Lichtleiter und/oder eine Streufläche d.h. einen optischen Diffusor für ein insbesondere von dem zumindest einen Bauelement bzw. für ein von einem der Bauelemente emittiertes Licht zu bilden. Weiter kann zusätzlich oder alternativ zumindest ein Schutzkörper d.h. ein anderer Schutzkörper intransparent und/oder lichtundurchlässig sein und ferner ausgebildet sein, eine Lichtbarriere zur Abschirmung eines Bereichs auf der Oberfläche der Trägerschicht vor insbesondere sich parallel der Oberfläche ausbreitendes Licht zu bilden.
Neben mechanischen Belastungen kann das zumindest eine elektrische Bauelement durch den Schutzkörper zudem vor thermischen Belastungen geschützt werden. Hierfür kann der zumindest eine Schutzkörper druckfest, temperaturbeständig und thermisch leitend sein, wobei der zumindest eine Schutzkörper vorzugsweise bis zumindest zu einer Temperatur entsprechend der Temperatur des sich parallel der Oberfläche bewegenden Materials temperaturbeständig ist. Bei einer solchen Variante ist der zumindest eine Schutzkörper ferner ausgebildet, eine durch eine Erwärmung der Trägerschicht oder des zumindest einen Bauelements auf das zumindest eine Bauelement wirkende thermische Belastung aufzunehmen und/oder abzuleiten. Die Ableitung der Wärme kann beispielsweise über die gegenüber dem Bauelement vergrößerte Oberfläche des Schutzkörpers erfolgen, wobei dieser hierfür auch zusätzliche Kühlrippen ausbilden kann.
Bei der Trägerschicht kann es sich insbesondere um eine starre Leiterplatte oder eine flexible Leiterplatte oder eine Leiterfolie handeln, welche entsprechend ebenfalls flexibel ist. Obgleich der Schutzkörper als eine die gesamte Oberfläche überdeckende Schicht ausgebildet sein kann, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der zumindest eine Schutzkörper jeweils lokal begrenzt auf der Oberfläche der Trägerschicht ausgebildet bzw. vorgesehen und weiter insbesondere jweils genau einem Bauelement zugeordnet ist.
Ist eine Durchgangsöffnung in der Trägerschicht vorgesehen, kann der Schutzkörper sich durch diese erstrecken und dadurch formschlüssig an der Trägerschicht fixiert sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Schutzkörper stattdessen oder zusätzlich dazu und unabhängig von einer Durchgangsöffnung stoffschlüssig mit der Trägerschicht verbunden oder auf diese aufgeklebt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Gemäß dem Verfahren ist vorgesehen, dass zumindest ein elektrisches Bauelement auf einer Trägerschicht mit integrierten Leiterbahnen angeordnet, an der Trägerschicht fixiert sowie mit den Leiterbahnen kontaktiert wird. Anschließend wird an der Oberfläche der Trägerschicht benachbart zu dem zumindest einem Bauelement zumindest ein Schutzkörper zum Schutz des zumindest einen elektrischen Bauelements vorgesehen und an der Trägerschicht fixiert. Dabei kann der Schutzkörper, beispielsweise durch ein Spritzguss- oder Rapid-Prototyping- Verfahren und insbesondere in einem FDM-Verfahren, unmittelbar auf der Oberfläche ausgebildet und mit dieser verbunden oder aber getrennt von der Trägerschicht ausgebildet und erst anschließend auf dieser angeordnet und mit dieser verbunden werden. Der Schutzkörper ist dabei ausgebildet, eine durch eine Verformung der Trägerschicht auf das zumindest eine Bauelement wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken. Alternativ oder zusätzlich ist der Schutzkörper ausgebildet, eine durch ein sich parallel der Oberfläche bewegendes Material auf das zumindest eine Bauelement wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken. Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht dabei vor, dass die Trägerschicht anschließend dreidimensional verformt und in eine vorbestimmte Form gebracht sowie in dieser fixiert wird. Zusätzlich oder alternativ kann an der Oberfläche eine definierter Strömungsrichtung bestimmt sein, entlang welchem anschließend das Material parallel der Oberfläche geführt wird, wodurch die gesamte Oberfläche beschichtet und beispielsweise eine Schutzschicht und/oder eine Schicht zum Niveauausgleich an der Oberfläche der Trägerschicht vorgesehen werden kann.
Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1a, b eine Schaltungsanordnung mit einer ersten Variante eines Schutzkörpers in zwei Ansichten;
Fig. 2a, b eine Schaltungsanordnung mit einer zweiten Variante eines Schutzkörpers in zwei Ansichten;
Fig. 3a, b eine Schaltungsanordnung mit einer dritten Variante eines Schutzkörpers in zwei Ansichten;
Fig. 4a, b eine Schaltungsanordnung mit einer vierten Variante eines Schutzkörpers in zwei Ansichten;
Fig. 5a, b eine Schaltungsanordnung mit einer fünften Variante eines Schutzkörpers in zwei Ansichten;
Fig. 6a, b eine Schaltungsanordnung mit einer sechsten Variante eines Schutzkörpers in zwei Ansichten. Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
In den Figuren 1 a bis 5b ist jeweils ausschnittsweise eine elektrische Schaltungsanordnung 1 dargestellt, wobei die Figuren 1a, 2a, 3a, 4a und 5a diese in einer Seitenansicht und die Figuren 1 b, 2b, 3b, 4b und 5b diese in einer Ansicht von Oben zeigt.
Jede der Schaltungsanordnungen 1 weist eine Trägerschicht 10 mit Leiterbahnen 11 auf, bei welcher es sich beispielsweise um eine Leiterfolie handelt. Auf einer Oberfläche 12 der Trägerschicht 10 ist jeweils ein Bauelement 13 dargestellt, welches an zwei Anschlussbereichen 14 mit den Leiterbahnen 11 kontaktiert ist.
Bei einer nachfolgenden Weiterverarbeitung der Schaltungsanordnung 1 kann vorgesehen sein, dass parallel der Oberfläche 12 und ein Material in Strömungsrichtung X entlang der Oberfläche 12 strömt, durch welches es zu einer Beschädigung des Bauelements 13 oder einem Ablösen des Bauelements 13 von der Trägerschicht 13 bzw. von den Leiterbahnen 11 kommen kann.
Um eine solche Beschädigung der Bauelemente 13 zu verhindern, ist bei den Varianten gemäß den Figuren 1a bis 5b jeweils ein Schutzkörper 20 vorgesehen, welcher sich von einer ström aufwärtigen Spitze 21 bzw. einer Kante 22 zu einer stromabwärtigen Basis 23 verbreitet und ausgebildet ist, das in Strömungsrichtung X strömende Material umzuleiten und eine ansonsten auf eine Hauptbelastungsseite 15 des Bauelements 13 wirkende Kraft aufzunehmen.
Im Falle der Variante gemäß den Figuren 1 a und 1 b ist der Schutzköper 20 als ein dem Bauelement 13 vorgelagerter Keil ausgebildet, welcher eine als schiefe Ebene angelegte Leitfläche 24 aufweist, entlang welcher das Material geführt werden kann, sodass dieses also nicht frontal auf die Hauptbelastungsseite 15 des Bauelements 13 wirkt.
Obwohl der keilförmige Schutzkörper 20 auch lediglich auf der Oberfläche 12 bzw. der Trägerschicht 10 haften bzw. aufgeklebt sein kann, ist gemäß der dargestellten Variante vorgesehen, dass in der Trägerschicht 10 zwei Durchgangsöffnungen 16 ausgebildet, in welche hinein bzw. durch welche hindurch sich der Schutzkörper 20 mit einem jeweiligen Zapfen erstreckt, um sich dadurch gegen die in Strömungsrichtung X auf den Schutzkörper 20 wirkende Kraft abzustützen.
Gemäß der Varianten der Figuren 2a bis 5b weisen die Schutzkörper 20 jeweils zwei Abschnitte auf, wobei der Schutzkörper 20 sich in einem ersten Abschnitt analog zu der Variante gemäß der Figuren 1 a und 1 b entlang der Strömungsrichtung von einer Spitze 21 oder einer Kante 22 zu einer Basis 23 aufweitet und das Bauelement 13 in einem zweiten Abschnitt zumindest abschnittsweise umschließt.
Dabei können die ersten Abschnitte der Varianten gemäß den Figuren 1a bis 5b bei Bedarf mit den zweiten Abschnitten gemäß den Varianten der Figuren 2a bis 5b kombiniert werden.
In Figur 2a und 2b weitet sich der Schutzkörper 20 in seinem ersten Abschnitt keil- und zugleich rampenförmig von einer Spitze 21 zu einer Basis 23 auf, wobei der Schutzkörper in dem ersten Abschnitt zwei bzw. drei Leitflächen 24 ausbildet, welche auf ein an der Oberfläche 12 entlang der Strömungsrichtung X bewegtes Material pflugartig wirken und dieses seitlich und über das Bauelement 13 ablenken.
