MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 1/22

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Bernt Mann
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1 MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum HARTING Mitronics Christian Goth FAPS-TT Seminar 2014 Nürnberg MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 1/22

2 Gliederung HARTING AG in Biel 3D-MID Technologie Beleuchtungsmodul Herausforderung aus der Automobiltechnik Warum wurde eine MID-Lösung umgesetzt? Randbedingungen bei der Auslegung der MID-Komponente Fertigungstechnische Aspekte Zusammenfassung und Ausblick MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 2/22

Gesellschafterstruktur HARTING Gründung 1945 Firmensitz in Espelkamp, Deutschland 100 % im Besitz der Familie Harting Dietmar Harting, Persönlich haftender Gesellschafter Margrit Harting,

3 Gesellschafterstruktur HARTING Gründung 1945 Firmensitz in Espelkamp, Deutschland 100 % im Besitz der Familie Harting Dietmar Harting, Persönlich haftender Gesellschafter Margrit Harting, Generalbevollmächtigte Gesellschafterin Philip F. W. Harting, Vorstand Connectivity & Networks Maresa W. M. Harting-Hertz, Vorstand Finanzen, Controlling und Steuern MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 3/22

HARTING AG, Biel, Schweiz 2014-02-13 MID-Beleuchtungsmodul

4 HARTING AG, Biel, Schweiz MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 4/22

5 HARTING AG Kennzahlen Gegründet 1983 Produktionsfläche gesamt m² Anzahl Mitarbeiter 125 Umsatz 2011/ Millionen CHF Produktionsvolumen (2011/2012) 30 Millionen Elektroniksteckverbinder 0,5 Millionen MID Komponenten Produktionsausrüstung 17 Spritzgussmaschinen (25-90t) 1 chemische Metallisierungslinie Montagelinien für SEK, D-SUB und DIN Steckverbinder 3 LPKF Microline Laser 1 Roboterzelle (Laser + Reinigung) 1 Bestückungslinie Automatische Prüfeinrichtungen Zertifizierung DIN ISO 9001, TS und ISO MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 5/22

Prozessketten Laserdirektstrukturierung und Zweikomponentenspritzguss

Additiv Metallisierung mit chemisch Kupfer Metallisierung mit chemisch Nickel

Aktivierung Metallisierung und Bestückung wie LDS- Prozess Bestückung mit

6 Prozessketten Laserdirektstrukturierung und Zweikomponentenspritzguss Spritzgussmaterial mit Additiven Laserstrukturierung Spritzgussmaterial ohne Additiv Metallisierung mit chemisch Kupfer Metallisierung mit chemisch Nickel Metallisierung mit chemisch Gold Spritzgussmaterial mit Additiv chemische Aktivierung Metallisierung und Bestückung wie LDS- Prozess Bestückung mit elektronischen Bauteilen MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 6/22

7 Von der ersten Idee bis zur Serie alle Prozessschritte aus einer Hand Entwicklung Werkzeugbau Spritzguss Laserstrukturierung Endkontrolle Bestückung Metallisierung Reinigung MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 7/22

8 Unsere MID Serienanwendungen in den HARTING Mitronics Zielmärkten Automobil Medizintechnik Sensorik Industrie Weitere MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 8/22

9 Herausforderung aus der Automobiltechnik Eine neue Generation der Innenraumbeleuchtung MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 9/22

Herausforderung aus der Automobiltechnik Eine neue Generation der Innenraumbeleuchtung Geringe Einbauhöhe zwischen 8 und 11 mm Möglichst kompatibles Interface (elektrisch/mechanisch) zum bestehenden

10 Herausforderung aus der Automobiltechnik Eine neue Generation der Innenraumbeleuchtung Geringe Einbauhöhe zwischen 8 und 11 mm Möglichst kompatibles Interface (elektrisch/mechanisch) zum bestehenden Design Verbindung von genereller Innenbeleuchtung und Leselicht in einem Modul Störungsfreier (ohne Helligkeitsreduktion!) Betrieb über 85 Grad Celsius Berührungsschalter (mit oder ohne taktilem Feedback) LIN Bus Interface Dimming Möglichkeit 35 % Kostenreduktion gegenüber derzeitigem Design Reduktion der Komponentenanzahl zur Qualitätserhöhung MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 10/22

