CN102577636B - 联接装置、具有联接装置的组件、用于制造具有联接装置的组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将电气/电子器件(16)特别是传感器(17)与衬底特别是电路板相连接的联接装置(1)，其中，所述联接装置为了进行电接触包括至少一个电连接件(25)并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件(12)。在此规定，所述电连接件由冲压格栅(3)构成并且该冲压格栅(3)在部分区域由作为阻尼元件(12)的阻尼材料(11)注塑包封。此外，本发明涉及一种具有联接装置的组件以及一种用于制造这种组件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将电气/电子器件(特别是传感器)与衬底(特别是电路板)相连接的联接装置，其中所述联接装置为了进行电接触包括至少一个电连接件并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件。
此外，本发明涉及一种组件，该组件具有至少一个可设置在衬底(特别是电路板)上的电气/电子器件(特别是传感器)，并且具有用于将器件与衬底相连接的联接装置，其中所述联接装置为了进行电接触包括至少一个电连接件并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件。
最后，本发明涉及一种用于制造特别是如上文所描述的组件的方法，其中所述组件包括至少一个可设置在衬底(特别是电路板)上的电气/电子器件(特别是传感器)以及包括用于将器件与衬底相连接的联接装置，其中所述联接装置为了进行电接触包括至少一个电连接件并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件。
背景技术
开头所述类型的联接装置以及相应的具有联接装置的组件和用于制造这种组件的方法由现有技术已知。在振动敏感的器件中，例如在传感器中并且特别是在微机械的传感器中已知借助于具有运动解耦作用的联接装置将这些传感器固定在衬底上。“运动解耦”在本申请的范围内应理解为一种机械解耦，其首先用于对产生的振动进行解耦(振动解耦)，但也可以用于补偿公差，特别是可以用于补偿在工作中产生的张力。例如常常会导致这样的问题，即在器件和衬底之间产生应力，这些应力例如由于不同的热膨胀系数产生，从而在升温时器件和衬底发生不同的膨胀/运动并且由此在其固定部位上相互张紧。在最糟糕的情况下这可能导致连接部位断裂进而导致器件失效。
由DE102006002350A1已知一种惯性传感器装置，在该惯性传感器装置中传感器模块在中间连接有可弹性变形的联接元件的条件下设置在支撑衬底上，其中将阻尼器的材料呈框架状地围绕传感器模块注入到位于传感器模块和支撑衬底之间的间隙中。然后借助于焊线，将传感器模块与设置在支撑衬底上的电路连接。因此，该联接装置以众所周知的方式被构造为两件式的。
发明内容
根据本发明规定，电连接件由冲压栅格构成，并且冲压栅格至少在部分区域被作为阻尼元件的阻尼材料注塑包封。也就是规定，联接装置的在衬底和器件之间的电连接件由冲压格栅构成。冲压格栅对于本领域的普通技术人员而言是普遍已知的并且能通过简单的方式实现稳定的电连接。根据本发明，冲压格栅至少部分地被阻尼材料注塑包封，从而形成阻尼元件。冲压格栅和阻尼元件由此形成一个单元或者说一个紧凑的、类似单件式的联接装置。通过用阻尼材料对冲压格栅进行注塑包封，一方面冲压格栅获得更高的稳定性并且另一方面提供阻尼作用。其中，一方面冲压格栅本身通过包围该冲压格栅的阻尼材料起阻尼作用，另一方面形成为阻尼元件的阻尼材料本身，优选地至少在部分区域与衬底和器件直接接触，在衬底和器件之间产生运动解耦作用。
有利地，冲压格栅至少在部分区域构成至少一个弹簧元件。有利地，冲压格栅为此至少在部分区域具有三维的结构。那么，弹簧元件例如可以在部分区域由倾斜于冲压格栅的其余部分延伸的连接条或者更具体地说由经弯曲的一端裸露的弹簧舌片构成。通过该有利的构造方案，提供了一种具有阻尼作用的弹簧-质量系统，该系统可设置在衬底和器件之间。
有利地，冲压格栅具有至少一面裸露的接触片。因此，至少是这些接触片没有在所有的面上被阻尼材料注塑包封。而是，接触片平放在阻尼元件或者说阻尼材料上，其中有一面，即具有接触面的一面是可自由触及的。
有利地，阻尼材料是硅树脂或者另一种具有类似特性的材料。
根据本发明的组件的特征在于具有如上所描述的联接装置。因此规定，所述组件包括联接装置，借助于该联接装置可以将器件设置在衬底上。由此，提供了特别有利的运动解耦作用，该运动解耦持久地确保所述组件的功能性。
