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Verfahren zur Herstellung von Miniaturbaugruppen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Miniaturbaugruppen, deren Bauelemente in aushärtendem Kunststoff eingebettet sind, bei dem die Bauelemente zunächst lagenweise in eine Giess- form eingelegt und danach mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Anschlusselemente zusammen mit dem Bauelementestapel mit Kunststoff vergossen werden.
Miniaturbaugruppen bestehen aus mehreren passiven Bauelementen (Widerstände, Kondensatoren, Induktionen) und einem oder mehreren aktiven Bauelementen (Dioden, Transistoren, Stromversor- gungselemente), die durch entsprechende Ver- schaltung eine Funktionseinheit bilden, deren elektrische Wirkung weit über die Wirkungen der einzelnen in der Funktionseinheit zusammengeschalteten Bauelemente hinausgeht. Bei den Bauelementen kann es sich um solche herkömmlicher Art oder um auf Trägerplättchen aufgebrachte Bauelemente der Mikrominiaturtechnik handeln. So besteht z.
B. ein bistabiler Multivibrator aus zwei Transistoren, zwei Dioden, drei Kondensatoren und sieben Widerständen. Zur elektrischen Isolation und zum Schutz gegen mechanische Einflüsse sind die Bauelemente bzw. die gesamte Funktionseinheit in aushärtbarem Kunststoff eingebettet.
Miniaturbaugruppen dieser Art sind in vielfältig- ster Weise durch einschlägige Literatur bekannt geworden. Sie besitzen in. der Regel mehrere als Anschlusselemente zu bezeichnende Stromzuleitungen und -ableitungen, um damit auf Montageplatten befestigt und dann mit weiteren Elementen eines Gerätes der Nachrichtentechnik oder Elektronik, z. B. durch gedruckte Leitungsbahnen, verbunden werden zu können.
Diese Anschlusselemente müssen sowohl innerhalb als auch ausserhalb der Miniaturbaugruppe bestimmte Plätze einnehmen, damit sie einerseits mit den Bauelementen der Miniaturbaugruppe und andererseits mit der Schaltplatte verbunden werden können.
Das Einhalten dieser bestimmten Plätze wurde bisher durch Hilfswerkzeuge vorgenommen, die dazu dienten, die Anschlusselemente während des Befestigungsvorganges in bestimmter Lage zu halten. Das Einbetten in aushärtbaren Kunststoff erfolgte in diesem Fall nach der elektrischen Verschaltung und mechanischen Festlegung der Bauelemente.
Ein anderes bekanntes Verfahren sieht vor, die auf Trägerkörpern aufgetragenen Bauelemente zunächst in bestimmter Weise anzuordnen, sie dann mit aushärtbarem Kunststoff zu vergiessen und die elektrische Verschaltung auf der Oberfläche des Kunststoffblockes nach der Druck- und Ätztechnik vorzunehmen, wobei die durch Schleifen des Kunststoffblockes freigelegten Anschlussdrähte durch Leitungsbahnen miteinander verbunden werden. Bei dieser Verfahrensweise werden die äusseren Anschlusselemente auch in einem Trägerkörper untergebracht, aus welchem sie in zwei Richtungen herausragen, wobei diese Richtungen vorzugsweise aufeinander senkrecht stehen.
Der in dieser Weise mit Anschluss- elementen versehene Trägerkörper wird vor dem Vergiessen mit Kunststoff dem Bauelementestapel angefügt. Nach dem Vergiessen mit aushärtbarem Kunststoff und dem Abschleifen des Kunststoffblockes ragen die beiden Teile eines jeden Anschlusselementes aus dem Kunststoffblock heraus und können einerseits zur elektrischen Verschaltung mit der Miniaturbaugruppe und andererseits als Stromzuleitung und -ableitungen verwendet werden.
