DE102004018997B4

DE102004018997B4 - Elektronisches Gerät sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektronischen Geräts

Info

Publication number: DE102004018997B4
Application number: DE200410018997
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Büyükbas Turhan; Dipl.-Ing. Gramann Matthias; Klaus Scharrer; Peter Guth; Joachim Buhl; Dipl.-Ing. Klein Dominik; Dipl.-Phys. Schuch Bernhard; Dipl.-Ing. Liebl Tilo
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: DE102004018997A1

Abstract

Elektronisches Gerät (1) – mit einem elektronischen Schaltungselement, welches in einem Schaltungsgehäuse (2) untergebracht ist, – mit einer Leiterfolie (11) zur Anbindung des elektronischen Schaltungselements an eine externe Baugruppe, – mit einem Leiterfolienträger (5), – wobei das Schaltungselement mit der Leiterfolie (11) elektrisch über eine Mehrzahl von Kontaktstiften (13) verbunden ist, die durch den Leiterfolienträger (5) derart hindurchgeführt sind, – dass jeweils ein Ende (15) der Kontaktstifte (13) mit einem zugehörigen Anschluss der Leiterfolie (11) und – dass das jeweils andere Ende (14) der Kontaktstifte (13) mit einem zugehörigen Anschluss (18) des elektronischen Schaltungselements elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Leiterfolienträger (5) eine Öffnung (4) im Schaltungsgehäuse (2) abgedichtet über einen Dichtmaterialkörper (9; 20) abdeckt, – auf der der Leiterfolie (11) abgewandten Seite des Leiterfolienträgers (5) eine Dichtmateriallage (8) vorhanden ist, die mit dem Leiterfolienträger (5) verbunden ist und durch die die Kontaktstifte (13) abgedichtet hindurchgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät nach Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektronischen Geräts nach Anspruch 10.
Ein elektrisches Gerät der eingangs genannten Art ist aus der DE 197 19 238 C1 bekannt. Ein Einsatz des dort beschriebenen elektronischen Geräts zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug unter widrigen, zum Beispiel verschmutzenden, Umgebungsbedingungen, ist nur mit einem erheblichen Zusatzaufwand möglich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Gerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es auch bei widrigen Umgebungsbedingungen, wie sie z. B. beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug auftreten, eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein elektronisches Gerät mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, den elektrischen Kontaktbereich des innerhalb des Schaltungsgehäuses untergebrachten Schaltungselements mit der Leiterfolie zur externen Anbindung mit Hilfe der Dichtmateriallage und ggf. einer zusätzlichen Abdichtung zwischen dem Schaltungsgehäuse und dem Leiterfolienträger so abzudichten, dass dieser Kontaktbereich wirksam gegen äußere Umgebungseinflüsse geschützt ist. Insbesondere Flüssigkeiten oder Staub können über den Kontaktbereich nicht in das Innere des Schaltungsgehäuses eindringen. Die Dichtmateriallage gewährleistet dabei, dass Schmutz oder Flüssigkeit nicht entlang der Kontaktstifte von außen in das Innere des Schaltungsgehäuses eindringen können. Die erfindungsgemäße Abdichtung des Kontaktbereichs erfordert keine spezielle Formgebung der Leiterfolie. Gegenüber durch offenkundige Vorbenutzung bekannten Dichtversuchen, bei denen direkt an einer speziell ausgeformten Leiterfolie gedichtet wurde, ergibt sich daher der Vorteil eines geringeren Materialverschnitts.
Eine Dichtmateriallage mit integriertem Dichtmaterialkörper nach Anspruch 2 vereint elegant die Funktionen des Abdichtens des Leiterfolienträgers am Schaltungsgehäuse einerseits und der Kontaktstifte am Leiterfolienträger andererseits.
Die Alternativlösung mit einer separaten Dichtung nach Anspruch 3 verringert die Anforderungen an die Formgebung der Dichtmateriallage.
Dichtungen nach Anspruch 4 lassen sich mit geringem Herstellungsaufwand fertigen. Eine aufdispensierte Dichtung hat zusätzlich den Vorteil, dass sie automatisch an Ort und Stelle vorliegt.
