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WO2018108757A1 - Verfahren zum verbinden eines bauelementträgers mit einer leiterplatte und verbund aus einer leiterplatte und einem bauelementträger - Google Patents

Verfahren zum verbinden eines bauelementträgers mit einer leiterplatte und verbund aus einer leiterplatte und einem bauelementträger Download PDF

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Publication number
WO2018108757A1
WO2018108757A1 PCT/EP2017/082105 EP2017082105W WO2018108757A1 WO 2018108757 A1 WO2018108757 A1 WO 2018108757A1 EP 2017082105 W EP2017082105 W EP 2017082105W WO 2018108757 A1 WO2018108757 A1 WO 2018108757A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
printed circuit
component carrier
sensor
carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/082105
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen RIETSCH
Andreas Plach
Stephan Bandermann
Bernhard Schuch
Andreas Albert
Jens Menke
Mathias Strecker
Hassene Bel Haj Said
Johannes Bock
Klaus Scharrer
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic Gmbh filed Critical Conti Temic Microelectronic Gmbh
Publication of WO2018108757A1 publication Critical patent/WO2018108757A1/de

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    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
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Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a component carrier with a printed circuit board and a composite of a printed circuit board and a component carrier.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method for connecting a component carrier to a printed circuit board and compared to the prior art improved composite of a printed circuit board and a component carrier.
  • the object is achieved by a method for connecting a component carrier with a circuit board having the features of claim 1 and a composite of a conductor ⁇ plate and a component carrier with the features of claim 9.
  • the component carrier is connected to the printed circuit board by means of at least one connecting element.
  • the component carrier is formed as a component ⁇ parent circuit board.
  • a sensor device is arranged on the component carrier as a printed circuit board formed out ⁇ component carrier, so that the component carrier circuit board is designed as a sensor carrier circuit board.
  • this sensor carrier circuit board forms, together with the component configured thereon as a sensor, a so-called sensor dome or printed circuit sensor family, which is connected to the circuit board designed as a main circuit board by means of the method according to the invention.
  • Such main circuit boards with one or more printed circuit board sensor diodes are used, for example, in vehicles, for example in control devices, in particular in transmission control devices.
  • the component can also be designed as a component deviating from a sensor, in particular an electrical or electronic component.
  • the component carrier is conveniently arranged on the circuit board that it is perpendicular to the circuit board ⁇ directed.
  • a longitudinal direction of the component carrier ie the direction of its elongation, runs parallel to a normal vector of the printed circuit board, in particular a flat side of the printed circuit board.
  • the component ⁇ carrier thus stands with one of its transverse sides on a flat side of the circuit board.
  • the device, particularly the sensor is arranged advantageously in the region of the opposite and thus facing away from the circuit board side of the cross Bauele ⁇ ment carrier.
  • the component in particular the sensor, is thus positioned by means of the component carrier, in particular the sensor carrier printed circuit board spaced from the particular designed as a main circuit board ⁇ plate, in particular positioned in a predetermined manner spaced, ie in a predetermined position relative to the main circuit board formed circuit board.
  • the inventive method it is ensured that this position of the component, in particular ⁇ sondere of the sensor is secured, and thus remains unchanged, in particular during subsequent production steps, for example during a subsequent assembly, soldering and / or Plastic injection process, in particular Duroplastum- spraying process or Thermoplastumspritzungsluies.
  • the inventive method improves the connection of the component carrier with the printed circuit board by the use of one or more connecting elements.
  • some advantageous embodiments of joining methods for joining the component carrier to the circuit board by means of one Ver connecting element or more connecting elements are described in more detail.
  • the inventive method in particular ensures that a position of the connected to the circuit board by means of the inventive process the component carrier on the circuit board during one or more subsequent stages of production remains unchanged, for example, during one or more assembly steps and during a Kunststoffum ⁇ spraying process, in which at least the component carrier is partially or completely absorbed in a Kunststoffumspritzungs- tool and partially or completely with a plastic, in particular with a thermoset plastic or thermoplastic resin, is encapsulated.
  • the at least one connecting element or the plurality of connecting elements or one or more connec tion ⁇ elements of a plurality for connecting the component with the printed circuit board Ver ⁇ stattsele used Gebsele ⁇ further elements for electrical connection of the component carrier with the PCB can be used.
  • the at least one connecting element is arranged or formed on the component carrier and is introduced into a correspondingly formed connecting element recess, for example a bore receptacle, in the printed circuit board.
  • the at least one connecting element is designed as a connecting bolt, in particular as a rectangular pin, ie with a rectangular cross section.
  • connection element ⁇ is advantageously achieved in the connecting element receiving.
  • the position of the component carrier with the component, in particular the printed circuit board sensor dome with the sensor can be maintained through various production steps, game as umspritzungsvones at ⁇ during mounting, soldering and / or plastic, in particular Duroplastumspritzungs- process or Thermoplastumspritzungsvones.
  • At least one designed as a soldering angle connecting element is so soldered to the component carrier that an outer side of a free leg of the respective Lötwinkels flush with an edge of the component carrier, the component carrier is so positioned on the Lei ⁇ terplatte that the at least one soldering angle on a soldering surface, also referred to as solder pad, the circuit board rests and wherein the at least one soldering angle with the
  • Soldering surface is soldered.
  • both sides of the component carrier in particular soldered to both flat sides of the component carrier as a printed circuit board, in particular the sensor circuit board carrier, formed Bauele ⁇ ment carrier in each case one or more such soldering angle and soldered after the positioning of the component carrier on the circuit board with corresponding lands on the circuit board.
  • the respective soldering angle is geometrically dimensioned so that it can absorb occurring mechanical forces in subsequent production steps, in particular assembly, soldering and / or plastic extrusion steps.
  • one or more connecting bolts or positioning bolts also referred to as positioning pins, may also be arranged on the component carrier, in particular on the sensor carrier printed circuit board.
  • a pre-positioning of the component carrier on the printed circuit board for the subsequent soldering of the respective soldering angle to the respective soldering surface on the printed circuit board is ensured, i. H. a position accuracy is further increased.
  • the printed circuit board expediently has corresponding corresponding recesses, as already described above.
  • At least one connecting element designed as a soldering shoe is soldered to the printed circuit board and the component carrier is introduced into the soldering shoe.
  • the soldering shoe surrounds the component carrier, in particular the printed circuit sensor family or. its sensor carrier circuit board, in a lower area, d. H. in the region of the side facing away from the component and provided for connection to the printed circuit board transverse side of the component carrier.
  • the assembly with the following contact closure on the component carrier, in particular on PCB sensor dome or At the sensor carrier circuit board, can be ensured with positionally defined pads, ie solder pads.
  • a contact surface of the soldering shoe is soldered to a contact surface of the printed circuit board.
  • an electrical contact closure can be produced via a defined clamping geometry on the soldering shoe to the contact surface on the printed circuit board.
  • a corresponding, in particular geometric shape of the soldering shoe is si ⁇ cherhog that a parallel to the flat side of the circuit board extending leg of Lötschuhs, also referred to as spring legs, is pressed by a spring action of this leg with a sufficient clamping force to the contact surface on the circuit board so that there is no break in contact.
  • the clamp ⁇ force is so large dimensions of the dimensioning of the Lötschuhs that the leg during later stages of production, in particular during the Art ⁇ stoffumspritzungsraties, such as the thermal or Duroplastumspritzungsvons, does not lift off from the circuit board, but no damage to the PCB instead ⁇ finds.
  • At least one designed as a press-in connection element each with an area in the component carrier, particularly in the Porterplattensens ⁇ ordom or in the sensor carrier circuit board, and the printed circuit board, in particular in the main board, Scheme- pressed.
  • a plurality of such Einpres- are pressed elements in the manner described.
  • the electrical contacting of the component carrier may also by means of this Einpressiatas or dedicated ⁇ effected by means of a plurality of such clinch fasteners via the conductor terplatte done.
  • the press-in element is also referred to as contact pin.
  • the component carrier is pre-equipped with the respective press-in element.
  • the number of press-fit elements is expediently dependent on a required number of electrical contact guides from the component carrier to the printed circuit board and vice versa.