Beide Verfahrensweisen, nämlich sowohl die mit Hilfswerkzeugen als auch die, die sich eines Träger-
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körpers bedient, sind in erster Linie nicht für eine automatische Fertigung von Miniaturbaugruppen geeignet. Es hat sich weiterhin in der Praxis gezeigt, dass das Anbringen der Anschlussdrähte an Minia- turbaugruppen nur bei erheblichem Aufwand an Präzision die Gewähr bietet, dass die Anschlusselemente sich an bestimmten Plätzen befinden.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das Anbringen der Anschlusselemente bei geringerem technischem Aufwand mit präziseren Ergebnissen zu ermöglichen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von Miniaturbaugruppen, deren Bauelemente in aushärtendem Kunststoff eingebettet und mit zur äusseren Kontaktierung dienenden Anschlusselementen verbunden sind, wobei die Bauelemente zunächst lagenweise in eine Giessform eingelegt und danach mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Anschlusselemente zusammen mit dem Bauelementesta- pel mit Kunststoff vergossen werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass aus jeweils zwei Anschlusselemen- ten Bügel geformt werden,
wobei mehrere solcher Bügel eine einstöckige Anschlusselementeeinheit bilden, oder an ihren die Anschlusselemente verbindenden Teilen zu einer Anschlusselementeeinheit verbunden werden, und dass diese Einheit nach dem Ver- giessen der Baugruppe unter Bildung der einzelnen Anschlusselemente aufgetrennt wird.
Das Auftrennen der Einheit kann dadurch vorgenommen werden, dass die verbindenden Teile der Anschlusselemente abgeschnitten werden, d. h. die einzelnen Bügel werden wieder in die jeweiligen Anschlusselemente aufgeteilt.
Die Anschlusselementeeinheit wird vorzugsweise aus einem Metallstück gebildet, indem ein später in die beschriebene Lage zu formendes Gebilde aus Blech ausgestanzt wird.
Es ist auch möglich, dass die Bügel an ihren die Anschlusselemente verbindenden Teilen über einen Hilfskörper verbunden werden. Hierbei kann als Hilfskörper vorzugsweise eine Metallplatte verwendet werden, mit der die Bügel verlötet oder ver- schweisst werden. Für eine automatische Fertigung von Miniaturbaugruppen ist es besonders vorteilhaft, wenn Hilfskörper und Anschlusselemente aus einem Stück bestehen. Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen aus den Anschlusselementen gebildeten Bügel.
Fig. 2 zeigt, von oben gesehen, drei übereinan- dergelegte Bügel, die nach Fig. 3 miteinander verbunden sind.
Fig. 4 zeigt einen Hilfskörper mit sechs Bügeln in Draufsicht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen gefüllte Giessformen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen in Draufsicht einstöckige Anschlusselementeeinheiten.
Fig. 9 zeigt in Draufsicht eine andere Anordnung von Bügeln auf einem Hilfskörper. Fig. 10 zeigt eine Anordnung der Bügel, die etwa den Figuren 4 oder 8 entspricht, wobei jedoch die Bügel anders geformt sind.
In Figur 1 wird ein Bügel 1 gezeigt, der aus den Anschlusselementen 2, 3 und dem diese Anschlusselemente verbindenden Teil 4 besteht. Die Anschluss- elemente 2 und 3 sind durch Abwinkelung mit Kontaktenden 7 versehen. Nach Figur 2 sind drei Bügel nach Figur 1 mit ihren Teilen 4 sternförmig überein- andergelegt und nach Figur 3 durch einen Löttropfen 6 miteinander verbunden. Statt drei können selbstverständlich auch mehr, z. B. sechs Bügel vorgesehen sein, wobei jeweils zwei Bügel parallel zueinander stehen.
In Figur 4 ist mit 5 ein Hilfskörper in Form eines Metallbandes bezeichnet, auf den in gleichen Abständen sechs in Figur 1 gezeigte Bügel durch Lötstellen 6 befestigt sind. Die Teile 4 der Bügel stehen hierbei quer zur Längsrichtung des Hilfskörpers 5. Die Figur 4 vermittelt, ebenso wie die Figuren 2 und 3, eine Draufsicht auf eine Anordnung der Anschlusselemente nach der Erfindung.
In den Figuren 5 und 6 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Während Figur 5 andeuten soll, dass für die Miniaturbaugruppe Bauelemente 12 nach der Mikromodultechnik verwendet wurden, soll Figur 6 andeuten, dass für den Aufbau der Miniaturbaugruppe auch herkömmliche Bauelemente 11 verwendet werden können.
