Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Integration von elektrischen Ankontaktierungen und Steckern im duroplastischen Verkapselungsgehäuse als 1-Shot-Prozess

Im Rahmen des Forschungsprojekts DuroConnect sollen für Leiterplattenverkapselung die Aspekte der elektrischen Ankontaktierung untersucht werden. Hierbei sollen verschiedene Methoden zur Realisierung mediendichter Durchführungen von Steckern und Kabeln in Kombination mit einer entsprechenden mechanischen Verankerung und Sicherstellung der elektrischen Isolation auch außerhalb der Umkapselung am Steckeranschluss erarbeitet werden. Zur Sicherstellung der Funktionalität und der Zuverlässigkeit der elektronischen Komponenten ist es notwendig, die Ausfallwahrscheinlichkeit der Einzelkomponenten auf ein Minimum zu reduzieren. Der Einsatz von rieselfähigem Duroplastmaterial hat aufgrund dessen als Verkapselungsmaterial für Leiterplatten in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Durch die geringeren Prozessdrücke im Gegensatz zum Thermoplastspritzguss hat sich hier der Duroplastspritzguss durchgesetzt. Dabei werden die Elektroniken in vielen Anwendungsbereichen mit Epoxy-Molding-Compounds (EMC) verkapselt. Die Erarbeitung der Prozesse erfolgt auf fertigungstauglichen Anlagen, so dass der Transfer auf vorhandene Anlagen bei den Unternehmen schnell erfolgen kann.

Dadurch profitieren vor allem auch KMU, welche gehäuft in den Bereichen Werkzeugbau und Duroplastspritzguss, sowie in der Aufbau- und Verbindungstechnik zu finden sind, für die sich somit neue Produkte und neue Absatzmärkte ergeben. Insbesondere ist eine schnelle Umsetzung bei Unternehmen zu erwarten, die bereits Produkte im Bereich der Sensoren und Systeme herstellen und ihr Portfolio durch die neue Technologie erweitern wollen. KMU können die erarbeiteten Konstruktions- und Fertigungsmöglichkeiten unmittelbar als Basis für Neuentwicklungen bzw. neuer Dienstleistungen heranziehen und somit die Projektergebnisse direkt umsetzen und verwenden. Das Interesse von Systemherstellern erlaubt den KMU darüber hinaus schon während des Projektes mögliche konkrete Anwendungen zu evaluieren, die nach Abschluss des Projektes zeitnah umsetzbar sind.

Ergebniszusammenfassung:

In dem vorliegenden Schlussbericht wurde demonstriert, wie die mediendichte und zuverlässige elektrische Ankontaktierung von elektronischen Bauteilen in einem 1-Shot Prozess realisiert werden können. Es ist im Projekt gelungen zwei verschiedene Demonstratoren aufzubauen.

Bei dem ersten Demonstrator handelt es sich um einen Metall-Kunststoff Verbund. Die Charakterisierung erfolgte mittels Dichtheitsprüfungen und Scherversuchen. Dabei wurde beobachtet, dass die Zuverlässigkeit der ausgewählten Materialpaarungen und Verarbeitungsparameter eine essentielle Rolle für die Ergebnisse darstellen.

Aufbauend auf dem Metall-Kunststoff Verbund wurde ein zweiter Demonstrator hergestellt. Die Auslegung der einzelnen Komponente und Parameter beruhen dabei auf die Ergebnisse aus dem Metall-Kunststoff Verbund. Für die Ankontaktierung wurden Einpressstifte, Steckerkontakte und Kabeln eingesetzt, welche in einem 1-Shoot Prozess mittels Spritzguss umspritzt wurden. Für die Charakterisierung des Demonstrators wurden elektrische Funktionstests durchgeführt. Es wurde beobachtet, dass die durchgeführten Umwelttests zu keinem Ausfall der Demonstratoren geführt haben.

Das gesamte, in diesem Schlussbericht abschließend diskutierte Forschungsvorhaben ist als erfolgreich anzusehen.