  • the clinch fasteners are advantageously so arranged ⁇ that there is no one-sided assembly and / or tilting of the component carrier. Therefore expedient ⁇ ßigerweise be positioned on both flat sides of the device carrier respectively, one or more clinch fasteners to the posi tion ⁇ accuracy of the device, particularly the sensor, si ⁇ cherrier.
  • An arrangement of the press-in elements on a front side should be such that equal distances to the left and right, ie to the longitudinal sides of the component carrier, are given.
  • the areas to be pressed in, ie the press-fit pins, of the press-in elements can be designed, for example, in each case as a so-called pressfit contact pin or as a longitudinally knurled contact pin.
  • the pre-assembled component carrier can be pressed with the same Einpresspinaus Installation in the circuit board. A press-in force is selected so that subsequent processes can be carried out, in particular the assembly, soldering and / or plastic extrusion process described above.
  • the pre-assembled component carrier is expediently extrusion-coated with the printed circuit board in a further process step, ie in the plastic extrusion process, with thermoset or thermosetting plastic.
  • At least one connecting element designed as a press-in soldering element or a plurality of such press-in soldering elements is pressed into the component carrier, the component carrier is mounted on the printed circuit board. orders and the respective Einpresslötelement is soldered to the circuit board.
  • This embodiment thus represents a combination of pressed-in pins of the component carrier and soldered contact pins in the printed circuit board.
  • these press-in soldering elements are also used for electrically connecting the component carrier to the printed circuit board.
  • a press-in solder element is added to the component carrier per required electrical contact guidance.
  • the press-in pin part of the respective Einspresslötiatas may for example be designed as a PressfitWalletpin or as a lekssgerändelter contact pin.
  • the respective Einpresslötelement is or is angled at 90 ° and thus allows a vertical mounting on the circuit board and is accurately positioned to ensure a sensor signal for each ⁇ specific execution specification.
  • the respective Einpresslötelement can be arranged so that the soldering in the circuit board is given a uniform distance image for the following soldering process.
  • At least one connecting element designed as a bolt is fastened to the printed circuit board and at least one further connecting element designed as a pinch terminal receptacle is fastened to the component carrier and the component carrier is fastened to the at least one pin by attaching the at least one pin clamp receptacle
  • the pinch terminal receptacle is also referred to as a contact cage, in particular if the electrical connection of the component carrier with the printed circuit board via these corresponding connecting elements.
  • a plurality of bolts and a plurality of pin clamp receptacles are provided.
  • the respective pinch clamp receptacle, ie the contact cage, is soldered to the component carrier.
  • the connection of the component carrier with the PCB is a powerless tolerance compensation in the X and Y direction allows, ie in the transverse direction and thickness direction of the component carrier.
  • the tolerance compensation can be used for the inclusion in Kunststoffumspritzungswerkmaschinemaschine so that only small forces are exerted on the electrical contact points.
  • the bolts are pressed as press-in elements into the electrical contact positions for a preassembled component carrier.
  • the pre-assembled component carrier which already has the component, for example, the sensor so that it is designed as a printed circuit sensor, and which also already has the Bolzenklemmingn, ie is completely pre-assembled, is manually, semi-automatically or fully automated on block at the intended position on the circuit board joined, ie put on the bolt on ⁇ .
  • the component carrier suitably encapsulated, including the device, to the circuit board with thermoset or thermoplastic.
  • the component carrier is expediently extrusion-coated with a plastic, for example with a thermoset plastic or thermoplastic plastic, at least in some areas after connecting the component carrier to the conductor bar.
  • a plastic for example with a thermoset plastic or thermoplastic plastic
  • the component carrier with the component thereon in the case of the formation of the device as a sensor thus the entire printed circuit sensor, and expediently also the circuit board, which is for example designed as a main circuit board, with the plastic from ⁇ cut way, or preferably completely encapsulated ,
  • Bauele- is ment carrier to the device, ie in particular the printed circuit ⁇ plattensensordom formed such that they Supportgeo ⁇ geometries, ie corresponding formations have an exact positioning in the Kunststoffumspritzungswerkmaschine to during the plastic extrusion process to secure the position of the device, in particular of the sensor, and thereby to avoid position changes which could affect a subsequent function of the device, in particular a sensing means of the sensor.
  • the component carrier is connected by means of at least one connecting element to the circuit board, for example by means of one or more of the above-described connecting elements, wherein also different connecting elements can be provided.
  • the component carrier is designed, for example, as a component carrier circuit board.
  • the device is in particular designed as a sensor, so that the component carrier is then formed as a sensor support circuit board ⁇ forming a conductor plattensensordom together with the sensor.
  • Such main boards are plate-sensor domes with one or more wire used for example in vehicles, for example in control devices, in particular in Ge ⁇ gearbox control units.
  • control devices for example in vehicles, for example in control devices, in particular in Ge ⁇ gearbox control units.
  • Ge ⁇ gearbox control units there are also a variety of other uses conceivable.
  • At least the component carrier is at least partially encapsulated with a plastic, in ⁇ example, with a thermoset or thermoplastic resin.
  • the component carrier with the component disposed thereon in the case of the formation of the component as a sensor thus the entire printed circuit sensor, and expediently also the circuit board, which is for example designed as a main circuit board, with the plastic from ⁇ cut way, or preferably completely encapsulated.
  • FIG. 1 shows schematically an embodiment of a composite of a printed circuit board and a component carrier
  • Figure 2 schematically a further embodiment of a
  • FIG. 3 shows schematically a further embodiment of a
  • FIG. 5 schematically shows a further embodiment of a
  • FIG. 6 shows schematically a further embodiment of a
  • FIG. 7 schematically shows a further view of the embodiment from FIG. 6.
  • Figures 1 to 7 show various embodiments of a composite 1 of a printed circuit board 2 and a component ⁇ carrier 3, wherein the circuit board 2 is not shown in Figure 1.
  • a component 4 is arranged, in particular an electrical or electronic component 4, so that a component unit 6 is formed.
  • the composite 1 of printed circuit board 2 and component carrier 3 with component 4 is formed in a method for connecting the component carrier 3 to the printed circuit board 2 by the component carrier 3 is connected by means of at least one Kirsele ⁇ mentes 5 with the circuit board 2.
  • Figures 1 to 7 show different embodiments of connection elements are shown 5, by means of which the component carrier 3 arranged thereon member 4 and the printed board 2 are connected to each other ⁇ .
  • the component carrier 3 is designed in particular as a sensor carrier circuit board for a sensor 4 designed as a sensor and forms together with the component 4 arranged thereon a so-called printed circuit sensor, which is connected by means of one or more connecting elements 5 with the printed circuit board formed as a main circuit board 2.
  • the illustrated embodiments each show this advantageous embodiment of the component carrier 3 as a sensor ⁇ carrier printed circuit board, the component 4 as a sensor and the circuit board 2 as the main circuit board. Therefore, the component carrier 3 is referred to as Sensordovplatte 3, the component 4 as a sensor 4, the component unit 6 from Sen ⁇ sor dileiterplatte 3 and the sensor 4 as printed circuit board ⁇ sensordom 6 and the circuit board 2 as the main circuit board 2 below.
  • the illustrated composite 1 is used for example in a vehicle, for example in a transmission control unit.
  • the sensor 4 is positioned at a distance from the main circuit board 2 by means of the sensor carrier circuit board 3, since it is arranged in the region of a transverse side of the sensor carrier circuit board 3 facing away from the main circuit board 2, which is positioned perpendicular to the main circuit board 2. Ie. a longitudinal ⁇ direction of the sensor carrier circuit board 3 is parallel to a normal vector of the main circuit board 2, more precisely parallel to a normal vector of a flat side of the main circuit board 2, on which the sensor carrier circuit board 3 is arranged.
  • the longitudinal direction of the sensor carrier circuit board 3 is the direction in which a length, ie, a largest dimension, of the sensor carrier circuit board 3 extends. This makes it possible, respectively, to bring to a housing of the transmission or usher in the housing of the gear unit or to arrange the sensor 4, at least at or in an opening of the housing of the transmission control unit.
