DE4407508B4

DE4407508B4 - Verfahren zum Einbetten von elektrischen Leiterbahnen in einen Kunststoff

Info

Publication number: DE4407508B4
Application number: DE19944407508
Authority: DE
Inventors: Herbert Bender; Andreas Dipl.-Ing. Kühnle; Gunter Dipl.-Ing. Schulze; Jürgen Vogel
Original assignee: AMI Doduco GmbH
Current assignee: Doduco Contacts and Refining GmbH
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: DE4407508A1

Abstract

Verfahren zum Umspritzen von elektrischen Leiterbahnen mit einem Kunststoff durch
a) Einlegen eines die Leiterbahnen (2, 3, 4, 5) enthaltenden Stanzgitters (1), in welchem die Leiterbahnen noch durch Stege (6, 7, 8) miteinander verbunden sind, in eine Spritzgießform,
b) Fixieren der Leiterbahnen (2, 3, 4, 5) in ihrer Lage relativ zueinander durch Aufstecken mindestens eines elektrisch isolierenden Formteils (9), welches hierfür nach unten offene Ausnehmungen (10, 11, 12, 13) zur Aufnahme der Leiterbahnen aufweist, wenigstens auf eine Teilmenge der Leiterbahnen (2, 3, 4, 5), wobei das Formteil durchgehende Öffnungen (14, 15, 16) hat und über den Stegen (6, 7, 8) so auf das Stanzgitter (1) gesteckt wird, dass die Öffnungen (14, 15, 16) über den Stegen (6–8) liegen,
c) Auftrennen und Abbiegen der Stege (6, 7, 8) in der Spritzgießform und
d) Einspritzen des Kunststoffs in die Spritzgießform,
wobei die Reihenfolge der Schnitte (a) und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten von elektrischen Leiterbahnen in einen Kunststoff.
Es ist bekannt, elektronische Baugruppen mit einem Kunststoff zu umspritzen, wobei metallische Leiterbahnen, die die Verbindung zur elektronischen Baugruppe herstellen, aus dem üblicherweise durch Spritzgießen hergestellten Kunststoffgehäuse herausragen. Die elektrischen Leiterbahnen müssen galvanisch voneinander getrennt sein; sie dürfen keine metallische Verbindung miteinander haben. Während des Spritzgießvorganges muss aber gewährleistet sein, dass die Leiterbahnen in ihren Abständen, die sie voneinander haben, fixiert sind und fixiert bleiben. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Leiterbahnen als Bestandteile eines Stanzgitters in eine Spritzgießform einzulegen, wobei die Leiterbahnen in dem Stanzgitter noch durch metallische Stege miteinander verbunden sind. Diese Verbindung muss, da die Leiterbahnen im fertigen Produkt keine metallische Verbindung miteinander haben dürfen, irgendwann aufgetrennt werden.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Stanzgitter in einem zweistufigen Spritzprozeß mit Kunststoff zu ummanteln. In der ersten Stufe des Spritzprozesses werden die Leiterbahnen in einer ersten Spritzgießform auf einem ersten Teil ihrer Länge ummantelt, wobei die metallischen Stege, die die Leiterbahnen miteinander verbinden, frei bleiben. In dieser ersten Stufe des Spritzvorganges übernehmen die metallischen Stege die Fixierung der Leiterbahnen in ihrem gegenseitigen Abstand. Nach der ersten Stufe des Spritzprozesses wird das umspritzte Stanzgitter aus der Spritzgießform entnommen, die metallischen Stege werden abgetrennt und das Stanzgitter, dessen Leiterbahnen nun durch den in der ersten Stufe des Spritzprozesses gebildeten Kunststoff relativ zueinander fixiert sind, wird in eine zweite Spritzgießform eingelegt, in welcher die Baugruppe in der zweiten Stufe des Spritz prozesses fertig umspritzt wird, wobei z.B. eine endgültige Gehäusekontur gespritzt wird. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist, daß man zwei unterschiedliche Spritzgießformen benötigt und daß zwischen den beiden Stufen des Spritzprozesses ein zusätzlicher Arbeitsschritt zum Abtrennen der Stege notwendig ist. Das Arbeiten mit dem zweistufigen Spritzprozess ist deshalb recht aufwendig.

