DE2031285C3 - Verfahren zum Herstellen einer Anzahl plättchenförmiger elektronischer Bauelemente mit Kunststoffgehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Plättchenförmige elektronische Bauelemente, insbesondere passive Bauelemente, sollen möglichst klein sein. Besondere Probleme treten bei der Herstellung, die bisher zahlreiche von Hand auszuführende Operation erforderte, insbesondere bezüglich der Anschlüsse auf. Dies wirkt sich auch nachteilig bei der Herstellung von hybriden gedrückten Schaltungen aus.

In jüngerer Zeit sind zwar schon plättchenförntiige passive elektronische Bauelemente ohne Anschlußdräh^ te bekanntgeworden, die flach aufliegend angeschlosücn werden können. Infolge ihrer kleinen Abmessungen ergeben sich jedoch Probleme bezüglich der l'nnei'ün Halterung ihrer kleinen Anschlußstücke und der Entsvicklung hierfür geeigneter Vorrichtungen. Es ist z. B. schwierig, die Anschlußstücke an die inneren Elektroden der Bauelemente anzuschließen, zumal sie leicht abfallen und sich verschieben können. Eine Massenfertigung bereitet daher hinsichtlich der erforderlichen Vorrichtungen und von Hand durchzuführenden Operationen große Schwierigkeiten. Die Herstellungskosten machen einen erheblichen Teil der Kosten des Bauelementes aus.

Aus der US-PS 34 23 516 ist ein Verfahren zum Montieren und Einkapseln von Transistorsystemen bekannt, bei dem ein kammartiger Metalistreifen verwendet wird, der aus einer Vielzahl von Leitergruppen aus jeweils drei Leitern (den üblichen Emitter-, Kollektor- und Basisleitern) zusammengesetzt ist. An dem einen Leiter jeder Gruppe ist eine später als Kühlfläche dienende Montageplatte angebracht, in welche jeweils ein Transistorsystem eingesetzt wird, das dann an die beiden übrigen Leiter noch durch dünne Verbindungsdrähte angeschlossen werden muß. Anschließend werden die Systeme in einer gemeinsamen Gießform, jedoch voneinander getrennt in einzelne Kunststoffkörper eingebettet und schließlich vom gemeinsamen Metallstreifen abgetrennt. Abgesehen davon, daß es sich um Bauelemente mit den üblichen Anschlußleitern handelt, ist auch dieses Montageverfahren, z. B. wegen der Verbindungsdrähte und wegen der Einzeleinkapselung, umständlich. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei der Einkapselung ein Teil des KunststoffmaterialG auf die Außenfläche der Montageplatte kommt, obwohl diese auf dem Boden der Gießform liegt.
Aus der Zeitschrift »Proceedings of the National Electronics Conference«. VoI. 8. (1%2). Seiten 642 bis 668. ist es an sich, nämlich zum Herstellen von Schaltungsplatten, bekannt, die gewünschten Leitermuster zunächst auf eine Trägerfolie so aufzuplattieren. daß es relativ leicht wieder abgelöst werden kann, dann

AO mittels der Trägerfolie das Leiiermd^ter entweder in Kunststoff einzubetten oder ggf. unter Verwendung eines Klebefilmes auf einer Unterlageplatte zu befestigen und schließlich die nicht mehr benötigte Trägerfolie vom Leitermuster abzuziehen. Auf einer solchen Schaltungsplatte können Bauelemente der hier betrachteten Art montiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist. ein Verfahren anzugeben, mit dem bei der Massenfertigung möglichst billiger, gleichförmiger Baue'emente. die auf einer Oberfläche mindestens zwei Anschlußflächen aufweisen, die Montage und Einkapselung der Einzelteile und insbesondere der Anschlußstücke der Bauelemente erleichtert und vereinfacht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Durch das verwendete Klebeblatt werden nicht nur die Anschlußstücke sicher fixiert, sondern auch deren Anschlußflächen vor Verunreinigungen geschützt, so daß nach dem Vergießen keine Säuberung erforderlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Flg. 1 eine perspektivische Ansicht eines durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Tantal-Elektrolytkondensators,

Fig.2 eine Draufsicht auf eine kammförmige Platte, wie sie bei dem vorliegenden Verfahren verwendet

werden kann,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen bei dem vorliegenden Verfahren verwendeten Klemmenrahmen,

Fig.3A eine Schnittansicht eines Teiles des Klemmenrahmens in einer Ebene JII-IlI der F i g. 3,

Fig.4 eine Draufsicht auf den Klemmenrahmen gemäß F i g. 3 mit aufgelegter Platte gemäß F i g. 2,

