WO2021234146A2 - Verfahren zur herstellung eines bauteils - Google Patents

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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component according to the features of the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object of specifying a method for producing a component which is improved over the prior art.
  • the object is achieved according to the invention by a method for producing a component having the features of claim 1.
  • a method for producing a component which comprises a printed circuit board and a plurality of electrical components arranged thereon. H. completely encapsulated with an adhesive that can be hardened by means of ultraviolet radiation.
  • the electrical components are therefore bonded in two stages.
  • the adhesive hardens or polymerizes, water can in principle be split off. This allows conductor tracks and contacts from electrical implementation to be damaged.
  • the two-stage bonding has the advantage that a thin layer of fixing adhesive is applied first, which hardens, with the resulting water escaping. When the adhesive is completely potted, water is again produced as the adhesive hardens and polymerizes. Since the corrosion-sensitive parts, such as conductor tracks and contacts of the electrical components, are already covered by the first, essentially hardened adhesive layer, they are protected from the moisture that occurs when the second adhesive layer hardens.
  • the component to be produced in this way has a cavity to be poured, which is almost completely closed after the pouring, so that the moisture that occurs during polymerisation can only escape slowly.
  • the fixing adhesive is initially exposed after the first gluing step, so that it can dry quickly and easily.
  • an emblem is formed as a component, in particular an illuminated emblem, in particular a brand emblem of a vehicle manufacturer, which can be attached to a vehicle.
  • the electrical components which are pre-fixed by means of the fixing adhesive, include, in particular, LEDs (light-emitting diodes) for illuminating the emblem.
  • the method according to the invention ensures environmentally stable and light-optimized bonding of the electrical components to the plastic printed circuit board.
  • the printed circuit board in particular made of polymethyl methacrylate (PMMA), with the electrical components pre-fixed thereon, is advantageously connected to a cover, in particular glued, after the fixing adhesive used for pre-fixing has hardened.
  • the cover is formed, for example, from polycarbonate (PC) and / or acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and / or from one or more other materials.
  • the cover is chrome-plated, in which case it is formed, for example, from polycarbonate and acrylonitrile-butadiene-styrene (PC / ABS) or from acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) or from one or more other materials.
  • Gluing takes place in particular by completely filling an adhesive channel between the circuit board and the cover, also known as the chrome cover, if it is chrome-plated, and then irradiating the UV adhesive through the translucent circuit board using a UV lamp thereby hardening.
  • This form of bonding means that shear forces no longer act directly on the individual electrical components, but on the entire pre-fixing of all components of the component. As a result, the electrical components stick to the conductor tracks of the circuit board and the component meets the framework conditions for environmental influences required by the method described.
  • the method described here is used to manufacture the component, in particular the illuminated emblem, in such a way that the electrical components are protected from environmental influences, which in particular lead to the entry of moisture and thus to corrosion of the conductor tracks of the circuit board, in particular also at temperatures between - 30 ° C and 80 ° C and also with different operating states of the component.
  • the method also ensures that the LEDs produce a homogeneous light image on the emblem.
  • the electrical components are pre-fixed on the printed circuit board, for example, by applying the fixing adhesive for pre-fixing the electrical components by means of a valve, in particular by means of a jet valve, to a mounting device designed in particular as an SMD mounter, by means of which the electrical components are mounted the circuit board is applied, is applied at least in sections to the circuit board and the electrical components, in particular in such a way that it wets the conductor tracks and encloses the electrical components and is attached to the circuit board.
  • the fixing adhesive is advantageously applied in such a way that the LEDs are left exposed in the main emission direction, i.e.
  • the fixing adhesive can also be applied at a different location and / or with a different device.
  • an electrical assembly comprising a printed circuit board and a plurality of LEDs arranged thereon, wherein
  • the circuit board is made of plastic
  • the LEDs are divided into several component groups, the LEDs of each component group being connected electrically in series and the component groups being connected electrically in parallel to one another, each component group comprising a plurality of electrical series resistors which are electrically connected in series with the LEDs of the respective component group , an electrical series resistor and at least one LED being arranged alternately one after the other.
  • An electrical assembly comprises a printed circuit board and a plurality of LEDs (light-emitting diodes) arranged thereon.
  • an electrical series resistor and an LED are arranged alternately.
  • a resistance value of the electrical series resistors of the respective component group is advantageously higher than is necessary for a permissible current flow through the LEDs of the respective component group.
  • the permissible current flow is specified by the manufacturers of the LEDs.
  • conductor tracks on the circuit board which are designed in particular as silver conductor tracks by means of screen printing, are at different positions PCB a different thickness. Different thicknesses mean conductor tracks of different widths in the top view, since the layer thickness as such cannot be changed in screen printing.
  • the electrical assembly according to the invention can be used, for example, to form an illuminated emblem, in particular to form an illuminated brand emblem of a vehicle manufacturer that can be attached to a vehicle.
  • an illuminated emblem in particular to form an illuminated brand emblem of a vehicle manufacturer that can be attached to a vehicle.
  • LED groups for example dividing the LEDs into groups of two and three, each with a single series resistor designed for an effective voltage of 10 V, for example, individual failures would occur in prescribed electrical load tests, for example with a transient overvoltage of 17 V for 60 minutes LED groups come from massive heat development from individual electrical series resistors, which melt into the printed circuit board, which is made in particular of a thermoplastic, and cut through the printed silver conductor tracks. The heat development also takes place asymmetrically on the circuit board and especially in the area of a voltage feed.
  • the optimization according to the invention is carried out for the thermal management by means of the electrical series resistors, which are oversized in the solution according to the invention and are delocalized on the circuit board, ie not one electrical series resistor per component group, but the resistance value, which is also greater than required divided into several series resistors per component group and these are arranged distributed on the circuit board, in particular alternately one electrical each Series resistor and an LED.
  • the electrical series resistors which are oversized in the solution according to the invention and are delocalized on the circuit board, ie not one electrical series resistor per component group, but the resistance value, which is also greater than required divided into several series resistors per component group and these are arranged distributed on the circuit board, in particular alternately one electrical each Series resistor and an LED.
  • the electrical assembly and thus the component, in particular designed as an emblem would not be able to meet the electronic requirements.
  • an expensive series circuit board would then also be required to reduce the voltage, which is avoided by the solution according to the invention.
  • a method for electrically conductive contacting of a circuit board is provided.
  • the circuit board is made in particular from plastic.
  • a contact pin in particular made of brass, penetrates the printed circuit board, i. E. H. from one flat side in the direction of an opposite flat side of the circuit board, pressed into the circuit board, in particular in a form-fitting manner, until a collar formation at a front end of the contact pin rests on a bottom of a groove-like recess in the circuit board. This end is covered with a printed conductor, in particular made of silver, in the groove-like depression.
  • the contact pin is crimped with a crimp barrel.
  • An electrical cable in particular with a cable end sleeve, is inserted into the crimp sleeve, electrically conductively contacted with the contact pin and crimped with the crimp sleeve.
  • a shrink tube is sealingly arranged over the contact pin, the crimp sleeve and at least in sections over the electrical cable, in particular over the cable end sleeve, ie. H. shrunk.
  • the circuit board is advantageously equipped and / or glued to at least one other component before the contact pin is crimped with the crimp sleeve.
  • the crimp barrel is crimped with the contact pin in particular such that the contact pin is locked in its position in the circuit board by the crimp barrel, with the crimp barrel preventing or at least restricting movement of the contact pin in the longitudinal direction of the contact pin.
  • the crimp sleeve in particular prevents the contact pin from being pushed back against the press-in direction, which in particular keeps contacting of the contact pin to conductive pastes and / or to the conductor track at the end of the contact pin in function.
  • the solution according to the invention is used, for example, for electrically conductive contacting of a printed circuit board of an emblem, in particular an illuminated emblem, in particular a brand emblem of a vehicle manufacturer, which can be attached to a vehicle.
  • 1 schematically shows a sectional illustration of an embodiment of a component without gluing its components
  • 2 schematically shows a plan view of a printed circuit board of the component with electrical components pre-fixed at certain points
  • FIG. 3 schematically shows a plan view of a printed circuit board of the component with electrical components that are pre-fixed over a large area
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of a detail of an electrical assembly.
  • the component 1 comprises a printed circuit board 2 and a plurality of electrical components 3 arranged thereon.
  • the component 1 is an illuminated emblem, in particular a brand emblem of a vehicle manufacturer, which can be attached to a vehicle.
  • the electrical components 3 include, in particular, LEDs for illuminating the emblem and, in the example shown, additional electrical resistors. They can also include other electrical components.
  • the component 1 comprises an assembly 17 with the printed circuit board 2, which is formed here from an in particular thermoplastic material, in the example shown from polymethyl methacrylate (PMMA).
  • Conductor tracks 4, in particular made of silver, are arranged on the circuit board 2.
  • the conductor tracks 4 are printed on the circuit board 2, in particular screen-printed.
  • the electrical components 3 are arranged on the conductor tracks 4.
  • the circuit board 2 is advantageously embodied as opaque and translucent, so that light emitted by the LEDs can radiate through it in a diffusely scattering manner.
  • the circuit board 2 thus also forms a diffuser.
  • a cover 5 is provided to protect the electrical components 3, in particular the LEDs, and to form the emblem.
  • This cover 5 is formed, for example, from polycarbonate (PC) and / or acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and / or from one or more other materials.
  • this cover 5 is chrome-plated. It is then also known as a chrome cover, for example. If the cover 5 is chrome-plated, the cover 5 is made, for example, of polycarbonate and acrylonitrile-butadiene-styrene (PC / ABS) or of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) or of one or more other materials.
  • the cover 5 forms, for example, a decorative part of the component 1.
  • a reflector film 6, for example white is arranged on an inside of the cover 5 facing the LEDs.
  • an adhesive tape 7 is also provided in the example shown, which is arranged on an underside of the circuit board 2 facing away from the LEDs.
  • the component 1 designed as an emblem that can be attached to the vehicle
  • This protection must also be ensured at temperatures between -30 ° C and 80 ° C and also in different operating states of the component 1.
