DE102014013563A1

DE102014013563A1 - Method for producing a stocked, injectable circuit carrier unit, and circuit carrier unit

Info

Publication number: DE102014013563A1
Application number: DE102014013563.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Tanda; Christoph Ramsauer; Philipp Weissel
Original assignee: PLASTIC ELECTRONIC GmbH
Current assignee: PLASTIC ELECTRONIC GmbH
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-03-24
Also published as: WO2016042417A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer im bestückten Zustand umformbaren und/oder hinterspritzbaren Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) mit einer polymeren Schaltungsträgerfolie (1) sowie mit darauf angeordneten, bestückten (3) Leiterbahnen (2). Ferner betrifft die Erfindung eine bestückt umformbare und/oder hinterspritzbare Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4). Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Stützungsschicht (4) mit Aufnahmeausnehmungen für die Schaltungsbauteile (3) erstellt und flächig mit dem bestückten Schaltungsträger (1, 2, 3) verbunden, so dass die Schaltungsbauteile (3) in den Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht (4) zu liegen kommen. Die so erhaltene, bestückte Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) lässt sich in üblichen Kunststoffprozessen weiterverarbeiten, insbesondere tiefziehen und/oder mittels Film Insert Molding hinterspritzen. Nach optionaler Integration von transparenten Materialien (7) sowie optischen bzw. lichttechnischen Strukturen (8), Hinterspritzung, Aufbringung von Dekorlagen (14) und/oder Überzugsschichten werden multifunktionale, nahtlos freigeformte Kunststoffbauteile mit Elektronikintegration erhalten, insbesondere mit integrierter Berührungssensorik und mit integrierten Anzeigefunktionen.The invention relates to a method for producing a circuit carrier unit (1, 2, 3, 4) which can be deformed in the assembled state and / or injected with a polymeric circuit carrier foil (1) and with interconnected (3) conductor tracks (2) arranged thereon. Furthermore, the invention relates to a fitted deformable and / or injectable circuit carrier unit (1, 2, 3, 4). In the method according to the invention, a support layer (4) with receiving recesses for the circuit components (3) is created and surface connected to the assembled circuit carrier (1, 2, 3), so that the circuit components (3) in the receiving recesses of the support layer (4) come lie. The printed circuit board carrier unit (1, 2, 3, 4) thus obtained can be further processed in conventional plastic processes, in particular deep-drawing and / or back-injection by means of film insert molding. After optional integration of transparent materials (7) and optical or photometric structures (8), back injection, application of decorative layers (14) and / or coating layers are obtained multifunctional, seamlessly free molded plastic components with electronics integration, especially with integrated touch sensors and integrated display functions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer im bestückten Zustand umformbaren und/oder hinterspritzbaren Schaltungsträgereinheit gemäß Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsträgereinheit nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 15.The invention relates to a method for producing a circuit-formed in the assembled state and / or hinterspritzbaren circuit carrier unit according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a circuit carrier unit according to the preamble of claim 15th

Schaltungsträger zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Bauelementen und/oder zur Realisierung sonstiger elektrischer Funktionen wie beispielsweise Sensor- und Anzeigefunktionen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Schaltungsträger sind entweder als flexible Folienschaltungsträger oder als weitgehend starre bzw. geringfügig biegsame, starr-flexible Leiterplatten ausgeführt. Starre Leiterplatten werden dabei üblicherweise aus Epoxidharz und Glasfasergewebe, flexible Leiterplatten aus Kunststofffolien, beispielsweise aus Polyimid-(PI) oder Polyesterfolie (PET/PEN) hergestellt.Circuit carriers for receiving electrical or electronic components and / or for implementing other electrical functions such as sensor and display functions are known from the prior art. Such circuit carriers are designed either as flexible foil circuit carriers or as substantially rigid or slightly flexible, rigid-flexible printed circuit boards. Rigid circuit boards are usually made of epoxy resin and glass fiber fabric, flexible printed circuit boards made of plastic films, such as polyimide (PI) or polyester film (PET / PEN).

Als leitfähige Strukturen werden bei starren Leiterplatten zumeist Kupferlagen verwendet, die mittels Fotolithographie und durch Ätzvorgänge strukturiert werden. Bei flexiblen Folienschaltungsträgern werden leitfähige Strukturen teilweise auch aufgedampft, oder durch Lamination von Kupferfolien hergestellt. Als Alternative zur Ausbildung von Leiterbahnen, insbesondere auf Folien, sind auch gedruckte Silberleitbahnen bekannt. Hierzu wird eine Paste bzw. Tinte mit Silberpartikeln im Siebdruck oder mittels anderer Druckverfahren auf eine Folie aufgebracht und bildet nach Trocknung entsprechend leitfähige Strukturen. Bei der Verwendung gewisser Silberpasten kann ein solcher Schaltungsträger mit Leiterbahnen innerhalb relativ enger Grenzen auch umgeformt werden, die Herstellung bzw. Umformung ist jedoch vergleichsweise teuer und häufig unzuverlässig.In the case of rigid printed circuit boards, conductive layers are usually copper layers which are patterned by means of photolithography and by etching processes. In flexible film circuit carriers conductive structures are partially vapor-deposited, or produced by lamination of copper foils. As an alternative to the formation of printed conductors, in particular on films, printed silver conductive tracks are also known. For this purpose, a paste or ink with silver particles is applied by screen printing or by other printing processes on a film and forms after drying corresponding conductive structures. With the use of certain silver pastes, such a circuit carrier can also be reshaped with printed conductors within relatively narrow limits, but the manufacture or forming is comparatively expensive and often unreliable.

Elektronische Funktionalitäten werden heute vermehrt direkt in Kunststoffteile integriert. Damit sind Vorteile in Bezug auf Designmöglichkeiten, Robustheit, Kosten, Bauraum und sowie diverse weitere technische Vorteile verbunden, insbesondere auch in Kombination solche Kunststoffteile mit dekorativen Flächen an Geräten und Bedienungspanels. Hierfür sind Schaltungsträger erforderlich, die einerseits die elektronischen Anforderungen erfüllen, und die andererseits auf die Verwendung in der Kunststoffverarbeitung, wie Verformen oder Spritzguss, optimiert sind.Electronic functionalities are increasingly being integrated directly into plastic parts. This has advantages in terms of design options, robustness, cost, space and as well as various other technical advantages associated, especially in combination such plastic parts with decorative surfaces on devices and control panels. For this purpose, circuit carriers are required, on the one hand meet the electronic requirements, and on the other hand, are optimized for use in plastics processing, such as deformation or injection molding.

Die eingangs genannten, bekannten Schaltungsträger können jedoch üblicherweise nicht in Kunststoffprozessen weiterverarbeitet, beispielsweise in ein Kunststoffteil eingeformt oder mit Kunststoff beschichtet werden, da die für die Schaltungsträger verwendeten Trägermaterialien keine Verbindung mit in der Kunststoffverarbeitung verwendeten Materialien eingehen, und sich daher kein Haftverbund herstellen lässt. Auch sind bekannte Schaltungsträger üblicherweise nicht bzw. nur in engen Grenzen verformbar, insbesondere nicht frei umformbar im Sinne des Tiefziehens bzw. im Sinne einer 3D-Umformung, also einer Umformung aus der ebenen Form in eine Form mit sphärischen Flächenanteilen. Einerseits sind oft die Trägermaterialien nicht für eine derartige Verformung geeignet, andererseits können die leitfähigen Strukturen bekannter Schaltungsträger beim Verformen, insbesondere 3D-Verformen, leicht reißen und so ihre Leitfähigkeit verlieren.However, the known circuit carriers mentioned at the beginning can not usually be further processed in plastic processes, for example molded into a plastic part or coated with plastic, since the carrier materials used for the circuit carriers do not form a connection with materials used in plastics processing, and therefore no adhesive bond can be produced. Also known circuit carriers are usually not deformable or only within narrow limits, in particular not freely deformable in the sense of deep drawing or in the sense of a 3D forming, ie a transformation from the planar shape into a shape with spherical surface portions. On the one hand, the support materials are often not suitable for such a deformation, on the other hand, the conductive structures of known circuit substrate during deformation, in particular 3D deformation, easily break and thus lose their conductivity.

Zwar können auf Folie gedruckte Silberleiterbahnen bei Verwendung spezieller Silberpasten (in engen Grenzen) verformt, teilweise auch sphärisch bzw. 3D-umgeformt werden. Das mögliche Tiefziehverhältnis bei der freien Umformung derartiger gedruckter Silberleitbahnen ist dabei jedoch mit weniger als 2:1 relativ gering. Auch ist die Schichtdicke siebgedruckter Silberleiterbahnen vergleichsweise hoch, was zu sichtbaren Abzeichnungen der Leiterbahnstrukturen führen kann, beispielsweise auf später aufgebrachten Dekoroberflächen. Zudem weisen Leiterbahnen aus Silberpasten eine im Vergleich zu Kupferleiterbahnen geringere Leitfähigkeit auf, auch ist Silber vergleichsweise teuer. Weiterhin ist die Prozesssicherheit und -geschwindigkeit zur Herstellung gedruckter Silberleitbahnen auf Folie relativ gering, und der Ausschuss fällt verhältnismäßig hoch aus.Although silver printed conductors printed on film can be deformed (in narrow limits) using special silver pastes, in some cases also spherically or 3D-formed. However, the possible deep drawing ratio in the free deformation of such printed silver conductive tracks is relatively low with less than 2: 1. Also, the layer thickness of screen printed silver conductors is comparatively high, which can lead to visible marks of the conductor track structures, for example, on later applied decor surfaces. In addition, conductors of silver pastes have a lower conductivity compared to copper conductors, and silver is relatively expensive. Furthermore, the process reliability and speed for producing printed silver conductive tracks on film is relatively low and rejects are relatively high.

Überdies sind Fertigungsverfahren zur Herstellung herkömmlicher Schaltungsträger üblicherweise auf kleinere Flächen bis zu maximal 600 mm × 600 mm beschränkt, und auf großen Flächen überproportional teuer.Moreover, manufacturing methods for the production of conventional circuit boards are usually limited to smaller areas up to a maximum of 600 mm × 600 mm, and disproportionately expensive on large areas.

Schließlich ist insbesondere die Weiterverarbeitung von bereits mit elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen bestückten Schaltungsträgern in Kunststoffprozessen, wie beispielsweise im Kunststoff-Spritzguss, gemäß dem bekannten Stand der Technik problematisch. Wenn beispielsweise auf der mit Bauteilen bestückten Seite eines Schaltungsträgers mittels Spritzguss ein Thermoplast aufgebracht wird (Hinterspritzen/Vorspritzen, beispielsweise in Form von Film Insert Molding/FIM), so sind die Bauteile vor den Einwirkungen des fließenden Thermoplastwerkstoffs nicht geschützt. Es besteht die Gefahr der Beschädigung bzw. der Ablösung der elektrischen bzw. elektronischen Bauteile.Finally, in particular the further processing of already equipped with electrical or electronic components circuit carriers in plastic processes, such as in plastic injection molding, according to the known prior art is problematic. If, for example, a thermoplastic is applied to the component-mounted side of a circuit carrier by injection molding (injection-molding / projection, for example in the form of film insert molding / FIM), the components are not protected from the effects of the flowing thermoplastic material. There is a risk of damage or detachment of the electrical or electronic components.

Wenn weiterhin auf dem Schaltungsträger optoelektronische Bauelemente wie z. B. LEDs angeordnet sind, und wenn sodann auf der mit Bauteilen versehene Seite ein Thermoplast hinterspritzt wird, dann wird damit die erforderliche Beeinflussung der Lichtverteilung, Lichtleitung und Lichtemission im fertigen Bauteil nicht gelöst.If further on the circuit substrate optoelectronic devices such. B. LEDs are arranged, and if then on the component side provided with a thermoplastic is injected behind, then so that the required influence of Light distribution, light pipe and light emission in the finished component not solved.

Auch erfordern viele Prozesse in der Kunststoffweiterverarbeitung, wie z. B. Umformen und Spritzguss, dass die Bauteilseite eines bestückten Schaltungsträgers vollflächig an der Werkzeugwand z. B. des Spritzguss- oder Formwerkzeuges anliegt, was aufgrund des Überstands der montierten Bauteile kaum umzusetzen ist.Also require many processes in plastics processing, such. B. forming and injection molding that the component side of a populated circuit substrate over the entire surface of the tool wall z. B. the injection molding or molding tool is applied, which is hardly implement due to the supernatant of the assembled components.

Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer im bestückten Zustand umformbaren, hinterspritzbaren bzw. im Film-Insert-Molding-Prozess verarbeitbaren bestückten Schaltungsträgereinheit, sowie eine entsprechende Schaltungsträgereinheit zu schaffen, mit der die eingangs genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll die Schaltungsträgereinheit auch bei großen Flächenmaßen mit hoher Prozesssicherheit herstellbar sein, sie soll im bestückten Zustand eine effiziente Weiterverarbeitung in üblichen Kunststoffprozessen wie insbesondere Film-Insert-Molding oder Beschichtung erlauben, und sie soll zudem verformbar, insbesondere 3D-verformbar bzw. tiefziehbar sein.With this background, it is an object of the present invention to provide a method for producing a populated in the assembled state, hinterspritzbaren or processable in the film insert molding process populated circuit carrier unit, and a corresponding circuit carrier unit, with the aforementioned disadvantages of the prior overcome the technology. In particular, the circuit carrier unit should be produced with high process reliability even with large surface dimensions, it should allow in the assembled state efficient further processing in conventional plastic processes such as film insert molding or coating, and it should also be deformable, in particular 3D-deformable or thermoformable ,

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, und durch eine Schaltungsträgereinheit gemäß Patentanspruch 15 gelöst.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1, and by a circuit carrier unit according to claim 15.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer bestückt umformbaren und/oder hinterspritzbaren, bestückten Schaltungsträgereinheit. Die Schaltungsträgereinheit umfasst eine Schaltungsträgerfolie aus organischem Polymer, wobei die Schaltungsträgerfolie auf zumindest einer ihrer Oberflächenseiten zumindest eine darauf angeordnete Leiterbahn aufweist. Auf der Schaltungsträgerfolie ist weiterhin zumindest ein elektrisches oder elektronisches Schaltungsbauteil angeordnet, und mit der zumindest einen Leiterbahn elektrisch verbunden. Es versteht sich, dass im Sinne der Erfindung vorzugsweise mehrere Leiterbahnen und mehrere Schaltungsbauteile, ggf. auch auf beiden Seiten der Schaltungsträgerfolie, vorhanden sein können.The method according to the invention is used to produce a stocked circuitable and / or injectable, assembled circuit carrier unit. The circuit carrier unit comprises a circuit carrier foil of organic polymer, wherein the circuit carrier foil has at least one conductor track arranged thereon on at least one of its surface sides. Furthermore, at least one electrical or electronic circuit component is arranged on the circuit carrier foil, and is electrically connected to the at least one conductor track. It is understood that within the meaning of the invention preferably a plurality of interconnects and a plurality of circuit components, possibly also on both sides of the circuit substrate film may be present.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die nachfolgend angegebenen Verfahrensschritte.The method according to the invention comprises the following method steps.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt a) die Erzeugung zumindest einer Stützungsschicht, unter Aussparung zumindest einer Aufnahmeausnehmung für das zumindest eine Schaltungsbauteil in der Stützungsschicht. Die Stützungsschicht kann insbesondere durch Zuschnitt aus einem Folien- oder Plattenmaterial erzeugt werden.In the method according to the invention, in a first method step a), the generation of at least one support layer takes place, with the exception of at least one receiving recess for the at least one circuit component in the support layer. The backing layer can in particular be produced by cutting from a film or sheet material.