Fig.4A einen Schnitt in einer Ebene IV-IV der Fig. 4,

F i g. 5 eine Draufsicht der Anordnung gemäß F i g. 4 beim nächsten Verfahrensschritt,

F i g. 5A einen Schnitt in einer Ebene V-V der F i g. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Anordnung bei einem noch späteren Verfahrenssnhritt,

Fig.6A einen Schnitt in einer Ebene VI-VI der Fig. 6,

F i g. 7 eine geschnittene Seitenansicht eines fertigen Tantal-Elektrolytkondensators, der gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurde,

F i g. 8 eine F i g. 7 entsprechende Schnittansicht eines gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten anderen Tantal-Elektrolytkondensators, und

F i g. 9 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Schaltungsplatte, die eine hybride gedruckte Schaltung mit einem Tantal-Kondensator, der gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurde, enthält.

Der in Fig. 1 dargestellte Tantal-Elektrolytkondensator 1 enthält einen nicht dargestellten festen Elektrolyten und zwei Anschlußklemmen oder Anschlußstücke 21, die freiliegende Anschlußflächen an der Rückseite eines Kunststoffgehäuses 40 bilden. Im folgenden wird an Hand der F i g. 2 bis 7 erläutert, wie eine Anzahl solcher Kondensatoren durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden kann.

In F i g. 2 ist eine kammförmige Platte 10 dargestellt. die eine Anzahl von zahnartigen Ansätzen 11 aufweist, die durch einen Quersteg 12 verbunden sind und mit diesem aus einem Blech eines filmbildenden Metalls, wie Tantal. Titan, Niob oder Aluminium, durch irgendein geeignetes Vprfahren. wie Stanzen, hergestellt werden können. In F i g. 2 sind zur Vereinfachung der Zeichnung nur fünf Ansätze 11 dargesiellt, in der Praxis kann die Platte 10 eine wesentlich größere Anzahl, z. B. ein Mehrfaches von zehn. Ansätze 11 enthalten. An den Spitzen der Ansätze 11 der Platte 10 sind Kondensatorsysteme 13 angebracht. Die Konde^satorsysteme 13 können z. B. dadurch hergestellt werden, daß man auf die Spitze jedes Ansatzes 11 einen Anodenkörper aus gesintertem Tantalpulver aufschweißt und dann nacheinander eine anodische Oxydschicht, eine Mangandioxydschicht und eine Kathodenschicht aus Kohlenstoff und Silber bildet, wie es bei der Herstellung von Tantal-Kondensatoren mit festem Elektrolyten bekannt ist. Der Anodenkörper kann auch aus einem anderen Ventilmetall, wie Aluminium, Titan oder Niob, hergestellt und er kann außerdem auch durch geeignete Bearbeitung eines Drahtes oder eines Blechs aus diesem Material gebildet werden. Die Platte 10 hat Löcher 14, die eine genaue Orientierung bezüglich des in Fig. 3 dargestellten Klemmenrahmens 20 ermöglicht.

Wie in der Fig.3 dargestellt ist, enthält der Klemmenrahmen 20 eine Anzahl von Anschlußstücken 21, die durch zwei Brückenteile 22 gehaltert sind, welche ihrerseits an den beiden Enden durch zwei Verbindungsteile 23 verbunden sind. Auch hier sind der Einfachheil halber nur fünf Paare von Anschlußstücken dargestellt, in der Praxis können mehrere zehn Paare Anschlußstükke vorgesehen werden. Der Klemmenrahmen 20 kann mit den Anschlußstücken 21 aus einem Stück hergestellt werden und aus einem Blech eines schweißbaren und lötbaren Metalls, wie Nickel, Nickel-Kobalt-Eisenlegitrungen (Kovar), Eisen oder Kupfer, durch ein geeignetes Verfahren, wie Stanzen oder chemisches Ätzen, hergestellt sein.

Vorzugsweise ist zwischen jedem Anschlußstück 21 und dem Brückenteil 22 eine Nut 25 vorgesehen, um die Entfernung der Brückenteile nach dem Einbetten der Kondensatorelemente in den Kunststoff zu erleichtern. Wie Fig.3A zeigt, weist die Stirnfläche 26 jedes Anschlußstückes 21 vorzugsweise eine Stufe 27 auf, so daß die Innenfläche 28 des Anschlußstückes 21 über die äußere oder Rückseite 29 vorspringt Die Stufe 27 dient dazu, das Anschlußstück im Kunststoffgehäuse 40 zu verankern. Wenn die Anschlußstücke durch Ätzen gebildet werden, kann man die Stufe 27 durch verschiedene Ätzmasken auf den beiden Seiten des geätzten Metallbleches erzeugen. Die Verankerung der Anschlußstücke im Kunststoffgehäuse kann auch durch konvexe oder konkave Endflächen uiar durch Endflächen, die so geneigt sind, daß die Innenseite 28 weiter vorspringt als die Außenseite 29, erreicht werden. Zur genauen Ausrichtung des Klemmenrahmens 20 bezüglich der kammförmigen Platte 10 sind Löcher 24 vorgesehen.