Elastomermaterial nach Anspruch 5 weist Vorzüge hinsichtlich der Dichtheit sowie der Witterungsbeständigkeit auf.
Eine elektrische Verbindung nach Anspruch 6 ergibt sich, eine entsprechende Ausrichtung der Leiterfolie zum Leiterfolienträger vorausgesetzt, automatisch aus der Anordnung der Kontaktstifte.
Eine Bondverbindung nach Anspruch 7 lässt sich automatisiert und mit hoher Geschwindigkeit erzeugen.
Ein Deckel nach Anspruch 8 oder eine Lackschicht nach Anspruch 9 dienen dem Schutz, insbesondere dem Spanschutz, der vom Leiterfolienträger abgewandten Seite der Leiterfolie.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes elektronisches Gerät anzugeben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten nach Anspruch 10.
Das Einschießen der Kontaktstifte kann automatisiert und mit hoher Prozessgeschwindigkeit erfolgen. Bei der Herstellung lässt sich ein sogenanntes Bondmodul vorfertigen, welches die Dichtmateriallage, den Leiterfolienträger, die eingeschossenen Kontaktstifte und ggf. auch die entsprechend ausgerichtete Leiterfolie umfasst. Insgesamt eignet sich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zur Massenproduktion erfindungsgemäßer elektronischer Geräte.
Ein 2-Komponenten-Spritzgießen nach Anspruch 11 ermöglicht ein passgenaues und automatisch ausgerichtetes Anbringen der Dichtmateriallage.
Ein direktes mechanisches Kontaktieren nach Anspruch 15 erfolgt automatisch beim Einschießen der Kontaktstifte, was die Prozessgeschwindigkeit beim Herstellen des elektronischen Geräts erhöht.
Weitere Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus den Vorteilen, die oben im Zusammenhang mit dem elektronischen Gerät schon angesprochen wurden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 einen Ausschnitt eines elektronischen Geräts mit einem Schaltungsgehäuse und einem Bondmodul;
2 eine Aufsicht auf den Ausschnitt von 1 nach erfolgtem Bondvorgang;
3 eine zu 1 ähnliche Darstellung eines alternativen elektronischen Geräts; und
4 eine Aufsicht auf den Ausschnitt von 3 nach erfolgtem Bondvorgang.
In den 1 und 2 ist ausschnittsweise eine erste Ausführungsform eines elektronischen Geräts 1 dargestellt. Dieses umfasst ein Schaltungsgehäuse 2, in dem eine nicht dargestellte elektronische Schaltung untergebracht ist, und ein Bondmodul 3, welches eine Öffnung 4 im Schaltungsgehäuse 2 abdeckt.
Das Bondmodul 3 liegt über eine Leiterfolienträgerplatte 5 an einer die Öffnung 4 umgebenden Gehäusewand 6 des Schaltungsgehäuses 2 an. Die Gehäusewand 6 wird auch als Grundplatte bezeichnet. Die Leiterfolienträgerplatte 5 ist gegen die Gehäusewand 6 über einen Umfangs-Randabschnitt 7 einer Dichtmateriallage 8 abgedichtet. Der Umfangs-Randabschnitt 7 stellt dabei einen Dichtmaterialkörper dar, der, was seine Dicke angeht, gegenüber der Lagenstärke der sonstigen Dichtmateriallage 8 verstärkt ist. Der Umfangs-Randabschnitt 7 ist in eine hierzu korrespondierende und um die Öffnung 4 umlaufende Umfangsnut 9 in der äußeren Gehäusewand 6 eingelegt. Die Dichtmateriallage 8 liegt dicht in einer hierzu komplementären Aussparung 10 der Leiterfolienträgerplatte 5. Die Dichtmateriallage 8 einschließlich des Umfangs-Randabschnitts 7 ist aus Elastomermaterial gefertigt.