  • a joining process ie the joining of the sensor carrier circuit board 3 to the main circuit board 2 can take place, for example, via a clamping of at least one connecting element 5 designed as a rectangular pin and shown in FIG. 1 in a connecting element recess designed as a bore receptacle in the main circuit board 2.
  • a Facultyeckpin is a connecting pin having a rectangular cross section, which at the sensor support circuit board 3, that is remote from a from the sensor 4 and thus the main circuit board 2 facing transverse side of the sensor carrier board 3 is ⁇ arranged or formed.
  • the position of the assembled sensor 4 is held in an assembly, soldering and later Duroplastum- spitzungsrea.
  • the printed circuit board sensor dome 6 is completely encapsulated with plastic 7, here thermoset, which extends to the main circuit board 2 so that it is also coated or encapsulated in the surrounding area of the printed circuit sensor 6 with the plastic 7, here with the thermosetting plastic ,
  • a further variant for connecting a vertical PCB sensor dome 6 may be soldering angles soldered on both sides as a connecting element 5, as shown in FIG. 2, it being expedient to provide a plurality of soldering angles of this kind.
  • the respective soldering angle ends with its legs on the sensor carrier circuit board 3 and is pre-assembled by a soldering process.
  • the soldering angles can thus be soldered in a positionally accurate manner on soldering surfaces of the main circuit board 2 designed as soldering pads.
  • FIG. 2 shows such a positioning pin as an additional connecting element 5.
  • the soldering angle is geometrically dimensioned such that it can absorb the mechanical forces of the following assembly steps until the later thermo-plastic or thermoset extrusion-coating process.
  • plastic 7, here thermoplastic or thermosetting plastic which extends up to the main circuit board 2, so that it is also coated or in the surrounding area of the printed ⁇ least ensor dome 6 with the plastic 7 encapsulated.
  • the Verbin ⁇ dung element 5 is formed as a Lötschuh which encloses the conductor ⁇ plattensensordom 6 in the lower area, ie facing in the area of the main board 2 lateral side.
  • several soldering shoes can be mounted on the main circuit board 2.
  • the assembly with the following electrical contact closure on the printed circuit sensor family 6 can be ensured with positionally defined soldering pads, ie soldering surfaces.
  • a contact surface of the soldering shoe is soldered to a contact surface of the main circuit board 2, as illustrated by a schematically illustrated solder joint 8.
  • Another electrical contact closure can also be produced via a defined clamping geometry on the soldering shoe to the contact surface on the main printed circuit board 2.
  • a required clamping ⁇ force which must be applied to a pressing of spring legs of the soldering shoes to the contact surfaces of
  • Main circuit board 2 without interruption to ensure contact is achieved by an appropriate training, in particular geo ⁇ metric shape, the respective soldering shoe.
  • the clamping force is chosen so large that the spring legs do not lift off as a result of the subsequent process of the later thermo-plastic or thermoset molding process, but no damage to the main circuit board 2 takes place either.
  • the printed circuit sensor family 6 is completely encapsulated with plastic 7, in this case thermoset or thermosetting plastic, which extends to the main circuit board 2, so that it is also coated or encapsulated with the plastic 7 in the surrounding area of the circuit board sensor dome 6.
  • FIG. 4 shows a further embodiment in order to withstand especially occurring process forces and to ensure reliable electrical contacting in every situation.
  • the connecting elements 5 are formed as an ⁇ press elements. Since they are also used are used, they are also referred to as contact pins. These trained as contact pins Einpressele ⁇ elements are pressed into the printed circuit sensor array 6 and the main circuit board 2.
  • the printed circuit sensor system 6 is pre-equipped with the respective press-in element.
  • the number of gleichsele ⁇ formed as a press-in elements 5 is dependent on the required number of electrical contact guides of the main circuit board 2 in the sensor carrier circuit board 3 and vice versa.
  • the arrangement of the press-fit elements should be selected such that no one-sided assembly and no tilting of the printed circuit sensor dome 6 occurs.
  • the front side is the flat side of the sensor carrier circuit board 3, on which the sensor 4 is arranged.
  • the press-in elements in particular press-fit pins, ie the connecting elements 5, can each be designed as a press fit contact pin or as a longitudinally knurled contact pin.
  • the pre-assembled printed circuit sensor array 6 can be pressed into the main printed circuit board 2 with the same press-pin design, ie the two sides of the press-in elements which are provided for pressing into the sensor substrate 3 or into the main printed circuit board 2 can have the same design. Alternatively, they can also be designed differently.
  • a press-in force is chosen so that subsequent processes can be Runaway ⁇ leads.
  • the preassembled Leiterplattensensordom 6 is connected to the main circuit board 2 in a further process step with plastic ⁇ 7, ie, with thermoplastic or thermosetting plastic, injection-molded, as shown in Figure 4 and described above.
  • FIG. 5 a variant of the combination of pressed-in pins in the printed circuit sensor family 6 and soldered contact pins in the main printed circuit board 2 is possible, as in FIG. 5 shown.
  • the respective Einpresslötelement has a press-in pin and a solder pin, wherein the press-in pin, as already described, in the printed circuit sensor sensor 6, more precisely in the sensor carrier circuit board 3, is pressed and the solder pin is soldered into the main ⁇ printed circuit board 2.
  • the press-in pin can be designed as a PressfitWalletpin or as a longitudinally knurled contact pin.
  • the Einpresslötelement is angled 90 °, ie its A ⁇ presspin and Lötpin are arranged at right angles to each other. It thus allows vertical mounting on the main circuit board 2 and is accurately positioned to ensure the sensor signal for the particular design specification.
  • the Einpresslötelement can be arranged so that the soldering in the main circuit board 2 is given a uniform distance image for the following soldering process.
  • the printed circuit sensor array 6 with the main circuit board 2 is overmoulded with the corresponding plastic 7 in a thermo-plastic or thermoset extrusion coating process, as shown in FIG. 5 and already described above.
  • FIGS. 6 and 7 shows the composite 1 rotated relative to FIG.
  • 3 connecting elements 5 are provided on the main circuit board 2 and on the sensor carrier circuit board, which also serve the electrical contacting of main circuit board 2 and sensor carrier circuit board 3.
  • the connecting elements 5 on the main circuit board 2 are each formed as a bolt, also referred to as a contact pin.
  • the connecting elements 5 on the sensor carrier circuit board 3 are each pin clamp receptacle, also referred to as a contact cage, designed to receive a respective bolt of the main circuit board 2.
  • the Bolzenklemmingn are soldered to the printed circuit sensor sensor 6, more precisely to the sensor carrier circuit board 3.
  • the tolerance compensation can be used for recording in Umspritz- ungswerkmaschine, so that exerted only small forces on the contact points become.

Landscapes

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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Bauelementträgers (3) mit einer Leiterplatte (2), wobei der Bauelementträger (3) mittels mindestens eines Verbindungselementes (5) mit der Leiterplatte (2) verbunden wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Verbund (1) aus einer Leiterplatte (2) und einem Bauelementträger (3).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Verbinden eines Bauelementträgers mit einer Leiterplatte und Verbund aus einer Leiterplatte und einem Bauelementträger
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Bauelementträgers mit einer Leiterplatte und einen Verbund aus einer Leiterplatte und einem Bauelementträger.
Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, Leiterplatten mit Bauelementen zu bestücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Verbinden eines Bauelementträgers mit einer Leiterplatte und einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Verbund aus einer Leiterplatte und einem Bauelementträger anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Verbinden eines Bauelementträgers mit einer Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verbund aus einer Leiter¬ platte und einem Bauelementträger mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden eines Bau- elementträgers mit einer Leiterplatte, insbesondere mit einer Hauptleiterplatte, wird der Bauelementträger mittels mindestens eines Verbindungselementes mit der Leiterplatte verbunden. Zweckmäßigerweise ist der Bauelementträger als eine Bauelement¬ trägerleiterplatte ausgebildet. In einer vorteilhaften Aus- führungsform ist auf dem als Bauelementträgerleiterplatte ausge¬ bildeten Bauelementträger ein als Sensor ausgebildetes Bauelement angeordnet, so dass die Bauelementträgerleiterplatte als eine Sensorträgerleiterplatte ausgebildet ist. Vorteilhaf- terweise bildet diese Sensorträgerleiterplatte zusammen mit dem darauf angeordneten als Sensor ausgebildeten Bauelement einen so genannten Sensordom oder Leiterplattensensordom, welcher mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der als Haupt- leiterplatte ausgebildeten Leiterplatte verbunden wird.