Nachfolgend erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt b) ein flächiges Verbinden zumindest einer bestückten Seite der Schaltungsträgerfolie mit der zugehörigen Stützungsschicht. Dabei wird das zumindest eine Schaltungsbauteil in die zumindest eine Aufnahmeausnehmung der Stützungsschicht aufgenommen.Subsequently, in a further method step b), a surface connection of at least one populated side of the circuit carrier foil with the associated supporting layer takes place. In this case, the at least one circuit component is received in the at least one receiving recess of the support layer.

Bezüglich der Patentansprüche und der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll grundsätzlich gelten, dass verwendete Abfolgebeschreibungen wie ”nachfolgend erfolgt” oder ”nach Verfahrensschritt x) erfolgt” nicht im Sinne von ”unmittelbar nach” zu verstehen sind, sondern lediglich im Sinne einer relativen zeitlichen Abfolge. Mit anderen Worten besagt beispielsweise der Ausdruck ”Nach Verfahrensschritt x) erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt y)...” lediglich, dass Verfahrensschritt y) dem Verfahrensschritt x) zeitlich nachfolgt. Damit ist jedoch nicht ausgeschlossen, sondern teilweise ausdrücklich vorgesehen, dass beispielsweise weitere Verfahrensschritte, insbesondere Verfahrensschritte gemäß bevorzugter Ausführungsformen, zwischen Verfahrensschritt x) und Verfahrensschritt y) eingefügt und durchgeführt werden können.With regard to the patent claims and the description of the method according to the invention, it should in principle be understood that sequence descriptions used "as follows" or "after method step x)" are not to be understood as meaning "immediately after", but only in the sense of a relative chronological sequence. In other words, for example, the expression "After method step x) is carried out in a further method step y) ..." merely that method step y) follows the method step x) in terms of time. However, this does not preclude but in part expressly provides that, for example, further method steps, in particular method steps according to preferred embodiments, can be inserted and carried out between method step x) and method step y).

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik vorteilhaft insofern, als sich hiermit im Unterschied zum Stand der Technik fertig bestückte Schaltungsträgereinheiten herstellen lassen, die effizient in Kunststoffverarbeitungsprozessen – wie beispielsweise Umformen, Film Insert Molding und Beschichten – weiterverarbeitet werden können, und die zudem umformbar, insbesondere auch 3D-umformbar bzw. tiefziehbar sind.The inventive method is compared to the above-described prior art advantageous insofar as this can be produced in contrast to the prior art fully populated circuit carrier units that can be efficiently processed in plastic processing processes - such as forming, film insert molding and coating - and the In addition, reshapeable, in particular 3D-formable or thermoformable.

Die Stützungsschicht ermöglicht dabei die problemlose und effiziente Weiterverarbeitung der dank der Erfindung effizient, schnell und kostengünstig komplett im flachen Zustand herstellbaren, und sodann abschließend verformbaren, fertig bestückten Schaltungsträgereinheit in Kunststoffprozessen wie beispielsweise im Kunststoff-Spritzguss. Wenn beispielsweise auf der mit Bauteilen bestückten Seite der Schaltungsträgereinheit mittels Spritzguss ein Thermoplast aufgebracht bzw. hinterspritzt wird, so sind die Bauteile in den Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht vor den Einwirkungen des fließenden Thermoplastwerkstoffs geschützt. Die beim Stand der Technik gegebene Gefahr der Beschädigung bzw. der Ablösung der Bestückungsbauteile, beispielsweise beim Film Insert Molding, ist mit der Erfindung damit überwunden.The support layer allows the problem-free and efficient further processing of the invention thanks to the invention efficiently, quickly and inexpensively in the flat state produced, and then finally deformable, fully populated circuit board unit in plastic processes such as plastic injection molding. If, for example, a thermoplastic is applied or back-injected onto the component-mounted side of the circuit carrier unit by injection molding, the components in the receiving recesses of the supporting layer are protected from the effects of the flowing thermoplastic material. Given in the prior art risk of damage or the replacement of the components, for example, the film insert molding, is overcome with the invention thus.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Leiterplatten können infolge der Erfindung zudem auch großflächige Schaltungsträger bereitgestellt, und überdies umgeformt und/oder im Film Insert Molding weiterverarbeitet werden. Die erfindungsgemäß hergestellte Schaltungsträgereinheit kann somit, im Gegensatz auch zu üblichen Schaltungsträgern z. B. aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, zur Kunststoffweiterverarbeitung eingesetzt werden, insbesondere zum Hinterspritzen bzw. im Film Insert Molding, insbesondere da beispielsweise das Material der Stützungsschicht so gewählt werden kann, dass dieses eine Verbindung mit dem jeweils beim Spritzguss verwendeten Kunststoff eingeht. In contrast to conventional circuit boards, as a result of the invention, it is also possible to provide large-area circuit carriers, and in addition to reshape and / or further process them in film insert molding. The circuit carrier unit according to the invention can thus, in contrast to conventional circuit carriers z. As glass fiber reinforced epoxy resin, are used for plastic processing, in particular for injection molding or in the film insert molding, in particular because, for example, the material of the support layer can be chosen so that it forms a connection with the plastic used in each case during injection molding.

Um einen gleichmäßigen Einschluss aller Bauteile zu gewährleisten, und um eine über alle Bauteile flach abschließende Oberfläche der Schaltungsträgereinheit zu gewährleisten, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die Dicke der Stützungsschicht gleich oder größer der Höhe (über der bestückungsseitigen Oberfläche der Schaltungsträgerfolie) des höchsten Schaltungsbauteils ist. Auf diese Weise wird unterbunden, dass einzelne hohe Bauteile möglicherweise über die Stützungsschicht hinausragen können.In order to ensure a uniform enclosure of all components, and to ensure a surface of the circuit carrier unit which terminates flatly across all components, a particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that the thickness of the support layer is equal to or greater than the height (above the component side surface of the circuit carrier foil ) of the highest circuit component. In this way it is prevented that individual high components may possibly protrude beyond the support layer.

Zur Verwirklichung der Erfindung ist es unerheblich, auf welche Weise die Aufnahmeausnehmungen in der Stützungsschicht erzeugt werden. Am effektivsten lassen sich diese durch Stanzen, Fräsen, Schneiden, insbesondere Wasserstrahlschneiden oder durch Lasertechnik erzeugen, wie dies gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen ist.To realize the invention, it is irrelevant how the receiving recesses are generated in the support layer. These can be most effectively produced by stamping, milling, cutting, in particular water jet cutting or by laser technology, as provided according to particularly preferred embodiments of the invention.

Als Stützungsschicht kommen vorzugsweise Folien oder Platten aus Polyester (PET, PEN), PMMA, PC oder ABS mit einer Dickenabmessung zwischen vorzugsweise 1 bis 3 mm zum Einsatz. Auf diese Weise werden die Höhenbereiche insbesondere üblicher SMD-Bauteile abgedeckt, und der Verbund aus Schaltungsträgerfolie und Stützungsschicht bleibt flexibel und verformbar. Soll die Schaltungsträgereinheit durch Kunststoffweiterverarbeitungsprozesse wie beispielsweise im Spritzguss weiterverarbeitet werden, so wird das Material der Stützungsschicht so gewählt, dass die Materialanforderungen erfüllt werden, die sich aus der Weiterverarbeitung ergeben. Insbesondere wird die Materialpaarung von Stützungsschicht und Spritzgussmaterial so kompatibel gewählt, dass eine ausreichende Haftung zwischen Spritzgussmaterial und Stützungsschicht, beispielsweise beim Vorspritzen bzw. Hinterspritzen, oder beim Film Insert Molding gewährleistet ist.As support layer are preferably films or sheets of polyester (PET, PEN), PMMA, PC or ABS with a thickness dimension between preferably 1 to 3 mm are used. In this way, the height ranges are covered in particular conventional SMD components, and the composite circuit substrate film and backing layer remains flexible and deformable. If the circuit carrier unit is to be further processed by plastic processing processes such as, for example, injection molding, the material of the supporting layer is selected so that the material requirements resulting from the further processing are met. In particular, the material pairing of the support layer and the injection-molding material is chosen to be compatible so that sufficient adhesion between the injection-molding material and the support layer, for example when pre-spraying or insert molding, is guaranteed.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die zumindest eine, vorzugsweise alle Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie und Stützungsschicht in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Versiegelungsmaterial aufgefüllt werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der zwischen den (in den Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht aufgenommenen) Bestückungsbauteilen und den Rändern der Aufnahmeausnehmungen bestehende Luft- bzw. Freiraum vollständig mit dem Versiegelungsmaterial angefüllt wird.A further particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that the at least one, preferably all receiving recesses of the support layer are filled with a sealing material in a further method step after connecting the circuit carrier film and the support layer. In other words, this means that the air space between the mounting components (accommodated in the receiving recesses of the supporting layer) and the edges of the receiving recesses is completely filled with the sealing material.

Die Stützungsschicht weist im Bereich der in den Aufnahmeausnehmungen aufgenommenen Bestückungsbauteile sowie eventuell zwischen Bereichen der Stützungsschicht, die aus mechanisch und/oder optisch unterschiedlichen Materialien bestehen, zunächst noch Luftspalte auf. Dies könnte z. B. bei einer Weiterverarbeitung im Spritzguss zu Problemen führen. Beispielsweise könnte die Schaltungsträgereinheit durch den Spritzdruck verformt werden. Auch sind die Bestückungsbauteile in den Aufnahmeausnehmungen möglicherweise noch nicht ausreichend vor dem Thermoplast geschützt und könnten daher beschädigt oder von den Leiterbahnen abgelöst werden. Zudem könnte es zwischen der Schaltungsträgereinheit und der Wand eines Spritzgusswerkzeugs zu Lufteinschlüssen kommen. Falls die eingeschlossene Luft beim Spritzguss nicht schnell genug entweichen kann, kann es beim Verdichten der Luft durch den Spritzdruck zu einer Temperaturerhöhung kommen, die zur Verbrennung und damit Schädigung des Kunststoffes führen könnte.The support layer has in the area of the pick-up components accommodated in the receiving recesses and possibly also between areas of the support layer, which consist of mechanically and / or optically different materials, initially air gaps. This could be z. B. lead to problems during further processing in injection molding. For example, the circuit carrier unit could be deformed by the injection pressure. Also, the mounting components in the receiving recesses may not yet be sufficiently protected from the thermoplastic and therefore could be damaged or detached from the tracks. In addition, air bubbles could occur between the circuit carrier unit and the wall of an injection molding tool. If the trapped air can not escape quickly enough during injection molding, it can lead to an increase in temperature when the air is compressed by the injection pressure, which could lead to combustion and thus damage to the plastic.

Mit diesem Hintergrund werden die Bestückungsbauteile durch das in die Aufnahmeausnehmungen zusätzlich eingebrachte Versiegelungsmaterial hermetisch in die Ebene der Stützungsschicht eingeschlossen. Auf diese Weise werden die Bauteile noch besser geschützt, und zudem ergibt sich eine vollkommen ebene, durchgängig glatte Oberfläche der Schaltungsträgereinheit auch auf derjenigen Oberflächenseite der Schaltungsträgereinheit, die der Schaltungsträgerfolie gegenüberliegt.With this background, the mounting components are hermetically sealed in the plane of the supporting layer by the sealing material additionally introduced into the receiving recesses. In this way, the components are better protected, and also results in a perfectly flat, consistently smooth surface of the circuit carrier unit also on that surface side of the circuit carrier unit, which is opposite to the circuit substrate film.

Mit anderen Worten wird auf diese Weise eine Schaltungsträgereinheit erhalten, die einerseits fertig bestückt ist, andererseits jedoch in Form einer beidseitig durchgängig glatten Platte bzw. Folie vorliegt, und die somit in optimaler Weise für die Kunststoff-Weiterverarbeitung, insbesondere für Verarbeitungsschritte wie Tiefziehen, Beschichten, Hinterspritzen, Film Insert Molding, Overmolding, In-Mold-Coating u. dgl. geeignet ist.In other words, a circuit carrier unit is obtained in this way, which is on the one hand ready assembled, but on the other hand in the form of a double-sided consistently smooth plate or film, and thus optimally for the plastic processing, especially for processing steps such as deep drawing, coating Injection Molding, Film Insert Molding, Overmolding, In-Mold Coating Like. Is suitable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Stützungsschicht mehrteilig ausgebildet, oder aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt, oder enthält verschiedene Bereiche aus Werkstoffen mit unterschiedlichen insbesondere optischen und gleichzeitig möglichst ähnlichen mechanischen Eigenschaften. Auf diese Weise kann die Schaltungsträgereinheit in verschiedenen Flächenbereichen jeweils angepasste, unterschiedliche beispielsweise mechanische, insbesondere jedoch unterschiedliche optische Eigenschaften erhalten.According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, the support layer is formed in several parts, or composed of different materials, or contains different regions of materials with different in particular optical and at the same time as similar mechanical properties. In this way, the circuit carrier unit in different surface areas in each case adapted, different, for example mechanical, but in particular different optical properties obtained.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass zumindest Bereiche der Stützungsschicht lichtdurchlässig bzw. lichtleitend, oder wahlweise lichtblockierend ausgebildet sind. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Hintergrund der möglichen Bestückung der in der Schaltungsträgereinheit enthaltenen Schaltungsträgerfolie mit optoelektronischen Bauelementen wie zum Beispiel LEDs.A further embodiment provides that at least regions of the support layer are transparent or light-conducting, or optionally light-blocking. This embodiment has in particular the background of the possible placement of the circuit carrier foil contained in the circuit carrier unit with optoelectronic components such as LEDs.