  • a homogeneous light image for illuminating the component 1 embodied as an emblem is to be generated by means of the LEDs.
  • the electrical components 3 pre-fixed on the printed circuit board 2 made of plastic, in particular by means of a fixing adhesive 9, and only then to be fully encapsulated.
  • This pre-fixing of the electrical components 3 on the plastic circuit board 2 prevents the shear forces between the UV adhesive 8 and the electrical components 3 from becoming too high, and in addition, the conductor tracks 4 made of silver are protected from a chemical reaction with the UV -Adhesive 8 protected.
  • the fixing adhesive 9 is, for example, an acrylic-based adhesive that cures with UV light.
  • the UV adhesive 8 can be an adhesive with two curing mechanisms, in particular an adhesive that cures with UV light and with moisture.
  • the UV adhesive 8 can also be formed on an acrylate basis.
  • Such adhesives with two curing mechanisms are sold, for example, by the company Delo (www.delo.de) under the brand name DUALBOND ® .
  • the second hardening mechanism absorbs the moisture again and converts it into the polymer. This means that no residual moisture remains in the finally cured component.
  • the conductor tracks especially if they are made of silver, are sensitive to corrosion. Conductor tracks made of copper form a patina under the influence of moisture, which can change the electrical resistance.
  • the layer of fixing adhesive 9 covers the conductor tracks during the second gluing step and protects them from the temporary moisture. Since the printed circuit board 2 is exposed when the fixing adhesive 9 is applied, the can during the hardening of the fixing adhesive 9 Any moisture that arises can escape quickly and completely without damaging the conductor tracks 4.
  • the fixing adhesive 9 is applied, for example, by means of a valve, in particular by means of a jet valve, in a mounting device designed in particular as an SMD assembler, by means of which the electrical components 3 are also applied to the circuit board 2, in particular in such a way that the fixing adhesive 9 wets the conductor tracks 4 and encloses the electrical components 3 and fastened them to the circuit board 2.
  • the fixing adhesive 9 is advantageously applied in such a way that the LEDs are left free in the main emission direction in order to avoid undesired color influences due to media changes.
  • the fixing adhesive 9 can also be at a different location, i. H.
  • the fixing adhesive 9 is advantageously also applied in such a way that the LEDs are left free in the main emission direction in order to avoid undesired color influences due to media changes.
  • the circuit board 2 with the pre-fixed electrical components 3 is glued to the cover 5 after the fixing adhesive 9 has cured.
  • an adhesive channel K between the circuit board 2 and the cover 5 is completely filled with the UV adhesive 8 and then cured through the translucent circuit board 2 by means of a UV lamp.
  • This form of gluing means that the shear forces no longer act directly on the individual electrical components 3, but on the entire pre-fixing of all components involved.
  • the electrical components 3 thus stick to the conductor tracks 4 and the component 1 produced by means of this method also meets the required framework conditions of environmental influences.
  • the electrical components 3 can be pre-fixed on the printed circuit board 2 at points, as shown in FIG. 2, or flat, as shown in FIG.
  • the selective pre-fixing of the electrical components 3 can be implemented in a very space-saving manner and with little material, in particular fixing adhesive 9, and with little effort. With this pre-fixing at specific points, the electrical components 3 are only fixed at their sides on the printed circuit board 2 at specific points. This punctual pre-fixation is, however, significantly weaker than the flat pre-fixation.
  • the electrical components 3, advantageously including the conductor tracks 4, in particular made of silver, are enclosed with the fixing adhesive 9.
  • the electrical component 3, in particular with the LEDs it may be necessary to leave the respective electrical component 3 free at the top and only on all sides, i. H. on the circumferential side, to be attached to the circuit board 2.
  • This flat pre-fixation is significantly more stable than the selective pre-fixation.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the component 1 without pre-fixing by means of the fixing adhesive 9 and without gluing by means of the UV adhesive 8, as a result of which no environmentally stable gluing is achieved.
  • the fixing adhesive 9 As shown on the basis of the further embodiment of the component 1 in FIG. 4, in contrast to this first embodiment of the component 1 shown in FIG Prefixed punctually or flatly on the circuit board 2, in particular by means of the fixing adhesive 9.
  • the entire printed circuit board 2 is then advantageously plasma-treated, in particular shortly before the complete gluing by means of the UV adhesive 8, in particular also a surface of the LEDs. This is done in order to avoid delamination of the UV adhesive 8 from silicone encapsulation of the LEDs and the resulting formation of air bubbles above the LEDs, since this would result in a change of media and thus a color inhomogeneity of the light emitted by the LEDs.
  • the plasma treatment improves the adhesion, in particular of the silicone potting surface of the LEDs, for the UV adhesive 8.
  • the reflector film 6 is also plasma-treated in order to achieve better adhesion of the UV adhesive 8.
  • the printed circuit board 2 with the pre-fixed electrical components 3 is then glued to the cover 5.
  • the cover 5 with the reflector film 6 already arranged therein is placed on the circuit board 2 and, as already described above, the adhesive channel K between the circuit board 2 and the cover 5 is completely filled with the UV adhesive 8 and then through the translucent circuit board 2 cured through using a UV lamp.
  • the adhesive tape 7 can, for example, already at the beginning, i. H. already before the process steps described, or for example at the end, d. H. be applied to the underside of the printed circuit board 2 after the process steps described or, for example, during the process sequence described.
  • a holding force of the connection of the cable 10 to the conductor tracks 4 must, for example, withstand tensile forces of at least 40 N to 50 N and advantageously only fail after the circuit board 2.
  • the problem here is that there is a risk that the contact will become loose due to temperature interactions and environmental influences. Due to the different thermal expansion coefficients of the materials used and a low connection force to the conductor tracks 4, a thermally induced movement is sufficient, for example, to separate the connection and lead to errors in the contacting.
  • a contact pin 11 advantageously made of brass, also referred to as a brass pin, is pressed into a fit of the circuit board 2, in particular in a form-fitting manner, and is sunk into a groove-like recess 12 made in the circuit board 2, in particular milled, until a Collar formation 13 rests against a front end of the contact pin 11 on a bottom of the groove-like recess 12.
  • the contact pin 11 is pressed into the circuit board 3 from a flat side, in particular the upper side, in the direction of an opposite flat side, in particular the underside, penetrating, in particular positively, until the collar formation 13 rests on the bottom of the groove-like recess 12.
  • the printed circuit board 2 is then printed with the conductor tracks 4 and the groove-like recess 12 is completely filled, in particular with silver conductor track paste.
  • the front end of the contact pin 11 with the collar formation 13 is thus advantageously covered with the conductor track 4, in particular made of silver, which is printed in the groove-like recess 12.
  • the collar formation 13 of the contact pin 11 thus prevents the contact pin 11 from moving out of the circuit board 2, since one contact side of it now rests on the bottom of the groove-like recess 12, which prevents it from being pushed completely through the circuit board 2, and the opposite contact side with it the conductor track 4 is covered, so that a pushing back of the contact pin 11 is prevented.
  • the contact pin 11 is thus securely anchored in the circuit board 2.
  • the printed circuit board 2 can then, for example, be completely processed, equipped and, in the example described here, to form the component 1, can be glued to the cover 5 in the manner described above.
  • a crimp sleeve 14 is crimped with the contact pin 11.
  • the cable 10 advantageously with a cable end sleeve 15 is inserted into this crimp sleeve 14, electrically conductively contacted with the contact pin 11 and crimped to the crimp sleeve 14.
  • the electrically conductive contact between the cable 10 and the contact pin 11 can take place through direct electrically conductive contact between the cable 10, in particular the cable end sleeve 15, with the contact pin 11 and / or via the crimp sleeve 14.
  • a shrink tube is then used 16 drawn and shrunk over the entire connection, ie in particular over the contact pin 11, the crimp sleeve 14 and at least in sections over the cable 10, in particular over the cable end sleeve 15.
  • the crimping of the crimp sleeve 14 with the contact pin 11 takes place in particular in such a way that the contact pin 11 is locked in its position in the printed circuit board 2 by the crimp sleeve 14, with the crimp sleeve 14 in particular advantageously preventing the contact pin 11 from moving in the longitudinal direction of the contact pin 11 .
  • the crimp sleeve 14 is advantageously crimped to the contact pin 11, as shown in FIG.
  • the crimp sleeve 14 thus fulfills a locking function for the contact pin 11 and in particular prevents the contact pin 11 from being pushed back against the press-in direction, which in particular keeps the contact pin 11 in contact with conductive pastes and / or with the conductor track 7 at the end of the contact pin 11.
  • connection in particular the electrically conductive contact
  • electrically conductive contact enables electrically conductive contact to be made between the conductor tracks 4, which are in particular made of silver, of the circuit board 2 with regular electrical cables 10, which can withstand temperature and environmental influences.
  • a simple and, in particular, initially still wireless handling of the component 1 is thereby made possible, i. H. in particular a cordless production, the electrical cables 10 then being connected, for example, only at the end, for example at the end of the production or during the assembly of the component 1, in particular on the vehicle.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of this electrical assembly 17 in a top view, only a section of this electrical assembly 17 being shown here for reasons of simplified and clear representation.
  • the electrical components 3 can be a plurality of LEDs 18 and a plurality of electrical series resistors 19.
  • the LEDs 18 and electrical series resistors 19 are divided into several component groups 20, the LEDs 18 and electrical series resistors 19 each Component group 20 are electrically connected in series and the component groups 20 are electrically connected in parallel to one another. Electrical contacting of the LEDs 18 and the electrical series resistors 19 takes place via conductor tracks 4, which are designed as screen-printed silver conductor tracks on the circuit board 2.
  • the assembly 17 is part of a component 1 as shown in FIG. 1 and explained above.
  • the overheating of the electrical series resistors 19 results from the fact that in the application of the illuminated emblem described here, in particular the illuminated brand emblem intended for attachment to the vehicle, there is no possibility of cooling the electrical assembly 17, in particular the printed circuit board 2, using conventional cooling concepts. In particular, no cooling is possible by supplying air, by means of cooling segments or by transporting heat to the outside. In particular in the event of an electrical overvoltage, the electrical series resistors 19 overheat, since this electrical overvoltage drops across the electrical series resistors 19.