Nach Figur 5 entsteht eine Miniaturbaugruppe mit rundem oder gleichseitig sechs- bzw. viereckigem Grundriss, während nach Figur 6 eine Baugruppe entsteht, deren Breite und Höhe aus der Darstellung zu ersehen ist, während die Länge senkrecht zur Zeichenebene steht.
In der Giessform 8 sind die Bauelemente gestapelt (Figur 5) bzw. in einzelnen Lagen (Figur 6) eingelegt. Die Anschlussdrähte 10 der Bauelemente weisen in Richtung auf die Aussenfläche der Giessform. Um die einzelnen Lagen zu gewährleisten, sind in Figur 6 Abstandsstege 14 eingezeichnet. Die An- schlusselemente 10 der Bauelemente 11 ragen dabei in Nuten 13, die sich in der Giessraumaussenfläche befinden.
Als oberste Lage wird jeweils eine An- schlusselementeeinheit nach der Erfindung untergebracht, und zwar in Figur 5 eine Einheit nach Figur 3, 7 oder 9 und in Figur 6 eine Einheit nach Figur 4, 8 oder 10. Die Kontaktenden 7 der Anschluss- drähte 2, 3 stehen senkrecht über den Anschluss- drähten 10.
Nachdem die gefüllte Giessform mit Giessharz 9 ausgegossen und dasselbe ausgehärtet ist, werden die Blöcke aus den Giessformen entfernt und die Oberfläche A, B soweit abgeschliffen, dass die Anschlussdrähte 10 mit ihrem Querschnitt in den Oberflächen erscheinen. Auf diese Weise kann die Verschaltung der Miniaturbaugruppen nach an sich bekannten Verfahren vorgenommen werden.
Die An- schlusselementeeinheit wird schliesslich etwa längs der Ebene CD aufgetrennt, so dass einzelne An- schlusselemente 2, 3 vorliegen.
Die Figuren 7 und 8 zeigen in Draufsicht An-
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schlusselementeeinheiten, die zum Unterschied gegen- über den Figuren 3 und 4 aus einem Stück bestehen. Der Hilfskörper 5 ist gleichzeitig Teil des Verbindungsstückes 4 für die Anschlusselemente 2, 3, die mit den Kontaktenden 7 versehen sind.
Die Herstellung der Anschlusselementeeinheiten kann dadurch vorgenommen werden, dass entweder, wie beschrieben, zuerst die Bügel geformt werden, die dann miteinander zu verbinden sind, oder aber es können einzelne Drahtstücke sternförmig miteinander verbunden werden oder quer an einem Hilfskörper befestigt werden, und das Biegen erfolgt nach diesem Arbeitsschritt. Dieser zuletzt beschriebene Weg wird insbesondere bei einstückigen Anschlusselemen- teeinheiten zu beschreiten sein, denn der Stanzvor- gang ist vorteilhafterweise mit einem ebenen Blech vorzunehmen.
Das Biegen der Bügel lässt sich danach durch einfache Pressvorgänge durchführen.
Figur 9 zeigt eine andere Anordnung einer Anschlusselementeeinheit, die z. B. bei den sogenannten Mikromoduln verwendet werden kann. Die An- schlussdrähte sind ebenfalls zu Bügeln gebogen, deren verbindende Teile 4 durch Lötstellen 6 am Hilfskörper 5 befestigt sind. Da bei den sogenannten Mikromoduln die Anschlussdrähte gleichzeitig die Steigleitungen zur Verbindung der Bauelementeträ- gerplättchen darstellen, ist das Abwinkeln von Kontaktenden 7 nicht erforderlich.
Figur 10 zeigt schliesslich, dass die Teile 4 der einzelnen Bügel nicht bei jedem Bügel gleich zu sein brauchen. Dies gilt für Anordnungen sowohl nach den Figuren 3 und 4, als auch nach den Figuren 7 und B. Dabei können auch, wie in Figur 10 gezeigt, die äusseren Anschlusselemente 2, 3 unterschiedlich lang sein, so dass die Kontaktenden 7 zu Rasterpunkten gelangen, die nicht in einer Linie liegen, wodurch die Abstände zwischen den Kontaktenden grösser werden.