Derartige Hauptleiterplatten mit einem oder mehreren Leiter- plattensensordomen werden beispielsweise in Fahrzeugen verwendet, zum Beispiel in Steuergeräten, insbesondere in Getriebe- Steuergeräten. Es sind jedoch auch vielfältige andere Einsatzmöglichkeiten denkbar. Des Weiteren kann das Bauelement auch als ein von einem Sensor abweichendes Bauelement, insbesondere elektrisches oder elektronisches Bauelement, ausgebildet sein. Insbesondere bei der Ausbildung als Leiterplattensensordom wird der Bauelementträger zweckmäßigerweise derart auf der Leiterplatte angeordnet, dass er senkrecht zur Leiterplatte ausge¬ richtet ist. Zweckmäßigerweise verläuft dabei eine Längsrichtung des Bauelementträgers, d. h. die Richtung seiner Längenaus- dehnung, parallel zu einem Normalenvektor der Leiterplatte, insbesondere einer Flachseite der Leiterplatte. Der Bauelement¬ träger steht somit mit einer seiner Querseiten auf einer Flachseite der Leiterplatte. Das Bauelement, insbesondere der Sensor, ist dabei zweckmäßigerweise im Bereich der gegenüberliegenden und somit von der Leiterplatte abgewandten Querseite des Bauele¬ mentträgers angeordnet.
Das Bauelement, insbesondere der Sensor, ist somit mittels des Bauelementträgers, insbesondere der Sensorträgerleiterplatte, von der insbesondere als Hauptleiterplatte ausgebildeten Leiter¬ platte beabstandet positioniert, insbesondere auf vorgegebene Weise beabstandet positioniert, d. h. in einer vorgegebenen Position relativ zur als Hauptleiterplatte ausgebildeten Leiterplatte. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei sichergestellt, dass diese Position des Bauelementes, insbe¬ sondere des Sensors, gesichert ist und somit unverändert bleibt, insbesondere während nachfolgender Produktionsschritte, zum Beispiel während eines nachfolgenden Montage-, Löt- und/oder Kunststoffumspritzungsprozesses , insbesondere Duroplastum- spritzungsprozesses oder Thermoplastumspritzungsprozesses .
Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert das Verbinden des Bauelementträgers mit der Leiterplatte durch den Einsatz eines oder mehrerer Verbindungselemente. Im Folgenden werden einige vorteilhafte Ausführungsformen von Fügeverfahren zum Fügen des Bauelementträgers auf die Leiterplatte mittels des einen Ver bindungselementes oder mehrerer Verbindungselemente näher beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt insbesondere sicher, dass eine Position des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Leiterplatte verbundenen Bauelementträgers auf der Lei- terplatte während eines oder mehrerer nachfolgender Produktionsschritte unverändert bleibt, beispielsweise während eines oder mehrerer Montageschritte und während eines Kunststoffum¬ spritzungsprozesses , in welchem zumindest der Bauelementträger bereichsweise oder vollständig in einem Kunststoffumspritzungs- Werkzeug aufgenommen wird und bereichsweise oder vollständig mit einem Kunststoff, insbesondere mit einem Duroplastkunststoff oder Thermoplastkunststoff, umspritzt wird. Durch die Posi¬ tionssicherung des Bauelementträgers, insbesondere der Sen¬ sorträgerleiterplatte, mit dem darauf angeordneten Bauelement, insbesondere dem Sensor, wird sichergestellt, dass das Bau¬ element, d. h. insbesondere der Sensor, in einer vorgegebenen Position angeordnet ist, so dass bei einem späteren Einsatz, beispielsweise im Getriebesteuergerät, exakte Sensorwerte ermittelbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungselement oder die mehreren Verbindungselemente oder ein oder mehrere Verbin¬ dungselemente aus einer Mehrzahl zur Verbindung des Bauele- mentträgers mit der Leiterplatte verwendeter Verbindungsele¬ mente des Weiteren zur elektrischen Verbindung des Bauelementträgers mit der Leiterplatte verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Verbindungselement am Bauelementträger angeordnet oder ausgebildet und wird in eine korrespondierend ausgebildete Verbindungsele- mentausnehmung, beispielsweise eine Bohrungsaufnahme, in der Leiterplatte eingeführt. Beispielsweise ist das mindestens eine Verbindungselement als ein Verbindungsbolzen ausgebildet, insbesondere als ein Rechteckpin, d. h. mit einem rechteckigen Querschnitt. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen möglich, zweckmäßigerweise vieleckige und/oder unrunde Quer- schnittsformen, um den Bauelementträger gegen ein Verdrehen zu sichern. Die jeweilige Verbindungselementausnehmung, insbesondere ein Öffnungsquerschnitt, ist entsprechend korrespon¬ dierend ausgebildet.
Dadurch wird vorteilhafterweise ein Verklemmen des Verbindungs¬ elementes in der Verbindungselementaufnahme erreicht. Auf diese Weise kann die Position des Bauelementträgers mit dem Bauelement , insbesondere des Leiterplattensensordoms mit dem Sensor, über verschiedene Produktionsschritte beibehalten werden, bei¬ spielsweise während eines Montage-, Löt- und/oder Kunststoff- umspritzungsprozesses , insbesondere Duroplastumspritzungs- prozesses oder Thermoplastumspritzungsprozesses . Es können auch mehrere derartige Verbindungselemente mit gleichem oder un¬ terschiedlichem Querschnitt am Bauelementträger und entsprechende korrespondierende Verbindungselementausnehmungen in der Leiterplatte vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein als Lötwinkel ausgebildetes Verbindungselement derart an den Bauelementträger angelötet, dass eine Außenseite eines freien Schenkels des jeweiligen Lötwinkels mit einem Rand des Bauelementträgers abschließt, wobei der Bauelementträger derart auf der Lei¬ terplatte positioniert wird, dass der mindestens eine Lötwinkel auf einer Lötfläche, auch als Lötpad bezeichnet , der Leiterplatte aufliegt und wobei der mindestens eine Lötwinkel mit der
Lötfläche verlötet wird. Um eine sichere Halterung des Bau¬ elementträgers auf der Leiterplatte sicherzustellen, werden zweckmäßigerweise beidseits am Bauelementträger, insbesondere an beiden Flachseiten des als Bauelementträgerleiterplatte, insbesondere Sensorträgerleiterplatte, ausgebildeten Bauele¬ mentträgers jeweils ein oder mehrere solcher Lötwinkel angelötet und nach dem Positionieren des Bauelementträgers auf der Leiterplatte mit entsprechenden Lötflächen auf der Leiterplatte verlötet .
Der jeweilige Lötwinkel ist geometrisch so dimensioniert, dass er in folgenden Produktionsschritten, insbesondere Montage-, Löt- und/oder Kunststoffumspritzungsschritten, auftretende mechanische Kräfte aufnehmen kann. Zusätzlich können auch hier ein oder mehrere Verbindungsbolzen oder Positionierbolzen, auch als Positionierpin bezeichnet, am Bauelementträger, insbesondere an der Sensorträgerleiterplatte, angeordnet sein. Da- durch wird eine Vorpositionierung des Bauelementträgers auf der Leiterplatte für das nachfolgende Verlöten des jeweiligen Lötwinkels mit der jeweiligen Lötfläche auf der Leiterplatte sichergestellt, d. h. eine Positionsgenauigkeit wird weiter erhöht. Sind ein oder mehrere solcher Verbindungsbolzen oder Positionierbolzen am Bauelementträger vorgesehen, so weist die Leiterplatte zweckmäßigerweise entsprechende korrespondierende Ausnehmungen auf, wie oben bereits beschrieben.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein als Lötschuh ausgebildetes Verbindungselement mit der Leiterplatte verlötet und der Bauelementträger wird in den Lötschuh eingeführt. Der Lötschuh umschließt den Bauelementträger, insbesondere den Leiterplattensensordom bzw . dessen Sensorträgerleiterplatte, in einem unteren Bereich, d. h. im Bereich der vom Bauelement abgewandten und zur Verbindung mit der Leiterplatte vorgesehenen Querseite des Bauelementträgers.