Es ist auch bekannt, ein Stanzgitter, welches ggfs. eine elektronische Baugruppe trägt, in einem einstufigen Spritzgießprozess mit Kunststoff zu ummanteln. Ähnliches offenbart die DE-39 24 176. Wenn die Stege zwischen den Leiterbahnen außerhalb des durch Spritzgießen gebildeten Kunststoffgehäuses liegen, können sie nach dem Spritzvorgang abgetrennt werden. Liegen die Stege jedoch im Innern des durch Spritzgießen zu bildenden Gehäuses, dann werden sie in die Spritzgießform vor dem Spritzgießen abgetrennt, entweder durch Schneidstempel, oder durch Abbrechen an zu diesem Zweck vorgesehenen Sollbruchstellen. Nachteilig dabei ist, daß man für eine Entfernung des metallischen Abfalls aus der Spritzgießform sorgen muß, was nicht unproblematisch ist. Außerdem besteht die Gefahr, daß beim Abtrennen gebildete metallische Späne in der Spritzgießform verbleiben und später zu einer Fehlfunktion führen. Weiterhin ist nachteilig, daß die Stege zum Abtrennen sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite her zugänglich sein müssen. Bei Anwendungen, in denen die Leiterbahnen nur von oben zugänglich sind, weil sie mit der Unterseite in Kunststoff eingebettet sind, wie z.B. in Fällen, in denen ein Gehäuse durch eine Bodenplatte abgeschlossen wird, die zugleich Schaltungsträgerplatte sein soll, ist das praktisch nicht möglich.

Aus der älteren, aber nicht vorveröffentlichten DE 42 33 254 A1 ist ein Verfahren zum Einbetten von elektrischen Leiterbahnen in einen Kunststoff durch Einlegen eines die Leiterbahnen enthaltenden Stanzgitters, in welchem die Leiterbahnen noch durch Stege miteinander verbunden sind, in eine Spritzgießform, Fixieren der Leiterbahnen in ihrer Lage relativ zueinander, unter anderem durch Aufstecken eines elektrisch isolierenden Kunststoff-Formteils, Auftrennen und Abbiegen der Stege in der Spritzgießform und Einspritzen des Kunststoffs in die Spritzgießform, bekannt.

Aus der AT-PS 237 717 ist es bekannt, zum Herstellen einer Leiterplatte eine genoppte Kunststoffplatte herzustellen, auf diese Kunststoffplatte ein Stanzgitter aufzulegen, in dessen Zwischenräume die Kunststoffnoppen eingreifen, und das Stanzgitter durch thermoplastisches Verformen der Noppen zu fixieren und – wenn gewünscht – die Leiterbahnen, soweit sie noch nicht eingebettet sind, mit Gießhard auszugießen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders preiswertes Verfahren anzugeben, um elektrische Leiterbahnen in Kunststoff einzubetten, wobei die Stege, die die Leiterbahnen im Stanzgitter zusammenhalten, in dem zu umspritzenden Bereich liegen dürfen, insbesondere zur Bildung von Gehäusen mit eingespritzten elektrischen Steckanschlüssen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemässe Verfahren verwendet verlorene Formteile aus elektrisch isolierendem Werkstoff, insbesondere Formteile aus dem gleichen Kunststoff, mit welchem die Leiterbahnen umspritzt werden. Diese Formteile, die als Massenware preiswert durch Spritzgießen hergestellt werden können, werden dazu verwendet, um die Leiterbahnen des Stanzgitters zusätzlich zu den Stegen, mit denen sie im Stanzgitter zunächst untereinander verbunden sind, in ihrer Lage relativ zueinander zu fixieren. Zu diesem Zweck können die Formteile auf die Stanzgitter gesteckt werden, bevor diese in die Spritzgießform eingelegt werden. Vorzugsweise werden sie auf die Stanzgitter erst dann aufgesteckt, nachdem diese in die Spritzgießform eingelegt worden sind. Im zweiten Fall können die Anforderungen an die Maßgenauigkeit der Formteile geringer sein als im ersten Fall, weil die Formteile dann nur in der Spritzgießform dafür sorgen müssen, dass die Leiterbahnen ihre Position beibehalten, die durch das Formteil fixierten Leiterbahnen aber nicht über größere Strecken transportiert werden müssen.