Der zweite Abschnitt des Schutzkörpers 20 umschließt sowohl gemäß der Variante der Figuren 2a, 2b als auch gemäß den Varianten 3a bis 5b jeweils zumindest abschnittsweise das Bauelement 13 und insbesondere zumindest einen Anschlussabschnitt 14 des Bauelements 13, wodurch dieser versteift ist. Durch ein Versteifen zumindest einen Anschlussabschnitts 14 bzw. aller Anschlussabschnitte 14 ist das Bauelement 13 bzw. die Schaltungsanordnung 1 zusätzlich vor einer orthogonal zu der Oberfläche 12 wirkenden Kraft geschützt, wie sie beispielsweise bei einer Verformung der Trägerschicht 10 auftreten kann. Eine solche bestimmungsgemäße Verformung d.h. eine Überführung von einer zunächst flachen in eine dreidimensionale Form sowie die Fixierung der Trägerschicht 10 in dieser, kann ebenfalls bestimmungsgemäß in nachfolgenden Bearbeitungs- bzw. Verarbeitungsschritten vorgesehen sein, um die Schaltungsanordnung 1 in eine Baugruppe zu integrieren.
In den Figuren 3a und 3b ist für den ersten Abschnitt des Schutzkörpers 20 eine Keilform gewählt, wodurch ein in Strömungsrichtung X bewegtes Material seitlich abgelenkt wird. Ferner ist das Bauelement 13 sowie die Anbindungsabschnitte 14 des Bauelements 13 vollständig von dem zweiten Abschnitt des Schutzkörpers 13 ummantelt.
Die Variante gemäß den Figuren 4a und 4b sieht ebenfalls eine Keilform für den ersten Abschnitt des Schutzkörpers 20 vor, wobei zusätzliche eine konkave Krümmung ähnlich einem Schneepflug vorgesehen ist, wodurch eine vorteilhafte Führung des Materials entlang der Führungsflächen 24 ermöglicht wird.
Weiter ist vorgesehen, dass das Bauelement 13 nach oben hin frei von dem zweiten Abschnitt des Schutzkörpers 20 ist und dieses das Bauelement 13 nur orthogonal zu der Oberfläche 12 und parallel der Strömungsrichtung X abdeckt, sodass das entlang der Strömungsrichtung X strömende Material das Bauelement 13 nicht erreicht, dieses aber orthogonal zu der Oberfläche 12 beispielsweise Licht emittieren kann. Weiter kann auch der zweite Abschnitt strömungs- und belastungstechnisch optimiert sein, wie es in den Figuren 5a und 5b dargestellt ist. Der Schutzkörper 20 ist gemäß dieses Variante sowohl in seinem ersten als auch in seinem zweiten Abschnitt schneidenförmig bzw. keil- und rampenförmig ausgebildet, wobei der zweite Abschnitt eine auf die Leitflächen 14 des ersten Abschnitts wirkende Kraft besonders vorteilhaft abstützen kann. Dabei werden zugleich die Anschlussabschnitte 14 abgedeckt und somit vor einer Beschädigung geschützt.