Sind ein oder mehrere als Lötschuh ausgebildete Verbindungs¬ elemente auch zur elektrischen Kontaktierung des Bauelement- trägers mit der Leiterplatte vorgesehen, so können, je nach Anzahl der elektrischen Kontaktierungen entsprechend mehrere Lötschuhe auf der Leiterplatte montiert werden. Die Montage mit folgendem Kontaktschluss am Bauelementträger, insbesondere am Leiterplattensensordom bzw . an dessen Sensorträgerleiterplatte, kann mit positionsdefinierten Lötflächen, d. h. Lötpads, sichergestellt werden. Zweckmäßigerweise wird eine Kontaktfläche des Lötschuhs mit einer Kontaktfläche der Leiterplatte gelötet. Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrischer Kontaktschluss über eine definierte Klemmgeometrie am Lötschuh zur Kontaktfläche auf der Leiterplatte hergestellt werden. Durch eine entsprechende, insbesondere geometrische Ausformung des Lötschuhs wird si¬ chergestellt, dass ein parallel zur Flachseite der Leiterplatte verlaufender Schenkel des Lötschuhs, auch als Federschenkel bezeichnet, durch eine Federwirkung dieses Schenkels mit einer ausreichenden Klemmkraft an die Kontaktfläche auf der Leiter- platte angepresst wird, so dass keine Kontaktunterbrechung erfolgt. Über die Dimensionierung des Lötschuhs wird die Klemm¬ kraft derart groß dimensioniert, dass sich der Schenkel während späterer Produktionsschritte, insbesondere während des Kunst¬ stoffumspritzungsprozesses , beispielsweise des Thermo- oder Duroplastumspritzungsprozesses , nicht von der Leiterplatte abhebt, aber auch keine Beschädigung der Leiterplatte statt¬ findet .
In einer Ausführungsform wird mindestens ein als Einpresselement ausgebildetes Verbindungselement mit jeweils einem Bereich in den Bauelementträger, insbesondere in den Leiterplattensens¬ ordom bzw. in dessen Sensorträgerleiterplatte, und in die Leiterplatte, insbesondere in die Hauptleiterplatte, einge- presst. Zweckmäßigerweise werden mehrere derartige Einpres- selemente auf die beschriebene Weise eingepresst. Dadurch wird der Bauelementträger gegen auftretende Prozesskräfte, insbe¬ sondere während späterer Produktionsschritte, gesichert, so dass die vorgegebene Position des Bauelementträgers und insbesondere des daran angeordneten Bauelements, zweckmäßigerweise des Sensors, relativ zur Leiterplatte jederzeit sichergestellt ist. Zudem kann auch mittels dieses Einpresselementes oder zweck¬ mäßigerweise mittels mehrerer solcher Einpresselemente die elektrische Kontaktierung des Bauelementträgers mit der Lei- terplatte erfolgen. Insbesondere wenn auch die elektrische Verbindung über das jeweilige Einpresselement erfolgt, wird das Einpresselement auch als Kontaktpin bezeichnet. Zweckmäßigerweise wird der Bauelementträger mit dem jeweiligen Einpresselement vorbestückt. Die Anzahl der Einpresselemente ist zweckmäßigerweise abhängig von einer benötigten Anzahl an elektrischen Kontaktführungen vom Bauelementträger in die Leiterplatte und umgekehrt.
Die Einpresselemente werden zweckmäßigerweise derart ange¬ ordnet, dass es zu keiner einseitigen Montage und/oder zu einem Verkippen des Bauelementträgers kommt. Daher werden zweckmä¬ ßigerweise auf beiden Flachseiten des Bauelementträgers jeweils ein oder mehrere Einpresselemente positioniert, um die Posi¬ tionsgenauigkeit des Bauelements, insbesondere Sensors, si¬ cherzustellen. Eine Anordnung der Einpresselemente an einer Vorderseite sollte derart erfolgen, dass gleiche Abstände nach links und rechts, d. h. zu Längsseiten des Bauelementträgers, gegeben sind.
Die einzupressenden Bereiche, d. h. die Einpresspins, der Einpresselemente können beispielsweise jeweils als so genannter Pressfitkontaktpin oder als längsgerändelter Kontaktpin aus- geführt sein. Der vorbestückte Bauelementträger kann mit derselben Einpresspinausführung in die Leiterplatte eingepresst werden. Eine Einpresskraft wird so gewählt, dass Folgeprozesse durchgeführt werden können, insbesondere der oben beschriebene Montage-, Löt- und/oder Kunststoffumspritzungsprozess . Zweck- mäßigerweise wird der vorbestückte Bauelementträger mit der Leiterplatte in einem weiteren Prozessschritt, d. h. in dem Kunststoffumspritzungsprozess , mit Thermo- oder Duroplast umspritzt . In einer Ausführungsform wird mindestens ein als Einpresslöt¬ element ausgebildetes Verbindungselement oder werden mehrere solcher Einpresslötelemente in den Bauelementträger eingepresst, der Bauelementträger wird auf der Leiterplatte ange- ordnet und das jeweilige Einpresslötelement wird mit der Leiterplatte verlötet. Diese Ausführungsform stellt somit eine Kombination aus eingepressten Pins des Bauelementträgers und eingelöteten Kontaktpins in der Leiterplatte dar. Zweckmäßi- gerweise werden diese Einpresslötelemente auch zur elektrischen Verbindung des Bauelementträgers mit der Leiterplatte verwendet. Es wird somit pro erforderlicher elektrischer Kontaktführung ein Einpresslötelement an dem Bauelementträger gefügt. Der Einpresspinteil des jeweiligen Einspresslötelementes kann bei- spielsweise ausgeführt sein als ein Pressfitkontaktpin oder als ein längsgerändelter Kontaktpin.
Das jeweilige Einpresslötelement wird oder ist um 90° abgewinkelt und ermöglicht somit eine senkrechte Montage auf der Leiterplatte und wird genau positioniert, um ein Sensorsignal für die je¬ weilige Ausführungsspezifikation sicherzustellen. Das jeweilige Einpresslötelement kann so angeordnet werden, dass für die Lötung in der Leiterplatte ein einheitliches Abstandsbild für den folgenden Lötprozess gegeben ist. Nach dem Verbinden des Bau- elementträgers mit der Leiterplatte wird zweckmäßigerweise auch hier der Bauelementträger mit dem Bauelement, d. h. zweckmäßigerweise der Leiterplattensensordom, mit der Leiterplatte, in einem Thermo- oder Duroplastumspritzungsprozess umspritzt. In einer Ausführungsform wird mindestens ein als Bolzen ausgebildetes Verbindungselement an der Leiterplatte befestigt und mindestens ein als Bolzenklemmaufnahme ausgebildetes weiteres Verbindungselement wird am Bauelementträger befestigt und der Bauelementträger wird durch Aufstecken der mindestens einen Bolzenklemmaufnahme auf den mindestens einen Bolzen mit der
Leiterplatte verbunden. Die Bolzenklemmaufnahme wird auch als Kontaktkäfig bezeichnet, insbesondere wenn auch die elektrische Verbindung des Bauelementträgers mit der Leiterplatte über diese korrespondierenden Verbindungselemente erfolgt. Zweckmäßi- gerweise sind mehrere Bolzen und mehrere Bolzenklemmaufnahmen vorgesehen. Die jeweilige Bolzenklemmaufnahme, d. h. der Kontaktkäfig, wird an den Bauelementträger gelötet. Durch diese Ausführungsform der Verbindung des Bauelementträgers mit der Leiterplatte wird ein kraftloser Toleranzausgleich in X- und Y- Richtung ermöglicht, d. h. in Querrichtung und Dickenrichtung des Bauelementträgers. Der Toleranzausgleich kann für die Aufnahme im Kunststoffumspritzungswerkzeug genutzt werden, damit nur geringe Kräfte auf die elektrischen Kontaktstellen ausgeübt werden .