Wird die Schaltungsträgerfolie mit optoelektronischen Bauelementen, wie z. B. LEDs bestückt, so kann die Stützungsschicht zusätzlich lichtleitende und/oder lichtblockierende Funktionen übernehmen, um so das von den LEDs abgestrahlte Licht in die vorgesehene Richtung zu leiten und/oder exakt in den vorgesehenen Bereichen an der Bauteiloberfläche abzustrahlen.If the circuit substrate film with optoelectronic components, such. B. LEDs equipped, the support layer may additionally take over photoconductive and / or light-blocking functions, so as to direct the light emitted by the LEDs light in the intended direction and / or radiate exactly in the intended areas on the component surface.

Ein hingegen als Lichttrenner ausgebildeter Bereich in der Stützungsschicht verhindert ein Überstrahlen zwischen anderen, als Lichtleiter ausgebildeten Bereichen der Stützungsschicht. Im Hinblick auf diese Ausführungsform wird das Material der Stützungsschicht zusätzlich nach optischen Aspekten ausgewählt. Auswahlparameter für Bereiche der Stützungsschicht, die als Lichttrenner vorgesehen sind, sind insbesondere geringe Lichttransmission und hohe Lichtreflexion. Auswahlparameter für Bereiche der Stützensschicht, die als Lichtleiter vorgesehen sind, sind insbesondere hohe Transparenz und niedriger Brechungsindex.On the other hand, a region formed in the support layer as a light separator prevents over-irradiation between other regions of the support layer which are designed as light guides. With regard to this embodiment, the material of the supporting layer is additionally selected according to optical aspects. Selection parameters for regions of the support layer which are provided as light separators are in particular low light transmission and high light reflection. Selection parameters for regions of the support layer which are provided as light guides are in particular high transparency and low refractive index.

Insbesondere mit dem Hintergrund der Zusatzfunktion der Stützungsschicht als Lichtleiter bzw. Lichttrenner sieht eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass in die Stützungsschicht lichtbrechende, lichtstreuende und/oder lichtreflektierende Strukturen eingebracht werden. Wird die Stützungsschicht auch als Lichtleiter verwendet, so können auf diese Weise lichttechnische Strukturen und Elemente, wie z. B. Linsen, Reflektoren oder lichtstreuende Koppelstrukturen in die Stützungsschicht eingebracht werden. Derartige optische bzw. lichttechnische Strukturen können einstückig in die Stützungsschicht eingeformt bzw. eingebracht werden, oder zusätzlich, beispielsweise in Ausnehmungen der Stützungsschicht, eingelegt werden.In particular, with the background of the additional function of the support layer as a light guide or light separator, another particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that light-refracting, light-scattering and / or light-reflecting structures are introduced into the support layer. If the support layer is also used as a light guide, so can photometric structures and elements such. B. lenses, reflectors or light-scattering coupling structures are introduced into the support layer. Such optical or photometric structures can be integrally formed or introduced into the support layer, or additionally, for example, in recesses of the support layer, are inserted.

Mit dem Hintergrund einer weiter verbesserten Lichtabstrahlung in Richtung der Bauteilvorderseite sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie und Stützungsschicht auf der B-Seite (Bauteilrückseite), also je nach Ausführung entweder auf der schaltungsträgerabgewandten Seite der Stützungsschicht oder auf der bauteilabgewandten Seite der Schaltungsträgerfolie eine Reflektorschicht aufgebracht, beispielsweise aufkaschiert wird. Die Reflektorschicht verhindert den Austritt von Licht auf der Bauteilrückseite und erhöht die Lichtausbeute auf der Bauteilvorderseite bzw. Sichtseite.With the background of a further improved light emission in the direction of the component front side, another preferred embodiment of the method according to the invention provides that after the connection of the circuit carrier foil and the supporting layer on the B side (component rear side), ie depending on the embodiment, either on the circuit carrier side facing away from the support layer or on the side facing away from the component of the circuit substrate film, a reflector layer is applied, for example, is laminated. The reflector layer prevents the leakage of light on the back of the component and increases the light output on the front or side of the component.

Für die Reflektorschicht kommen bevorzugt Materialien mit geringer Lichttransmission und hoher Lichtreflexion zum Einsatz, beispielsweise weiß reflektierende Materialien. Die Reflexionschicht kann durch alle bekannten Formen von Beschichtungsverfahren, oder durch Verklebung der Schaltungsträgereinheit mit einer Reflexionsfolie hergestellt werden.For the reflector layer preferably materials with low light transmission and high light reflection are used, for example, white reflective materials. The reflection layer can be produced by all known forms of coating methods, or by gluing the circuit carrier unit with a reflection foil.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie und Stützungsschicht auf der späteren A-Seite bzw. Sichtseite des Bauteils, je nach Ausführung also entweder auf der freiliegenden Oberflächenseite der Stützungsschicht oder auf der bauteilabgewandten Seite der Schaltungsträgerfolie, ein Kaschieren der Schaltungsträgerfolie mit einer Dekorlage erfolgt. Auf diese Weise kann eine schützende (beispielsweise besonders kratzfeste), dekorative und/oder Informationszwecken dienende (beispielsweise mit Hinweisen oder Skalen bedruckte) Dekorlage auf die spätere Sichtseite der Schaltungsträgereinheit aufgebracht werden. Wird die Schaltungsträgereinheit mit Berührungssensoren versehen, beispielsweise für eine Touch-Bedienung, so können durch die Dekorlage beispielsweise grafische Indikatoren für die Position der Berührungssensoren dargestellt werden. Wird die Schaltungsträgereinheit mit optoelektronischen Bauelementen versehen, so kann durch entsprechende Anordnung von lichtdurchlässigen neben lichtundurchlässigen Bereichen der Dekorlage eine Beeinflussung des austretenden Lichts hinsichtlich Position, Farbe, Homogenität, Black-Panel-Effekt usw. erfolgen. Die Dekorlage kann durch sämtliche gängigen Beschichtungsmethoden aufgebracht werden, oder auch durch Verklebung einer Dekorfolie auf der späteren Bauteil-Sichtseite der Schaltungsträgereinheit.A further preferred embodiment of the method according to the invention provides that, after the connection of the circuit carrier foil and the supporting layer on the later A side or visible side of the component, depending on the embodiment, either on the exposed surface side of the support layer or on the side of the circuit carrier foil facing away from the component Laminating the circuit substrate film is done with a decorative layer. In this way, a protective (for example, particularly scratch-resistant), decorative and / or information purposes serving (for example, with hints or scales printed) decorative layer can be applied to the later visible side of the circuit board unit. If the circuit carrier unit is provided with touch sensors, for example for a touch operation, the decorative layer can be used, for example, to display graphic indicators for the position of the touch sensors. If the circuit carrier unit is provided with optoelectronic components, an influence of the emerging light with respect to position, color, homogeneity, black-panel effect, etc. can take place by appropriate arrangement of light-transmitting, besides opaque areas of the decorative layer. The decorative layer can be applied by all common coating methods, or by gluing a decorative film on the later component side view of the circuit carrier unit.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Schaltungsträgereinheit nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie und Stützungsschicht im zumindest Teilbereichen verformt, vorzugsweise tiefgezogen bzw. freiformumgeformt wird. Auf diese Weise wird die Herstellung einer weitgehend beliebig bzw. 3D-freigeformten Schaltungsträgereinheit möglich. Im Vergleich zum herkömmlichen Umformen von Folienschaltungsträgern mit gedruckter Silberleitpaste wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise ein erheblich größeres Tiefziehverhältnis von 2:1 bis über 3:1 erreicht.A particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides for the circuit carrier unit to be deformed, preferably deep-drawn or freeform, in the at least partial regions after the connection of the circuit carrier foil and the supporting layer. In this way, the production of a largely arbitrary or 3D-free molded circuit carrier unit is possible. Compared to conventional forming of Foil circuit carriers with printed silver conductive paste is achieved with the method according to the invention, for example, a considerably larger thermoforming ratio of 2: 1 to about 3: 1.

Bevorzugt erfolgt das Umformen isostatisch. ”Isostatisches Umformen” bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung ein in eine Form hinein erfolgendes Umformen mittels eines gasförmigen Druckmittels, welches oberhalb einer Glastemperatur und unterhalb einer Schmelztemperatur des umzuformenden Materials unter hohem Gasdruck schlagartig erfolgt. Die isostatische Umformung erfolgt vorzugsweise mindestens 40 Kelvin unterhalb der Schmelztemperatur des umzuformenden Folienmaterials der Schaltungsträgerfolie. Die Schmelztemperatur beispielsweise von Polycarbonaten liegt bei etwa 220°C, umgeformt wird daher vorzugsweise bei 180°C.The forming preferably takes place isostatically. "Isostatic forming" in the context of the present invention means forming into a mold by means of a gaseous pressure medium, which occurs abruptly above a glass transition temperature and below a melting temperature of the material to be reshaped under high gas pressure. The isostatic transformation is preferably carried out at least 40 Kelvin below the melting temperature of the film material of the circuit substrate film to be formed. The melting temperature of, for example, polycarbonates is about 220 ° C, therefore, it is preferable to reform at 180 ° C.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zumindest Teilbereiche der Schaltungsträgereinheit nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie und Stützungsschicht mit einem polymeren Gusswerkstoff, insbesondere mit einem thermoplastischen Spritzgusswerkstoff hinterspritzt werden, beispielsweise im Film Insert Molding-Verfahren. Auf diese Weise lassen sich somit beispielsweise freigeformte Spritzgussteile mit integrierter, bestückter Schaltungsträgereinheit darstellen, die mittels Film Insert Molding zu robusten und eigensteifen multifunktionalen Bauteilen werden, welche zudem praktisch ohne weitere Nacharbeit, einschließlich aller elektronischer und ggf. optoelektronischer Funktionen, einbaufertig sind. Auch lassen sich – je nach Anordnung der Hinterspritzung – Schaltungsträgereinheiten einschließlich Bestückung und Leiterbahnen hermetisch geschützt, also insbesondere vollständig resistent gegen Umgebungsmedien, beispielsweise zwischen der Schaltungsträgerfolie und der Hinterspritzung einschließen.A further particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that at least partial regions of the circuit carrier unit are back-injected with a polymeric casting material, in particular with a thermoplastic injection-molding material, for example in the film insert molding process after connecting the circuit carrier foil and backing layer. In this way, thus, for example, free-form injection molded parts with integrated, populated circuit carrier unit represent, which are by means of film insert molding to robust and intrinsically rigid multifunctional components, which are also practically without further rework, including all electronic and possibly optoelectronic functions, ready to install. Also, depending on the arrangement of the rear injection - circuit carrier units including assembly and interconnects hermetically protected, so in particular completely resistant to ambient media, for example between the circuit substrate film and the back injection include.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach dem Hinterspritzen in einem weiteren Verfahrensschritt eine schützende und/oder dekorative Überzugsschicht auf der späteren Sichtseite (A-Seite) der Schaltungsträgereinheit aufgetragen wird. Dies kann insbesondere in Form von Overmolding dadurch erfolgen, dass nach einem etwaigen Hinterspritzen zumindest in Teilbereichen der späteren Sichtseite des Spritzgussteils eine Zusatzkavität in der Spritzgussform eröffnet und ein (vorzugsweise bezüglich Oberflächeneigenschaften optimierter) polymerer Guss- oder Spritzgusswerkstoff in die Zusatzkavität eingebracht und so auf die Schaltungsträgereinheit aufgetragen wird, und nach der Aushärtung die Überzugsschicht bildet.A further embodiment of the method according to the invention provides that after the back molding in a further process step, a protective and / or decorative coating layer on the later visible side (A side) of the circuit carrier unit is applied. This can be done in particular in the form of overmolding in that after a possible injection molding at least in partial areas of the later visible side of the injection molded part opens an additional cavity in the injection mold and introduced (preferably optimized with respect to surface properties) polymeric cast or injection molding material in the Zusatzkavität and so on the Circuit carrier unit is applied, and forms the coating layer after curing.

Auf diese Weise kann die ggf. umgeformte und/oder hinterspritzte Schaltungsträgereinheit, alternativ oder zusätzlich auch zu einer ggf. vorab aufgebrachten Dekorlage, eine (weitere) schützende, beispielsweise transparent-kratzfeste und zudem nahtlose Überzugsschicht auf der Vorder- bzw. Sichtseite erhalten. Auf diese Weise lassen sich z. B. optisch besonders ansprechende und gleichzeitig robuste, darüber hinaus langlebige sowie bezüglich Haptik optimierte, freigeformte multifunktionale Spritzgussteile mit bestückter Schaltungsträgereinheit erzeugen, beispielsweise als anspruchsvolle Bedienkonsolen mit integrierter Touchsensorik, die höchste Ansprüche hinsichtlich Design, Formgebung und Oberflächenqualität erfüllen.In this way, the possibly formed and / or back-injected circuit carrier unit, alternatively or additionally to a possibly pre-applied decorative layer, a (further) protective, for example, transparent scratch-resistant and also seamless coating layer on the front or visible side. In this way, z. B. visually appealing and at the same time robust, also durable and optimized in terms of feel, free-form multi-functional injection molded parts with populated circuit carrier unit produce, for example, as sophisticated control panels with integrated touch sensors that meet the highest standards of design, shape and surface quality.