Die Anschlußstücke des beschriebenen Klemmenrahmens werden vorzugsweise mit Gold, Silber oder Lot plattiert, um die Anbringung der Kondensatorsysteme 13 zu erleichtern. Der Klemmenrahmen kann auch aus einem plattierten Blech durch Ausstanzen hergestellt werden.

Nach dem Aufbringen von Lötpaste oder leitender Farbe auf die Kondensatorsysteme 13 der kammförmigen Platte 10 wird diese so auf den Klemmenrahmen 20 gelegt, daß die Kondensatorsysteme 13 genau auf den entsprechenden Anschlußstücken 21 auf dereinen Seite des Klemmenrahmens 20 und die Ansätze 11 der Platte 10 genau auf den Anschlußstücken 21 auf der anderen Seite des Klemmenrahmens 20 liegen, wie es in Fig.4 und 4A dargestellt ist. Dieses erfolgt vorzugsweise durcn Verwendung einer nicht dargestellten Vorrichtung, die Richtzapfen aufweist, die in die Löcher 14 und 24 der Platte 10 bzw. des Klemmenrahmens 20 passen. Wenn die Anschlußstücke 21 vorher mit '.ot überzogen worden sind, braucht keine Lötpaste oder leitende Farbe aufgebracht zu werden. Nachdem die Ansätze 11 mit den entsprechenden Anschlußstücken 21 verschweißt worden sind, wird die Anordnung erhitzt, um die Kondensatorsysteme 13 mit den zugehörigen Anschlußstücken 21 /u verbinden. Das Verbinden kann andererseits auch mittels eines elektrisch leitenden Klebers, der z. B. dispergiertes Silber enthält, erfolgen. Di? A.ioidnung kann dann nötigenfalls gewaschen und gereinigt werden, um Flußmittel u. dgl. zu entfernen.

Als nächstes wird, wie es in den Fig.4 und 4A dargestellt ist, ein Klebeblatt 30 auf die Rückseite des Klemmenrahmens 20 geklebt. Dieses Klebeblatt 30 kann ein Klebes.reifen, ein verhältnismäßig dickes, klebendes plattenförmiges Element oder ein Klebeband mit einer Metallrüekplatte sein. Wenn die Verbindung mittels eines elektrisch leitenden Klebers erfolgt, kann das Klebeblatt 30 auch vor der kammförmigen Platte 10 am Klemmenrahmen 20 angebracht werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kleber des Klebeblattes 30 wasserlöslich. In diesem Falle kann das Klebeblatt später einfach durch Abspulen mit Wasser entfernt werden, was den Vorteil

hat, daß an den Anschlußflächen keine Klebstoffreste zurückbleiben, wie es manchmal bei einer mechanischen Entfernung des Klebeblattes der Fall ist.

Die Anordnung wird dann längs den Linien Z-Z in F i g. 4 abgeschnitten um den Quersteg 12 und Teile der Ansätze 11 der kammförmigen Platte 10 und das eine Brückenteil 22 des Klemmenrahmens 20 zu entfernen. Die resultierende Anordnung ist in Fig.5 und 5A dargestellt.

Die Anschlußstücke 21 werden durch das Klebeblatt 30 an Ort und Stelle gehalten und können daher nicht abfallen oder sich verschieben.

Die Anordnung wird dann in eine Metallform gebracht und mit Kunstharz vergossen, so daß die Kondensatorsysteme 13 vollständig in ein zusammenhängendes Kunststoffgehäuse 40 eingebettet werden, wie es in Fig.6 und 6A dargestellt ist. Als Kunststoff kann irgendein geeignetes Material verwendet werden, wie es z. B. zur Kapselung elektronischer Bauelemente durch Spritzguß bekannt ist. Das Gehäuse 40 hat einen abgeschrägten Teil 41 zur Polaritätskennzeichnung, selbstverständlich kann dieses auch auf andere Weise geschehen. Das Klebeblatt 30 kann nun entfernt werden. Da es bei dem vorliegenden Verfahren auf die Rückseite des Klemmenrahmens 20 aufgebracht worden ist, kann der Kunststoff nicht auf die Rückseiten der Anschlußstücke 21 fließen, die als Elektroden oder Anschlußflächen der Kondensatoren dienen, und die Anschlüsse lassen sich einfach durch Entfernen, z. B. Abziehen, der Klebefolie freilegen. Die freigelegten Anschlußflächen der Anschlußstücke werden erforderlichenfalls mit Lot überzogen.