In den Figuren 6a und 6b ist eine weitere Variante der Schaltungsanordnung 1 dargestellt, wobei gemäß dieser Variante eine Funktionsintegration in den Schutzkörper 20 illustriert werden soll. In Figur 6a ist wiederum eine Seitenansicht und in Figur 6b eine Ansicht von oben dargestellt. Der Schutzkörper 20 gemäß den Figuren 6a und 6b weist vorliegend drei Abschnitte 31 , 32, 33 auf, von welchen ein erster Abschnitt 31 ström aufwärtig, ein zweiter Abschnitt 32 stromabwärtig und ein dritter Abschnitt 33 zwischen dem ersten Abschnitt 31 und dem zweiten Abschnitt 33 angeordnet ist. Der erste Abschnitt 31 ist analog zu dem Schutzkörper 20 in den Figuren 1 a und 1 b keilförmig ausgebildet, wobei vorliegend hinzukommt, dass dieser aus einem lichtundurchlässigen und eine Lichtbarriere bildenden Material bzw. Kunststoff hergestellt ist. Gleiches gilt für den zweiten Abschnitt 32, wobei der Schutzkörper 20 in diesem Bereich gespiegelt zu dem ersten Abschnitt 32 ausgebildet ist, sodass sich der Schutzkörper 20 in diesem Bereich also von einer breiten Basis 34 zu einer schmalen Kante 35 zuläuft. Mit dem dazwischenliegenden dritten Abschnitt 33 ergibt sich somit eine strömungstechnische günstige Gesamtform des Schutzkörpers 20. Abweichend von dem ersten und zweiten Abschnitt 31 , 32 bildet der dritte Abschnitt 33 jedoch keine Lichtbarriere, sondern einen Lichtleiter, durch welchen hindurch sich von dem Bauelement 13 emittiertes Licht L ausbreiten kann. Vor oder nachdem Einspritzen eines Materials X parallel der Oberfläche 12 der Trägerschicht 10 kann zudem oberhalb d.h. an einer von der Oberfläche 12 abgewandten Seite des Schutzkörpers 20 eine Abdeckschicht 40 angeordnet werden, sodass die Schaltungsanordnung 1 zusammen mit der Ab- deckschicht 40 und einem zwischen Abdeckschicht 40 und Trägerschicht 10 entlang der Strömungsrichtung X eingespritzten Material eine Baugruppe bilden kann. Der besseren Übersichtlichkeit halber, ist die Abdeckschicht 40, welche angrenzend an den dritten Abschnitt 33 des Schutzkörpers 20 eine Lichtaustrittsöffnung 41 aufweist, in Figur 6b vorhanden aber nicht darge- stellt.
Auch wenn in dem jeweils dargestellten Ausschnitt gemäß den Figuren 1a bis 6b lediglich ein Bauelement 13 abgebildet ist, kann die gesamte Schaltungsanordnung 1 auch mehrere Bauelemente 13 mit jeweils einem Schutzkörper 20 enthalten, wobei die Formen der Schutzkörper 20 einer Schaltungsanordnung 1 auch abweichen können, sodass jeder Schutzkörper 20 auf die an dem jeweiligen Bauelement 13 herrschenden Strömungsverhältnisse angepasst sein kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrische Schaltungsanordnung (1 ) mit zumindest einem für eine nachfolgende Bearbeitung belastungsgerecht geschützten elektrischen Bauelement (13) aufweisend eine Trägerschicht (10) mit integrierten Leiterbahnen (11 ), welche eine Oberfläche (12) aufweist, an welcher das zumindest eine elektrische Bauelement (13) fixiert und mit den Leiterbahnen (11 ) kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche (12) der Trägerschicht (10) benachbart zu dem zumindest einem Bauelement (13) zumindest ein Schutzkörper (20) zum Schutz des zumindest einen elektrischen Bauelements (13) vorgesehen und an der Trägerschicht (10) fixiert ist, wobei der zumindest eine Schutzkörper (20) ausgebildet ist, eine durch eine Verformung der Trägerschicht (10) auf das zumindest eine Bauelement (13) wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken und/oder eine durch ein sich parallel der Oberfläche bewegendes Material auf das zumindest eine Bauelement (13) wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , wobei das zumindest eine Bauelement (13) einen Anschlussbereich (14) aufweist, an welchem es mit den Leiterbahnen (11 ) kontaktiert ist und welcher von dem Schutzkörper (20) abgedeckt und/oder versteift ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der Oberfläche (12) eine definierte Strömungsrichtung (X) bestimmt ist, entlang welcher das Material parallel der Oberfläche (12) führbar ist und durch welchen eine Hauptbelastungsseite (15) an dem zumindest einen Bauelement (13) bestimmt ist, wobei der Schutzkörper (20) entgegen der Strömungsrichtung der Hauptbelastungsseite (15) vorgelagert und ausgebildet ist, das Material um das zumindest eine Bauelement (13) zu lenken, oder wobei der Schutzkörper (20) an die Hauptbelastungsseite (15) anschließt, das Bauelement (13) ausschließlich an der Hauptbelastungsseite (15) abdeckt und ausgebildet ist, das Material um das zumindest eine Bauelement (13) zu lenken, oder wobei der Schutzkörper (20) an die Hauptbelastungsseite (15) anschließt, das Bauelement (13) an der Hauptbelastungsseite (15) und zumindest an einer weiteren Seite zumindest abschnittsweise abdeckt und ausgebildet ist, das Material um das zumindest eine Bauelement (13) zu lenken.