根据一种有利的改进方案规定，器件具有壳体，特别是带有至少一个电触头的LGA壳体(接点格栅阵列封装壳体)，所述电触头平放在接触片或者说平放在冲压格栅的接触面上。通过将电触头平放在冲压格栅的接触面上，建立器件和衬底之间的电连接。
优选的是，将触头与接触面相钎焊。由此，器件与联接元件钎焊并固定连接。相应地，联接装置有利地同样可通过钎焊与衬底，特别是与电路板连接。由于有利的联接装置，产生的振动和/或应力得以补偿或者说使产生的振动和/或应力削弱，由此作用在钎焊连接部上的力不会导致钎焊连接部的损坏。
此外规定，在阻尼元件上设有器件的至少一个电气/电子元件。因此在这种情况下，联接装置不再是设置为组件的独立的组成元件而是设置为集成的/构成整体所必需的元件。联接装置的阻尼元件在此用作器件的元件的支架，因而构成器件的组成部分。通过将元件直接设置在阻尼元件上可提供一种特别紧凑的组件。
有利地，元件借助于至少一个压焊连接部与冲压格栅的接触面/接触片电连接或者说作用连接。因此不再需要通过器件的壳体建立到器件的电接触，而是可以建立直接从器件的相应元件到冲压格栅的电接触。有利地设有多个接触片。
最后规定，联接装置至少在部分区域与元件以及接触片集成到模制壳体中。换句话说，在这种情况下，器件的壳体例如通过注塑包封和/或浇封直接设置在联接装置上或更确切地说设置在阻尼元件上。由此可以提供特别紧凑且可简单操作的单元，该单元不会受到振动和/或由温度引起的应力的影响。
根据本发明的方法的特征在于，电连接件由冲压格栅构成，并且为了形成阻尼元件至少在部分区域用阻尼材料对冲压格栅进行注塑包封。首先在此，通过冲压过程将冲压格栅从基础材料中冲压出，同时或者接下来通过压制和/或弯曲过程使冲压格栅具有所期望的形状。接下来，将冲压格栅设置在一个模具中，该模具构成待制造的阻尼元件的凹模。在该模具中，将阻尼材料注射到冲压格栅的至少部分区域的周围。其中所述模具给予阻尼元件其稍后的轮廓。
根据一种有利的改进方案规定，器件的壳体与冲压格栅钎焊。其中在这里相应地设置在壳体上的电触头当然与冲压格栅以及特别地与冲压格栅的裸露的接触片钎焊。由此，一方面实现了器件和冲压格栅之间的电接触，另一方面将壳体进而器件固定在冲压格栅或者说联接装置上。相应地，冲压格栅在另一部位与衬底，有利地与衬底的相应配对触头钎焊，由此在器件和衬底之间产生可承受负荷的连接。
有利地，在阻尼元件上设置有器件的至少一个电气/电子元件并且该至少一个电气/电子元件与冲压格栅电连接。为了连接，优选地形成压焊连接部。在这种情况下，有利地可以省去壳体和冲压格栅之间的电连接，因为现在元件直接与冲压格栅电连接。
为了保护元件以及压焊连接部并且为了固定器件，优选地最后通过模制过程制造壳体，从而至少是元件和压焊连接部被包封，有利地阻尼元件或者说联接装置的另一区域也被包封。优选地，联接装置的具有元件的一面完全被模制壳体盖住。
由此总体上确保了器件和衬底之间的特别有利且可简单形成的机械的运动解耦作用或者说振动和应力解耦作用，其中所述联接装置优选地构成所述器件的整体组成部分或者说被制成为所述器件的整体组成部分。
附图说明
下面根据实施例详细阐述本发明。为此附图中：
图1A至图1D示出了用于制造有利的联接装置的步骤，
图2A和图2B以不同的视图示出了具有电气/电子器件的联接装置，
图3示出了联接装置的一种替代实施方式，
图4示出了作为器件的整体组成部分的联接装置，
图5以立体图示出了具有有利的联接装置的器件。
具体实施方式
图1A至图1D示出了用于制造有利的联接装置1的各个不同步骤。首先由铜片2通过冲裁制造冲压格栅3。冲压格栅3在这里的实施例中具有基本上呈正方形的框架4，在该框架内设有多个正方形的接触片5以及几乎在冲压格栅3的整个宽度上延伸的接片6，并且接触片以及接片6借助于连接条7与框架4连接。接片6设置在中间，而接触片5在接片6的两侧各以两排的形式平行于接片延伸地设置，其中由接触片5组成的相应地较为靠近接片的内排在下面一般地用8表示，而由接触片5组成的相应较为靠外的外排用9表示。
在第二步骤中，根据图1B通过弯曲过程冲压格栅3变形，使得由接触片5组成的位于外侧的外排9位于与位于内侧的内排8以及接片6相间隔的平面内。换句话说，在这里的实施例中，给冲压格栅1提供一个基本上呈U形的横截面。当然在此也可设想的是，同时或基本上同时地在一个冲压-弯曲步骤中实施冲压过程以及弯曲过程。有利地，冲压格栅3的U形形状不具有相互垂直的腿部，而是具有倾斜延伸的腿部，其从在由位于外侧的接触片组成的外排9和由位于内侧的接触片5组成的内排8之间的连接条7延伸。通过这种倾斜的设计方案，冲压格栅3获得弹簧特性，其中所述的在内排8和外排9之间的连接条7分别构成冲压格栅3的弹簧元件10。