11 Warum wurde eine MID-Lösung umgesetzt? Höhere Betriebstemperatur über 85 C die bisherige Standardlösung schaltet bei 65 C ab Flachere Bauhöhe Reduzierung der Anzahl der Einzelkomponenten Flachere Optik und definierte Strahllenkung (Fresnellinse) Frei programmierbare Beleuchtung (über integrierten Mikrochip) Implementierung warm-weißer LEDs mit mittlerer Leistung auf einer exakt ausgerichteten Spritzgussoberfläche Implementierung von wahlweise ausgedehnten kapazitiven Schaltfeldern oder FSR (Force Sensing Resistor) Schaltern (Schaltschwelle parametriert nach Kundenvorgaben) MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 11/22

12 Randbedingungen bei der Auslegung der MID-Komponente Linse Lichtfaser Datenverbindung LIN Strom/ Spannung Benutzerschnittstelle MID-Komponente Spritzgussteil Leiterbahnlayout Metallisierung Tochterplatine SMD-Bauelemente Mikroprozessor LED Treiber Sonst. elektr. Komponenten Vibration EMV Temperatur/ Feuchtigkeit Staub Mechanische Befestigung Zugentlastung Connector Darüber hinaus muss natürlich ein Design for Manufacturing gewährleistet sein! MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 12/22

13 Mechanisches und elektrisches Design Mechanisches Design Elektrisches Design Integriertes Design MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 13/22

14 Schaltbild zur Erfüllung der unterschiedlichen Funktionen Schaltbild der gesamten elektrischen Funktionalität Schaltbild der MID-Komponente Schaltbild der Leiterplatte (PCB) MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 14/22

15 Linsendesign Die 4 Ecken können zur Befestigung benutzt werden, da sie außerhalb des Beleuchtungswinkels liegen MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 15/22

16 Thermische Analyse Thermische Analyse des Beleuchtungskonzepts in ruhender Luft MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 16/22

Fertigungstechnische Aspekte Standard-Fertigungsprozess für

mittels LPKF-LDS-Technologie Metallisierung außenstromlos und mit dem

Fertigungsprozess für die Aufbau- und Verbindungstechnik implementiert

17 Fertigungstechnische Aspekte Standard-Fertigungsprozess für MID-Komponenten Spritzguss aus dem Werkstoff LCP Strukturierung mittels LPKF-LDS-Technologie Metallisierung außenstromlos und mit dem für MID typischen Schichtaufbau Cu-Ni-Au Vollautomatischer Fertigungsprozess für die Aufbau- und Verbindungstechnik implementiert MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 17/22

18 Die Lösung MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 18/22

19 Die Lösung MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 19/22

20 Das Beleuchtungsmodul im Überblick Anwendungsbereich Anwender Produkt Hauptfunktion Automotive verschiedene OEM LED-Deckenbeleuchtung für den Fahrzeuginnenraum Optische Funktion Substratwerkstoff Strukturierung Metallisierung Verbindungstechnologie Anzahl der Bauelemente Stückzahl Entwicklungsdauer LCP (Vectra E 840i LDS) LDS Chemisch Cu-Ni-Au Löten (Dampfphase) bis zu 12 (je nach Variante) geplant bis zu p.a. 14 Monate MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 20/22

21 Zusammenfassung und Ausblick MID bildet die Brücke zwischen den verfügbaren Technologien für miniaturisierte mechatronische Systeme und einer Vielzahl an Applikation in den Bereichen Automotive Medizintechnik Sensor-Packaging und Sensor-Module Das Beleuchtungsmodul demonstriert die Stärken der Technologie MID hinsichtlich Optimierung Gesamtsystem durch Miniaturisierung & Gewichtsreduzierung Vereinfachung der Montage Hohe Integrationsdichte HARTING Mitronics besitzt umfassende Kompetenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette und begleitet die Produktentwicklung von der ersten Idee über das Prototyping bis zur Produktion und Qualifikation bietet beherrschte MID Prozesse mit abgestimmten Verbindungstechnologien MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 21/22

22 MID-Beleuchtungsmodul für den Fahrzeuginnenraum Christian Goth HARTING Mitronics 22/22

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