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Oberfläche (12) eine definierte Strömungsrichtung (X) bestimmt ist, entlang welcher das Material parallel der Oberfläche (12) führbar ist und durch welchen eine Hauptbelastungsseite (15) an dem zumindest einen Bauelement (13) bestimmt ist, wobei der Schutzkörper (20) rampenförmig und/oder keilförmig und/oder pflugförmig ausgebildet und/oder konkav gewölbt ist und sich von einer zulaufenden Spitze (21 ) oder Kante (22) zu einer Basis (23) verbreitert, welche der Hauptbelastungsseite (15) zugewandt ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Oberfläche (12) eine definierte Strömungsrichtung (X) bestimmt ist, entlang welcher das Material parallel der Oberfläche (12) führbar ist und durch welchen eine Hauptbelastungsseite (15) an dem zumindest einen Bauelement (13) bestimmt ist wobei der Schutzkörper (20) zumindest eine der Strömungsrichtung (X) entgegengerichtete Leitfläche (24) aufweist, welche eine differenzierbare Fläche und/oder frei von Strömungshindernissen und/oder strömungstechnisch optimiert ist, sodass das entlang der Strömungsrichtung (X) strömende Material entlang der Leitfläche geführt ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Schutzkörper (20) aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist, dessen Schmelztemperatur höher ist, als eine Schmelztemperatur des Materials, und/oder dessen Schmelztemperatur niedriger ist, als eine Schmelztemperatur des Bauelements (13) und/oder eines Gehäuses des Bauelements (13), und/oder dessen Schmelztemperatur niedriger ist, als eine Schmelztemperatur der Trägerschicht (10), oder dessen Schmelztemperatur gleich der Schmelztemperatur der Trägerschicht (10) ist, und/oder dessen Haftungsfähigkeit so gewählt ist, dass der Schutzkörper (20) an der Trägerschicht (10) und/oder dem Bauelement (13) zumindest bis zu einer vorbestimmten Grenzkraft haftet.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht (10) für zumindest einen Schutzkörper (20) eine Durchgangsöffnung (16) vorsieht, durch welche hindurch sich der jeweilige Schutzkörper (20) erstreckt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Schutzkörper (20) transluzent und/oder transparent und ausgebildet ist, einen Lichtleiter und/oder eine Streufläche für ein insbesondere von dem zumindest einen Bauelement (13) emittiertes Licht (L) zu bilden und/oder zumindest ein Schutzkörper (20) intransparent und/oder lichtundurchlässig und ausgebildet ist, eine Lichtbarriere zur Abschirmung eines Bereichs auf der Oberfläche (12) der Trägerschicht (10) vor insbesondere sich parallel der Oberfläche (12) ausbreitendes Licht zu bilden.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Schutzkörper (20) druckfest, temperaturbeständig und thermisch leitend sowie ausgebildet ist, eine durch eine Erwärmung der Trägerschicht (10) oder des zumindest einen Bauelements (13) auf das zumindest eine Bauelement (13) wirkende thermische Belastung aufzunehmen und/oder abzuleiten.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht (10) eine starre Leiterplatte oder eine flexible Leiterplatte oder eine Leiterfolie ist.
11 . Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Schutzkörper (20) jeweils lokal begrenzt auf der Oberfläche (12) der Trägerschicht (10) ausgebildet ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Schutzkörper (20) stoffschlüssig mit der Trägerschicht (10) verbunden ist.
13. Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein elektrisches Bauelement (13) auf einer Trägerschicht (10) mit integrierten Leiterbahnen (11 ) angeordnet, an der Trägerschicht (10) fixiert und mit den Leiterbahnen (11 ) kontaktiert wird, wobei an der Oberfläche (12) der Trägerschicht (10) benachbart zu dem zumindest einem Bauelement (13) zumindest ein Schutzkörper (20) zum Schutz des zumindest einen elektrischen Bauelements (13) vorgesehen und an der Trägerschicht (10) fixiert wird, welcher ausgebildet ist, eine durch eine Verformung der Trägerschicht (10) auf das zumindest eine Bauelement (13) wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken und/oder eine durch ein sich parallel der Oberfläche (12) bewegendes Material auf das zumindest eine Bauelement (13) wirkende Kraft aufzunehmen und/oder umzulenken.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Trägerschicht (10) anschließend dreidimensional verformt und in eine vorbestimmte Form gebracht sowie in dieser fixiert wird und/oder wobei an der Oberfläche (12) eine definierte Strömungsrichtung (X) bestimmt ist, entlang welchem das Material anschließend parallel der Oberfläche (12) geführt wird.
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