DE4430798A1 - Stanzgitter zur Verbindung von elektrischen Bauelementen - Google Patents

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.