An der vom Schaltungsgehäuse 2 abgewandten Seite liegt an der Leiterfolienträgerplatte 5 flächig eine Leiterfolie 11 an. Letztere liegt zwischen der Leiterfolienträgerplatte 5 und einer aufgesetzten Spanschutzplatte 12. Die Leiterfolie 11 weist eine rechteckige Grundfläche auf, wie aus der Aufsicht der 2 hervorgeht. Die Leiterfolie 11 dient zur elektrischen Anbindung der Schaltung im Schaltungsgehäuse 2 an eine externe Baugruppe.
Die Dichtmateriallage 8, die Leiterfolienträgerplatte 5 und die Leiterfolie 11 werden von einer Mehrzahl von Kontaktstiften 13 durchdrungen. Dargestellt sind in den 1 und 2 fünf derartige Kontaktstifte 13. Die Länge der Kontaktstifte 13 ist derart, dass ihr schaltungsgehäuseseitiges Ende 14 über die Dichtmateriallage 8 ins Schaltungsgehäuse 2 hinein übersteht und dass ihr spanschutzplattenseitiges Ende 15 über die Leiterfolie 11 hinaus in entsprechende Aussparungen 16 der Spanschutzplatte 12 hinein übersteht. Die schaltungsgehäuseseitigen Enden 14 der Kontaktstifte 13 sind dabei verglichen mit dem sonstigen Querschnitt der Kontaktstifte 13 verdickt ausgeführt. Die Dichtmateriallage 8, die Leiterfolienträgerplatte 5 und die Kontaktstifte 13 bilden das Bondmodul 3.
Da die Kontaktstifte 13 die Leiterfolie 11 durchdringen, kommt es wegen dieses direkten mechanischen Kontakts zu einer elektrischen Kontaktierung der Kontaktstifte 13 mit entsprechenden, im Bereich der jeweiligen Durchdringung verlaufenden Leiterbahnen auf der Leiterfolie 11.
Die Aufsicht der 2 zeigt das elektronische Gerät 1 nach Durchführung eines zusätzlichen Kontaktierungsschrittes durch Bonden. Die schaltungsgehäuseseitigen Enden 14 der Kontaktstifte 13 sind dabei über einen Bonddraht 17 mit jeweils einem Bondkontakt 18 der elektronischen Schaltung im Schaltungsgehäuse 2 elektrisch verbunden.
Das elektronische Gerät 1 nach den 1 und 2 wird folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird die Dichtmateriallage 8 mit der Leiterfolienträgerplatte 5 verbunden. Dies kann z. B. durch eine 2-Komponenten-Spritzgießtechnik geschehen. Ferner wird die Leiterfolie 11 flächig mit der Leiterfolienträgerplatte 5 an der von der Dichtmateriallage 8 abgewandten Seite der Leiterfolienträgerplatte 5 flächig haftend angebracht. Anschließend werden die Kontaktstifte 13 in 1 von oben her durch die Dichtmateriallage 8, die Leiterfolienträgerplatte 5 und die Leiterfolie 11 eingeschossen. Die verdickten schaltungsgehäuseseitigen Enden 14 bremsen die Kontaktstifte 13, sodass sie die Position nach 1 erreichen.
Nach dem Einschießen ergibt sich durch den direkten mechanischen Kontakt der Kontaktstifte 13 mit der von diesen durchdrungenen Leiterfolie 11 ein elektrischer Kontakt der Kontaktstifte 13 mit dem zugehörigen Anschluss der Leiterfolie 11. Nachfolgend werden die Bondverbindungen der schaltungsgehäuseseitigen Enden 14 der Kontaktstifte 13 über die Bonddrähte 17 hergestellt und das Bondmodul 3 wird derart auf das Schaltungsgehäuse 2 aufgesetzt, dass der Umfangs-Randabschnitt 7 der Dichtmateriallage 8 in der Umfangsnut 9 der Gehäusewand 6 zuliegen kommt. Über angedeutete Befestigungspunkte 19 in 1 rechts und links der Dichtmateriallage wird das Bondmodul 3 am Schaltungsgehäuse 2 in dieser Position festgelegt. Ferner erfolgt noch ein Aufsetzen der Spanschutzplatte 12 auf die Leiterfolie 11, sodass die spanschutzplattenseitigen Enden 15 der Kontaktstifte 13 in den Aussparungen 16 zu liegen kommen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektronischen Geräts ist in den 3 und 4 dargestellt. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 schon diskutiert wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert.