  • the asymmetrical heat distribution results from a drop in resistance that cannot be neglected in the printed silver conductor tracks, even over short distances.
  • the electrical resistance that drops across the conductor tracks 4 increases with increasing distance from the electrical voltage feed.
  • This electrical resistance, which drops at the conductor tracks 4, does not load the respective electrical series resistor 19, but rather the one even in the event of an overvoltage Conductor tracks 4.
  • the various electrical voltages resulting therefrom also have a negative effect on a light image generated by the LEDs 18.
  • thermal management and thermal optimizations are provided of the example shown schematically in FIG. 6.
  • the electrical series resistors 19 are divided, i. H. In the respective component group 20, there is not a single large electrical series resistor 19, but rather several small electrical series resistors 19 which are electrically connected in series with one another and with the LEDs 18 of their component group 20.
  • the electrical series resistors 19 are advantageously arranged between the LEDs 18, ie an electrical series resistor 19 and an LED 18 are arranged alternately one after the other in the respective component group 20, as shown in FIG. As already described, two LEDs 18 and thus also two electrical series resistors 19, which are electrically connected in series, are provided here for each component group 20. Thus, in the respective component group 20, an electrical series resistor 19, then an LED 18, then again an electrical series resistor 19 and then again an LED 18 are arranged and electrically connected in series.
  • this division of the electrical series resistors 19 does not result in any relevant difference, but it achieves an optimized heat distribution by avoiding a few strong local heating points and instead achieving several heating points distributed over a larger area on the circuit board 2 with less heating.
  • This solution results in a better distribution of the heating series resistors 19 on the printed circuit board 2, which avoids excessive heating of the printed circuit board 2 at a few points due to a few large electrical series resistors 19 and instead an areally distributed lower heating of the printed circuit board 2 at many points many smaller electrical series resistances 19 is achieved, which does not damage the circuit board 2 and the conductor tracks 4.
  • the printed conductor tracks 4 are also designed with different thicknesses in order to make the portion of the electrical voltage that drops across the conductor tracks 4 more constant.
  • the conductor tracks 4 are made thicker, in particular wider, in the area of the electrical voltage introduction and are made increasingly thinner, in particular narrower, with increasing distance from the electrical voltage introduction.
  • the electrical circuit is thus optimized with regard to thermal management, in particular through the variable conductor track thickness and active heat dissipation through the design and positioning of the electrical series resistors 19 described.
  • Example of a method for producing a component (1) which comprises a printed circuit board (2) and a plurality of electrical components (3) arranged thereon, wherein the electrical components (3) are pre-fixed on the printed circuit board (2) made of plastic by means of a fixing adhesive (9) and then completely encapsulated with a UV adhesive (8).
  • the circuit board (2) is made of plastic
  • the LEDs (18) are divided into several component groups (20), the LEDs (18) of each component group (20) being connected electrically in series and the component groups (20) being connected electrically in parallel to one another, each component group (20) having one A plurality of electrical series resistors (5) which are electrically connected in series with the LEDs (18) of the respective component group (20), an electrical series resistor (19) and at least one LED (18) being arranged alternately one after the other,
  • a resistance value of the electrical series resistors (19) of the respective component group (20) is higher than for a permissible current flow through the LEDs (18) of the respective component group (20) are required, and conductor tracks (4) on the circuit board (2) have different thicknesses at different positions on the circuit board (2).
  • Example of a method for electrically conductive contacting of a printed circuit board (2) in particular in combination with a method according to Examples 1 to 4, a contact pin (11) made of brass penetrating the printed circuit board (2) and positively pressed into the printed circuit board (2), until a collar formation (13) rests on a front end of the contact pin (5) on a bottom of a groove-like recess (12) in the circuit board (2), this front end with a conductor track (4) printed in the groove-like recess (12) made of silver, the contact pin (11) being crimped with a crimp sleeve (14), an electrical cable (10) being inserted into the crimp sleeve (14), electrically conductive contact with the contact pin (11) and with the crimp sleeve (14 ) is crimped, and a shrink tube (16) is arranged over the contact pin (11), the crimp sleeve (14) and at least in sections over the electrical cable (10).
  • Method according to Example 9 wherein the electrical
  • Example 9 Method according to Example 9 or 10, wherein the circuit board (2) is populated before the contact pin (11) with the Crimping sleeve (14) is crimped.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1), welches eine Leiterplatte (2) und eine Mehrzahl darauf angeordneter elektrischer Komponenten (3) umfasst. Erfindungsgemäß werden die elektrischen Komponenten (3) auf der aus Kunststoff ausgebildeten Leiterplatte (2) mittels eines Fixierklebstoffs (9) vorfixiert und danach mit einem UV-Klebstoff (8) vollständig vergossen.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 102014008262 A1 beschrieben, ein hintergrundbeleuchtetes Autoemblem, bei dem nur das Automarkenzeichen beleuchtet wird, bekannt. Das LED-hintergrundbeleuchtete Automarkenemblem im Heckbereich eines Kraftfahrzeuges ist mit dem Standlicht und dem Abblendlicht sowie direkt mit der Kennzeichenbeleuchtung im Heckbereich gekoppelt und wird auch hiermit an- und ausgeschaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils vorgesehen, welches eine Leiterplatte und eine Mehrzahl darauf angeordneter elektrischer Komponenten umfasst, werden erfindungsgemäß die elektrischen Komponenten auf der aus Kunststoff ausgebildeten Leiterplatte mittels eines Fixierklebstoffs vorfixiert und danach mit einem UV-Klebstoff, d. h. mit einem mittels ultravioletter Strahlung aushärtbaren Klebstoff, vollständig vergossen.
Es erfolgt somit eine zweistufige Verklebung der elektrischen Komponenten. Beim Aushärten bzw. Polymerisieren des Klebstoffes kann grundsätzlich Wasser abgespalten werden. Hierdurch können Leiterbahnen und Kontakte von elektrischen Durchführung beschädigt werden. Das zweistufige Verkleben hat den Vorteil, dass zunächst eine dünne Schicht Fixierklebestoff aufgebracht wird, welche aushärtet, wobei das hierbei entstehende Wasser entweicht. Beim vollständigen Vergießen entsteht beim Aushärten und Polymerisieren des Klebstoffes wiederum Wasser. Da die korrosionsempfindlichen Teile, wie Leiterbahnen und Kontakte der elektrischen Komponenten, bereits von der ersten, im wesentlichen ausgehärteten Klebeschicht abgedeckt sind, sind sie vor der Feuchtigkeit, die beim Aushärten der zweiten Klebeschicht anfällt, geschützt. Dies ist vor allem von Vorteil, wenn das so herzustellenden Bauteil einen auszugießenden Hohlraum aufweist, welcher nach dem Vergießen fast vollständig abgeschlossen ist, sodass die beim Polymerisieren entstehende Feuchtigkeit nur langsam entweichen kann. Bei einem Bauteil, das aus zwei oder mehreren miteinander zu verklebenden Teilen besteht, liegt nach dem ersten Klebeschritt der Fixierklebstoff zunächst frei, sodass er schnell und gut trocknen kann.
Als Bauteil wird dabei insbesondere ein Emblem ausgebildet, insbesondere ein beleuchtetes Emblem, insbesondere ein Markenemblem eines Fahrzeugherstellers, welches an einem Fahrzeug anbringbar ist. Die elektrischen Komponenten, welche mittels des Fixierklebstoffs vorfixiert werden, umfassen insbesondere LEDs (Licht emittierende Dioden) zur Beleuchtung des Emblems. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine umwelteinflussstabile und lichtoptimierte Verklebung der elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte aus Kunststoff sichergestellt.
Insbesondere zur Ausbildung des Emblem wird vorteilhafterweise die, insbesondere aus Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildete, Leiterplatte mit den darauf vorfixierten elektrischen Komponenten nach Aushärten des zur Vorfixierung verwendeten Fixierklebstoffs mit einer Abdeckung verbunden, insbesondere verklebt. Die Abdeckung ist beispielsweise aus Polycarbonat (PC) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und/oder aus einem oder mehreren anderen Materialien ausgebildet. Beispielsweise ist die Abdeckung verchromt, wobei sie dann beispielsweise aus Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS) oder aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder aus einem oder mehreren anderen Materialien ausgebildet ist. Das Verkleben erfolgt insbesondere, indem ein Klebekanal zwischen der Leiterplatte und der, wenn sie verchromt ist, auch als Chromcover bezeichneten Abdeckung vollständig mit dem UV-Klebstoff gefüllt wird und der UV-Klebstoff anschließend durch die transluzente Leiterplatte hindurch mittels einer UV-Lampe bestrahlt und dadurch ausgehärtet wird. Diese Form der Verklebung führt dazu, dass Scherkräfte nicht mehr direkt auf die einzelnen elektrischen Komponenten wirken, sondern auf die gesamte Vorfixierung aller Komponenten des Bauteils. Die elektrischen Komponenten bleiben dadurch auf Leiterbahnen der Leiterplatte kleben und das Bauteil besteht durch das beschriebene Verfahren geforderte Rahmenbedingungen für Umwelteinflüsse.
Mittels des hier beschriebenen Verfahrens erfolgt somit die Herstellung des Bauteils, insbesondere des beleuchteten Emblems, derart, dass die elektrischen Komponenten vor Umwelteinflüssen, die insbesondere zu Feuchtigkeitseintrag und somit zu einer Korrosion der Leiterbahnen der Leiterplatte führen, geschützt sind, insbesondere auch bei Temperaturen zwischen -30°C und 80°C und auch bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Bauteils. Des Weiteren wird mittels des Verfahrens sichergestellt, dass durch die LEDs ein homogenes Lichtbild am Emblem erzeugt wird.