Die so erzeugte nahtlose Überzugsschicht schützt die enthaltene Schaltungsträgereinheit (einschließlich einer etwaigen Dekorlage), sowie die enthaltenen sensorischen, visuellen oder sonstigen elektronischen Funktionen vor Schmutz, Feuchtigkeit und anderen äußeren Einflüssen. Bei dieser Ausführungsform lassen sich für die Dekorlage insbesondere auch optisch hochwertige gedruckte oder echte Dekore wie z. B. Carbongewebe, Textilstoffe oder Holzfurniere verwenden.The seamless coating layer thus produced protects the contained circuit board unit (including any decorative layer), as well as the contained sensory, visual or other electronic functions from dirt, moisture and other external influences. In this embodiment, for the decorative layer in particular also optically high-quality printed or real decors such. As carbon fabrics, fabrics or wood veneers use.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine bestückt umformbare und/oder hinterspritzbare Schaltungsträgereinheit, wie auch bereits im Vorstehenden beschrieben. Die Schaltungsträgereinheit umfasst eine Schaltungsträgerfolie aus organischem Polymer mit zumindest einer darauf angeordneten Leiterbahn. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Schaltungsträgereinheit dadurch aus, dass auf zumindest einer bestückten Seite der Schaltungsträgerfolie eine Stützungsschicht mit zumindest einer Aufnahmeausnehmung angeordnet ist, in der das zumindest eine Schaltungsbauteil aufgenommen ist.The invention further relates to an assembled deformable and / or injectable circuit carrier unit, as already described above. The circuit carrier unit comprises a circuit carrier foil of organic polymer with at least one conductor track arranged thereon. According to the invention, the circuit carrier unit is characterized in that a supporting layer with at least one receiving recess is arranged on at least one populated side of the circuit carrier foil, in which the at least one circuit component is accommodated.

Die erfindungsgemäße Schaltungsträgereinheit ist gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik vorteilhaft insofern, als die Schaltungsträgereinheit zunächst komplett im flachen, ebenen Zustand hergestellt und bestückt, und anschließend besonders universell und effizient in Kunststoffverarbeitungsprozessen weiterverarbeitet werden kann, wie beispielsweise in Umformprozessen, Beschichtungsprozessen und Spritzgussprozessen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Schaltungsträgereinheit – im komplett funktionsfähig bestückten Zustand – auch 3D-umformbar bzw. tiefziehbar.The circuit carrier unit according to the invention is compared to the above-described prior art advantageous insofar as the circuit carrier unit initially completely manufactured in flat, flat state and equipped, and then particularly universally and efficiently processed in plastic processing processes, such as in forming processes, coating processes and injection molding processes. In particular, the circuit carrier unit according to the invention - in fully functional equipped state - also 3D-formable or thermoformable.

Die Stützungsschicht der erfindungsgemäßen Schaltungsträgereinheit ermöglicht erstmals die problemlose und effiziente Weiterverarbeitung einer fertig bestückten Schaltungsträgerfolie in Kunststoffprozessen wie beispielsweise den vorgenannten. Auch im Gegensatz zu herkömmlichen Leiterplatten kann die erfindungsgemäße Schaltungsträgereinheit auch in großflächiger Ausführung hergestellt, und zudem umgeformt, hinterspritzt, im Film Insert Molding oder in sonstigen Kunststoffprozessen weiterverarbeitet werden, auch da beispielsweise das Material der Stützungsschicht so gewählt werden kann, dass dieses eine Verbindung mit dem jeweils zum Hinterspritzen verwendeten Kunststoff eingeht.For the first time, the support layer of the circuit carrier unit according to the invention makes possible the problem-free and efficient further processing of a completely populated circuit carrier foil in plastic processes, such as the abovementioned ones. In contrast to conventional printed circuit boards, the circuit carrier unit according to the invention also produced in a large-scale design, and also formed, back-injected, processed in the film insert molding or other plastic processes, also because, for example, the material of the support layer can be chosen so that it enters into a connection with the plastic used in each case for injection molding.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsträgereinheit ist zumindest eine, bzw. sind vorzugsweise alle vorhandenen Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht mit einem Versiegelungsmaterial aufgefüllt.According to a particularly preferred embodiment of the circuit board unit according to the invention, at least one, or preferably all, existing receiving recesses of the support layer are filled up with a sealing material.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass zwischen den in den Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht aufgenommenen Bestückungsbauteilen und den Rändern der Aufnahmeausnehmungen bestehende Luft- bzw. Freiräume vollständig mit dem Versiegelungsmaterial angefüllt sind, so dass dort keine Lufteinschlüsse mehr vorhanden sind, die insbesondere bei einer Weiterverarbeitung im Spritzguss zu Problemen führen könnten.This means in other words that existing between the receiving recesses in the support layer mounting components and the edges of the receiving recesses existing air or free spaces are completely filled with the sealing material, so that there are no more air pockets, especially in a further processing in injection molding could lead to problems.

Vielmehr werden die Bestückungsbauteile durch das in den Aufnahmeausnehmungen zusätzlich enthaltene Versiegelungsmaterial hermetisch in die Ebene der Stützungsschicht eingeschlossen. Auf diese Weise sind die Bauteile in optimaler Weise geschützt, und zudem ergibt sich eine vollkommen ebene, durchgängig glatte Oberfläche der Schaltungsträgereinheit auch auf derjenigen Oberflächenseite der Schaltungsträgereinheit, die der Schaltungsträgerfolie gegenüberliegt. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Schaltungsträgereinheit einerseits fertig bestückt und elektronisch voll funktionsfähig, liegt andererseits jedoch in Form einer beidseitig durchgängig glatten Platte bzw. Folie vor, und eignet sich somit in optimaler Weise für die Kunststoff-Weiterverarbeitung, insbesondere für Verarbeitungsschritte wie Tiefziehen, Beschichten, Hinterspritzen, Film Insert Molding, Overmolding, In-Mold-Coating u. dgl.Rather, the mounting components are hermetically enclosed in the plane of the support layer by the sealing material additionally contained in the receiving recesses. In this way, the components are optimally protected, and also results in a perfectly flat, consistently smooth surface of the circuit carrier unit also on that surface side of the circuit carrier unit, which is opposite to the circuit substrate film. In other words, the circuit carrier unit according to the invention is on the one hand ready assembled and fully functional electronically, on the other hand, however, in the form of a double-sided consistently smooth plate or foil before, and is thus optimally suitable for plastic processing, especially for processing steps such as deep drawing, coating Injection Molding, Film Insert Molding, Overmolding, In-Mold Coating like.

Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist die Stützungsschicht der Schaltungsträgereinheit mehrteilig ausgebildet, oder aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt, oder enthält Bereiche aus Werkstoffen mit unterschiedlichen insbesondere mechanischen und/oder optischen Eigenschaften. Auf diese Weise kann die Schaltungsträgereinheit in verschiedenen Flächenbereichen den jeweils vorgesehenen Funktionsbereichen angepasste, unterschiedliche beispielsweise mechanische und/oder optische Eigenschaften aufweisen.According to further preferred embodiments of the invention, the support layer of the circuit carrier unit is formed in several parts, or composed of different materials, or contains regions of materials with different in particular mechanical and / or optical properties. In this way, the circuit carrier unit may have different, for example, mechanical and / or optical properties adapted to the respective intended functional areas in different surface areas.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsträgereinheit sind zumindest Bereiche der Stützungsschicht lichtdurchlässig bzw. lichtleitend, oder wahlweise lichtblockierend ausgebildet. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Hintergrund der möglichen Bestückung der in der Schaltungsträgereinheit enthaltenen Schaltungsträgerfolie mit optoelektronischen Bauelementen wie zum Beispiel LEDs oder auch lichtempfindlichen Sensoren.In further preferred embodiments of the circuit carrier unit according to the invention, at least regions of the support layer are transparent or light-conducting, or optionally light-blocking. This embodiment has in particular the background of the possible placement of the circuit carrier foil contained in the circuit carrier unit with optoelectronic components such as LEDs or photosensitive sensors.

Ebenfalls mit dem Hintergrund optischer Zusatzfunktionen der Stützungsschicht sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Stützungsschicht lichtbrechende, lichtstreuende, oder lichtreflektierende Strukturen einstückig umfasst oder aufnimmt. Wird die Stützungsschicht als Lichtleiter verwendet, so kann die Stützungsschicht auf diese Weise weitere lichttechnische Strukturen und Elemente, wie z. B. Linsen, Reflektoren oder lichtstreuende Koppelstrukturen enthalten. Derartige optische bzw. lichttechnische Strukturen können einstückig in die Stützungsschicht eingeformt bzw. eingebracht sein, oder zusätzlich, beispielsweise in Aufnahmeausnehmungen der Stützungsschicht, eingelegt sein.Also with the background of additional optical functions of the support layer, a further preferred embodiment of the invention provides that the support layer integrally comprises or absorbs light-refracting, light-scattering, or light-reflecting structures. If the support layer used as a light guide, the support layer can in this way more lighting structures and elements such. As lenses, reflectors or light-scattering coupling structures included. Such optical or photometric structures can be integrally formed or incorporated into the support layer, or additionally, for example, in receiving recesses of the support layer, be inserted.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtIn the following the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrative drawings. It shows

1 in schematischer Längsschnittdarstellung eine bestückte Schaltungsträgerfolie für eine Schaltungsträgereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 in a schematic longitudinal sectional view of a populated circuit substrate film for a circuit carrier unit according to an embodiment of the present invention;

2 in einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht die bestückte Schaltungsträgerfolie gemäß 1 vor dem Verbinden mit der Stützungsschicht der Schaltungsträgereinheit; 2 in a 1 corresponding representation and view of the assembled circuit substrate film according to 1 before bonding to the support layer of the circuit carrier unit;

3 in einer 1 und 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht die bestückte Schaltungsträgerfolie gemäß 1 und 2 nach dem Verbinden mit der Stützungsschicht zu einer Schaltungsträgereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 3 in a 1 and 2 corresponding representation and view of the assembled circuit substrate film according to 1 and 2 after bonding with the support layer to a circuit carrier unit according to an embodiment of the invention;

4 in einer 1 bis 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht eine Schaltungsträgereinheit mit optischer Funktionalität gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 4 in a 1 to 3 corresponding representation and view of a circuit carrier unit with optical functionality according to another embodiment of the invention;

5 in einer vergrößerten, schematischen Ausschnittsdarstellung das Prinzip der Lichtleitungsfunktion der Schaltungsträgereinheit gemäß 4; 5 in an enlarged, schematic sectional view of the principle of the light pipe function of the circuit substrate unit according to 4 ;

6 in einer 1 bis 4 entsprechenden Darstellung und Ansicht die Schaltungsträgereinheit gemäß 4 einschließlich einer Lichtleitungsfunktion gemäß 5; 6 in a 1 to 4 corresponding representation and view the circuit carrier unit according to 4 including a light pipe function according to 5 ;

7 in einer 1 bis 4 und 6 entsprechenden Darstellung und Ansicht eine Schaltungsträgereinheit ähnlich 4 und 6, jedoch mit Schaltungsträger auf der B-Seite; 7 in a 1 to 4 and 6 corresponding representation and view a circuit carrier unit similar 4 and 6 , but with circuit carrier on the B side;

8 in einer 1 bis 4 und 6 bis 7 entsprechenden Darstellung und Ansicht eine Schaltungsträgereinheit gemäß 4 und 6, jedoch mit aufgefüllten Lufthohlräumen; 8th in a 1 to 4 and 6 to 7 corresponding representation and view of a circuit carrier unit according to 4 and 6 but with filled air cavities;

9 in einer 1 bis 4 und 6 bis 8 entsprechenden Darstellung und Ansicht die Schaltungsträgereinheit gemäß 6 mit zusätzlicher Reflektorschicht; 9 in a 1 to 4 and 6 to 8th corresponding representation and view the circuit carrier unit according to 6 with additional reflector layer;

10 in einer 1 bis 4 und 6 bis 9 entsprechenden Darstellung und Ansicht die Schaltungsträgereinheit gemäß 9 mit zusätzlicher Dekorlage; 10 in a 1 to 4 and 6 to 9 corresponding representation and view the circuit carrier unit according to 9 with additional decorative layer;

11 in einer 1 bis 4 und 6 bis 10 entsprechenden Darstellung und Ansicht die Schaltungsträgereinheit gemäß 10 nach einer Verformung, beispielsweise 3D-Verformung; und 11 in a 1 to 4 and 6 to 10 corresponding representation and view the circuit carrier unit according to 10 after deformation, such as 3D deformation; and

12 in einer 1 bis 4 und 6 bis 11 entsprechenden Darstellung und Ansicht die umgeformte Schaltungsträgereinheit gemäß 11 mit zusätzlicher Hinterspritzung und zusätzlicher Überzugsschicht. 12 in a 1 to 4 and 6 to 11 corresponding representation and view of the reshaped circuit carrier unit according to 11 with additional back injection and additional coating layer.

Bei allen Figuren und allen dargestellten Ausführungsformen ist zu beachten, dass die Schichtdicken gemäß der Zeichnungsdarstellungen nicht maßstabsgerecht sind, weder gegenüber der jeweiligen Gesamtfigur, noch gegenüber den Schichtdicken anderer Schichten. Einige oder alle Schichtdicken, besonders jedoch die Schichtdicken der Leiterbahnen 2, 2' sind in allen Figuren sehr stark vergrößert dargestellt. Am realen Bauteil kann beispielsweise die Schaltungsträgerfolie 1 eine um einen Faktor von über 100 größere Dicke aufweisen als die Leiterbahnen 2, 2'.It should be noted in all figures and all illustrated embodiments that the layer thicknesses according to the drawings are not true to scale, neither with respect to the respective overall figure, nor with respect to the layer thicknesses of other layers. Some or all layer thicknesses, but especially the layer thicknesses of the conductor tracks 2 . 2 ' are shown greatly enlarged in all figures. On the real component, for example, the circuit substrate film 1 have a thickness of more than 100 greater than the printed conductors 2 . 2 ' ,

1 zeigt schematisch eine bestückte, flexible Schaltungsträgerfolie für eine Schaltungsträgereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Man erkennt die Schaltungsträgerfolie 1, auf welcher Leiterbahnen 2 angeordnet sind, wobei die Leiterbahnen 2 vorzugsweise rein metallisch ausgeführt sind. Als Material für die Leiterbahnen 2 wird bevorzugt Kupfer mit einem Oberflächenwiderstand von weniger als 30 mOhm/☐ eingesetzt. 1 schematically shows an assembled, flexible circuit substrate film for a circuit carrier unit according to an embodiment of the present invention. One recognizes the circuit carrier foil 1 on which tracks 2 are arranged, wherein the conductor tracks 2 are preferably made purely metallic. As material for the tracks 2 It is preferred to use copper with a surface resistance of less than 30 mOhm / □.