在随后的步骤中，冲压格栅3在部分区域被阻尼材料11注塑包封，使得阻尼材料11形成阻尼元件12。特别地，弹簧元件10至少是基本上完全地被注塑包封。阻尼元件12同样具有正方形的轮廓。位于外侧的外排9的接触片5在此平放在阻尼元件12的顶面13上，从而它们的相应地从阻尼元件指向外的裸露的面形成接触面14。相应地，在阻尼元件12的底面15上同样如此，接片6以及位于内侧的内排8的接触片5平放在该底面上。有利地，阻尼元件12或者说阻尼材料11至少主要由硅树脂构成。
在根据图1D的最终步骤中，将在平行的平面中延伸的连接条7以及框架4切断，由此将冲压格栅3分离。仅仅保留构成弹簧元件10的连接条7。这些连接条稍后构成从设置在顶面13上的电气/电子器件到衬底的电连接件25，联接装置1可以借助于底面15设置在衬底上。
如在图1中所示，有利的联接装置1通过简单的方式不仅提供了电连接件而且还提供了具有阻尼作用的弹簧-质量系统。
冲压格栅3的分离有利地通过一个或多个冲压过程实现。在此，使冲压工具优选地基本上垂直于顶面13或底面15运动，由此分别朝阻尼材料的方向对需切断的连接条施加力。因为接触片5进而需切断的连接条分别设置在阻尼材料11的外部，冲压工具直接朝阻尼材料11的方向对连接条施加力。优选地，在此对冲压工具的力和进给速度进行选择，使得阻尼材料在冲压过程中仅发生弹性变形。被切断的连接条由此接下来能够特别简单地从阻尼材料11中去除或者自动脱落。必要时也可以规定，对力和/或进给速度进行选择，使得连接条可以在冲压过程期间进入阻尼材料11，从而阻尼材料11也发生塑性变形。在后一情况下，脱落的连接条可以随后保留在阻尼材料11中。由此，总体上可以再次改变或者说影响联接装置的阻尼特性。位于阻尼材料11中的电连接件25应继续存在，因此在冲压过程中也不必考虑电连接件。
有利地，设有多个构成格栅矩阵的冲压格栅3，这些冲压格栅优选地由共同的框架保持并且通过单独的冲压过程或在上文所描述的用于将相应冲压格栅3分离的冲压过程期间相互分开并且分成如图1D示例性示出的单个冲压格栅3。因此，能够通过简单的方式制造多个有利的根据图1D实施例的联接装置1。特别有利的是，在制造时不是一个单个的冲压格栅3被阻尼材料注塑包封，而是同时对冲压格栅矩阵(或也称为冲压格栅阵列)的各冲压格栅用阻尼材料注塑包封并且随后分离。
为了将电气/电子器件特别简单地连接到或固定到联接装置1上，在各接触面14上有利地分别设有焊膏。由此，确保快速地将相应的器件安装到联接装置上。
图2A和图2B以沿接片6的纵向延伸方向(图2A)看以及沿垂直于该方向(图2B)看的侧视图地示出了联接装置1。在此，电气/电子器件16被设置到由图1D已知的联接装置1上，该电气/电子器件16被构造为具有运动敏感的微机械结构的传感器17。在此仅示出了传感器17的壳体18，该壳体被构造为模制壳体19并且在其朝向联接装置1的一面上具有电触头，这些电触头平放在联接装置1的接触面14上。壳体18有利地粘接到阻尼元件12上。由此形成的由联接装置1和器件16组成的组件20现在例如可以钎焊在衬底上，例如电路板上，其中在同一步骤中借助于焊膏21通过钎焊还建立了在联接装置1和壳体18之间的连接。通过有利地经由联接装置1将器件16与电路板连接，器件16是经过振动解耦的，从而传感器17的敏感的微机械结构不会受到振动的不令人希望的影响。此外，以如下方式确保了功能性：传感器17和电路板之间不会例如由于在安装时的公差或通过由温度引起的材料变化而产生可能会破坏钎焊连接部的张力。
图3示出了在将冲压格栅3分离之前的联接装置1的另一示例性实施方式。与由图1C已知的实施例不同的是，冲压格栅3不具有接片6。而是设有多排接触片，每一排分别由五个接触片组成，这些接触片在冲压格栅3的宽度上延伸并且在每一排中经由连接条7相互连接。当然，冲压格栅3的任意多种不同的设计方案也是可以想到的。
图4示出了组件20的一种改进方案的有利实施例。根据这个实施例，联接装置1构成器件16或更确切地说传感器17的整体组成部分。为此在阻尼元件12上，传感器17的在这里为两个元件22、23(在顶面13上)设置在由接触片5组成的位于外侧的外排9之间。
然后，将元件22和23有利地借助于压焊连接部与冲压格栅3的接触面14电接触或者说电连接。在下一步骤中，通过模制过程将联接装置1和位于该联接装置上的元件22、23以及接触片5包封，由此形成模制壳体24。最后，将不需要的连接条7除去，并且将冲压格栅3分离以及将框架4除去。由此，一方面保护元件22、24以及压焊连接部免受外界影响，另一方面提供特别紧凑且可简单操作的组件20。