Zur Abdichtung der Leiterfolienträgerplatte 5 an der Gehäusewand 6 dient bei der Ausführung nach den 3 und 4 ein um das Bondmodul 3 umlaufender Dichtungsring 20. Dieser hat die gleiche Funktion wie der Umfangs-Randabschnitt 7 bei der Ausführung nach den 1 und 2. Der Dichtungsring 20 liegt in einer um die Öffnung 4 umlaufenden Ausnehmung 21, die durch einander zugewandte Stufen in der Leiterfolienträgerplatte 5 einerseits und in der Gehäusewand 6 andererseits gebildet ist. Die Dichtmateriallage 8 bei der Ausführung nach den 3 und 4 weist, da hier der Umfangs-Randabschnitt 7 fehlt, eine einheitliche Lagendicke auf. Die Aussparung 10 in der Leiterfolienträgerplatte 5, in der die Dichtmateriallage 8 nach den 3 und 4 liegt, ist von der Grundfläche her kleiner als die Öffnung 4 im Schaltungsgehäuse 2, erstreckt sich also randseitig nicht über die Öffnung 4 hinaus. Ein Abschnitt 22 der Leiterfolienträgerplatte 5 liegt passgenau in der Öffnung 4 der Gehäusewand 6, sodass eine dem Inneren des Schaltungsgehäuse 2 zugewandte Träger-Innenwand 23 der Leiterfolienträgerplatte 5 bündig mit der Innenwand der Gehäusewand 6 abschließt.
Im Bereich der Aussparungen 16 ist die Spanschutzplatte 12 bei der Ausführung nach den 3 und 4 verstärkt. Die Spanschutzplatte 12 sowie der dieser benachbarte Abschnitt der Leiterfolienträgerplatte 5 sind in eine hierzu komplementäre Ausnehmung 24 in der Gehäusewand 6 eingepasst, sodass die Spanschutzplatte 12 über die Gehäusewand 6 nur dort übersteht, wo sie im Bereich der Aussparungen 16 verstärkt ist.
Nachfolgend wird die Herstellung eines elektronischen Geräts mit Hilfe eines Bondmoduls nach den 3 und 4 beschrieben, soweit sich diese Herstellung von derjenigen unterscheidet, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 schon erläutert wurde. Vor dem dichtenden Verschließen des Schaltungsgehäuses 2 mit Hilfe der Leiterfolienträgerplatte 5 wird der Dichtungsring 20 so angeordnet, dass er beim dichtenden Verschließen in der Ausnehmung 21 zu liegen kommt.
Anstelle des Dichtungsrings 20 kann auch eine hinsichtlich ihrer Form entsprechend angepasste Formdichtung vorgesehen sein. Eine Dichtung, deren Funktion derjenigen des Dichtungsrings 20 entspricht, kann auch als auf die Leiterfolienträgerplatte 5 bzw. die Gehäusewand 6 aufdispensierte Dichtung ausgeführt sein.
Das elektrische Kontaktieren zwischen den Kontaktstiften 13 und der Leiterfolie 11 muss nicht zwingend durch direkten mechanischen Kontakt erfolgen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Diese elektrische Verbindung kann auch auf andere Weise, z. B. durch Löten, erfolgen.
Anstelle einer Spanschutzplatte 12 kann ein Spanschutz der Leiterfolie 11 auch durch eine entsprechende Lackierung von dieser auf der der Leiterfolienträgerplatte 5 abgewandten Seite erfolgen.