Bevorzugt wird für die Schaltungsträgerfolie 1 als Material Polyester, besonders bevorzugt in den Varianten PET oder PEN, in einer Dicke von 12 μm bis 250 μm, besonders bevorzugt in einer Dicke von 23 μm bis 38 μm verwendet. Besonders geeignet ist das Material PEN aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften (Temperaturstabilität, geringer Schrumpf, geringe Wasseraufnahme), die für die Weiterverarbeitung von Vorteil sind. Die Leiterbahnen 2 weisen bereits das für die Funktionen der späteren Schaltungsträgereinheit erforderliche Leiterbahnbild auf.It is preferred for the circuit substrate film 1 as the material polyester, particularly preferably in the variants PET or PEN, used in a thickness of 12 microns to 250 microns, more preferably in a thickness of 23 microns to 38 microns. Particularly suitable is the material PEN due to its physical properties (temperature stability, low shrinkage, low water absorption), which are advantageous for further processing. The tracks 2 Already have the required for the functions of the later circuit carrier unit wiring pattern.

Die Schichtdicke der Leiterbahnen 2 liegt in der Größenordnung von 1000 Atomlagen, falls später eine starke sphärische bzw. 3D-Umformung der Schaltungsträgereinheit vorgesehen ist. Die Anmelderin hat herausgefunden, dass es durch eine metallische Schichtdicke in der Größenordnung von ca. 1000 Atomlagen, bei Kupfer also beispielsweise im Bereich von 200 bis 350 nm, möglich wird, die Schaltungsträgerfolie 1 mit den metallischen Leiterbahnen 2 erheblich zu verformen, insbesondere auch erheblich sphärisch zu verformen (also beispielsweise tiefzuziehen), ohne dass die Leiterbahnen 2 reißen oder ihre durchgängige Leitfähigkeit verlieren.The layer thickness of the conductor tracks 2 is on the order of 1000 atomic layers, if later a strong spherical or 3D deformation of the circuit carrier unit is provided. The Applicant has found that it is possible by a metallic layer thickness in the order of about 1000 atom layers, in copper, for example, in the range of 200 to 350 nm, the circuit substrate film 1 with the metallic tracks 2 deform considerably, in particular also significantly spherical deform (ie, for example, deep draw), without the tracks 2 tear or lose their continuous conductivity.

Bei der genannten Schichtdicke der metallischen Leiterbahnen 2 ergibt sich nach den Erkenntnissen der Anmelderin beim starken Umformen oder Tiefziehen bzw. generell bei einer erheblichen 3D-Verformung von Schaltungsträgerfolie 1 und Leiterbahnen 2, aufgrund mikroskopischer Metallgittervorgänge nach dem Verformen selbsttätig eine Streckmetall-ähnliche Struktur der Leiterbahnen 2 (im molekularen Größenmaßstab) auf der Schaltungsträgerfolie 1. Hierdurch ertragen die Leiterbahnen auf der Schaltungsträgerfolie 1 die bei starker Verformung, insbesondere 3D-Verformung mit sphärischen Flächenanteilen, auftretende erhebliche Flächenveränderung, darunter auch Flächenvergrößerung, ohne dass makroskopische Risse bzw. Unterbrechungen in den Leiterbahnen entstehen. Die somit besonders geringe Schichtdicke der Leiterbahnen führt zudem zu einem geringen Verbrauch von leitfähigem Material, insbesondere Kupfer.In the mentioned layer thickness of the metallic interconnects 2 results according to the findings of the applicant in the strong forming or deep drawing or generally in a significant 3D deformation of circuit substrate film 1 and tracks 2 , due to microscopic metal grid operations after deformation automatically an expanded metal-like structure of the tracks 2 (on a molecular scale) on the circuit substrate film 1 , As a result, the printed conductors endure on the circuit substrate film 1 the significant change in surface area occurring during severe deformation, in particular 3D deformation with spherical surface portions, including surface enlargement, without causing macroscopic cracks or interruptions in the conductor tracks. The thus particularly small layer thickness of the tracks also leads to a low consumption of conductive material, in particular copper.

Vorzugsweise werden die Leiterbahnen 2 in diesem Fall mittels eines Maskenverfahrens mit Hilfe einer vorzugsweise wasserlöslichen Masken- bzw. Lackschicht mit der gewünschten geringen und gleichmäßigen, vorgegebenen Dicke exakt und randscharf auf die Schaltungsträgerfolie 1 aufgebracht, indem zunächst die Lackschicht in inverser Kodierung auf die Schaltungsträgerfolie 1 aufgetragen wird, anschließend vollflächig eine Schicht des Leiterbahnmaterials 2 auf Schaltungsträgerfolie 1 und Lackmaske aufgetragen wird, und abschließend die Lackmaske (zusammen mit den auf der Lackschicht befindlichen Bereichen des Leiterbahnmaterials) abgewaschen wird, wodurch schließlich das positive Leiterbahnbild auf der Schaltungsträgerfolie 1 entsteht.Preferably, the conductor tracks 2 in this case by means of a mask method with the aid of a preferably water-soluble mask or lacquer layer with the desired small and uniform, predetermined thickness exactly and sharp on the circuit substrate film 1 applied by first the paint layer in inverse coding on the circuit substrate film 1 is applied, then a full surface of a layer of the conductor material 2 on circuit carrier foil 1 and lacquer mask is applied, and finally the lacquer mask (together with the located on the lacquer layer regions of the conductor material) is washed off, whereby finally the positive circuit pattern on the circuit substrate film 1 arises.

Die Einhaltung der vorgesehenen, geringen Schichtdicke der Leiterbahnen 2 ist dabei von Bedeutung, da der später maximal mögliche Umformungsgrad des Laminats bzw. der Schaltungsträgereinheit hiervon abhängt. Auch ist eine gute Anhaftung der Leiterbahnen 2 auf dem Grundmaterial der Schaltungsträgerfolie 1, die vorzugsweise durch eine Oberflächenaktivierung der Oberfläche der Schaltungsträgerfolie 1 vor der Beschichtung mit dem Leiterbahnmaterial 2, und/oder durch eine zusätzliche Haftvermittlerschicht erfolgt, ebenfalls von entscheidender Bedeutung für ein etwaiges späteres Verformen, beispielsweise 3D-Tiefziehen, ohne dass dabei makroskopische Risse in den Leiterbahnen 2 entstehen. Bei später geplanter weniger starker 3D-Umformung sind jedoch auch dickere Kupferschichten bis über 35 μm, oder auch gedruckte Silberleitbahnen vorgesehen, die sich insbesondere mittels isostatischem Hochdruckumformen der Schaltungsträgereinheit (in geringerem Maße als die vorgenannten dünnen Kupferschichten) ebenfalls noch 3D-umformen lassen, die jedoch gleichzeitig eine auch für Signalisierungs- oder Beleuchtungsaufgaben ausreichende Strombelastbarkeit aufweisen.Compliance with the intended, small layer thickness of the tracks 2 is important, since the later maximum possible Forming degree of the laminate or the circuit carrier unit depends on it. Also is a good adhesion of the tracks 2 on the base material of the circuit substrate film 1 , preferably by a surface activation of the surface of the circuit substrate film 1 before coating with the conductor material 2 , And / or carried out by an additional primer layer, also of crucial importance for any subsequent deformation, such as 3D deep drawing, without causing macroscopic cracks in the tracks 2 arise. In later planned less strong 3D forming but thicker copper layers to more than 35 microns, or printed silver conductive paths are provided, which can also 3D-reshape especially by isostatic high pressure forming of the circuit board unit (to a lesser extent than the aforementioned thin copper layers) However, at the same time have a sufficient for signaling or lighting tasks current capacity.

Nach der vorstehend beschriebenen Erzeugung der Leiterbahnen 2 auf der Schaltungsträgerfolie 1 werden die vorgesehenen elektrischen, elektronischen, optoelektronischen usw. Bauteile 3 auf der Schaltungsträgerfolie 1 angeordnet sowie leitfähig mit den Leiterbahnen 2 verbunden, beispielsweise mittels geeigneter Lötverfahren, die die thermische Belastung der Schaltungsträgerfolie minimieren, oder mittels Leitkleber.After the above-described generation of the conductor tracks 2 on the circuit carrier foil 1 are the intended electrical, electronic, optoelectronic etc. components 3 on the circuit carrier foil 1 arranged as well as conductive with the tracks 2 connected, for example by means of suitable soldering, which minimize the thermal load on the circuit substrate film, or by conductive adhesive.

Anschließend erfolgt gemäß der Darstellung in 2 und 3 die Verbindung zwischen dem bestückten Schaltungsträger 1, 2, 3 und der Stützungsschicht 4. Dies erfolgt beispielsweise in einem Nasskaschiervorgang mittels eines Kaschierlacks bzw. -Klebers 5 dergestalt, dass auf der einen Seite (zeichnungsbezogen oben) die Schaltungsträgerfolie 1, und auf der anderen Seite (zeichnungsbezogen unten) die Stützungsschicht 4 außen liegt, wodurch eine bestückte Schaltungsträgereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in Form des Laminats 1, 2, 3, 4, 5 gemäß 3 gebildet wird.Subsequently, as shown in FIG 2 and 3 the connection between the assembled circuit carrier 1 . 2 . 3 and the support layer 4 , This takes place, for example, in a wet laminating process by means of a laminating lacquer or adhesive 5 in such a way that on one side (drawing-related top) the circuit carrier foil 1 , and on the other side (drawing-related below) the support layer 4 outside, whereby a populated circuit carrier unit according to an embodiment of the invention, in the form of the laminate 1 . 2 . 3 . 4 . 5 according to 3 is formed.

Die Kleberschicht 5 kann insbesondere in Form von Klebefolien oder Klebefilmen, durch Beschichtung oder Bedruckung oder als flüssigdosierter (dispenster) Kleber vorliegen bzw. aufgetragen werden. Die bevorzugte Schichtdicke der Kleberschicht 5 liegt bei Nasskaschierungen vorzugsweise im Bereich von 3–10 μm, bei Hotmelt-Kaschierung vorzugsweise im Bereich von 5–50 μm, und bei Klebefolien und Klebefilmen vorzugsweise im Bereich von 20–130 μm.The adhesive layer 5 can be present or applied in particular in the form of adhesive films or adhesive films, by coating or printing or as a liquid-dispensed (disperse) adhesive. The preferred layer thickness of the adhesive layer 5 is preferably in the range of 3-10 μm for wet lamination, preferably in the range of 5-50 μm for hot melt lamination, and preferably in the range of 20-130 μm for adhesive films and adhesive films.

Die Stützungsschicht 4 liegt vorzugsweise als Platten- oder Folienmaterial vor, welches vor dem Laminieren mit dem bestückten Schaltungsträger 1, 2, 3 Ausschnitte, Ausfräsungen oder Auslaserungen in denjenigen Bereichen erhält, in denen die Bestückungsbauteile 3 auf dem Schaltungsträger 1, 2 angeordnet sind. Die Ausnehmungen für die Bestückungsbauteile 3 können als Durchbrüche (wie in den Figuren dargestellt) oder auch als einseitig in die Stützungsschicht 4 eingebrachte Vertiefungen (ohne Darstellung) ausgebildet sein.The support layer 4 is preferably present as a plate or sheet material, which prior to lamination with the assembled circuit carrier 1 . 2 . 3 Recesses, cutouts or Auslaserungen in those areas receives, in which the components 3 on the circuit carrier 1 . 2 are arranged. The recesses for the components 3 can be as breakthroughs (as shown in the figures) or as one-sided in the support layer 4 introduced recesses (without representation) to be formed.

Die Verklebung erfolgt ausgerichtet, so dass die auf dem Schaltungsträger 1, 2 angeordneten Bauteile 3 in den dafür vorgesehenen Ausnehmungen in der Stützungsschicht 4 zu liegen kommen. Die Verklebung erfolgt ohne Einschlüsse, insbesondere ohne Lufteinschlüsse. Der so erhaltene Aufbau besteht aus dem mit den Bauteilen 3 bestückten flexiblen Schaltungsträger 1, 2 und der damit per Kleberschicht 5 verklebten Stützungsschicht 4.The bonding is done so that the on the circuit board 1 . 2 arranged components 3 in the recesses provided in the support layer 4 to come to rest. The bonding takes place without inclusions, in particular without air inclusions. The structure thus obtained consists of that with the components 3 equipped flexible circuit board 1 . 2 and the so by adhesive layer 5 bonded backing layer 4 ,

Die Bauteile 3 sind somit in die Schaltungsträgereinheit 1, 2, 3, 4, 5 eingebettet und durch die Stützungsschicht 4 Geschützt. Die so gebildete, fertig bestückte Schaltungsträgereinheit 1, 2, 3, 4, 5 liegt somit als Platte bzw. Folie mit gleichmäßiger Platten- bzw. Folienstärke und insbesondere ohne über die Platten- bzw. Folienoberflächen überstehende Bereiche oder Bauteile vor, was eine Weiterverarbeitung der Schaltungsträgereinheit 1, 2, 3, 4, 5 in üblichen Kunststoffprozessen, beispielsweise mittels Tiefziehen, Beschichten, Hinterspritzen, Film Insert Molding, Overmolding, In-Mold-Coating u. dgl. ermöglicht.The components 3 are thus in the circuit carrier unit 1 . 2 . 3 . 4 . 5 embedded and through the support layer 4 Protected. The thus formed, ready-assembled circuit carrier unit 1 . 2 . 3 . 4 . 5 is thus in the form of a plate or film with a uniform thickness of plate or film, and in particular without regions or components projecting beyond the plate or film surfaces, which means further processing of the circuit carrier unit 1 . 2 . 3 . 4 . 5 in conventional plastic processes, for example by means of deep drawing, coating, injection molding, film insert molding, overmolding, in-mold coating and the like. Like.

