DE4430798A1 - Stanzgitter zur Verbindung von elektrischen Bauelementen - Google Patents
Stanzgitter zur Verbindung von elektrischen BauelementenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verbindung von elektrischen Bau
elementen durch ein Gitter gestanzter metallischer Leiterbah
nen. Bei den Bauelementen kann es sich um einzelne Bauele
mente handeln oder um vollständige integrierte Schaltungen.
Die herkömmliche Verbindung elektrischer Bauelemente erfolgt
üblicherweise, sofern nicht einzelne Verbindungsdrähte be
nutzt werden, über Leiterplatten. Es sind hier einseitige,
zweiseitige oder mehrschichtige Leiterplatten bekannt, auf
die die Bauelemente durch verschiedene Löt- oder Klebeverfah
ren aufgebracht werden.
Wenn nur wenige Bauelemente miteinander verbunden werden sol
len, zum Beispiel wenn es sich bei den Bauelementen selbst
schon um hochintegrierte Schaltungen handelt, ist die Verwen
dung einer Leiterplatte eine recht aufwendige und teuere Lö
sung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünsti
gere und weniger aufwendige Lösung zur Verbindung von elek
trischen Bauelementen anzugeben, als es die Verbindung über
Leiterplatten darstellt.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß zur Verbindung der Bau
teile eine Gitterstruktur verwendet wird, die aus einem Me
tallband gestanzt ist. Auf diesem Stanzgitter werden dann die
Bauelemente mechanisch befestigt, beispielsweise geklebt und
elektrisch kontaktiert, beispielsweise durch Verlöten oder
Verschweißen. Die Dicke des Stanzgitters kann unterschiedlich
gewählt werden, zum Beispiel dünner in den Bereichen, in de
nen die Bauteile befestigt werden und dicker in den Berei
chen, in denen zum Beispiel die Kontaktierung nach außen hin
erfolgt oder in denen das Stanzgitter mechanisch beispiels
weise an einem Gehäuse befestigt ist. Das Stanzgitter kann
teilweise mit Kunststoff umspritzt werden, zum Beispiel zur
Ausbildung von Steckergehäusen oder von Halterungen, die die
Bauelemente aufnehmen können.
Man erhält somit eine Verbindungsstruktur, die gegenüber üb
lichen Leiterplatten viele Vorteile aufweist. Sie ist, da aus
Metall bestehend, recyclingfreundlicher als eine übliche Lei
terplatte, die sich aus verschiedenen Kunststoff- und Metall
schichten zusammensetzt. Sie ist zuverlässiger, da im Be
reich der Stecker Lötpunkte entfallen, die für das Aufbringen
eines separaten Steckers notwendig waren, jetzt aber entfal
len, da die Steckerstifte gleich in das Stanzgitter mit ein
geformt sind. Das Stanzgitter mit den Bauteilen kann direkt
mit einem schützenden Kunststoff umspritzt werden, so daß die
gestanzten Leiterbahnen auch unter ungünstigen Betriebsbedin
gungen, wie beispielsweise Nässe, eine zuverlässigere Isolie
rung gewährleisten als sie die auf einer Leiterplatte offen
daliegenden Leiterbahnen bieten. Der umhüllende Kunststoff
kann dabei zugleich das Gehäuse auch mit integriert angegos
senen Steckerhüllen bilden, so daß Montageschritte eingespart
werden, die sonst zur Montage von separaten Gehäuseteilen und
Steckern notwendig wären. Durch das Umspritzen mit Kunststoff
erhalten die Leiterbahnen auch einen mechanischen Halt. Auf
grund der Schaltung notwendige Leiterbahnunterbrechungen und
die Isolierung von Leiterbahnbereichen untereinander oder zu
äußeren Teilen des Stanzgitters hin, erfolgt vorteilhafter
weise erst nachdem das Stanzgitter durch das zumindest teil
weise Umspritzen mit Kunststoff die notwendige Festigkeit be
kommen hat, dadurch, daß man entsprechende Lücken in das Git
ter hineinstanzt.
Das Stanzgitter kann auch zur mechanischen Befestigung der
gesamten Schaltung dienen, wenn man Randbereiche über die
Kunststoffumhüllung hinausragen läßt und mit entsprechenden
Befestigungslöchern versieht.