Auf der Leiterplatte werden die Bolzen als Einpresselemente in die elektrischen Kontaktpositionen für einen vormontierten Bauelementträger gepresst. Der vormontierte Bauelementträger, welcher bereits das Bauelement aufweist, beispielsweise den Sensor, so dass er als Leiterplattensensordom ausgebildet ist, und welcher zudem bereits die Bolzenklemmaufnahmen aufweist, d. h. vollständig vormontiert ist, wird an der vorgesehenen Position auf der Leiterplatte manuell, halbautomatisiert oder vollautomatisiert auf Block gefügt, d. h. auf die Bolzen auf¬ gesteckt. Nach der Montage auf der Leiterplatte wird zweck¬ mäßigerweise auch hier der Bauelementträger, zweckmäßigerweise inklusive des Bauelements, mit der Leiterplatte mit Duroplast oder Thermoplast umspritzt.
Wie bereits oben in den einzelnen Ausführungsformen erwähnt, wird zweckmäßigerweise nach dem Verbinden des Bauelementträgers mit der Leiterlatte zumindest der Bauelementträger zumindest be- reichsweise mit einem Kunststoff umspritzt, beispielsweise mit einem Duroplastkunststoff oder Thermoplastkunststoff. Vor¬ teilhafterweise werden der Bauelementträger mit dem darauf angeordneten Bauelement, im Fall der Ausbildung des Bauelements als Sensor somit der gesamte Leiterplattensensordom, und zweck- mäßigerweise zudem die Leiterplatte, welche beispielsweise als Hauptleiterplatte ausgebildet ist, mit dem Kunststoff ab¬ schnittsweise oder bevorzugt vollständig umspritzt.
Zweckmäßigerweise ist in allen Ausführungsformen der Bauele- mentträger mit dem Bauelement, d. h. insbesondere der Leiter¬ plattensensordom, derart ausgebildet, dass sie Supportgeo¬ metrien, d. h. entsprechende Ausformungen, für eine exakte Positionierung im Kunststoffumspritzungswerkzeug aufweisen, um während des Kunststoffumspritzungsprozesses die Position des Bauelements, insbesondere des Sensors, zu sichern und dadurch Positionsänderungen, welche eine spätere Funktion des Bauelements, insbesondere eine Sensierung mittels des Sensors, beeinträchtigen könnten, zu vermeiden.
Jede der beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens kann mit einer weiteren der beschriebenen Ausführungsformen, mit mehreren weiteren der beschriebenen Ausführungsformen oder mit allen weiteren beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verbund aus einer Leiterplatte und einem Bauelementträger, insbesondere hergestellt mittels des oben beschriebenen Verfahrens, ist der Bauelementträger mittels mindestens eines Verbindungselementes mit der Leiterplatte verbunden, beispielsweise mittels eines oder mittels mehrerer der oben beschriebenen Verbindungselemente, wobei auch unterschiedliche Verbindungselemente vorgesehen sein können. Wie bereits erwähnt, ist der Bauelementträger beispielsweise als eine Bauelementträgerleiterplatte ausgebildet. Das Bauelement ist insbesondere als ein Sensor ausgebildet, so dass der Bauelementträger dann als eine Sensorträgerleiterplatte aus¬ gebildet ist, welche zusammen mit dem Sensor einen Leiter- plattensensordom bildet.
Derartige Hauptleiterplatten mit einem oder mehreren Leiter- plattensensordomen werden beispielsweise in Fahrzeugen verwendet, zum Beispiel in Steuergeräten, insbesondere in Ge¬ triebesteuergeräten. Es sind jedoch auch vielfältige andere Einsatzmöglichkeiten denkbar.
Durch die Verbindung des Bauelementträgers mit der Leiterplatte mittels des mindestens einen Verbindungselementes, vorteil¬ hafterweise mittels mehrerer Verbindungselemente, wird eine exakte Position des Bauelements, insbesondere des Sensors, relativ zur Leiterplatte sichergestellt und die Gefahr von Positionsveränderungen wird erheblich reduziert oder vermieden. In einer Ausführungsform ist zumindest der Bauelementträger zumindest bereichsweise mit einem Kunststoff umspritzt, bei¬ spielsweise mit einem Duroplast- oder Thermoplastkunststoff. Vorteilhafterweise sind der Bauelementträger mit dem darauf angeordneten Bauelement, im Fall der Ausbildung des Bauelements als Sensor somit der gesamte Leiterplattensensordom, und zweckmäßigerweise zudem die Leiterplatte, welche beispielsweise als Hauptleiterplatte ausgebildet ist, mit dem Kunststoff ab¬ schnittsweise oder bevorzugt vollständig umspritzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine Ausführungsform eines Verbundes aus einer Leiterplatte und einem Bauelementträger,
Figur 2 schematisch eine weitere Ausführungsform eines
Verbundes aus einer Leiterplatte und einem Bauele¬ mentträger,
Figur 3 schematisch eine weitere Ausführungsform eines
Verbundes aus einer Leiterplatte und einem Bauele¬ mentträger,
Figur 4 schematisch eine weitere Ausführungsform eines
Verbundes aus einer Leiterplatte und einem Bauele¬ mentträger,
Figur 5 schematisch eine weitere Ausführungsform eines
Verbundes aus einer Leiterplatte und einem Bauele¬ mentträger,
Figur 6 schematisch eine weitere Ausführungsform eines
Verbundes aus einer Leiterplatte und einem Bauele¬ mentträger, und Figur 7 schematisch eine weitere Ansicht der Ausführungsform aus Figur 6.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Verbundes 1 aus einer Leiterplatte 2 und einem Bauelement¬ träger 3, wobei die Leiterplatte 2 in Figur 1 nicht gezeigt ist. Auf dem Bauelementträger 3 ist ein Bauelement 4 angeordnet, insbesondere ein elektrisches oder elektronisches Bauelement 4, so dass eine Bauelementeinheit 6 ausgebildet ist.
Der Verbund 1 aus Leiterplatte 2 und Bauelementträger 3 mit Bauelement 4 wird in einem Verfahren zum Verbinden des Bauelementträgers 3 mit der Leiterplatte 2 ausgebildet, indem der Bauelementträger 3 mittels mindestens eines Verbindungsele¬ mentes 5 mit der Leiterplatte 2 verbunden wird. In den Figuren 1 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen von Verbindungs- elementen 5 gezeigt, mittels welchen der Bauelementträger 3 mit daran angeordnetem Bauelement 4 und die Leiterplatte 2 mit¬ einander verbunden sind.
Der Bauelementträger 3 ist insbesondere als eine Sensorträ- gerleiterplatte für ein als Sensor ausgebildetes Bauelement 4 ausgebildet und bildet zusammen mit dem darauf angeordneten Bauelement 4 einen so genannten Leiterplattensensordom, welcher mittels eines oder mehrerer Verbindungselemente 5 mit der als Hauptleiterplatte ausgebildeten Leiterplatte 2 verbunden ist. Die dargestellten Ausführungsformen zeigen jeweils diese vorteilhafte Ausführungsform des Bauelementträgers 3 als Sensor¬ trägerleiterplatte, des Bauelementes 4 als Sensor und der Leiterplatte 2 als Hauptleiterplatte. Daher wird im Folgenden der Bauelementträger 3 als Sensorträgerleiterplatte 3, das Bauelement 4 als Sensor 4, die Bauelementeinheit 6 aus Sen¬ sorträgerleiterplatte 3 und dem Sensor 4 als Leiterplatten¬ sensordom 6 und die Leiterplatte 2 als Hauptleiterplatte 2 bezeichnet. In anderen, hier nicht näher dargestellten Aus- führungsformen können jedoch auch andere Ausbildungen insbesondere des Bauelementes 4 und/oder des Bauelementträgers 3 vorgesehen sein. Der dargestellte Verbund 1 wird beispielsweise in einem Fahrzeug verwendet, zum Beispiel in einem Getriebesteuergerät. Der Sensor 4 ist mittels der Sensorträgerleiterplatte 3 von der Hauptleiterplatte 2 beabstandet positioniert, da er im Bereich einer von der Hauptleiterplatte 2 abgewandten Querseite der Sensorträgerleiterplatte 3 angeordnet ist, welche senkrecht auf der Hauptleiterplatte 2 positioniert ist. D. h. eine Längs¬ richtung der Sensorträgerleiterplatte 3 verläuft parallel zu einem Normalenvektor der Hauptleiterplatte 2, genauer gesagt parallel zu einem Normalenvektor einer Flachseite der Haupt- leiterplatte 2, auf welcher die Sensorträgerleiterplatte 3 angeordnet ist. Die Längsrichtung der Sensorträgerleiterplatte 3 ist die Richtung, in welche sich eine Länge, d. h. eine größte Ausdehnung, der Sensorträgerleiterplatte 3, erstreckt. Dadurch wird es ermöglicht, den Sensor 4 beispielsweise über eine Öffnung in einem Gehäuse des Getriebesteuergerätes herauszu¬ führen und an ein Gehäuse des Getriebes heranzuführen oder in das Gehäuse des Getriebes hineinzuführen oder den Sensor 4 zumindest an oder in einer Öffnung des Gehäuse des Getriebesteuergerätes anzuordnen.