4 zeigt eine weitere Schaltungsträgereinheit mit einem ähnlichen Aufbau wie die Schaltungsträgereinheit gemäß 3. Im Unterschied zu der Schaltungsträgereinheit gemäß 3 umfasst die Stützungsschicht 4, 7 der Schaltungsträgereinheit gemäß 4 verschiedene Bereiche 4, 7 mit unterschiedlicher Funktion und mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften. Die Bereiche 7 der Stützungsschicht 4, 7 der Schaltungsträgereinheit gemäß 4 sind transparent bzw. lichtdurchlässig oder lichtleitend ausgebildet, während die Bereiche 4 der Stützungsschicht 4, 7 lichtundurchlässig bzw. lichtreflektierend ausgebildet sind. 4 shows another circuit carrier unit having a similar structure as the circuit carrier unit according to 3 , In contrast to the circuit carrier unit according to 3 includes the support layer 4 . 7 the circuit carrier unit according to 4 different areas 4 . 7 with different function and with different material properties. The areas 7 the support layer 4 . 7 the circuit carrier unit according to 4 are transparent or translucent or light-conducting formed while the areas 4 the support layer 4 . 7 are formed opaque or light-reflecting.

Für die lichtleitend ausgebildeten Bereiche 4 der Stützungsschicht 4, 7 wird das Material der Stützungsschicht zusätzlich nach optischen Aspekten ausgewählt. Auswahlparameter sind Transparenz, Einfärbung, Diffusionswirkung und der Brechungsindex des Materials.For the light-conducting areas 4 the support layer 4 . 7 the material of the support layer is additionally selected according to optical aspects. Selection parameters are transparency, coloring, diffusion effect and the refractive index of the material.

Zudem ist die Schaltungsträgereinheit gemäß 4 mit optoelektronischen Bauteilen 3 bestückt, beispielsweise mit Leuchtdioden, welche Licht emittierende Felder 6 aufweisen. Der zeichnungsbezogen mittlere, transparente Bereich 7 der Stützungsschicht weist zudem eine in den Bereich 7 der Stützungsschicht eingearbeitete lichtstreuende Struktur 8 auf, die in 4 und weiteren Figuren lediglich schematisch angedeutet ist. Die lichtstreuende Struktur 8 kann beispielsweise mittels Laserstrahl oder durch Prägeverfahren in das transparente Material 7 eingebracht werden.In addition, the circuit carrier unit is according to 4 with optoelectronic components 3 equipped, for example with light-emitting diodes, which light-emitting fields 6 exhibit. The drawing-related middle, transparent area 7 the support layer also has one in the area 7 the support layer incorporated light-scattering structure 8th on that in 4 and further figures is indicated only schematically. The light-scattering structure 8th For example, by laser beam or by embossing process in the transparent material 7 be introduced.

Die Funktionsweise des transparenten Bereichs 7 der Stützungsschicht 4, 7 der Schaltungsträgereinheit gemäß 4 ist in vergrößerter Ausschnittsdarstellung gemäß 5 dargestellt. Im Unterschied zur Darstellung in 4 wurde bei der Darstellung gemäß 5 bereits eine lichtreflektierende Schicht 11 auf der zeichnungsbezogen unteren Oberfläche der Schaltungsträgereinheit bei B mittels einer Kleberschicht 5 aufgebracht.The operation of the transparent area 7 the support layer 4 . 7 the circuit carrier unit according to 4 is in enlarged detail according to 5 shown. In contrast to the representation in 4 was in the presentation according to 5 already a light-reflecting layer 11 on the drawing-related lower surface of the circuit carrier unit at B by means of an adhesive layer 5 applied.

Man erkennt in 5, dass vom Leuchtfeld 6 der Leuchtdiode 3 Lichtstrahlen 9 ausgehen, welche in den transparenten Bereich 7 der Stützungsschicht 4, 7 eingeleitet werden. Aufgrund des flachen Eintrittswinkels der Lichtstrahlen 9, dessen Komplementärwinkel größer ist als der kritische Winkel der Totalreflexion bezüglich der Materialpaarung des transparenten Bereichs 7 mit der Kleberschicht 5 (bzw. mit der Reflexionsschicht 11 bzw. mit der Schaltungsträgerfolie 1) werden die Lichtstrahlen 9 an den zeichnungsbezogen oberen und unteren Grenzflächen des transparenten Bereichs 7 totalreflektiert und somit durch den gesamten, zeichnungsbezogen horizontal verlaufenden transparenten Bereich 7 geleitet, bis die Lichtstrahlen 9 auf die lichtstreuende Struktur 8 treffen.One recognizes in 5 that from the light box 6 the LED 3 light rays 9 go out into the transparent area 7 the support layer 4 . 7 be initiated. Due to the flat entrance angle of the light rays 9 whose complementary angle is greater than the critical angle of total reflection with respect to the material pairing of the transparent region 7 with the adhesive layer 5 (or with the reflection layer 11 or with the circuit carrier film 1 ) become the light rays 9 at the drawing-related upper and lower boundaries of the transparent area 7 totally reflected and thus through the entire drawing-related horizontal transparent area 7 passed until the light rays 9 on the light-scattering structure 8th to meet.

Von der lichtstreuenden Struktur 8 werden die Lichtstrahlen 9 gestreut, abgelenkt oder gebrochen dergestalt, dass sie in einem verhältnismäßig steilen Winkel auf die Grenzflächen des transparenten Bereichs 7 auftreffen. Da der steile Winkel der Lichtstrahlen 9 nach der Streuung an der lichtstreuenden Struktur 8 kleiner ist als der kritische Winkel der Totalreflexion an den oberen und unteren Grenzflächen des transparenten Bereichs 7, können die Lichtstrahlen 9 den transparenten Bereich 7 nun verlassen und treten durch die bei dieser Ausführungsform transparent ausgebildete Schaltungsträgerfolie 1 hindurch bei 10 auf der Benutzer- bzw. Sichtseite A der Schaltungsträgereinheit aus. Auf diese Weise lässt sich die Schaltungsträgereinheit somit als lichtemittierende Anzeigeeinheit einsetzen.From the light-scattering structure 8th become the light rays 9 scattered, deflected or broken such that they are at a relatively steep angle to the interfaces of the transparent area 7 incident. Because the steep angle of the light rays 9 after scattering at the light-scattering structure 8th is smaller than the critical angle of total reflection at the upper and lower boundaries of the transparent area 7 , can the light beams 9 the transparent area 7 now leave and pass through the transparently formed in this embodiment circuit substrate film 1 through 10 on the user or visual side A of the circuit carrier unit. In this way, the circuit carrier unit can thus be used as a light-emitting display unit.

6 zeigt nochmals die Schaltungsträgereinheit gemäß 4, mit zusätzlich eingezeichnetem Strahlengang 9, 10 des durch den transparenten Bereich 7 der Stützungsschicht 4, 7 geleiteten Lichts 9, welches, gebrochen durch die lichtstreuende Struktur 8, auf der Benutzer- bzw. Sichtseite A der Schaltungsträgereinheit bei 10 aus der Oberfläche der Schaltungsträgereinheit austritt. In diesem Fall wird als Material für die Schaltungsträgerfolie 1 ein Material mit hoher Lichttransmission und geringer Lichtreflexion, beispielsweise eine glasklare Folie verwendet. 6 shows again the circuit carrier unit according to 4 , with additionally marked beam path 9 . 10 through the transparent area 7 the support layer 4 . 7 guided light 9 which, broken by the light-scattering structure 8th , on the user or visual side A of the circuit carrier unit 10 emerges from the surface of the circuit carrier unit. In this case, as the material for the circuit substrate film 1 a material with high light transmission and low light reflection, for example a glass-clear film used.

Bei der Schaltungsträgereinheit gemäß 4 bis 6 befindet sich die Schaltungsträgerfolie 1 somit auf der Benutzer- bzw. Sichtseite A der Schaltungsträgereinheit. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Schaltungsträgereinheiten mit berührungssensitiven Flächen für eine Touch-Bedienung, wie beispielsweise mit Berührungssensoren 2. In diesem Fall besitzt die Ausführungsform gemäß 4 bis 6 der Vorteil, dass die auf der Schaltungsträgerfolie aufgebrachten leitfähigen Strukturen 2 für die kapazitiven Sensoren sehr nahe an der A-Seite des Bauteils liegen, was die Signalstärke bei Berührung durch den Benutzer auf der A-Seite, und dadurch die Qualität der Touch-Bedienung, erhöht.In the circuit carrier unit according to 4 to 6 is the circuit carrier foil 1 thus on the user or visual side A of the circuit carrier unit. This is particularly advantageous in circuit carrier units with touch-sensitive surfaces for a touch operation, such as with touch sensors 2 , In this case, the embodiment according to 4 to 6 the advantage that the applied on the circuit substrate film conductive structures 2 for the capacitive sensors are very close to the A side of the component, which increases the signal strength when touched by the user on the A side, and thereby the quality of the touch operation.

7 zeigt eine zur Ausführungsform gemäß 6 alternative Ausführungsform einer Schaltungsträgereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der Schaltungsträgereinheit gemäß 7 ist die Schaltungsträgerfolie 1 nicht wie bei der Ausführungsform gemäß 6 auf der Sichtseite A, sondern auf der gegenüberliegenden Rückseite B angeordnet. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass das nach wie vor auf der A-Seite austretende Licht 10 nicht durch möglicherweise in denselben Flächenbereichen auf der Schaltungsträgerfolie 1 aufgebrachte leitfähige Strukturen, wie beispielsweise Leiterbahnen 2', abgedeckt wird. Es lassen sich somit auf einer Schaltungsträgereinheit beispielsweise berührungssensitive Flächen in denselben Bereichen wie lichtemittierende Flächen anordnen, ohne dass diese sich gegenseitig beeinträchtigen. 7 shows an embodiment according to 6 alternative embodiment of a circuit carrier unit according to the present invention. In the circuit carrier unit according to 7 is the circuit carrier foil 1 not as in the embodiment according to 6 on the visible side A, but on the opposite back B arranged. This embodiment has the advantage that the still exiting on the A-side light 10 not by possibly in the same areas on the circuit substrate film 1 applied conductive structures, such as tracks 2 ' , is covered. It is thus possible to arrange, for example, touch-sensitive surfaces in the same areas as light-emitting surfaces on a circuit carrier unit, without these interfering with each other.

Ferner kann bei der Ausführungsform gemäß 7, also mit Schaltungsträgerfolie 1 auf der B-Seite, die Schaltungsträgerfolie 1 aus einem Material mit geringer Lichttransmission und hoher Lichtreflexion, beispielsweise weiß reflektierend, ausgeführt werden. Die Schaltungsträgerfolie 1 selbst stellt dann die Funktion der Reflexionsschicht bereit (vgl. Reflexionsschicht 11 in 5 sowie 9 bis 11).Furthermore, in the embodiment according to 7 , ie with circuit carrier foil 1 on the B side, the circuit carrier foil 1 be made of a material with low light transmission and high light reflection, for example, white reflective. The circuit carrier foil 1 itself then provides the function of the reflection layer (see Reflection Layer 11 in 5 such as 9 to 11 ).

In 8 ist dargestellt, wie verbleibende Lufträume bzw. Zwischenräume zwischen den Bereichen 4, 7 der Stützungsschicht mit unterschiedlicher Funktion und mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften (beispielsweise transparente Bereiche 7 und lichtblockierende Bereiche 4), sowie Zwischenräume zwischen Bauteilen 3 und den entsprechenden Kanten der Aufnahmeausnehmungen bei 3 in der Stützungsschicht 4, 7 mit einem Versiegelungsmaterial 12 aufgefüllt wird.In 8th is shown as remaining air spaces or spaces between the areas 4 . 7 the support layer with different function and with different material properties (for example, transparent areas 7 and light-blocking areas 4 ), as well as gaps between components 3 and the corresponding edges of the receiving recesses at 3 in the support layer 4 . 7 with a sealing material 12 is replenished.

Der Vorgang des Auffüllens wird durch die in 8 noch gezeichneten Angüsse 13 symbolisiert.The process of refilling is determined by the in 8th still drawn sprues 13 symbolizes.

Bevorzugt kommt hierbei ein Versiegelungsmaterial 12 zum Einsatz, das im Hinblick auf die Weiterverarbeitung im Spritzguss optimiert ist, ohne dass bei der Einbringung des Versiegelungsmaterials 12 Schaltungsträgerfolie 1, Leiterbahnen 2, Bauelemente 3 oder Stützmaterial 12 beschädigt werden. Bevorzugt werden Materialien wie Polyurethane, Silikone, Epoxidharze oder Acrylharze mit geringer Verarbeitungsviskosität als Versiegelungsmaterial 12 verwendet, wobei die mechanischen Eigenschaften des Versiegelungsmaterials 12 nach dessen Aushärtung den Materialien 4, 7 der Stützungsschicht möglichst weitgehend entspricht. Preferably, this is a sealing material 12 For use, which is optimized in terms of further processing in injection molding, without the introduction of the sealing material 12 Circuit carrier film 1 , Tracks 2 , Components 3 or support material 12 to be damaged. Preference is given to materials such as polyurethanes, silicones, epoxy resins or acrylic resins having a low processing viscosity as a sealing material 12 used, the mechanical properties of the sealing material 12 after curing the materials 4 . 7 the support layer corresponds as much as possible.

Wenn das Versiegelungsmaterial 12 zwischen Bereichen 4 und 7 der Stützungsschicht mit unterschiedlichen Funktionen bezüglich der Lichtleitung, insbesondere zwischen lichtleitenden Bereichen 7 und lichttrennenden Bereichen 4 angeordnet wird, so ergibt sich eine (im Sinne der optischen Trennschärfe und Beleuchtungsstärke wünschenswerte) besonders effektive Reflexion zwischen den lichtleitenden Bereichen 7 und den lichttrennenden Bereichen 4, wenn für das Versiegelungsmaterial 12 ein Material mit geringem Brechungsindex verwendet wird.If the sealing material 12 between areas 4 and 7 the support layer with different functions with respect to the light pipe, in particular between light-conducting areas 7 and light-separating areas 4 is arranged, resulting in a (desirable in terms of optical selectivity and illuminance) particularly effective reflection between the photoconductive areas 7 and the light-separating areas 4 if for the sealing material 12 a material with a low refractive index is used.

Werden auch optoelektronische Bauelemente verwendet, muss das Versiegelungsmaterial 12 zusätzlich auch nach optischen Gesichtspunkten ausgewählt werden. Hier ist vor allem ein möglichst geringer Brechungsindex wünschenswert.If optoelectronic devices are also used, the sealing material must be used 12 additionally also be selected according to optical aspects. Here, above all, the lowest possible refractive index is desirable.