Nachdem die Leiterbahnen durch das aufgesteckte Formteil in ihrer Relativlage fixiert sind, werden die Stege aufgetrennt. Das könnte dadurch geschehen, dass die Stege in an sich bekannter Weise vollständig abgetrennt werden. Insbesondere für das Trennen in der Spritzgießform wird jedoch bevorzugt, die Stege nicht abzutrennen, sondern nur aufzutrennen und abzubiegen, wodurch die erforderliche elektrische Trennung der Leiterbahnen erreicht wird, verbunden mit dem Vorteil, dass kein Abfall aus der Spritz gießform entfernt werden muss und dass mit der Halbierung der Zahl der Trennstellen auch die Gefahr der Spänebildung halbiert ist.

Am besten ordnet man die Formteile unmittelbar über den Stegen an und verwendet zu diesem Zweck Formteile, die Öffnungen haben, die dann genau über den Stegen liegen, so dass durch die Öffnungen hindurch die Stege aufgetrennt werden können. Das hat den Vorteil, dass die Leiterbahnen nicht nur beim späteren Spritzvorgang, sondern auch beim Trennvorgang optimal fixiert sind. Ausserdem können beim Trennen ggfs. entstehende metallische Späne in den Öffnungen des Formteils zurückgehalten werden und werden durch den eingespritzten Kunststoff nicht fortgeschwemmt.

Da die Stege vorzugsweise nicht abgetrennt, sondern nur aufgetrennt und gebogen werden, müssen sie auch nicht von beiden Seiten her in der Spritzgießform zugänglich sein.