Ohne die erfindungsgemäße Vorfixierung der elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte, d. h. bei einem ausschließlichen Vollverguss der elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte, wären die elektrischen Komponenten zwar beispielsweise zumindest bei Raumtemperatur ebenfalls geschützt, jedoch unterscheiden sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten aller Komponenten des Bauteils bei großen Temperaturunterschieden derart stark, dass die Scherkräfte, die vom UV-Klebstoff auf die elektrischen Komponenten übertragen werden würden, so groß sind, dass die elektrischen Komponenten von den Leiterbahnen gerissen werden würden. Des Weiteren lässt sich bei diesem ausschließlichen Vollverguss ohne die vorherige Vorfixierung kein homogenes Lichtbild erzeugen.
Diese Nachteile werden somit durch das hier beschriebene Verfahren vermieden. Durch die Vorfixierung der elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte wird verhindert, dass die Scherkräfte zwischen dem UV-Klebstoff und den elektrischen Komponenten zu hoch werden. Zudem werden dadurch die insbesondere aus Silber ausgebildeten Leiterbahnen vor einer chemischen Reaktion mit dem UV-Klebstoff geschützt.
Das Vorfixieren der elektrischen Komponenten auf der Leiterplatte erfolgt beispielsweise, indem der Fixierklebstoff zum Vorfixieren der elektrischen Komponenten mittels eines Ventils, insbesondere mittels eines Jet-Ventils, an einer insbesondere als SMD-Bestücker ausgebildeten Bestückervorrichtung, mittels welcher die elektrischen Komponenten auf die Leiterplatte aufgebracht werden, zumindest abschnittsweise auf die Leiterplatte und die elektrischen Komponenten aufgebracht wird, insbesondere derart, dass er die Leiterbahnen benetzt und die elektrischen Komponenten umschließt und auf der Leiterplatte befestigt. Bei den LEDs wird der Fixierklebstoff dabei vorteilhafterweise derart aufgebracht, dass die LEDs in Hauptabstrahlrichtung freigelassen werden, d. h. nicht mit dem Fixierklebstoff bedeckt werden, um unerwünschte Farbeinflüsse eines von den LEDs abgestrahlten Lichts zu vermeiden, welche durch Medienwechsel entstehen würden, d. h. durch einen unerwünschten Wechsel des Mediums, welches das Licht durchstrahlt. Alternativ zum Aufbringen des Fixierklebstoffs mittels der Bestückervorrichtung kann der Fixierklebstoff auch an einem anderen Ort und/oder mit einer anderen Vorrichtung aufgebracht werden.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Elektrische Baugruppe vorgesehen, umfassend eine Leiterplatte und eine Mehrzahl darauf angeordneter LEDs, wobei
- die Leiterplatte aus Kunststoff ausgebildet ist,
- die LEDs in mehrere Bauelementgruppen aufgeteilt sind, wobei die LEDs jeder Bauelementgruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind und die Bauelementgruppen zueinander elektrisch parallel geschaltet sind, wobei jede Bauelementgruppe eine Mehrzahl von elektrischen Vorwiderständen umfasst, die mit den LEDs der jeweiligen Bauelementgruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei nacheinander abwechselnd ein elektrischer Vorwiderstand und mindestens eine LED angeordnet ist.
Eine elektrische Baugruppe umfasst eine Leiterplatte und eine Mehrzahl darauf angeordneter LEDs (Licht emittierende Dioden).
Insbesondere sind abwechselnd ein elektrischer Vorwiderstand und eine LED angeordnet.
Zusätzlich ist vorteilhafterweise ein Widerstandswert der elektrischen Vorwiderstände der jeweiligen Bauelementgruppe höher als für einen zulässigen Stromfluss durch die LEDs der jeweiligen Bauelementgruppe erforderlich ist. Der zulässige Stromfluss wird von den Herstellern der LEDs vorgegeben. Hierdurch werden die Leuchtdioden im Normalbetrieb mit einem Stromfluss deutlich unterhalb des maximal zulässigen Stromflusses betrieben.
Des Weiteren weisen Leiterbahnen auf der Leiterplatte, welche insbesondere als Silberleiterbahnen mittels Siebdruck ausgebildet sind, an verschiedenen Positionen der Leiterplatte eine unterschiedliche Dicke auf. Mit unterschiedlicher Dicke sind in der Draufsicht unterschiedlich breite Leiterbahnen gemeint, da im Siebdruck die Schichtdicke als solche nicht veränderbar ist.
Die erfindungsgemäße elektrische Baugruppe kann beispielsweise zur Ausbildung eines beleuchteten Emblems verwendet werden, insbesondere zur Ausbildung eines beleuchteten Markenemblem eines Fahrzeugherstellers, welches an einem Fahrzeug anbringbar ist. Insbesondere bei einer solchen Verwendung der elektrischen Baugruppe ist keine Kühlung der elektrischen Baugruppe auf herkömmliche Weise möglich. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist eine solche Kühlung nicht erforderlich, da durch diese erfindungsgemäße Lösung eine thermische Optimierung und somit ein funktionierendes Thermomanagement der elektrischen Baugruppe erreicht wird.
Ohne die erfindungsgemäße Lösung, beispielsweise bei Aufteilung der LEDs in Zweiergruppen und Dreiergruppen mit jeweils einem einzelnen auf eine Effektivspannung von z.B. 10 V ausgelegten Vorwiderstand, würde es bei vorgeschriebenen elektrischen Belastungstests, beispielsweise bei einer transienten Überspannung von 17 V für 60 Minuten, zu Ausfällen einzelner LED-Gruppen durch massive Hitzeentwicklung einzelner elektrischer Vorwiderstände kommen, welche sich in die insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildete Leiterplatte einschmelzen und die gedruckten Silberleiterbahnen durchtrennen. Die Hitzeentwicklung erfolgt zudem auf der Leiterplatte asymmetrisch und besonders im Bereich einer Spannungseinspeisung.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird dies verhindert, denn bei der erfindungsgemäßen Lösung wird, wie oben beschrieben, eine variable Dicke der siebgedruckten Leiterbahnen verwendet, um dadurch eine Widerstandssteuerung der Leiterbahnen zu erreichen.
Des Weiteren wird für das Thermomanagement die erfindungsgemäße Optimierung mittels der elektrischen Vorwiderstände vorgenommen, welche bei der erfindungsgemäßen Lösung überdimensioniert sind und auf der Leiterplatte delokalisiert angeordnet sind, d. h. nicht ein elektrischer Vorwiderstand pro Bauelementgruppe, sondern der Widerstandswert, welcher zudem größer ist als erforderlich, wird auf mehrere Vorwiderstände pro Bauelementgruppe aufgeteilt und diese werden auf der Leiterplatte verteilt angeordnet, insbesondere abwechselnd nacheinander jeweils ein elektrischer Vorwiderstand und eine LED. Dadurch wird mittels der erfindungsgemäßen Lösung eine thermisch stabile elektrische Schaltung auf der aus Kunststoff ausgebildeten Leiterplatte erreicht.
Ohne die erfindungsgemäße Lösung wäre die elektrische Baugruppe und somit das insbesondere als Emblem ausgebildete Bauteil nicht in der Lage, die elektronischen Anforderungen zu bestehen. Es wäre dann beispielsweise zusätzlich eine teure Vorschaltplatine zur Reduzierung der Spannung erforderlich, welche durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden wird.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung einer Leiterplatte vorgesehen. Die Leiterplatte ist insbesondere aus Kunststoff ausgebildet. Bei dem Verfahren wird ein Kontaktstift, insbesondere aus Messing, die Leiterplatte durchdringend, d. h. von einer Flachseite in Richtung einer gegenüberliegenden Flachseite der Leiterplatte, in die Leiterplatte, insbesondere formschlüssig, eingepresst, bis eine Kragenausformung an einem stirnseitigen Ende des Kontaktstifts an einem Boden einer nutartigen Vertiefung in der Leiterplatte anliegt. Dieses stirnseitige Ende wird mit einer in die nutartige Vertiefung gedruckten Leiterbahn, insbesondere aus Silber, bedeckt. Der Kontaktstift wird mit einer Crimphülse vercrimpt. In die Crimphülse wird ein elektrisches Kabel, insbesondere mit einer Kabelendhülse, eingeführt, mit dem Kontaktstift elektrisch leitfähig kontaktiert und mit der Crimphülse vercrimpt. Über dem Kontaktstift, der Crimphülse und zumindest abschnittsweise über dem elektrischen Kabel, insbesondere über der Kabelendhülse, wird ein Schrumpfschlauch abdichtend angeordnet, d. h. aufgeschrumpft. Vorteilhafterweise wird die Leiterplatte bestückt und/oder mit mindestens einer anderen Komponente verklebt, bevor der Kontaktstift mit der Crimphülse vercrimpt wird.
Die Vercrimpung der Crimphülse mit dem Kontaktstift erfolgt insbesondere derart, dass der Kontaktstift in seiner Position in der Leiterplatte durch die Crimphülse verriegelt ist, wobei durch die Crimphülse insbesondere eine Bewegung des Kontaktstifts in Längsrichtung des Kontaktstifts unterbunden oder zumindest eingeschränkt ist. Die Crimphülse verhindert dabei insbesondere ein Zurückdrücken des Kontaktstifts entgegen der Einpressrichtung, wodurch insbesondere eine Kontaktierung des Kontaktstifts zu Leitpasten und/oder zur Leiterbahn am stirnseitigen Ende des Kontaktstifts in Funktion gehalten wird. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung kann bei industriell hergestellten Leiterplatten, insbesondere aus Kunststoff, mit insbesondere siebgedruckten Leiterbahnen eine sinnvolle und umwelteinflussstabile elektrisch leitfähige Kontaktierung für Kabel erzeugt werden. Insbesondere wird durch diese erfindungsgemäße Lösung ein durch Temperaturwechselwirkungen und Umwelteinflüsse verursachtes Lösen der elektrisch leitenden Verbindung des Kabels verhindert.