Das Versiegelungsmaterial 12 kann z. B. durch Gießen, Sprühen oder Tauchen in die Aufnahmeausnehmungen bei 3 eingebracht werden. Wichtig ist, dass nach der Verarbeitung die Aufnahmeausnehmungen derart angefüllt sind, dass die Stützmaterialien 4 und 7 sowie das Versiegelungsmaterial 12 eine mechanisch stabile Einheit bilden und die verschiedenen Oberflächen plan und homogen abschließenThe sealing material 12 can z. B. by pouring, spraying or dipping in the receiving recesses at 3 be introduced. It is important that after processing the receiving recesses are filled so that the support materials 4 and 7 as well as the sealing material 12 form a mechanically stable unit and complete the various surfaces plan and homogeneous

9 zeigt die Schaltungsträgereinheit gemäß 8, nach dem Abtrennen der Angüsse 13 sowie nach zusätzlichem Aufbringen einer rückseitigen Reflektorfolie 11 mittels einer Kleberschicht 5. Die Reflektorfolie 11 verbessert die Lichtleitung und Reflexion der Lichtstrahlen 9 bis zu deren Austritt bei 10 auf der Benutzer- bzw. Sichtseite A der Schaltungsträgereinheit. 9 shows the circuit carrier unit according to 8th after separating the sprues 13 and after additional application of a back reflector foil 11 by means of an adhesive layer 5 , The reflector foil 11 improves the light pipe and reflection of the light rays 9 until their exit at 10 on the user or visual side A of the circuit carrier unit.

Man erkennt, dass die Schaltungsträgereinheit gemäß 9 nun eine hohlraumfreie sowie beidseitig vollkommen glatte Platte bzw. Folie darstellt, die zwar bereits fertig bestückt und elektronisch komplett funktionsfähig ist, sich dabei jedoch nach wie vor für Kunststoff-Verarbeitungsprozesse wie beispielsweise Tiefziehen, Beschichten, Hinterspritzen, Film Insert Molding, Overmolding, In-Mold-Coating u. dgl eignet.It can be seen that the circuit carrier unit according to 9 represents a void-free as well as completely smooth plate or foil on both sides, which is already fully assembled and fully electronically functional, but is still used for plastic processing processes such as deep drawing, coating, injection molding, film insert molding, overmolding, Mold-Coating u. Like.

10 zeigt nochmals eine Schaltungsträgereinheit vergleichbar mit der Schaltungsträgereinheit gemäß 9, wobei im Unterschied zur Schaltungsträgereinheit gemäß 9 auf die spätere Bauteil-Sichtseite A mittels einer weiteren Kleberschicht 5 noch eine Dekorlage 14 aufgebracht wurde. Bei der Dekorlage 14 kann es sich beispielsweise eine eingefärbte, dekorativ und/oder informativ bedruckte Folie, oder auch beispielsweise um eine als Holzfurnier oder als anderer Dekorations- bzw. Oberflächenwerkstoff ausgebildete Schicht handeln. Die in 10 dargestellte Dekorlage 14 weist abgesetzte Flächenbereiche 15 auf, in denen die Dekorlage eine andere Färbung oder höhere Lichtdurchlässigkeit als in den restlichen Flächenbereichen aufweist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders gute Sichtbarkeit und Trennschärfe bei der optischen Signalausgabe in den Flächenbereichen 15 erzielen, ggf. auch im Hinblick auf den im Automobilbereich zunehmend gewünschten Black-Panel-Effekt von Anzeigeelementen oder Bedienkonsolen. 10 shows again a circuit carrier unit comparable to the circuit carrier unit according to 9 , wherein, in contrast to the circuit carrier unit according to 9 on the later component side A view by means of another adhesive layer 5 still a decorative layer 14 was applied. In the decorative layer 14 it may be, for example, a colored, decorative and / or informative printed film, or also, for example, a layer designed as a wood veneer or as another decorative or surface material. In the 10 illustrated decorative layer 14 has stepped areas 15 on, in which the decorative layer has a different color or higher light transmission than in the remaining surface areas. In this way, a particularly good visibility and selectivity in the optical signal output in the surface areas can be 15 possibly also with regard to the increasingly desired black panel effect of display elements or control consoles in the automotive sector.

11 zeigt eine Schaltungsträgereinheit gemäß 10, die jedoch zusätzlich verformt, insbesondere 3D-verformt oder tiefgezogen wurde. Auch hier ist darauf hinzuweisen, dass einerseits die dargestellten Dicken der einzelnen Schichten der Schaltungsträgereinheit sehr stark übermaßstäblich gezeichnet sind, und dass andererseits die in 11 ersichtliche Verformung der Schaltungsträgereinheit ebenfalls stark übertrieben dargestellt ist. Am realen Teil ist davon auszugehen, dass eine Schaltungsträgereinheit beispielsweise gemäß 10 bzw. 11 eine nur wenige Millimeter dünne Platte oder Folie darstellt, welche auch vorzugsweise nicht kleinräumig (wie in 11), sondern größere Flächenbereiche übergreifend verformt oder tiefgezogen wird. Auf diese Weise, sowie aufgrund der weiter oben beschriebenen speziellen Charakteristik und Herstellungsweise der Leiterbahnen lässt sich gewährleisten, dass die Leitfähigkeit und elektronische Funktionalität der Schaltungsträgereinheit auch nach dem Verformen voll erhalten bleibt. 11 shows a circuit carrier unit according to 10 , which, however, additionally deformed, in particular 3D-deformed or deep-drawn. It should also be pointed out here that, on the one hand, the illustrated thicknesses of the individual layers of the circuit carrier unit are drawn very strongly to scale, and, on the other hand, that the in 11 apparent deformation of the circuit carrier unit is also greatly exaggerated. The real part is assumed that a circuit carrier unit, for example, according to 10 respectively. 11 represents a thin plate or foil only a few millimeters, which also preferably not small-scale (as in 11 ), but larger surface areas is deformed over or deep drawn. In this way, as well as due to the special characteristics and production method of the conductor tracks described above, it is possible to ensure that the conductivity and electronic functionality of the circuit carrier unit is fully retained even after deformation.

Das Verformen bzw. Tiefziehen erfolgt bevorzugt isostatisch mittels eines gasförmigen Druckmittels oberhalb der Glastemperatur und unterhalb einer Schmelztemperatur der Schaltungsträgerfolie 1, schlagartig unter hohem Druck in eine Form. Die dabei bevorzugten Parameter lauten: Umformdruck zwischen 20 und 155 bar, Vorheiztemperatur 180°C, lokale Dehnung bis zu 150% und Ziehtiefen bis 55 mm, wodurch sich die freigeformte Schaltungsträgereinheit gemäß 11 ergibt.The forming or deep drawing is preferably carried out isostatically by means of a gaseous pressure medium above the glass transition temperature and below a melting temperature of the circuit substrate film 1 , suddenly under high pressure into a mold. The preferred parameters are: forming pressure between 20 and 155 bar, preheating temperature 180 ° C, local elongation up to 150% and drawing depths up to 55 mm, whereby the freeform molded circuit board unit according to 11 results.

Mittels der vorbezeichneten Verfahrensführung kann nach den Erkenntnissen der Anmelderin sichergestellt werden, dass die elektrische Leitfähigkeit der Leiterbahnen 2 nach dem Umformen der Schaltungsträgereinheit gemäß 11 ungestört erhalten bleibt. Dies hängt damit zusammen, wie die Anmelderin erkannt hat, dass bei einer 3D-Verformung des Laminats aus Schaltungsträgerfolie 1 und Leiterbahn 2, aufgrund von Metallgittervorgängen im molekularen Größenmaßstab, Streckmetall-ähnliche Strukturen der Leiterbahn 2 auf der Schaltungsträgerfolie 1 entstehen, sofern die weiter oben bei 1 beschriebenen Bedingungen hinsichtlich der Erzeugung und insbesondere Schichtdicke der Leiterbahnen 2 eingehalten werden. Auf diese Weise ertragen die Leiterbahnen 2 die insbesondere bei einer 3D-Verformung auftretenden, nennenswerten Flächenveränderungen, ohne dass dabei makroskopische Risse bzw. Unterbrechungen in den Leiterbahnen 2 auftreten.By means of the above procedure, according to the findings of the Applicant ensure that the electrical conductivity of the tracks 2 after forming the circuit carrier unit according to 11 remains undisturbed. This is related to how the Applicant has recognized that in a 3D deformation of the laminate of circuit substrate film 1 and trace 2 , due to molecular lattice scale molecular scale processes, expanded metal-like structures of the track 2 on the circuit carrier foil 1 arise, provided the above at 1 conditions described with respect to the generation and in particular layer thickness of the conductor tracks 2 be respected. In this way, the tracks endure 2 the noteworthy surface changes occurring in particular in the case of a 3D deformation, without causing macroscopic cracks or interruptions in the conductor tracks 2 occur.

Wie in 12 dargestellt, kann eine gemäß 11 verformte Schaltungsträgereinheit weiterhin rückseitig (auf der B-Seite) mit einem Thermoplastwerkstoff 16 beispielsweise im Film Insert Molding-Verfahren, hinterspritzt werden, und es kann, vorzugsweise nach dem Hinterspritzen, eine zusätzliche Überzugsschicht 17 auf die A-Seite der Schaltungsträgereinheit aufgebracht werden.As in 12 shown, one can according to 11 deformed circuit carrier unit further back (on the B side) with a thermoplastic material 16 For example, in the film insert molding process, and it may, preferably after the back molding, an additional coating layer 17 be applied to the A side of the circuit carrier unit.

Zum Zweck des Hinterspritzens bzw. für das Film Insert Molding wird in diesem Fall für die Reflexionsfolie 11 ein Material gewählt, welches sich als Haftvermittler für den zum Film Insert Molding verwendeten, insbesondere thermoplastischen Spritzgusswerkstoff 16 eignet. Zu diesem Zweck besteht die Reflexionsfolie 11 bei der Ausführungsform gemäß 12 vorzugsweise aus einem Thermoplast, beispielsweise aus ABS, PC, ABS/PC oder dergleichen. In jedem Fall muss die Materialpaarung der Reflexionsfolie 11 und des zum Film Insert Molding verwendete Spritzgussmaterials 16 kompatibel zueinander sein, um eine ausreichende Haftung zwischen Spritzgussmaterial 16 und Reflexionsfolie 11 zu gewährleisten. Durch die Hinterspritzung 16 erhält die Schaltungsträgereinheit zusätzliche Steifigkeit und eine zusätzlich stützende und schützende Kunststofflage auf der B-Seite. Auf diese Weise wird die umgeformte Schaltungsträgereinheit zu einem eigensteifen, robusten und einbaufertigen Bauteil.For the purpose of Hinterspritzens or for the film insert molding is in this case for the reflective film 11 a material chosen which serves as a bonding agent for the film insert molding used, in particular thermoplastic injection molding material 16 suitable. For this purpose, there is the reflection foil 11 in the embodiment according to 12 preferably of a thermoplastic, for example of ABS, PC, ABS / PC or the like. In any case, the material pairing of the reflective foil 11 and the injection molding material used for the film insert molding 16 be compatible with each other to ensure adequate adhesion between injection molding material 16 and reflection foil 11 to ensure. By the back injection 16 In addition, the circuit carrier unit receives additional rigidity and an additional supporting and protective plastic layer on the B side. In this way, the reshaped circuit carrier unit to an inherently rigid, robust and ready to install component.

Generell kann die Schaltungsträgereinheit auch auf der A-Seite angespritzt bzw. vorgespritzt werden. Falls die Schaltungsträgereinheit optoelektronische Funktionen aufweist, geschieht das Vorspritzen in diesem Fall mit einem transparenten oder glasklaren Thermoplast bzw. Polymer.In general, the circuit carrier unit can also be injected or pre-injected on the A-side. If the circuit carrier unit has optoelectronic functions, the pre-spraying takes place in this case with a transparent or crystal-clear thermoplastic or polymer.

Bei der Überzugsschicht 17 kann es sich beispielsweise um ein reaktionsgehärtetes Hardcoat, z. B. um eine mittels In-Mold-Coating aufgebrachte, hochglänzend ausgeführte PUR-Flutung handeln. Diese kann vorzugsweise erzeugt werden, indem die Schaltungsträgereinheit nach dem Hinterspritzen 16 bzw. Film Insert Molding zunächst noch im Spritzgusswerkzeug verbleibt, wonach durch entsprechende Werkzeugbewegung eine Zusatzkavität (A-seitig) im Spritzgusswerkzeug eröffnet wird, deren Größe der zu erstellenden Überzugsschicht 17 entspricht, wonach die Zusatzkavität mit dem flüssigen Werkstoff der Überzugsschicht 17, beispielsweise mit Polyurethan, geflutet wird.In the coating layer 17 For example, it may be a reaction-hardened hardcoat, e.g. Example, applied by means of in-mold coating, high gloss executed PUR-flooding. This can preferably be generated by the circuit carrier unit after the back injection 16 or film insert molding initially still remains in the injection mold, after which an additional cavity (A-side) is opened in the injection mold by appropriate tool movement, the size of the coating layer to be created 17 corresponds, after which the additional cavity with the liquid material of the coating layer 17 , for example, with polyurethane, is flooded.

Nach der Erstarrung bzw. Aushärtung der so erzeugten Überzugsschicht 17 in der Zusatzkavität des Spritzgusswerkzeugs kann das fertige Bauteil gemäß 12 aus der Werkzeugform entnommen werden.After solidification or curing of the coating layer thus produced 17 in the additional cavity of the injection molding tool, the finished component according to 12 be taken from the mold.

Die Überzugsschicht 17 verschafft der hinterspritzten bzw. im Film Insert Molding verarbeiteten Schaltungsträgereinheit zusätzlichen hermetischen Oberflächenschutz, und lässt eine etwa unter der Überzugsschicht 17 befindliche Dekorlage 14 mit noch besserer Brillanz zur Geltung kommen. Auf diese Weise lassen sich insbesondere auch Echtholzfurniere, Echtcarbon oder Textilstoffe als Dekorlage 14 verwenden, was beispielsweise für den hochwertigen Automobilbereich von zunehmender Bedeutung ist.The coating layer 17 provides the back-molded or film insert molding circuit substrate assembly additional hermetic surface protection, and leaves approximately below the coating layer 17 located decor layer 14 to stand out with even better brilliance. In this way, in particular, real wood veneers, real carbon or fabrics can be used as a decorative layer 14 which is of increasing importance, for example, in the high-end automotive sector.