Ein Fügeprozess, d. h. das Verbinden der Sensorträgerleiterplatte 3 mit der Hauptleiterplatte 2, kann beispielsweise über eine Verklemmung zumindest eines als Rechteckpin ausgebildeten und in Figur 1 dargestellten Verbindungselementes 5 in einer als Bohrungsaufnahme in der Hauptleiterplatte 2 korrespondierend ausgebildeten Verbindungselementausnehmung erfolgen. Ein Rechteckpin ist ein Verbindungsbolzen mit einem rechteckigen Querschnitt, welcher an der Sensorträgerleiterplatte 3, d. h. an einer vom Sensor 4 abgewandten und somit der Hauptleiterplatte 2 zugewandten Querseite der Sensorträgerleiterplatte 3, ange¬ ordnet oder ausgebildet ist. Beim Einklemmen kann die Position des Leiterplattensensordomes 6 über verschiedene Produkti¬ onsschritte beibehalten werden.
Im hier dargestellten Beispiel wird die Position des montierten Sensors 4 in einem Montage, Löt- und späteren Duroplastum- spritzungsprozess gehalten. In diesem Umspritzungsprozess wird der Leiterplattensensordom 6 vollständig mit Kunststoff 7, hier Duroplast, umspritzt, welcher sich bis zur Hauptleiterplatte 2 erstreckt, so dass diese im Umgebungsbereich des Leiterplat- tensensordoms 6 ebenfalls mit dem Kunststoff 7, hier mit dem Duroplast, beschichtet oder umspritzt ist.
Eine weitere Variante zum Verbinden eines senkrecht stehenden Leiterplattensensordoms 6 kann ein beidseitig angelöteter Lötwinkel als Verbindungselement 5 sein, wie in Figur 2 gezeigt, wobei zweckmäßigerweise mehrere solcher Lötwinkel vorgesehen sind. Der jeweilige Lötwinkel schließt mit seinen Schenkeln an der Sensorträgerleiterplatte 3 ab und wird vormontiert durch einen Lötprozess. Die Lötwinkel können somit auf als Lötpads ausgebildeten Lötflächen der Hauptleiterplatte 2 positionsgenau gelötet werden.
Zusätzlich ist es möglich, Positionierpins, welche beispiels¬ weise wie das in Figur 1 gezeigte Verbindungselement 5 aus- gebildet sind, an der Sensorträgerleiterplatte 3 anzubringen, die eine Vorpositionierung sicherstellen und die Positionsgenauigkeit nochmals erhöhen. Figur 2 zeigt einen solchen Positionierpin als zusätzliches Verbindungselement 5. Der Lötwinkel ist geometrisch so dimensioniert, dass er die mechanischen Kräfte der folgenden Montageschritte bis zum späteren Thermo- oder Duroplastumspritzungsprozess aufnehmen kann. In diesem Umspritzungsprozess wird der Leiterplattensensordom 6 vollständig mit Kunststoff 7, hier Thermo- oder Duroplast, umspritzt, welcher sich bis zur Hauptleiterplatte 2 erstreckt, so dass diese im Umgebungsbereich des Leiterplat¬ tensensordoms 6 ebenfalls mit dem Kunststoff 7 beschichtet oder umspritzt ist. Eine weitere Variante zeigt Figur 3. Hier ist das Verbin¬ dungselement 5 als ein Lötschuh ausgebildet, der den Leiter¬ plattensensordom 6 im unteren Bereich umschließt, d. h. im Bereich der der Hauptleiterplatte 2 zugewandten Querseite. Je nach Anzahl der elektrischen Kontaktierungen können mehrere Lötschuhe auf der Hauptleiterplatte 2 montiert werden. Die Montage mit folgendem elektrischen Kontaktschluss an dem Leiterplattensensordom 6 kann mit positionsdefinierten Lötpads, d. h. Lötflächen, sichergestellt werden.
Eine Kontaktfläche des Lötschuhs wird mit einer Kontaktfläche der Hauptleiterplatte 2 verlötet, wie durch eine schematisch dargestellte Lötverbindung 8 verdeutlicht. Ein weiterer elektrischer Kontaktschluss kann auch über eine definierte Klemmgeometrie am Lötschuh zur Kontaktfläche auf der Haupt¬ leiterplatte 2 hergestellt werden. Eine erforderliche Klemm¬ kraft, welche aufgebracht werden muss, um ein Anpressen von Federschenkeln der Lötschuhe an die Kontaktflächen der
Hauptleiterplatte 2 ohne Kontaktunterbrechung sicherzustellen, wird durch eine entsprechende Ausbildung, insbesondere geo¬ metrische Ausformung, des jeweiligen Lötschuhs erreicht.
Die Klemmkraft ist so groß gewählt, dass durch den Folgeprozess des späteren Thermo- oder Duroplastumspritzungsprozesses sich die Federschenkel nicht abheben, aber auch keine Beschädigung der Hauptleiterplatte 2 stattfindet. In diesem Umspritzungsprozess wird der Leiterplattensensordom 6 vollständig mit Kunststoff 7, hier Thermo- oder Duroplast, umspritzt, welcher sich bis zur Hauptleiterplatte 2 erstreckt, so dass diese im Umgebungsbereich des Leiterplattensensordoms 6 ebenfalls mit dem Kunststoff 7 beschichtet oder umspritzt ist.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, um insbesondere auftretenden Prozesskräften standzuhalten und eine sichere elektrische Kontaktierung in jeder Situation sicherzustellen. In dieser Ausführungsform sind die Verbindungselemente 5 als Ein¬ presselemente ausgebildet. Da sie auch zur elektrischen Ver- bindung verwendet werden, werden sie auch als Kontaktpins bezeichnet. Diese als Kontaktpins ausgebildeten Einpressele¬ mente werden in den Leiterplattensensordom 6 und die Hauptleiterplatte 2 eingepresst. Hierbei wird der Leiterplatten- sensordom 6 mit dem jeweiligen Einpresselement vorbestückt. Die Anzahl der als Einpresselement ausgebildeten Verbindungsele¬ mente 5 ist abhängig von der benötigten Anzahl elektrischer Kontaktführungen von der Hauptleiterplatte 2 in die Sensorträgerleiterplatte 3 und umgekehrt.
Die Anordnung der Einpresselemente sollte jedoch so gewählt sein, dass es zu keiner einseitigen Montage und keinem Verkippen des Leiterplattensensordoms 6 kommt. Es sollte eine Anordnung an der Vorderseite des Leiterplattensensordoms 6 mit gleichen Ab- ständen nach links und rechts gegeben sein. Die Vorderseite ist die Flachseite der Sensorträgerleiterplatte 3, an welcher der Sensor 4 angeordnet ist. Eine Anordnung der Einpresselemente auf der Vorder- und Rückseite sollte gegeben sein, damit die Po¬ sitionsgenauigkeit für den Sensor 4 gegeben ist.