通过经由注塑和/或浇铸过程将模制壳体24直接形成在联接装置1上，将联接装置1集成到组件20中。如此设计的组件20现在只需例如借助于钎焊安装在衬底(这里未示出)上。在另一这里未示出的实施例中，电路板或者说衬底同样构成组件20的组成部分，从而可以借助于电路板将组件20作为一个结构单元进行制造并提供。
原则上还可设想的是，将元件22、23设置在阻尼元件的底面15上，特别是设置在铜接片6上，以使压焊连接部的制造更加容易。
Claims (21)
1.一种用于将电气/电子器件(16)与衬底相连接的联接装置(1)，其中，所述联接装置(1)为了进行电接触包括至少一个电连接件(25)并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件(12)，其特征在于，所述电连接件由冲压格栅(3)构成，并且所述冲压格栅(3)在部分区域由作为阻尼元件(12)的阻尼材料(11)注塑包封。
2.按照权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述器件(16)为传感器(17)。
3.按照权利要求1或2所述的联接装置，其特征在于，所述衬底为电路板。
4.按照权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述冲压格栅(3)至少在部分区域构成至少一个弹簧元件(10)。
5.按照权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述冲压格栅(3)具有至少一面裸露的接触片(5)。
6.按照权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述阻尼材料(11)是硅树脂。
7.一种具有至少一个电气/电子器件(16)的组件，其中，所述器件(16)能设置在衬底上，所述组件具有用于将所述器件与所述衬底连接的联接装置(1)，其中所述联接装置(1)为了进行电接触包括至少一个电连接件(25)并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件(12)，其特征在于，按照前述权利要求中任一项构造所述联接装置(1)。
8.按照权利要求7所述的组件，其特征在于，所述器件(16)为传感器(17)。
9.按照权利要求7或8所述的组件，其特征在于，所述衬底为电路板。
10.按照权利要求7所述的组件，其特征在于，所述器件(16)具有带至少一个电触头的壳体(18)，该电触头平放在所述冲压格栅(3)的接触片(5)上。
11.按照权利要求10所述的组件，其特征在于，所述壳体(18)是模制壳体(19)。
12.按照权利要求10所述的组件，其特征在于，所述触头与所述接触片(5)钎焊。
13.按照权利要求7所述的组件，其特征在于，所述器件(16)的至少一个电气/电子元件(22、23)设置在所述阻尼元件(12)上。
14.按照权利要求13所述的组件，其特征在于，所述元件(22、23)借助于至少一个压焊连接部与所述接触片(5)电连接。
15.按照权利要求13或14所述的组件，其特征在于，所述联接装置(1)至少在部分区域与所述元件(22、23)以及所述冲压格栅(3)的接触片(5)集成到模制壳体(24)中。
16.一种用于制造按照前述权利要求7至15中任一项所述的组件的方法，其中所述组件包括至少一个能设置在衬底上的电气/电子器件以及包括用于将所述器件与所述衬底连接的联接装置，其中所述联接装置为了进行电接触包括至少一个电连接件并且为了进行运动解耦包括至少一个阻尼元件，其特征在于，由冲压格栅形成所述连接件，并且用阻尼材料对所述冲压格栅在部分区域进行注塑包封以形成所述阻尼元件。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，所述器件为传感器。
18.按照权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述衬底为电路板。
19.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述器件的壳体与所述冲压格栅钎焊。
20.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述器件的至少一个电气/电子元件设置在所述阻尼元件上并且与所述冲压格栅电连接。
21.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，所述联接装置至少在部分区域借助于模制过程被包封。
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