Bei einer direkten elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Leiterbahnen mit dem Kabel oder anderen Verbindungselementen würde aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien und durch eine geringe Verbindungskraft zu den Leiterbahnen bereits eine thermisch verursachte Bewegung ausreichen, um die Verbindung zu trennen und somit zu Fehlern in der elektrischen Kontaktierung zu führen. Dies wird durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden.
Die erfindungsgemäße Lösung wird beispielsweise zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung einer Leiterplatte eines Emblems, insbesondere eines beleuchteten Emblems, insbesondere eines Markenemblems eines Fahrzeugherstellers, welches an einem Fahrzeug anbringbar ist, verwendet.
Die oben erläuterten unterschiedlichen Aspekte der Erfindung können unabhängig voneinander oder auch in beliebigen Kombinationen angewandt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Bauteils ohne Verklebung seiner Komponenten, Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf eine Leiterplatte des Bauteils mit punktuell vorfixierten elektrischen Komponenten,
Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf eine Leiterplatte des Bauteils mit flächig vorfixierten elektrischen Komponenten,
Fig. 4 schematisch eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Bauteils mit verklebten Komponenten,
Fig. 5 schematisch eine Teilschnittdarstellung eines Abschnitts des Bauteils, und
Fig. 6 schematisch in Draufsicht einen Ausschnitt einer elektrischen Baugruppe.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der Figuren 1 bis 4 wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils 1 beschrieben. Das Bauteil 1 umfasst eine Leiterplatte 2 und eine Mehrzahl darauf angeordneter elektrischer Komponenten 3.
Das Bauteil 1 ist im dargestellten Beispiel ein beleuchtetes Emblem, insbesondere ein Markenemblem eines Fahrzeugherstellers, welches an einem Fahrzeug anbringbar ist. Die elektrischen Komponenten 3 umfassen insbesondere LEDs zur Beleuchtung des Emblems, und im dargestellten Beispiel zusätzlich elektrische Widerstände. Sie können auch weitere elektrische Bauteile umfassen.
Das Bauteil 1 umfasst, wie bereits erwähnt, eine Baugruppe 17 mit der Leiterplatte 2, welche hier aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoff, im dargestellten Beispiel aus Polymethylmethacrylat (PMMA), ausgebildet ist. Auf der Leiterplatte 2 sind Leiterbahnen 4, insbesondere aus Silber, angeordnet. Die Leiterbahnen 4 sind auf die Leiterplatte 2 gedruckt, insbesondere siebgedruckt. Auf den Leiterbahnen 4 sind die elektrischen Komponenten 3 angeordnet. Die Leiterplatte 2 ist vorteilhafterweise opak und transluzent ausgebildet, so dass von den LEDs abgestrahltes Licht diffus streuend hindurchstrahlen kann. Die Leiterplatte 2 bildet somit auch einen Diffusor.
Zum Schutz der elektrischen Komponenten 3, insbesondere der LEDs, und zur Ausbildung des Emblems ist eine Abdeckung 5 vorgesehen. Diese Abdeckung 5 ist beispielsweise aus Polycarbonat (PC) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und/oder aus einem oder mehreren anderen Materialien ausgebildet. Beispielweise ist diese Abdeckung 5 verchromt. Sie wird dann beispielsweise auch als Chromcover bezeichnet. Bei einer verchromten Ausbildung der Abdeckung 5 ist die Abdeckung 5 beispielsweise aus Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS) oder aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder aus einem oder mehreren anderen Materialien ausgebildet. Die Abdeckung 5 bildet beispielsweise ein Dekorteil des Bauteils 1. An einer den LEDs zugewandten Innenseite der Abdeckung 5 ist eine, beispielsweise weiße, Reflektorfolie 6 angeordnet. Durch diese Ausbildung des Bauteils 1 wird die mittels Lichtstrahlen S dargestellte Abstrahlung des Lichts der LEDs erreicht.
Um das als Emblem ausgebildete Bauteil 1 am Fahrzeug befestigen zu können, ist im dargestellten Beispiel zudem ein Klebeband 7 vorgesehen, welches an einer von den LEDs abgewandten Unterseite der Leiterplatte 2 angeordnet ist.
Insbesondere für das als am Fahrzeug anbringbares Emblem ausgebildete Bauteil 1 ist es erforderlich, die Leiterplatte 2 mit der Abdeckung 5 derart zu verbinden, dass die elektrischen Komponenten 3 auf der Leiterplatte 2 vor Umwelteinflüssen, die insbesondere zu einem Feuchtigkeitseintrag und somit zu einer Korrosion der Leiterbahnen 4 führen, geschützt sind. Dieser Schutz muss auch bei Temperaturen zwischen -30°C und 80°C und auch bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Bauteils 1 sichergestellt sein. Des Weiteren soll mittels der LEDs ein homogenes Lichtbild zur Beleuchtung des als Emblem ausgebildeten Bauteils 1 erzeugt werden.
Um dies zu erreichen, ist beispielsweise ein Vollverguss der elektrischen Komponenten 3, zum Beispiel mittels eines UV-Klebstoffs 8, denkbar. Bei einem solchen ausschließlichen Vollverguss wären die elektrischen Komponenten 3 zwar bei Raumtemperatur gegen Umwelteinflüsse geschützt, jedoch unterscheiden sich bei großen Temperaturunterschieden Wärmeausdehnungskoeffizienten aller Komponenten des Bauteils 1 derart stark, dass Scherkräfte, die vom UV-Klebstoff 8 auf die elektrischen Komponenten 3 übertragen werden, so groß sind, dass die elektrischen Komponenten 3 von den Leiterbahnen 4 gerissen werden. Des Weiteren lässt sich auf diese Weise kein homogenes Lichtbild erzeugen.
Daher ist im hier beschriebenen Verfahren vorgesehen, die elektrischen Komponenten 3 zunächst auf der aus Kunststoff ausgebildeten Leiterplatte 2, insbesondere mittels eines Fixierklebstoffs 9, vorzufixieren und erst danach den Vollverguss vorzunehmen. D. h. die die elektrischen Komponenten 3 werden, nachdem sie auf der Leiterplatte 2 vorfixiert wurden, mit dem UV-Klebstoff 8 vollständig vergossen, wodurch vorteilhafterweise auch die Abdeckung 5 mit der Leiterplatte 2 verbunden wird.
Durch dieses Vorfixierung der elektrischen Komponenten 3 auf der Leiterplatte 2 aus Kunststoff wird verhindert, dass die Scherkräfte zwischen dem UV-Klebstoff 8 und den elektrischen Komponenten 3 zu hoch werden, und zudem werden die aus Silber ausgebildeten Leiterbahnen 4 vor einer chemischen Reaktion mit dem UV-Klebstoff 8 geschützt.
Der Fixierklebstoff 9 ist bspw. ein mit UV-Licht aushärtender Klebstoff auf Acrylat-Basis. Der UV-Klebstoff 8 kann ein Klebstoff mit zwei Aushärtemechanismen sein, insbesondere ein Klebstoff, der mit UV-Licht und mit Feuchtigkeit aushärtet. Auch der UV-Klebstoff 8 kann auf Acrylat-Basis ausgebildet sein. Solche Klebstoffe mit zwei Aushärtemechanismen werden bspw. von der Firma Delo (www.delo.de) unter dem Markennamen DUALBOND® vertrieben.
Beim Aushärten mittels UV-Licht kann Feuchtigkeit freigesetzt werden. Durch den zweiten Aushärtemechanismus wird die Feuchtigkeit wieder aufgenommen und im Polymer umgesetzt. Hierdurch verbleibt keine Restfeuchtigkeit im endgültig ausgehärtetem Bauteil. Die Leiterbahnen, insbesondere wenn sie aus Silber ausgebildet sind, sind korrosionsempfindlich. Leiterbahnen aus Kupfer bilden unter Feuchtigkeitseinfluss eine Patina, welche den elektrischen Widerstand verändern kann. Durch die Schicht aus Fixierklebstoff 9 sind die Leiterbahnen beim zweiten Klebeschritt abgedeckt und vor der vorübergehend vorliegenden Feuchtigkeit geschützt. Da die Leiterplatte 2 beim Aufträgen des Fixierklebstoffes 9 frei liegt, kann die beim Aushärten des Fixierklebstoffes 9 entstehende Feuchtigkeit schnell und vollständig entweichen, ohne dass sie die Leiterbahnen 4 schädigt.
Zur Vorfixierung wird beispielsweise mittels eines Ventils, insbesondere mittels eines Jet-Ventils, in einer insbesondere als SMD-Bestücker ausgebildeten Bestückervorrichtung, mittels welcher auch die elektrischen Komponenten 3 auf die Leiterplatte 2 aufgebracht werden, der Fixierklebstoff 9 aufgebracht, insbesondere derart, dass der Fixierklebstoff 9 die Leiterbahnen 4 benetzt und die elektrischen Komponenten 3 umschließt und auf der Leiterplatte 2 befestigt. Bei den LEDs wird der Fixierklebstoff 9 dabei vorteilhafterweise derart aufgebracht, dass die LEDs in Hauptabstrahlrichtung freigelassen werden, um unerwünschte Farbeinflüsse durch Medienwechsel zu vermeiden. Alternativ zum Aufbringen des Fixierklebstoffs 9 mittels der Bestückervorrichtung kann der Fixierklebstoff 9 auch an einem anderen Ort, d. h. nicht unbedingt an dem Ort, an welchem die Bestückung der Leiterplatte 2 erfolgt, und/oder mit einer anderen Vorrichtung aufgebracht werden. Das Aufbringen des Fixierklebstoffs 9 erfolgt dann jedoch insbesondere ebenfalls derart, dass der Fixierklebstoff 9 die Leiterbahnen 4 benetzt und die elektrischen Komponenten 3 umschließt und auf der Leiterplatte 2 befestigt. Bei den LEDs wird der Fixierklebstoff 9 dabei vorteilhafterweise ebenfalls derart aufgebracht, dass die LEDs in Hauptabstrahlrichtung freigelassen werden, um unerwünschte Farbeinflüsse durch Medienwechsel zu vermeiden.