Ob man mit einem Formteil auskommt oder mehrere Formteile benötigt, hängt von der Ausbildung des Stanzgitters ab. Wenn es wie im bevorzugten Anwendungsbeispiel darum geht, ein Gehäuse oder ein Gehäuseteil mit angespritztem Stecker zu bilden, dann verlaufen im Steckerbereich die Leiterbahnen alle parallel zueinander und können durch ein einziges Formteil fixiert werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem kostengünstigen einstufigen Spritzprozess unter gleichzeitiger Vermeidung der Nachteile und Beschränkungen, die der einstufige Spritzprozess beim Stand der Technik mit sich bringt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die beigefügten schematischen Zeichnungen:
1 zeigt ein Stanzgitter mit aufgestecktem Formteil in der Draufsicht,
2 zeigt den Schnitt A-A' durch die Anordnung aus 1,
3 zeigt die Anordnung aus 2 nach dem Auftrennen der Verbindungsstege des Stanzgitters, und
4 zeigt einen Arbeitsplatz mit einem Drehtisch zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
1 zeigt ein Stanzgitter 1 aus mehreren zueinander parallelen metallischen Leiterbahnen 2 bis 5, die durch Stege 6, 7 und 8, welche in einer gemeinsamen Flucht liegen, miteinander verbunden sind. Diese Stege fixieren die Leiterbahnen 2 bis 5 in ihrem gegenseitigen Abstand. Zur weiteren Fixierung der Leiterbahnen relativ zueinander ist ein Formteil 9 vorgesehen, welches so lang ist, dass es alle Leiterbahnen 2 bis 5 überbrückt. Um das Formteil 9 auf den Leiterbahnen fixieren zu können, hat es nach unten offene Ausnehmungen 10 bis 13 nach Art einer Nut, welche so angeordnet und bemessen sind, dass das Formteil 9 mit den Ausnehmungen 10 bis 13 auf die Leiterbahnen 2 bis 5 aufgesteckt werden kann und dann mit leichter Klemmung darauf steckt. Um das Einführen der Leiterbahnen in die Ausnehmungen 10 bis 13 zu erleichtern, sind die Ausnehmungen mit Einführschrägen versehen. Eine weitere nach unten offene Ausnehmung verläuft quer zu den Ausnehmungen 10 bis 13 und dient zur Aufnahme der Stege 6 bis 8. Im Bereich zwischen den Leiterbahnen 2 bis 5 und über den Stegen 6 bis 8 hat das Formteil 9 jeweils eine Öffnung 14, 15 bzw. 16, durch die hindurch die Stege 6, 7 und 8 zugänglich sind, aufgetrennt und abgebogen werden können. Den Zustand nach dem Auftrennen und Abbiegen der Stege zeigt 3.
Die Angaben "oben" und "unten" im Zusammenhang der 1 bis 3 beziehen sich lediglich auf die gewählte Darstellung, sind aber nicht einschränkend dahingehend zu verstehen, dass die Ausnehmungen 10 bis 13 in der Spritzgießform tatsächlich nach unten weisen müssten.
Das erfindungsgemässe Verfahen kann mit Vorteil an einem Arbeitsplatz mit Drehtisch 17, wie in 4 dargestellt, durchgeführt werden. Der Drehtisch hat vier Stationen. In der Station 1 werden die Stanzgitter 1 zusammen mit sonstigen Einlegeteilen in eine Unterform des Spritzgießwerkzeuges eingelegt. Die Leiterbahnen 2 bis 5 des Stanzgitters sind dabei untereinander noch durch die Stege 6 bis 8 verbunden und fixiert. Über die Stege 6 bis 8 wird dann das aus Kunststoff gespritzte Formteil 9 gelegt und in der Station 2 auf das Stanzgitter 1 gepreßt. Die Leiterbahnen 2 bis 5 sind nun zweifach fixiert, sowohl durch die Stege 6 bis 8 als auch durch das Formteil 9. In der Station 2 werden die Stege nun mit einem Schneidstempel durch die Ausnehmungen 14, 15 und 16 hindurch aufgetrennt. Die Stege 6 bis 8 werden aber nicht abgetrennt, so dass kein Abfall entsteht, der aus der Spritzgießform entfernt werden müsste, vielmehr werden die Stege 6 bis 8 lediglich durchtrennt und abgebogen, wie es z.B. die
3 zeigt. Zum Auftrennen der Stege kann das Stanzgitter durch Auswerfer, welche in der Spritzgießform ohnehin üblicherweise vorgesehen sind, angehoben werden. Die Auswerfer können gleichzeitig als Schnittplatte für die Schneidstempel dienen.
In der Station 3 werden die Leiterbahnen 2 bis 5 dann einstufig mit Kunststoff umspritzt. In der Station 4 können die gespritzten Teile abkühlen und entnommen werden.

Claims

Verfahren zum Umspritzen von elektrischen Leiterbahnen mit einem Kunststoff durch a) Einlegen eines die Leiterbahnen (2, 3, 4, 5) enthaltenden Stanzgitters (1), in welchem die Leiterbahnen noch durch Stege (6, 7, 8) miteinander verbunden sind, in eine Spritzgießform, b) Fixieren der Leiterbahnen (2, 3, 4, 5) in ihrer Lage relativ zueinander durch Aufstecken mindestens eines elektrisch isolierenden Formteils (9), welches hierfür nach unten offene Ausnehmungen (10, 11, 12, 13) zur Aufnahme der Leiterbahnen aufweist, wenigstens auf eine Teilmenge der Leiterbahnen (2, 3, 4, 5), wobei das Formteil durchgehende Öffnungen (14, 15, 16) hat und über den Stegen (6, 7, 8) so auf das Stanzgitter (1) gesteckt wird, dass die Öffnungen (14, 15, 16) über den Stegen (6–8) liegen, c) Auftrennen und Abbiegen der Stege (6, 7, 8) in der Spritzgießform und d) Einspritzen des Kunststoffs in die Spritzgießform, wobei die Reihenfolge der Schnitte (a) und (b) vertauscht werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formteil (9) aus dem gleichen Kunststoff verwendet wird, der im Schritt (d) eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leiterbahnen (2, 3, 4, 5) durch ein einziges Formteil fixiert werden.