Die erfindungsgemässe Anordnung bietet neben der leichten Automatisierbarkeit des Anbringens der Anschlussdrähte und der einfachen Herstellung der Anschlusselementeeinheit auch den besonderen Vorteil, dass geringe Stückzahlen in einfacher Weise von Hand gefertigt werden können, ohne dass dabei die Präzision der Herstellung und des Anbringens an die Miniaturbaugruppen leidet.
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Method for the production of miniature assemblies The invention relates to a method for the production of miniature assemblies, the components of which are embedded in hardening plastic, in which the components are first placed in layers in a casting mold and then several connection elements combined into a unit are cast with plastic together with the component stack will.
Miniature assemblies consist of several passive components (resistors, capacitors, inductors) and one or more active components (diodes, transistors, power supply elements) which, when wired accordingly, form a functional unit whose electrical effect far exceeds the effects of the individual components in the Functional unit interconnected components goes beyond. The components can be of the conventional type or components of microminiature technology applied to carrier plates. So there is z.
B. a bistable multivibrator made of two transistors, two diodes, three capacitors and seven resistors. For electrical insulation and for protection against mechanical influences, the components or the entire functional unit are embedded in curable plastic.
Miniature assemblies of this type have become known in a wide variety of ways from the relevant literature. As a rule, they have several power supply lines and leads, which can be designated as connection elements, in order to be attached to mounting plates and then connected to other elements of a device in communications engineering or electronics, e.g. B. can be connected by printed conductor tracks.
These connection elements must occupy certain places both inside and outside the miniature assembly so that they can be connected to the components of the miniature assembly on the one hand and to the circuit board on the other.
The maintenance of these specific places has so far been made by auxiliary tools, which were used to hold the connection elements in a certain position during the fastening process. In this case, the embedding in hardenable plastic took place after the electrical connection and mechanical fixing of the components.
Another known method provides for the components applied to the carrier bodies to be initially arranged in a certain way, then to be potted with curable plastic and the electrical connection to be made on the surface of the plastic block using the printing and etching technique, the connecting wires exposed by grinding the plastic block are connected to each other by ducts. In this procedure, the outer connection elements are also accommodated in a carrier body from which they protrude in two directions, these directions preferably being perpendicular to one another.
The carrier body, which is provided with connection elements in this way, is attached to the component stack before it is cast with plastic. After the potting with curable plastic and the grinding of the plastic block, the two parts of each connection element protrude from the plastic block and can be used on the one hand for electrical connection with the miniature assembly and on the other hand as power leads and leads.
Both procedures, namely both those with auxiliary tools and those that are a support
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body operated, are primarily not suitable for the automatic production of miniature assemblies. It has also been shown in practice that attaching the connecting wires to miniature assemblies only offers a guarantee that the connecting elements are in certain places with considerable precision.
The invention was therefore based on the object of making it possible to attach the connection elements with less technical effort and more precise results.
The method according to the invention for the production of miniature assemblies, the components of which are embedded in hardening plastic and connected to connecting elements used for external contacting, the components first being placed in layers in a mold and then several connecting elements combined to form a unit together with the component stack Plastic are cast, is characterized in that two connecting elements are formed from brackets,
whereby several such brackets form a single-storey connection element unit, or are connected at their parts connecting the connection elements to form a connection element unit, and that this unit is separated after the assembly has been cast to form the individual connection elements.
The unit can be separated by cutting off the connecting parts of the connecting elements, i.e. H. the individual brackets are again divided into the respective connection elements.
The connection element unit is preferably formed from a piece of metal by punching out a sheet metal structure to be formed later in the position described.
It is also possible for the brackets to be connected to their parts connecting the connecting elements via an auxiliary body. A metal plate to which the brackets are soldered or welded can preferably be used as an auxiliary body. For the automatic production of miniature assemblies, it is particularly advantageous if the auxiliary body and connection elements consist of one piece. The invention is to be explained using a few exemplary embodiments with the aid of the drawings.
Fig. 1 shows a bracket formed from the connection elements.
2 shows, seen from above, three superimposed brackets which are connected to one another according to FIG.
Fig. 4 shows an auxiliary body with six brackets in plan view.
FIGS. 5 and 6 show filled casting molds.
FIGS. 7 and 8 show one-story connection element units in plan view.