Wenn das Stanzgitter große Randbereiche aufweist, die über
den eigentlichen Bereich der Verbindungsstrukturen hinauswei
sen, so kann durch Umbiegen dieser Bereiche, so daß sie eine
Umhüllung der Schaltung bilden, auch eine elektromagnetische
Abschirmung erreicht werden. Diese Randbereiche können auch
als Kühlflächen dienen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen noch
näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Aufblick auf ein in einem fortlaufenden Band an
gebrachtes Stanzgitter mit aufgebrachten elektrischen
Bauteilen,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Stanzgitters unterschiedli
cher Dicke.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht das Stanzgitter 10
aus den Metallstreifen 11, die als Leiterbahnen zur Verbin
dung der Bauelemente dienen, die auf dem Stanzgitter ange
bracht sind. Als Beispiel für mögliche Bauelemente sind eine
integrierte Schaltung 20, ein Sensor 21, ein Widerstand 22,
ein Kondensator 25 und ein Beschleunigungssensor 23 einge
zeichnet. Die Bauelemente sind über ihre Anschlußbeinchen 24
an das Stanzgitter angeschweißt oder angelötet. Dabei können
die Anschlußbeinchen entweder durch passende Öffnungen des
Stanzgitters geführt und dann verlötet werden oder aber sie
werden so umgebogen, daß eine Verlötung auf der Oberfläche
des Stanzgitters möglich ist. Auch das Anbringen sogenannter
"nackter" Chips ist möglich, wobei der Chipkörper beispiels
weise durch Kleben auf dem Stanzgitter befestigt wird und die
einzelnen Anschlüsse zwischen Chip und Stanzgitter über Bond
drähte hergestellt werden. Teile des Stanzgitters sind als
Anschlußstifte 12 ausgebildet und bilden später einen
Stecker, mit dem die gesamte Schaltung mit Kabeln oder anderen
Schaltungen verbunden werden kann. Die Schaltung wird, nach
dem alle Bauelemente auf dem Stanzgitter montiert und mit ihm
elektrisch leitend verbunden sind, zum Schutz mit Kunststoff
umspritzt. Damit ist die Schaltung von einem fest mit ihr
verbundenen Kunststoffgehäuse umgeben. In dieses Gehäuse kön
nen integriert beispielsweise eine Außentülle 30 für den
Stecker, die die Steckerpins 12 umgibt, oder Halterungen für
Bauteile, wie hier die Halterung 31 für den Beschleunigungs
sensor 23 oder die Halterung 32 für den Kondensator 25 mit
eingespritzt werden. Zur Halterung des Stanzgitters werden
zweckmäßigerweise auch die Teile 11 des Stanzgitters, die als
Leiterbahnen dienen, mit Kunststoff umspritzt, wodurch zu
sätzlich eine gute Isolation zwischen den Leiterbahnen auch
unter ungünstigen Umständen, wie beispielsweise Nässe, ge
währleistet ist und das Stanzgitter zusätzlich mechanische
Festigkeit erhält.
Zur sogenannten Inline Fertigung, d. h. zur Fertigung am lau
fenden Band, wird ein langes Stanzgitterband, das aus vielen
gleichen aneinandergehängten Stanzgitterstrukturen für die
jeweilige Steuerschaltung besteht, mit im Randbereich 13 be
findlichen Öffnungen 14 verwendet, mit denen das Band weiter
transportiert werden kann. Diese Öffnungen 14 können gleich
so angeordnet sein, daß sie später beim Einbau der kompletten
Steuerschaltung, beispielsweise in den Motorraum eines Kraft
fahrzeuges, zur mechanischen Befestigung der Steuerschaltung
an irgendwelchen Trägerstrukturen dienen. Die einzelnen
Schaltungen werden nach der Bauteilmontage entlang der ange
deuteten Linie 40 getrennt.
Wie insbesondere aus Fig. 2 deutlich wird, können Teile des
Stanzgitters, wie zum Beispiel die Anschlußpins 12, auch in
beliebige Richtungen gebogen werden, um hier zum Beispiel zu
erreichen, daß der Stecker in einer gewünschten Höhe zur üb
rigen Schaltung liegt.
In Fig. 3 ist der Querschnitt durch eine unterschiedlich
dickes Stanzgitter gezeigt. Der dickere Abschnitt 17 weist eine
höhere mechanische Stabilität auf und kann beispielsweise zur
mechanischen Befestigung des Stanzgitters verwendet werden.
Aus dem dickeren Abschnitt 15 können beispielsweise die An
schlußstifte des Steckers gestanzt sein, wenn die Normung des
Steckers dickere Anschlußstifte fordert. Für die eigentliche
Leiterbahnfunktion genügt eine geringere Dicke, wie sie hier
im Mittelteil 16 angegeben ist.
Der Kontaktierbereich der Anschlußstifte, also der Teil der
Metallfolie aus dem die Anschlußstifte gestanzt werden, kann
beispielsweise mit Gold 50 beschichtet sein, um korrosions
freie Kontakte zu gewährleisten.
Claims (10)
1. Struktur zur leitenden Verbindung von elektrischen Bauele
menten,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur aus einem aus einem Metallband gestanzten
Stanzgitter besteht.
2. Struktur nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie Bereiche (15, 16, 17) verschiedener Dicke aufweist.
3. Struktur nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie stiftförmige Bereiche (12) aufweist, die als An
schlußstifte für eine elektrische Steckverbindung dienen.
4. Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
daß sie im Randbereich (13) Öffnungen (14) aufweist, die so
wohl zum Transport des Stanzgitters während der Montage der
Bauelemente dienen als auch zur mechanischen Befestigung der
fertigen Schaltung.
5. Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie Randbereiche aufweist, die um die Schaltung herumge
bogen sind und so eine elektromagnetische Abschirmung bilden.
6. Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie Randbereiche aufweist, die als Kühlkörper ausgebildet
sind.
7. Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen Bauteile mechanisch auf dem Stanzgitter
befestigt sind und elektrisch mit ihm verbunden sind.
8. Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stanzgitter und/oder die auf ihm befindlichen Bauele
mente mit Kunststoff umspritzt sind.
9. Struktur Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kunststoffumhüllung Halterungen (31, 32) für Bau
elemente und Außentüllen (30) für Stecker integriert sind.
10. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stanzgitter verschiedene Beschichtungen (50) auf
weist.
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