Die Leiterplatte 2 mit den vorfixierten elektrischen Komponenten 3 wird nach einem Aushärten des Fixierklebstoffs 9 mit der Abdeckung 5 verklebt. Hierbei wird ein Klebekanal K zwischen der Leiterplatte 2 und der Abdeckung 5 vollständig mit dem UV-Klebstoff 8 gefüllt und anschließend durch die transluzente Leiterplatte 2 hindurch mittels einer UV-Lampe ausgehärtet. Diese Form der Verklebung führt dazu, dass die Scherkräfte nicht mehr direkt auf die einzelnen elektrischen Komponenten 3 wirken, sondern auf die gesamte Vorfixierung aller beteiligten Komponenten. Die elektrischen Komponenten 3 bleiben dadurch auf den Leiterbahnen 4 kleben und das mittels dieses Verfahrens hergestellte Bauteil 1 besteht auch geforderte Rahmenbedingungen der Umwelteinflüsse.
Die Vorfixierung der elektrischen Komponenten 3 auf der Leiterplatte 2 kann punktuell erfolgen, wie in Figur 2 gezeigt, oder flächig, wie in Figur 3 gezeigt. Die punktuelle Vorfixierung der elektrischen Komponenten 3 kann sehr platzsparend und mit wenig Material, insbesondere Fixierklebstoff 9, und mit wenig Aufwand umgesetzt werden. Bei dieser punktuellen Vorfixierung werden die elektrischen Komponenten 3 jeweils nur an ihren Seiten punktuell auf der Leiterplatte 2 fixiert. Diese punktuelle Vorfixierung ist allerdings deutlich schwächer als die flächige Vorfixierung.
Bei der flächigen Vorfixierung werden die elektrischen Komponenten 3, vorteilhafterweise einschließlich der insbesondere aus Silber ausgebildeten Leiterbahnen 4, mit dem Fixierklebstoff 9 umschlossen. Je nach elektrischer Komponente 3, insbesondere bei den LEDs, kann es notwendig sein, die jeweilige elektrische Komponente 3 oben freizulassen und nur an allen Seiten, d. h. umfangsseitig, auf der Leiterplatte 2 zu befestigen. Diese flächige Vorfixierung ist deutlich stabiler als die punktuelle Vorfixierung.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des Bauteils 1 ohne Vorfixierung mittels des Fixierklebstoffs 9 und ohne Verklebung mittels des UV-Klebstoffs 8, wodurch keine umweltstabile Verklebung erreicht ist. Wie anhand der weiteren Ausführungsform des Bauteils 1 in Figur 4 gezeigt, werden im Gegensatz zu dieser in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform des Bauteils 1, um eine umweltstabile Verklebung zu erreichen, in dem hier beschriebenen Verfahren zunächst die elektrischen Komponenten 3 auf die beschriebene Weise entweder punktuell oder flächig auf der Leiterplatte 2 vorfixiert, insbesondere mittels des Fixierklebstoffs 9. Anschließend wird diese Vorfixierung, d. h. der Fixierklebstoff 9, ausgehärtet.
Vorteilhafterweise wird danach, insbesondere kurz vor dem vollständigen Verkleben mittels des UV-Klebstoffs 8, die gesamte Leiterplatte 2 plasmabehandelt, insbesondere auch eine Oberfläche der LEDs. Dies erfolgt, um eine Delamination des UV-Klebstoffs 8 von einem Silikonverguss der LEDs und eine daraus resultierende Entstehung von Luftblasen oberhalb der LEDs zu vermeiden, da dies einen Medienwechsel und somit eine Farbinhomogenität des von den LEDs abgestrahlten Lichts zur Folge hätte. Durch die Plasmabehandlung wird eine Haftungsverbesserung, insbesondere der Silikonvergussoberfläche der LEDs, für den UV-Klebstoff 8 erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird auch die Reflektorfolie 6 plasmabehandelt, um eine bessere Haftung des UV-Klebstoffs 8 zu erreichen. Anschließend wird die Leiterplatte 2 mit den vorfixierten elektrischen Komponenten 3 mit der Abdeckung 5 verklebt. Hierbei wird die Abdeckung 5 mit der darin bereits angeordneten Reflektorfolie 6 auf die Leiterplatte 2 aufgesetzt und, wie oben bereits beschrieben, der Klebekanal K zwischen der Leiterplatte 2 und der Abdeckung 5 vollständig mit dem UV-Klebstoff 8 gefüllt und anschließend durch die transluzente Leiterplatte 2 hindurch mittels einer UV-Lampe ausgehärtet.
Das Klebeband 7 kann beispielsweise bereits zu Beginn, d. h. bereits vor den beschriebenen Verfahrensschritten, oder beispielsweise zum Schluss, d. h. nach den beschriebenen Verfahrensschritten, oder beispielsweise während des beschriebenen Verfahrensablaufs auf die Unterseite der Leiterplatte 2 aufgebracht werden.
Für eine elektrische Energieversorgung, insbesondere der LEDs 3, ist es erforderlich, die Leiterbahnen 4 auf der Leiterplatte 2 mit mindestens einem elektrischen Kabel 10 elektrisch leitfähig zu kontaktieren. Diese Kontaktierstelle muss dabei derart ausgeführt werden, dass sie Umwelteinflüssen standhalten kann, beispielsweise Temperaturen von - 30°C bis 90°C, ohne dass diese Kontaktierstelle beschädigt wird und die Kontaktierung sich löst.
Eine Haltekraft der Verbindung des Kabels 10 mit den Leiterbahnen 4 muss beispielsweise Zugkräften von mindestens 40 N bis 50 N standhalten und vorteilhafterweise erst nach der Leiterplatte 2 versagen. Problematisch dabei ist, dass die Gefahr besteht, dass sich durch Temperaturwechselwirkungen und Umwelteinflüsse die Kontaktierung löst. Durch verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendeter Materialien und eine geringe Verbindungskraft zu den Leiterbahnen 4 reicht beispielsweise bereits eine thermisch verursachte Bewegung aus, um die Verbindung zu trennen und zu Fehlern in der Kontaktierung zu führen.
Um dies zu vermeiden und eine gegen Umwelteinflüsse stabile elektrisch leitfähige Kontaktierung der Leiterplatte 2 zu schaffen, ist, wie in Figur 5 gezeigt, in einem Verfahren zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Leiterplatte 2 vorgesehen, dass, noch bevor die Leiterplatte 2 mit den Leiterbahnen 4 bedruckt wird, ein vorteilhafterweise aus Messing ausgebildeter Kontaktstift 11, auch als Messingpin bezeichnet, in eine Passung der Leiterplatte 2, insbesondere formschlüssig, eingepresst und in eine in die Leiterplatte 2 eingebrachte, insbesondere gefräste, nutartige Vertiefung 12 versenkt wird, bis eine Kragenausformung 13 an einem stirnseitigen Ende des Kontaktstifts 11 an einem Boden der nutartigen Vertiefung 12 anliegt. D. h. der Kontaktstift 11 wird die Leiterplatte 2 von einer Flachseite, insbesondere der Oberseite, in Richtung einer gegenüberliegenden Flachseite, insbesondere der Unterseite, durchdringend in die Leiterplatte 3 eingepresst, insbesondere formschlüssig eingepresst, bis die Kragenausformung 13 am Boden der nutartigen Vertiefung 12 anliegt.
Anschließend wird die Leiterplatte 2 mit den Leiterbahnen 4 bedruckt und dabei die nutartige Vertiefung 12 vollständig, insbesondere mit Silberleiterbahnpaste, gefüllt. Das stirnseitige Ende des Kontaktstifts 11 mit der Kragenausformung 13 wird somit vorteilhafterweise mit der in die nutartige Vertiefung 12 gedruckten Leiterbahn 4, insbesondere aus Silber, bedeckt. Die Kragenausformung 13 des Kontaktstifts 11 verhindert somit eine Bewegung des Kontaktstifts 11 aus der Leiterplatte 2 heraus, da er nun mit einer Anlageseite am Boden der nutartigen Vertiefung 12 anliegt, wodurch ein vollständiges Durchschieben durch die Leiterplatte 2 hindurch verhindert ist, und die gegenüberliegenden Anlageseite mit der Leiterbahn 4 bedeckt ist, so dass auch ein Zurückschieben des Kontaktstifts 11 verhindert ist. Der Kontaktstift 11 ist somit sicher in der Leiterplatte 2 verankert.
Anschließend kann die Leiterplatte 2 beispielsweise fertig verarbeitet, bestückt und im hier beschriebenen Beispiel zur Ausbildung des Bauteils 1 auf die oben beschriebene Weise mit der Abdeckung 5 verklebt werden.
Zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung dieses Kontaktstifts 11 und somit der Leiterplatte 2, insbesondere der Leiterbahnen 4 und somit insbesondere der LEDs 3, wird eine Crimphülse 14 mit dem Kontaktstift 11 vecrimpt. In diese Crimphülse 14 wird, ausgehend von der vom Kontaktstift 11 abgewandten Seite, das Kabel 10, vorteilhafterweise mit einer Kabelendhülse 15, eingeführt, mit dem Kontaktstift 11 elektrisch leitfähig kontaktiert und mit der Crimphülse 14 vercrimpt. Die elektrisch leitfähige Kontaktierung des Kabels 10 mit dem Kontaktstift 11 kann dabei durch direkten elektrisch leitfähigen Kontakt des Kabels 10, insbesondere der Kabelendhülse 15, mit dem Kontaktstift 11 und/oder über die Crimphülse 14 erfolgen.
Um die auf diese Weise hergestellte Verbindung, insbesondere die elektrisch leitfähige Kontaktierung, gegen Feuchtigkeit zu schützen, wird anschließend ein Schrumpfschlauch 16 über die gesamte Verbindung gezogen und geschrumpft, d. h. insbesondere über den Kontaktstift 11, die Crimphülse 14 und zumindest abschnittsweise über das Kabel 10, insbesondere über die Kabelendhülse 15.