Die Einpresselemente, insbesondere Einpresspins, d. h. die Verbindungselemente 5, können jeweils ausgeführt sein als Pressfitkontaktpin oder als längsgerändelter Kontaktpin. Der vorbestückte Leiterplattensensordom 6 kann mit derselben Ein- presspinausführung in die Hauptleiterplatte 2 eingepresst werden, d. h. die beiden Seiten der Einpresselemente, welche zum Einpressen in die Sensorträgerleiterplatte 3 bzw. in die Haupt¬ leiterplatte 2 vorgesehen sind, können gleich ausgebildet sein. Alternativ können sie auch unterschiedlich ausgebildet sein. Eine Einpresskraft wird so gewählt, dass Folgeprozesse durchge¬ führt werden können. Der vorbestückte Leiterplattensensordom 6 wird mit der Hauptleiterplatte 2 in einem weiteren Prozess¬ schritt mit Kunststoff 7, d. h. mit Thermo- oder Duroplast, umspritzt, wie in Figur 4 gezeigt und oben bereits beschrieben.
Des Weiteren ist eine Variante aus der Kombination von ein- gepressten Pins im Leiterplattensensordom 6 und eingelöteten Kontaktpins in der Hauptleiterplatte 2 möglich, wie in Figur 5 gezeigt. Hier wird für jede vorgesehene elektrische Kontakt¬ führung ein als Einpresslötelement ausgebildetes Verbindungs¬ element 5 an den Leiterplattensensordom 6 gefügt. Das jeweilige Einpresslötelement weist einen Einpresspin und einen Lötpin auf, wobei der Einpresspin, wie schon beschrieben, in den Leiterplattensensordom 6, genauer gesagt in dessen Sensorträgerleiterplatte 3, eingepresst wird und der Lötpin in die Haupt¬ leiterplatte 2 eingelötet wird. Der Einpresspin kann ausgeführt sein als ein Pressfitkontaktpin oder auch als längsgerändelter Kontaktpin.
Das Einpresslötelement ist 90° abgewinkelt, d. h. dessen Ein¬ presspin und Lötpin sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Es ermöglicht somit die senkrechte Montage auf der Hauptleiter- platte 2 und wird genau positioniert, um das Sensorsignal für die jeweilige Ausführungsspezifikation sicherzustellen. Das Einpresslötelement kann so angeordnet werden, dass für die Lötung in der Hauptleiterplatte 2 ein einheitliches Abstandsbild für den folgenden Lötprozess gegeben ist. Nach den gewählten Fü- geprozessen wird der Leiterplattensensordom 6 mit der Hauptleiterplatte 2 in einem Thermo- oder Duroplastumspritzungs- prozess mit dem entsprechenden Kunststoff 7 umspritzt, wie in Figur 5 gezeigt und oben bereits beschrieben. Eine weitere Ausführungsform zeigen die Figuren 6 und 7, wobei Figur 7 den Verbund 1 gegenüber der Figur 6 um 90° um den Normalenvektor der Hauptleiterplatte 2 gedreht zeigt. In dieser Ausführungsform sind an der Hauptleiterplatte 2 und an der Sensorträgerleiterplatte 3 Verbindungselemente 5 vorgesehen, welche zudem auch der elektrischen Kontaktierung von Hauptleiterplatte 2 und Sensorträgerleiterplatte 3 dienen. Die Verbindungselemente 5 an der Hauptleiterplatte 2 sind jeweils als ein Bolzen ausgebildet, auch als Kontaktpin bezeichnet. Die Verbindungselemente 5 an der Sensorträgerleiterplatte 3 sind jeweils Bolzenklemmaufnahme, auch als Kontaktkäfig bezeichnet, zur Aufnahme eines jeweiligen Bolzens der Hauptleiterplatte 2 ausgebildet . Die Bolzenklemmaufnahmen sind an den Leiterplattensensordom 6, genauer gesagt an dessen Sensorträgerleiterplatte 3, angelötet. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, einen kraftlosen Toleranzausgleich in X- und Y- Richtung zu realisieren, d. h. in Längsrichtung und Dickenrichtung der Sensorträgerleiterplatte 3. Der Toleranzausgleich kann für die Aufnahme im Umspritz- ungswerkzeug genutzt werden, damit nur geringe Kräfte auf die Kontaktstellen ausgeübt werden.
Auf der Hauptleiterplatte 2 werden die Bolzen als Einpresspins in die elektrischen Kontaktpositionen für den vormontierten Leiterplattensensordom 6 gepresst. Dieser vormontierte Leiterplattensensordom 6, welcher bereits den Sensor 4 und die Bolzenklemmaufnahmen aufweist, kann dann an der vorgesehenen Position manuell, halbautomatisiert oder vollautomatisiert auf Block auf die Hauptleiterplatte 2 gefügt werden, d. h. mit den Bolzenklemmaufnahmen auf die Bolzen aufgeschoben werden. Nach der Montage auf der Hauptleiterplatte 2 wird der Leiterplat¬ tensensordom 6 mit der Hauptleiterplatte 2 mit Kunststoff 7, insbesondere Duroplast, umspritzt, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt und oben bereits beschrieben.
Alle Sensordomvarianten sind so abgestimmt, dass sie Supportgeo¬ metrien für die Positionierung im Umspritzungswerkzeug auf- weisen, um während des Umspritzungsvorganges die genaue Position des Sensors 4 zur späteren Sensierung sicherzustellen.
Bezugs zeichenliste
1 Verbund
2 Leiterplatte, Hauptleiterplatte
3 Bauelementträger, Sensorträgerleiterplatte
4 Bauelement, Sensor
5 Verbindungselement
6 Bauelementeinheit, Leiterplattensensordom
7 Kunststoff
8 Lötverbindung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden eines Bauelementträgers (3) mit einer Leiterplatte (2),
wobei der Bauelementträger (3) mittels mindestens eines Ver¬ bindungselementes (5) mit der Leiterplatte (2) verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das mindestens eine Verbindungselement (5) am Bauele- mentträger (3) angeordnet oder ausgebildet ist und in eine korrespondierend ausgebildete Verbindungselementausnehmung in der Leiterplatte (2) eingeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein als Lötwinkel ausgebildetes Verbin¬ dungselement (5) derart an den Bauelementträger (3) angelötet wird, dass eine Außenseite eines freien Schenkels des jeweiligen Lötwinkels mit einem Rand des Bauelementträgers (3) abschließt, wobei der Bauelementträger (3) derart auf der Leiterplatte (2) positioniert wird, dass der mindestens eine Lötwinkel auf einer Lötfläche der Leiterplatte (2) aufliegt und wobei der mindestens eine Lötwinkel mit der Lötfläche verlötet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein als Lötschuh ausgebildetes Verbindungs¬ element (5) mit der Leiterplatte (2) verlötet wird und der Bauelementträger (3) in den Lötschuh eingeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein als Einpresselement ausgebildetes Ver¬ bindungselement (5) mit jeweils einem Bereich in den Bauele¬ mentträger (3) und in die Leiterplatte (2) eingepresst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein als Einpresslötelement ausgebildetes
Verbindungselement (5) in den Bauelementträger (3) eingepresst wird, der Bauelementträger (3) auf der Leiterplatte (2) angeordnet wird und das Einpresslötelement mit der Leiterplat- te (2) verlötet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein als Bolzen ausgebildetes Verbindungs- element (5) an der Leiterplatte (2) befestigt wird und min¬ destens ein als Bolzenklemmaufnahme ausgebildetes weiteres Verbindungselement (5) am Bauelementträger (3) befestigt wird und der Bauelementträger (3) durch Aufstecken der mindestens einen Bolzenklemmaufnahme auf den mindestens einen Bolzen mit der Leiterplatte (2) verbunden wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der Bauelementträger (3) zumindest bereichs¬ weise mit einem Kunststoff (7) umspritzt wird.
9. Verbund (1) aus einer Leiterplatte (2) und einem Bau¬ elementträger (3) , insbesondere hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bauelementträger (3) mittels mindestens eines Verbindungs- elementes (5) mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
10. Verbund (1) nach Anspruch 9,
wobei zumindest der Bauelementträger (3) zumindest bereichs¬ weise mit einem Kunststoff (7) umspritzt ist.
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