Auch im Fall einer nicht auf der B-Seite, sondern auf der A-Seite mit Thermoplast oder Polymer vorgespritzten Schaltungsträgereinheit kann so zusätzlich (und ebenfalls auf der A-Seite, also als zusätzlicher Auftrag auf die dort befindliche Vorspritzung) eine Überzugsschicht 17 beispielsweise in Form eines Hardcoat aufgetragen werden. In diesem Fall schützt die zusätzliche Überzugsschicht 17 die darunterliegende, vorzugsweise thermoplastische Vorspritzung vor Abnutzung und Angriff durch Umgebungsmedien, und verleiht dem Bauteil eine ggf. hochglänzende, nahtlose sowie hinsichtlich Haptik optimierte Oberfläche.Even in the case of a not on the B-side, but on the A-side pre-molded with thermoplastic or polymer circuit carrier unit can (and also on the A-side, so as an additional order on the there located pre-projection) in addition to a coating layer 17 be applied for example in the form of a hardcoat. In this case, the additional coating layer protects 17 the underlying, preferably thermoplastic pre-projection from wear and attack by surrounding media, and gives the component a possibly high gloss, seamless and optimized surface with respect to haptics.

Im Ergebnis stellt die Erfindung somit eine einfach und sicher 3D-umformbare bestückte Schaltungsträgereinheit bereit, die auch in üblichen Kunststoffverarbeitungsprozessen, insbesondere im Spritzguss, weiterverarbeitet werden kann, und bei der durch die Weiterverarbeitung weder elektrische noch ggf. optische oder optoelektrische Eigenschaften beeinträchtigt werden.As a result, the invention thus provides a simple and safe 3D-transformable assembled circuit carrier unit that can be processed further in conventional plastics processing processes, in particular in injection molding, and in which neither electrical nor possibly optical or optoelectrical properties are impaired by further processing.

Insgesamt können dank der Erfindung robuste und hochwertige, multifunktionale Kunststoffformteile mit integrierten elektronischen, sensorischen, visuellen, mechanischen sowie schützenden und dekorativen Funktionen bereitgestellt werden. Die mit der Erfindung ermöglichten Formteile, beispielsweise anspruchsvolle Bedienkonsolen mit kapazitiver Sensorik und ggf. visuellen Anzeigefunktionen, lassen sich dank des erfindungsgemäßen Verfahrens zudem auch deutlich dünner und leichter als aus dem Stand der Technik bekannte Bedienkonsolen ausführen.Overall, the invention provides robust and high quality multifunctional plastic moldings with integrated electronic, sensory, visual, mechanical, protective and decorative functions. The molded parts made possible by the invention, for example sophisticated control consoles with capacitive sensors and optionally visual display functions, can also be made significantly thinner and lighter than operating consoles known from the prior art thanks to the method according to the invention.

Hierdurch, sowie durch die freie Formbarkeit, eignen sich die erfindungsgemäßen Schaltungsträgereinheiten besonders gut für schwierige oder anspruchsvolle Einbausituationen, für flache Geräte, oder für innovative berührungssensitive Bedienkonsolen z. B. in Fahrzeugen.In this way, as well as by the free formability, the circuit carrier units according to the invention are particularly well suited for difficult or demanding installation situations, for flat devices, or for innovative touch-sensitive control panels z. B. in vehicles.

Durch die gegebene freie Umformbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsträgereinheit und durch deren Verarbeitungsfähigkeit in diversen Kunststoffprozessen werden im Ergebnis maßgebliche neue Anwendungsfelder erschlossen, beispielsweise beim Einsatz als integrierte, multifunktionale sowie optisch und haptisch hochwertige Bedienkonsole, mit entscheidenden Vorteilen bezüglich Montageaufwand, Handhabung, Integration sowie Lebensdauer, Nutzerfreundlichkeit und Design.Due to the given free formability of the circuit substrate unit according to the invention and their processing capability in various plastic processes significant new applications are developed as a result, for example when used as an integrated, multifunctional and optical and haptic quality control panel, with decisive advantages in terms of assembly costs, handling, integration and durability, ease of use and design.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: SchaltungsträgerfolieCircuit carrier film
22: Leiterbahnconductor path
33: Bestückungsbauteil, LeuchtdiodeComponent, LED
44: Stützungsschichtsupport layer
55: Kleberschichtadhesive layer
66: Leuchtfeld, LED-LichtaustrittIlluminated field, LED light emission
77: Stützungsschicht mit optischem FunktionsbereichSupporting layer with optical functional area
88th: Lichtstreuende StrukturLight scattering structure
99: Lichtstrahlen, StrahlengangLight rays, beam path
1010: Lichtaustrittlight output
1111: Reflexionsschicht, HaftvermittlerschichtReflection layer, adhesion promoter layer
1212: Versiegelungsmaterialsealing material
1313: Angusssprue
1414: Dekorlagedecorative sheet
1515: LichtaustrittsbereichLight output region
1616: HinterspritzungOvermolding
1717: Überzugsschichtcoating layer
AA: Sichtseite, Sichtoberfläche, NutzerseiteVisible side, visible surface, user side
BB: Rückseiteback

Claims

Verfahren zur Herstellung einer bestückt umformbaren und/oder hinterspritzbaren Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4), die Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) umfassend eine Schaltungsträgerfolie (1) aus organischem Polymer mit zumindest einer Leiterbahn (2), wobei auf der Schaltungsträgerfolie (1) zumindest ein elektrisches oder elektronisches Schaltungsbauteil (3) angeordnet und mit der Leiterbahn (2) verbunden ist, mit den folgenden Verfahrensschritten a. Erzeugung zumindest einer Stützungsschicht (4) unter Aussparung von zumindest einer Aufnahmeausnehmung für das zumindest eine Schaltungsbauteil (3); b. Flächiges Verbinden zumindest einer bestückten Seite der Schaltungsträgerfolie (1) mit der zumindest einen Stützungsschicht (4) unter Aufnahme des Schaltungsbauteils (3) in die Aufnahmeausnehmung der Stützungsschicht (4);Process for the production of an assembled and / or injectable circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ), the circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) comprising a circuit carrier foil ( 1 ) of organic polymer with at least one conductor track ( 2 ), wherein on the circuit carrier film ( 1 ) at least one electrical or electronic circuit component ( 3 ) and with the conductor track ( 2 ), with the following method steps a. Generation of at least one support layer ( 4 ) with the recess of at least one receiving recess for the at least one circuit component ( 3 ); b. Flat connection of at least one populated side of the circuit carrier foil ( 1 ) with the at least one support layer ( 4 ) under inclusion of the circuit component ( 3 ) in the receiving recess of the support layer ( 4 );

Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Stützungsschicht (4) gleich oder größer der Höhe des höchsten Schaltungsbauteils (3) ist.Manufacturing method according to claim 1, characterized in that the thickness of the backing layer ( 4 ) equal to or greater than the height of the highest circuit component ( 3 ).

Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeausnehmung in der Stützungsschicht (4) durch Stanzen, Fräsen, Wasserstrahlschnitt oder Laserbeschnitt erzeugt ist.Manufacturing method according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving recess in the support layer ( 4 ) is produced by punching, milling, water jet cutting or laser cutting.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützungsschicht (4) als Folie oder Platte aus Polyester, PMMA, PC oder ABS mit einer Dicke zwischen 1 und 3 mm ausgebildet ist.Manufacturing method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the supporting layer ( 4 ) is formed as a film or plate made of polyester, PMMA, PC or ABS with a thickness between 1 and 3 mm.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie (1) und Stützungsschicht (4) in Verfahrensschritt b) in einem weiteren Verfahrensschritt c) zumindest eine Aufnahmeausnehmung der Stützungsschicht (4) mit einem Versiegelungsmaterial (12) aufgefüllt wird.Manufacturing method according to one of claims 1 to 4, characterized in that after connecting circuit carrier foil ( 1 ) and support layer ( 4 ) in method step b) in a further method step c) at least one receiving recess of the support layer ( 4 ) with a sealing material ( 12 ) is refilled.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützungsschicht mehrteilig (4, 7) ausgebildet oder aus verschiedenen Werkstoffen (4, 7) zusammengesetzt wird.Manufacturing method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the support layer consists of several parts ( 4 . 7 ) or made of different materials ( 4 . 7 ) is composed.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Bereiche (4, 7) der Stützungsschicht lichtdurchlässig (7), lichtleitend (7) bzw. lichtblockierend (4) ausgebildet werden.Manufacturing method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least areas ( 4 . 7 ) of the support layer translucent ( 7 ), photoconductive ( 7 ) or light-blocking ( 4 ) be formed.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass lichtbrechende, lichtstreuende und/oder lichtreflektierende Strukturen (8) in die Stützungsschicht (4, 7) eingebracht werden.Manufacturing method according to one of claims 1 to 7, characterized in that refractive, light-scattering and / or light-reflecting structures ( 8th ) into the support layer ( 4 . 7 ) are introduced.

Herstellungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie (1) und Stützungsschicht (4) in Verfahrensschritt b) in einem weiteren Verfahrensschritt d) auf der schaltungsträgerabgewandten Seite der Stützungsschicht (4) oder auf der bauteilabgewandten Seite der Schaltungsträgerfolie (1) eine Reflektorschicht (11) aufgebracht wird.Manufacturing method according to claim 7 or 8, characterized in that the connection of circuit carrier foil ( 1 ) and support layer ( 4 ) in method step b) in a further method step d) on the circuit carrier side facing away from the support layer ( 4 ) or on the component side facing away from the circuit substrate film ( 1 ) a reflector layer ( 11 ) is applied.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie (1) und Stützungsschicht (4) in Verfahrensschritt b) in einem weiteren Verfahrensschritt e) auf der freiliegenden Oberflächenseite der Stützungsschicht oder auf der bauteilabgewandten Seite der Schaltungsträgerfolie (1) ein Kaschieren der Schaltungsträgerfolie (1) mit einer Dekorlage (14) erfolgt.Manufacturing method according to one of claims 1 to 9, characterized in that after connecting circuit carrier foil ( 1 ) and support layer ( 4 ) in method step b) in a further method step e) on the exposed surface side of the support layer or on the component side facing away from the circuit carrier film ( 1 ) laminating the circuit carrier foil ( 1 ) with a decorative layer ( 14 ) he follows.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teilbereiche der Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie (1) und Stützungsschicht (4) in Verfahrensschritt b) in einem weiteren Verfahrensschritt f) umgeformt werden.Manufacturing method according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least portions of the circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) after connecting circuit carrier foil ( 1 ) and support layer ( 4 ) in process step b) in a further process step f) are transformed.

Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen von zumindest Teilbereichen der Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) ein 3D- bzw. Freiform-Umformen bzw. Tiefziehen ist.Manufacturing method according to claim 11, characterized in that the forming of at least partial regions of the circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is a 3D or freeform forming or deep drawing.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teilbereiche der Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) nach dem Verbinden von Schaltungsträgerfolie (1) und Stützungsschicht (4) in Verfahrensschritt b) in einem weiteren Verfahrensschritt g) mit einem polymeren Gusswerkstoff, insbesondere Spritzgusswerkstoff (16) hinterspritzt werden.Manufacturing method according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least partial areas of the circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) after connecting circuit carrier foil ( 1 ) and support layer ( 4 ) in process step b) in a further process step g) with a polymeric casting material, in particular injection molding material ( 16 ) are back-injected.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt b) in einem weiteren Verfahrensschritt h) eine schützende und/oder dekorative Überzugsschicht (17) auf der späteren Sichtseite (A) der Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) aufgetragen wird.Production process according to one of claims 1 to 13, characterized in that after process step b) in a further process step h) a protective and / or decorative coating layer ( 17 ) on the later visible side (A) of the circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is applied.

Bestückt umformbare und/oder hinterspritzbare Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4), umfassend eine Schaltungsträgerfolie (1) aus organischem Polymer mit zumindest einer Leiterbahn (2), wobei auf der Schaltungsträgerfolie (1) zumindest ein elektrisches oder elektronisches Schaltungsbauteil (3) angeordnet und mit der Leiterbahn (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einer bestückten Seite der Schaltungsträgerfolie (1) eine Stützungsschicht (4) mit zumindest einer Aufnahmeausnehmung angeordnet ist, in der das zumindest eine Schaltungsbauteil (3) aufgenommen ist.Equipped formable and / or injectable circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ), comprising a circuit carrier foil ( 1 ) of organic polymer with at least one conductor track ( 2 ), wherein on the circuit carrier film ( 1 ) at least one electrical or electronic circuit component ( 3 ) and with the conductor track ( 2 ), characterized in that on at least one populated side of the circuit carrier film ( 1 ) a support layer ( 4 ) is arranged with at least one receiving recess, in which the at least one circuit component ( 3 ) is recorded.

Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmeausnehmung der Stützungsschicht (4) um das Schaltungsbauteil (3) herum mit einem Versiegelungsmaterial (12) aufgefüllt ist.Circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) according to claim 15, characterized in that at least one receiving recess of the support layer ( 4 ) around the circuit component ( 3 ) with a sealing material ( 12 ) is filled up.

Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützungsschicht mehrteilig (4, 7) oder aus verschiedenen Werkstoffen (4, 7) zusammengesetzt ist.Circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) according to claim 15 or 16, characterized in that the support layer consists of several parts ( 4 . 7 ) or different materials ( 4 . 7 ) is composed.

Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Bereiche (4, 7) der Stützungsschicht lichtdurchlässig (7) bzw. lichtleitend (7) oder lichtblockierend (4) ausgebildet sind.Circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) according to one of claims 15 to 17, characterized in that at least regions ( 4 . 7 ) of the support layer translucent ( 7 ) or light-conducting ( 7 ) or light-blocking ( 4 ) are formed.

Schaltungsträgereinheit (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützungsschicht (4, 7) lichtbrechende, lichtstreuende oder lichtreflektierende Strukturen (8) einstückig umfasst oder aufnimmt.Circuit carrier unit ( 1 . 2 . 3 . 4 ) according to one of claims 15 to 18, characterized in that the supporting layer ( 4 . 7 ) refractive, light-diffusing or light-reflecting structures ( 8th ) integrally comprises or receives.