Die Vercrimpung der Crimphülse 14 mit dem Kontaktstift 11 erfolgt insbesondere derart, dass der Kontaktstift 11 in seiner Position in der Leiterplatte 2 durch die Crimphülse 14 verriegelt ist, wobei durch die Crimphülse 14 insbesondere eine Bewegung des Kontaktstifts 11 in Längsrichtung des Kontaktstifts 11 vorteilhafterweise ausgeschlossen ist. Hierzu wird die Crimphülse 14 vorteilhafterweise, wie in Figur 5 gezeigt, derart mit dem Kontaktstift 11 vercrimpt, dass ein stirnseitiges Ende der Crimphülse 14 an der Unterseite der Leiterplatte 2 anliegt.
Die Crimphülse 14 erfüllt somit eine Verriegelungsfunktion für den Kontakstift 11 und verhindert dadurch insbesondere ein Zurückdrücken des Kontaktstifts 11 entgegen der Einpressrichtung, wodurch insbesondere eine Kontaktierung des Kontaktstifts 11 zu Leitpasten und/oder zur Leiterbahn 7 am stirnseitigen Ende des Kontaktstifts 11 in Funktion gehalten wird.
Diese Form der Verbindung, insbesondere der elektrisch leitfähigen Kontaktierung, ermöglicht eine elektrisch leitfähige Kontaktierung der insbesondere aus Silber ausgebildeten Leiterbahnen 4 der Leiterplatte 2 mit regulären elektrischen Kabeln 10, welche Temperatureinflüssen und Umwelteinflüssen standhält. Zudem wird dadurch auch ein einfaches und insbesondere zunächst noch kabelloses Handling des Bauteils 1 ermöglicht, d. h. insbesondere eine kabellose Herstellung, wobei die elektrischen Kabel 10 dann beispielsweise erst zum Schluss, beispielsweise am Ende der Herstellung oder bei der Montage des Bauteils 1, insbesondere am Fahrzeug, angeschlossen werden.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung dieser elektrischen Baugruppe 17 in einer Draufsicht, wobei hier aus Gründen der vereinfachten und übersichtlichen Darstellung nur ein Abschnitt dieser elektrischen Baugruppe 17 dargestellt ist. Die elektrischen Komponenten 3 können eine Mehrzahl von LEDs 18 und eine Mehrzahl elektrischer Vorwiderstände 19 sein.
Die LEDs 18 und elektrischen Vorwiderstände 19 sind in mehrere Bauelementgruppen 20 aufgeteilt, wobei die LEDs 18 und elektrischen Vorwiderstände 19 jeder Bauelementgruppe 20 elektrisch in Reihe geschaltet sind und die Bauelementgruppen 20 zueinander elektrisch parallel geschaltet sind. Eine elektrische Kontaktierung der LEDs 18 und der elektrischen Vorwiderstände 19 erfolgt über Leiterbahnen 4, welche als siebgedruckte Silberleiterbahnen auf der Leiterplatte 2 ausgebildet sind.
Die Baugruppe 17 ist Bestandteil eines Bauteils 1 wie es in Fig. 1 gezeigt und oben erläutert ist.
Bei einer herkömmlichen Ausbildung der elektrischen Baugruppe 17, beispielsweise bei einer Anordnung der LEDs 18 in Zweiergruppen und Dreiergruppen mit jeweils einem elektrischen Vorwiderstand 19, der auf eine Effektivspannung von 10 V ausgelegt ist, würde es bei vorgeschriebenen elektrischen Belastungstests, beispielsweise bei einer transienten Überspannung von 17 V für 200 Minuten, zu Ausfällen einzelner LED Gruppen durch massive Hitzeentwicklung einzelner elektrischer Vorwiderstände 19 kommen, welche sich in die Leiterplatte 2 aus thermoplastischem Kunststoff einschmelzen und die gedruckten Silberleiterbahnen durchtrennen. Zudem würde eine Hitzeentwicklung der Leiterbahnen 4 asymmetrisch und besonders im Bereich einer elektrischen Spannungseinspeisung stattfinden.
Die Überhitzung der elektrischen Vorwiderstände 19 resultiert daraus, dass bei dem hier beschriebenen Anwendungsfall des beleuchteten Emblems, insbesondere des zur Anbringung am Fahrzeug vorgesehenen beleuchteten Markenemblems, keine Möglichkeit einer Kühlung der elektrischen Baugruppe 17, insbesondere der Leiterplatte 2, über herkömmliche Kühlkonzepte besteht. Insbesondere ist keine Kühlung durch Luftzufuhr, mittels Kühlsegmenten oder über einen Wärmetransport nach außen möglich. Insbesondere bei einer elektrischen Überspannung überhitzen die elektrischen Vorwiderstände 19, da diese elektrische Überspannung an den elektrischen Vorwiderständen 19 abfällt.
Die asymmetrische Hitzeverteilung resultiert aus einem bei den gedruckten Silberleiterbahnen auch bei kurzen Distanzen nicht zu vernachlässigenden Widerstandsabfall. Dabei steigt der elektrische Widerstand, der an den Leiterbahnen 4 abfällt, mit zunehmender Entfernung zur elektrischen Spannungseinspeisung an. Dieser elektrische Widerstand, der an den Leiterbahnen 4 abfällt, belastet somit auch bei Überspannung nicht den jeweiligen elektrischen Vorwiderstand 19, sondern die Leiterbahnen 4. Als Nebeneffekt wird durch daraus resultierende verschiedene elektrische Spannungen zusätzlich auch ein von den LEDs 18 erzeugtes Lichtbild negativ beeinflusst.
Um diese Probleme zu lösen und eine thermisch stabile elektrische Schaltung auf der Leiterplatte 2 und somit eine thermisch stabile elektrische Baugruppe 17 für das Bauteil 1 zu realisieren, ohne zusätzliche Kühlkonzepte zu verwenden, sind ein Thermomanagement und thermische Optimierungen vorgesehen, welche im Folgenden, insbesondere anhand des in Figur 6 schematisch dargestellten Beispiels, beschrieben werden.
Bei der hier beschriebenen Lösung ist vorgesehen, dass die Bauelementgruppen 20, welche zueinander elektrisch parallel geschaltet sind, jeweils die gleiche Anzahl LEDs 18 aufweisen, im dargestellten Beispiel jeweils zwei LEDs 18, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Des Weiteren sind die Bauelementgruppen 20 auf größere elektrische Spannungen ausgelegt. Hierzu werden insbesondere überdimensionierte elektrische Vorwiderstände 19 verwendet. Insbesondere ist ein Widerstandswert der elektrischen Vorwiderstände 19 der jeweiligen Bauelementgruppe 20 höher als für einen zulässigen Stromfluss durch die LEDs 18 der jeweiligen Bauelementgruppe 20 erforderlich. Dadurch fällt auch bei einer normalen elektrischen Spannung mehr elektrische Spannung an den Vorwiderständen 19 ab, aber die höheren Vorwiderstände 19 halten größere Belastung aus ohne zu überhitzen.
Des Weiteren sind die elektrischen Vorwiderstände 19 geteilt, d. h. es ist in der jeweiligen Bauelementgruppe 20 nicht ein einzelner großer elektrischer Vorwiderstand 19 vorgesehen, sondern mehrere kleine elektrische Vorwiderstände 19, welche zueinander und zu den LEDs 18 ihrer Bauelementgruppe 20 elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Dabei ist vorgesehen, dass die elektrischen Vorwiderstände 19 vorteilhafterweise zwischen den LEDs 18 angeordnet sind, d. h. in der jeweiligen Bauelementgruppe 20 ist nacheinander abwechselnd ein elektrischer Vorwiderstand 19 und eine LED 18 angeordnet, wie in Figur 6 gezeigt. Hier sind, wie bereits beschrieben, pro Bauelementgruppe 20 zwei LEDs 18 und somit auch zwei elektrische Vorwiderstände 19 vorgesehen, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Somit ist in der jeweiligen Bauelementgruppe 20 ein elektrischer Vorwiderstand 19, danach eine LED 18, danach wieder ein elektrischer Vorwiderstand 19 und danach wieder eine LED 18 angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet. Elektrotechnisch ergibt diese Aufteilung der elektrischen Vorwiderstände 19 keinen relevanten Unterschied, jedoch wird dadurch eine optimierte Wärmeverteilung erreicht, indem wenige starke lokale Erhitzungspunkte vermieden werden und stattdessen mehrere auf der Leiterplatte 2 stärker flächig verteilte Erwärmungspunkte mit einer geringeren Erwärmung erreicht werden. D. h. durch diese Lösung wird eine bessere Verteilung der sich erwärmenden Vorwiderstände 19 auf der Leiterplatte 2 erreicht, wodurch eine starke Erhitzung der Leiterplatte 2 an wenigen Punkten durch wenige große elektrische Vorwiderstände 19 vermieden wird und stattdessen eine flächig verteilte geringere Erwärmung der Leiterplatte 2 an vielen Punkten durch viele kleinere elektrische Vorwiderstände 19 erreicht wird, welche die Leiterplatte 2 und die Leiterbahnen 4 nicht schädigt.
Vorteilhafterweise werden zusätzlich die gedruckten Leiterbahnen 4 mit verschiedenen Dicken ausgeführt, um den Anteil der elektrischen Spannung, der an den Leiterbahnen 4 abfällt, konstanter zu gestalten. Insbesondere werden die Leiterbahnen 4 im Bereich der elektrischen Spannungseinleitung dicker, insbesondere breiter, ausgebildet und mit zunehmendem Abstand zur elektrischen Spannungseinleitung zunehmend dünner, insbesondere schmaler, ausgebildet.
Bei seriell geschalteten Bauelementgruppen kann es auch zweckmäßig sein, die vom Punkt der Spannungseinleitung entfernteren Leiterbahnen dicker, d.h. breiter auszubilden, um vom Spannungseinleitungspunkt entfernte Bauelementgruppen ausreichend mit Strom zu versorgen.
Bei dieser Lösung ist die elektrische Schaltung somit hinsichtlich eines Thermomanagements optimiert, insbesondere durch die variable Leiterbahndicke und einen aktiven Wärmeabbau durch die beschriebene Auslegung und Positionierung der elektrischen Vorwiderstände 19.
Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung kurz aufgeführt:
1. Beispiel eines Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1), welches eine Leiterplatte (2) und eine Mehrzahl darauf angeordneter elektrischer Komponenten (3) umfasst, wobei die elektrischen Komponenten (3) auf der aus Kunststoff ausgebildeten Leiterplatte (2) mittels eines Fixierklebstoffs (9) vorfixiert werden und danach mit einem UV-Klebstoff (8) vollständig vergossen werden. Verfahren nach Beispiel 1, wobei ein Emblem ausgebildet wird, wobei die aus Polymethylmethacrylat ausgebildete Leiterplatte (2) mit einer verchromten Abdeckung (5) aus Polycarbonat und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol verbunden wird. Verfahren nach Beispiel 2, wobei die Leiterplatte (2) mit der verchromten Abdeckung (5) verklebt wird, indem ein Klebekanal (K) zwischen der Leiterplatte (2) und der verchromten Abdeckung (5) vollständig mit dem UV-Klebstoff (8) gefüllt wird und der UV-Klebstoff (8) anschließend durch die transluzente Leiterplatte (2) hindurch mittels einer UV-Lampe bestrahlt und dadurch ausgehärtet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Fixierklebstoff (9) zum Vorfixieren der elektrischen Komponenten (3) mittels eines Ventils an einer Bestückervorrichtung, mittels welcher die elektrischen Komponenten (3) auf die Leiterplatte (2) aufgebracht werden, zumindest abschnittsweise auf die Leiterplatte (2) und die elektrischen Komponenten (3) aufgebracht wird. Beispiel einer elektrische Baugruppe (17), umfassend eine Leiterplatte (2) und eine Mehrzahl darauf angeordneter LEDs (18), wobei
- die Leiterplatte (2) aus Kunststoff ausgebildet ist,
- die LEDs (18) in mehrere Bauelementgruppen (20) aufgeteilt sind, wobei die LEDs (18) jeder Bauelementgruppe (20) elektrisch in Reihe geschaltet sind und die Bauelementgruppen (20) zueinander elektrisch parallel geschaltet sind, wobei jede Bauelementgruppe (20) eine Mehrzahl von elektrischen Vorwiderständen (5) umfasst, die mit den LEDs (18) der jeweiligen Bauelementgruppe (20) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei nacheinander abwechselnd ein elektrischer Vorwiderstand (19) und mindestens eine LED (18) angeordnet ist,
- ein Widerstandswert der elektrischen Vorwiderstände (19) der jeweiligen Bauelementgruppe (20) höher ist als für einen zulässigen Stromfluss durch die LEDs (18) der jeweiligen Bauelementgruppe (20) erforderlich, und - Leiterbahnen (4) auf der Leiterplatte (2) an verschiedenen Positionen der Leiterplatte (2) eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Elektrische Baugruppe (17) nach Beispiel 5, wobei die Leiterbahnen (4) als Silberleiterbahnen mittels Siebdruck ausgebildet sind. Elektrische Baugruppe (17) nach Beispiel 4 oder 5, wobei die Bauelementgruppen (20) jeweils zwei LEDs (18) aufweisen. Elektrische Baugruppe (17) nach einem der Beispiele 4 bis 6, wobei die Bauelementgruppen (20) jeweils zwei elektrische Vorwiderstände (19) aufweisen. Beispiel eines Verfahrens zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung einer Leiterplatte (2), insbesondere in Kombination mit einem Verfahren nach den Beispielen 1 bis 4, wobei ein Kontaktstift (11) aus Messing die Leiterplatte (2) durchdringend in die Leiterplatte (2) formschlüssig eingepresst wird, bis eine Kragenausformung (13) an einem stirnseitigen Ende des Kontaktstifts (5) an einem Boden einer nutartigen Vertiefung (12) in der Leiterplatte (2) anliegt, wobei dieses stirnseitige Ende mit einer in die nutartige Vertiefung (12) gedruckten Leiterbahn (4) aus Silber bedeckt wird, wobei der Kontaktstift (11) mit einer Crimphülse (14) vercrimpt wird, wobei in die Crimphülse (14) ein elektrisches Kabel (10) eingeführt, mit dem Kontaktstift (11) elektrisch leitfähig kontaktiert und mit der Crimphülse (14) vercrimpt wird, und wobei über dem Kontaktstift (11), der Crimphülse (14) und zumindest abschnittsweise über dem elektrischen Kabel (10) ein Schrumpfschlauch (16) angeordnet wird. Verfahren nach Beispiel 9, wobei das elektrische Kabel (10) mit einer an diesem angeordneten Kabelendhülse (15) in die Crimphülse (14) eingeführt wird.
Verfahren nach Beispiel 9 oder 10 , wobei die Leiterplatte (2) bestückt wird, bevor der Kontaktstift (11) mit der Crimphülse (14) vercrimpt wird. Verfahren nach einem der Beispiele 10 oder 11 , wobei die Leiterplatte (2) mit mindestens einer anderen Komponente verklebt wird, bevor der Kontaktstift (11) mit der Crimphülse (14) vercrimpt wird.
Bezugszeichenliste
1 Bauteil
Leiterplatte elektrische Komponente
Leiterbahn
Abdeckung
Reflektorfolie
Klebeband
8 UV-Klebstoff
9 Fixierklebstoff
10 Kabel
11 Kontaktstift
12 Vertiefung
13 Kragenausformung
14 Crimphülse
15 Kabelendhülse
16 Schrumpfschlauch
17 Baugruppe
18 LEDs
19 Vorwiderstand
20 Bauelementgruppe
K Klebekanal
S Lichtstrahl

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1), welches eine Leiterplatte (2) und eine Mehrzahl darauf angeordneter elektrischer Komponenten (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Komponenten (3) auf der aus Kunststoff ausgebildeten Leiterplatte (2) mittels eines Fixierklebstoffs (9) vorfixiert werden und danach mit einem UV-Klebstoff (8) vollständig vergossen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emblem ausgebildet wird, wobei die aus Polymethylmethacrylat ausgebildete Leiterplatte (2) mit einer verchromten Abdeckung (5) aus Polycarbonat und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol verbunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) mit der verchromten Abdeckung (5) verklebt wird, indem ein Klebekanal (K) zwischen der Leiterplatte (2) und der verchromten Abdeckung (5) vollständig mit dem UV-Klebstoff (8) gefüllt wird und der UV-Klebstoff (8) anschließend durch die transluzente Leiterplatte (2) hindurch mittels einer UV-Lampe bestrahlt und dadurch ausgehärtet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierklebstoff (9) zum Vorfixieren der elektrischen Komponenten (3) mittels eines Ventils an einer Bestückervorrichtung, mittels welcher die elektrischen Komponenten (3) auf die Leiterplatte (2) aufgebracht werden, zumindest abschnittsweise auf die Leiterplatte (2) und die elektrischen Komponenten (3) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Klebstoff (8) ein mit Feuchtigkeit aushärtender Klebstoff verwendet wird.
6. Elektrische Baugruppe (17), umfassend eine Leiterplatte (2) und eine Mehrzahl darauf angeordneter LEDs (18), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Leiterplatte (2) aus Kunststoff ausgebildet ist,
- die LEDs (18) in mehrere Bauelementgruppen (20) aufgeteilt sind, wobei die LEDs (18) jeder Bauelementgruppe (20) elektrisch in Reihe geschaltet sind und die Bauelementgruppen (20) zueinander elektrisch parallel geschaltet sind, wobei jede Bauelementgruppe (20) eine Mehrzahl von elektrischen Vorwiderständen (19) umfasst, die mit den LEDs (18) der jeweiligen Bauelementgruppe (20) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei nacheinander abwechselnd ein elektrischer Vorwiderstand (19) und mindestens eine LED (18) angeordnet ist.
7. Elektrische Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Widerstandswert der elektrischen Vorwiderstände (19) der jeweiligen Bauelementgruppe (20) höher ist als für einen zulässigen Stromfluss durch die LEDs (18) der jeweiligen Bauelementgruppe (20) erforderlich, und/oder
- Leiterbahnen (4) auf der Leiterplatte (3) an verschiedenen Positionen der Leiterplatte (3) eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
8. Elektrische Baugruppe (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (4) als Silberleiterbahnen mittels Siebdruck ausgebildet sind.
9. Elektrische Baugruppe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelementgruppen (20) jeweils zwei LEDs (18) aufweisen.
10. Elektrische Baugruppe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelementgruppen (20) jeweils zwei elektrische Vorwiderstände (19) aufweisen.
11. Verfahrens zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Leiterplatte (2) des nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 hergestellten Bauteils und/oder des Bauteils nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktstift (11) aus Messing die Leiterplatte (2) durchdringend in die Leiterplatte (2) formschlüssig eingepresst wird, bis eine Kragenausformung (13) an einem stirnseitigen Ende des Kontaktstifts (5) an einem Boden einer nutartigen Vertiefung (12) in der Leiterplatte (2) anliegt, wobei dieses stirnseitige Ende mit einer in die nutartige Vertiefung (12) gedruckten Leiterbahn (4) aus Silber bedeckt wird, wobei der Kontaktstift (11) mit einer Crimphülse (14) vercrimpt wird, wobei in die Crimphülse (14) ein elektrisches Kabel (10) eingeführt, mit dem Kontaktstift (11) elektrisch leitfähig kontaktiert und mit der Crimphülse (14) vercrimpt wird, und wobei über dem Kontaktstift (11), der Crimphülse (14) und zumindest abschnittsweise über dem elektrischen Kabel (10) ein Schrumpfschlauch (16) angeordnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das elektrische Kabel (10) mit einer an diesem angeordneten Kabelendhülse (15) in die Crimphülse (14) eingeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Leiterplatte (2) bestückt wird, bevor der Kontaktstift (11) mit der Crimphülse (14) vercrimpt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Leiterplatte (2) mit mindestens einer anderen Komponente verklebt wird, bevor der Kontaktstift (11) mit der Crimphülse (14) vercrimpt wird.
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