Claims

Elektronisches Gerät (1) – mit einem elektronischen Schaltungselement, welches in einem Schaltungsgehäuse (2) untergebracht ist, – mit einer Leiterfolie (11) zur Anbindung des elektronischen Schaltungselements an eine externe Baugruppe, – mit einem Leiterfolienträger (5), – wobei das Schaltungselement mit der Leiterfolie (11) elektrisch über eine Mehrzahl von Kontaktstiften (13) verbunden ist, die durch den Leiterfolienträger (5) derart hindurchgeführt sind, – dass jeweils ein Ende (15) der Kontaktstifte (13) mit einem zugehörigen Anschluss der Leiterfolie (11) und – dass das jeweils andere Ende (14) der Kontaktstifte (13) mit einem zugehörigen Anschluss (18) des elektronischen Schaltungselements elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Leiterfolienträger (5) eine Öffnung (4) im Schaltungsgehäuse (2) abgedichtet über einen Dichtmaterialkörper (9; 20) abdeckt, – auf der der Leiterfolie (11) abgewandten Seite des Leiterfolienträgers (5) eine Dichtmateriallage (8) vorhanden ist, die mit dem Leiterfolienträger (5) verbunden ist und durch die die Kontaktstifte (13) abgedichtet hindurchgeführt sind.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmaterialkörper (9) ein Teil der Dichtmateriallage (8) ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmaterialkörper (20) als von der Dichtmateriallage (8) separate Dichtung ausgeführt ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als Formdichtung und/oder als aufdispensierte Dichtung ausgeführt ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass der Dichtmaterialkörper (9; 20) und/oder die Dichtmateriallage (8) aus Elastomermaterial bestehen.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem einen Ende (15) der Kontaktstifte (13) und dem zugehörigen Anschluss der Leiterfolie (11) durch einen direkten mechanischen Kontakt ausgeführt ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem anderen Ende (14) der Kontaktstifte (13) und dem zugehörigen Anschluss (18) des elektrischen Schaltungselements durch eine Bondverbindung (17) ausgeführt ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (11) auf dem Leiterfolienträger (5) aufliegt und an der dem Leiterfolienträger (5) abgewandten Seite von einem Deckel (12) abgedeckt ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (11) auf dem Leiterfolienträger (5) aufliegt und an der dem Leiterfolienträger (5) abgewandten Seite von einer Lackschicht abgedeckt ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Gerätes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: – Verbinden der Dichtmateriallage (8) mit dem Leiterfolienträger (5), – Einschießen der Mehrzahl von Kontaktstiften (13) durch den Verbund aus Dichtmateriallage (8) und Leiterfolienträger (5), – elektrisches Kontaktieren des einen Endes (15) der Kontaktstifte (13) mit dem zugehörigen Anschluss der Leiterfolie (11), – elektrisches Kontaktieren des jeweils anderen Endes (14) der Kontaktstifte (13) mit dem zugehörigen Anschluss (18) des elektrischen Schaltungselements, – dichtendes Verschließen des Schaltungsgehäuses (2).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Dichtmateriallage (8) mit dem Leiterfolienträger (5) durch 2-Komponenten-Spritzgießen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch das Anbringen einer von der Dichtungsmateriallage (8) separaten Dichtung (20) zwischen dem Leiterfolienträger (5) und einem an diesem anliegenden Wandabschnitt des Schaltungsgehäuses (6).
Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Einlegen der Dichtung (20) in eine entsprechende Dichtungsaufnahme (21) im Leiterfolienträger (5) oder im Wandabschnitt des Schaltungsgehäuses (2).
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch das Aufdispensieren der Dichtung (20) auf den Leiterfolienträger (5) oder den Wandabschnitt (6) des Schaltungsgehäuses (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktieren des einen Endes (15) der Kontaktstifte (13) mit dem zugehörigen Anschluss der Leiterfolie (11) durch direktes mechanisches Kontaktieren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktieren des jeweils anderen Endes (14) der Kontaktstifte (13) mit dem zugehörigen Anschluss (18) des elektronischen Schaltungselements durch Bonden erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch das Abdecken der Leiterfolie (11) auf der dem Leiterfolienträger (5) abgewandten Seite.
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch das Lackieren der Leiterfolie (11) auf der dem Leiterfolienträger (5) abgewandten Seite.