Fig. 9 shows a plan view of another arrangement of brackets on an auxiliary body. FIG. 10 shows an arrangement of the brackets which corresponds approximately to FIGS. 4 or 8, but the brackets are shaped differently.
In Figure 1, a bracket 1 is shown, which consists of the connection elements 2, 3 and the part 4 connecting these connection elements. The connection elements 2 and 3 are provided with contact ends 7 by being bent. According to FIG. 2, three brackets according to FIG. 1 are superposed with their parts 4 in a star shape and according to FIG. 3 they are connected to one another by a solder drop 6. Instead of three, of course, more, e.g. B. six brackets can be provided, two brackets are parallel to each other.
In FIG. 4, 5 denotes an auxiliary body in the form of a metal band, on which six brackets shown in FIG. 1 are fastened at equal intervals by soldering points 6. The parts 4 of the bracket are here transversely to the longitudinal direction of the auxiliary body 5. FIG. 4, like FIGS. 2 and 3, shows a plan view of an arrangement of the connection elements according to the invention.
In FIGS. 5 and 6, the same parts are provided with the same reference numbers. While FIG. 5 is intended to indicate that components 12 based on micromodule technology were used for the miniature assembly, FIG. 6 is intended to indicate that conventional components 11 can also be used to construct the miniature assembly.
According to FIG. 5, a miniature assembly is created with a round or equilateral hexagonal or square plan, while according to FIG. 6, an assembly is created, the width and height of which can be seen from the illustration, while the length is perpendicular to the plane of the drawing.
In the mold 8, the components are stacked (FIG. 5) or inserted in individual layers (FIG. 6). The connecting wires 10 of the components point in the direction of the outer surface of the casting mold. To ensure the individual layers, spacer bars 14 are shown in FIG. The connection elements 10 of the components 11 protrude into grooves 13 which are located in the outer surface of the casting space.
A connection element unit according to the invention is accommodated as the uppermost layer, namely in FIG. 5 a unit according to FIG. 3, 7 or 9 and in FIG. 6 a unit according to FIG. 4, 8 or 10. The contact ends 7 of the connection wires 2 , 3 stand vertically above the connecting wires 10.
After the filled casting mold has been filled with casting resin 9 and hardened, the blocks are removed from the casting molds and the surface A, B is ground down to such an extent that the connecting wires 10 appear with their cross-section in the surfaces. In this way, the interconnection of the miniature assemblies can be carried out according to methods known per se.
The connection element unit is finally separated roughly along the plane CD so that individual connection elements 2, 3 are present.
Figures 7 and 8 show in plan view
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Closing element units which, in contrast to FIGS. 3 and 4, consist of one piece. The auxiliary body 5 is at the same time part of the connecting piece 4 for the connection elements 2, 3, which are provided with the contact ends 7.
The connection element units can be manufactured by either first shaping the brackets, as described, which are then to be connected to one another, or individual pieces of wire can be connected to one another in a star shape or fastened transversely to an auxiliary body, and bending takes place after this step. This last-described path will have to be followed in particular in the case of one-piece connection element units, because the stamping process is advantageously carried out with a flat sheet metal.
The bends can then be bent using simple pressing processes.
Figure 9 shows another arrangement of a connection element unit, which z. B. can be used with the so-called micromodules. The connecting wires are also bent to form brackets, the connecting parts 4 of which are fastened to the auxiliary body 5 by soldering points 6. Since, in the so-called micromodules, the connection wires simultaneously represent the risers for connecting the component carrier plates, it is not necessary to bend the contact ends 7.
Finally, FIG. 10 shows that the parts 4 of the individual brackets need not be the same for each bracket. This applies to arrangements according to FIGS. 3 and 4 as well as according to FIGS. 7 and B. Here, as shown in FIG. 10, the outer connection elements 2, 3 can be of different lengths so that the contact ends 7 reach grid points, which are not in a line, which increases the distance between the contact ends.
In addition to the ease with which the attachment of the connecting wires and the simple manufacture of the connecting element unit can be easily automated, the arrangement according to the invention also offers the particular advantage that small numbers of items can be easily manufactured by hand without the precision of manufacture and attachment to the miniature assemblies suffering.