Symbiose von Leiterplatte und Kunststoffgehause in elektronischen Baugruppen durch An- und Umspritzen

摘要

Die Integration von Leiterplatten in mechatronische Baugruppen durch das direkte An- und Umspritzen mit einem Gehausekunststoff ist aus technischer und wirtschaftlicher Sicht interessant und wird in einzelnen Anwendungen bereits praktiziert. Neben der Einsparung von Handlings- und Montageschritten sind insbesondere das Positionieren und Fixieren der Leiterplatte, das Einbetten in den Kunststoff fur komplex aufgebaute Systeme sowie die thermische Anbindung an die Gehausestruktur zur Entwarmung innovative Ansatze. Die integrierte Herstellung ist uber verschiedene Fertigungsvarianten moglich, so dass fur die Bewertung des Potentials eine ganzheitliche Betrachtung des Belastungskollektives sowohl aus dem Blickwinkel der Verarbeitung (Herausforderungen aus der Fertigungstechnik) als auch aus den zu erwartenden Effekten im Gebrauch (Vorteile durch innovative Kunststoffe und kunststoffgerechte Konstruktion) erfolgen muss. Neben der Gehausefunktion konnen mit thermisch bzw. elektrisch leitfahigen Kunststoffen auch weitere Aufgaben v. a. im Warmemanagement bzw. zur elektromagnetischen Abschirmung ubernommen werden. Bisherige Verbunde aus einer Leiterplatte und einem Gehausekunststoff basieren aufgrund einer zu geringen (Langzeit-)Haftungsneigung beider Partner auf einer mechanischen Anbindung an einzelnen Kontaktstellen. Nachteilig sind dabei einerseits ein erhohter Aufwand in der Fertigung durch komplexe Werkzeugtechnik sowie andererseits im Gebrauch erhohte Ausfallwahrscheinlichkeiten durch lokale Spannungsspitzen. Die Herausforderungen fur neue Konzepte ergeben sich somit in der Erzeugung von stoffschlussigen Werkstoff-Verbunden aus einer FR4-Leiterplatte und einem Gehausekunststoff. Eine dauerhaft feste Haftung kann somit nur uber zusatzliche Massnahmen erfolgen. Im Rahmen einer Kooperation zwischen der RF Plast GmbH und dem Lehrstuhl fur Kunststofftechnik der Universitat Erlangen-Nurnberg wird die flachige Haftungserzeugung uber aufgepragte Folien als Zwischenschicht untersucht. Aus Zug-Scher-Versuchen einfacher Probekorper zeigt sich, dass fur ausgewahlte Verbundsysteme sehr gute Verbundfestigkeiten gemessen werden konnen. Je nach Auswahl der Zwischenschicht kann der Verbund sowohl in Hinblick auf maximale Festigkeit als auch auf gute Elastizitat bzw. Deformierbarkeit aufgebaut werden.