Nach dem Aufbringen einer Markierung oder Bezeichnung, einer Formierung oder Alterung und Prüfung wird der Rest des Klemmenrahmens 20 an den Nuten 25 in den Anschlußstücken 21 abgebrochen, und der gegossene oder gespritzte Kunststoffkörper wird in die einzelnen Kondensatoren unterteilt, von denen einer in F i g. 7 im Schnitt dargestellt ist. Die auf die Rückseite der Anschlußstücke aufgebrachte Lotschicht ist mit 42 bezeichnet.

Wenn längere Anschlußstücke21'(Fig.8)gewünscht werden, um das Anbringen der Bauelemente an eine gedruckte Schallungsplatte zu erleichtern, können die Anschlußslücke des Klemmenrahmens 20 entsprechend länger bemessen werden.

F i g. 9 zeigt einen nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Kondensator 1, der an einer hybriden gedruckten Schaltungsplatte 50 befestigt ist, welche beispielsweise gedruckte Leiter 51 und einen gedruckten Widerstand 52 enthält.
Durch das vorliegende Verfahren wird die Montage von plättchenförmigen passiven elektronischen Bauelementen und deren Kapselung im Kunststoffgehäuse erheblich erleichtert, da eine größere Anzahl von Bauelementen gleichzeitig bearbeitet wird. Zur Montage der gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestelltten elektronischen Bauelemente auf einer gedruckten Schaltungsplatte sind außerdem wesentlich weniger von Hand auszuführende Operationen erforderlich, da eine Anzahl dieser Bauelemente durch Flächenverbindung gleichzeitig angebracht werden kann, z. B. indem Ultraschall oder Wärme auf die Bauelemente zur Einwirkung gebracht wird, deren Anschlußflächen bzw. die darauf befindlichen Lotüberzüge 42 auf die gedruckten Leiter der gedruckten Schaltungsplatte gelegt sind, mit denen die Bauelemente verbunden werdensollen.

Das vorliegende Verfahren ist auch auf andere elektrische und elektronische Bauelemente als Tantal-Elektrolytkondensatoren anwendbar. Bei entsprechender Anordnung der Klemmen auf dem Klemmenrahmen eignet sich das vorliegende Verfahren auch für kompliziertere Bauelemente, die drei oder mehr Klemmen haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Anzahl plattenförmiger elektrischer Bauelemente mit einem in Kunststoff eingebetteten System und mindestens zwei Anschlußflächen an einer Seite, bei welchem die Systeme an den leitenden Ansätzen einer kammförmigen Platte angeordnet und mittels dieser Platte auf durch einen gemeinsamen Rahmen gehalterte Anschlußstocke, die auf ihrer anderen Seite die Anschlußflächen bilden, aufgebracht und mit ihnen verbunden werden, worauf die resultierende Anordnung in Kunststoff eingebettet und dann in die einzelnen Bauelemente zerschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verbinden der Systeme (13) mit den durch den Rahmen (20) gehalterten AnschluDstücken (21) ein Klebeblatt (30) an der die Anschlußflächen bildenden Seite der Anschlußstücke (21) angeklebt wird, und daß vor gemeinsamem Einbetten aller Systeme in einem einzigen Kunststoffgehäuse (40) der Quersteg (12) abgeschnitten wird und vor dem Zerschneiden dieses Kunststoffgehäuses die Anschlußflächen durch Entfernen des Klebeblattes freigelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kerben oder Nuten (25) an den Grenzen zwischen den Anschlußstücken (21) und dem Klemmenhalterungsrahmen (22, 23) gebildet werden.

3. Verfahre.! nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mirdesterr eine Stirnfläche (26) jede» Anschlußstückes, d'e quer zu den Haupiflächen (28, 29) verläuft, eine Forr aufweist, die von der einer einzigen, senkrecht zu den Hauptflächen verlaufenden Ebene derart abweicht, daß die Anschlußstücke im Kunststoffgehäuse verankert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebeblatt (30) aus einer Klebefolie, einer mit Klebstoff beschichteten Platte oder einem Klebestreifen mit einer Metallrückplaiti. besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebeblatt (30) mit einem wasserlöslichen Klebestoff befestigt wird und tl.aß das klebende Blatt durch Abspülen mit Wasser entfernt wird.