DE10032369C2

DE10032369C2 - Abdeckvorrichtung für Keramikmodule

Info

Publication number: DE10032369C2
Application number: DE10032369A
Authority: DE
Inventors: Christian Gottswinter; Oskar Neuhoff; Bernd Stadler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: DE10032369A1; US20020051344A1; US6614661B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdeckvorrichtung für Keramikmodule mit elektronischen Bauteilen, die zwischen ei nem Keramiksubstrat und einer oberen Abdeckplatte der Abdeck vorrichtung angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung stützt sich die Abdeckvorrichtung auf der bauteilbestückten Oberfläche des Keramiksubstrats über Ab standshalter ab und die Abdeckvorrichtung weist auf minde stens zwei gegenüberliegenden Seitenrandflächen Schnappele mente auf, die reib- und formschlüssig in den Schnappelemen ten entsprechende seitliche Aussparungen des Keramiksubstrats eingreifen.

Aus der DE 198 03 358 sind Gehäuse zur Aufnahme von Bauele menten bekannt, bei denen ein haubenförmiges Gehäuseoberteil mit einem wannenförmigen Gehäuseunterteil durch Schnappele mente miteinander verbindbar sind. Die DE 41 06 077 zeigt, daß sich ein Gehäuseoberteil durch Abstandhalter passgerecht auf einem Gehäuseunterteil abstützen kann.

Der erfindungsgemäße Gegenstand hat den Vorteil, daß mit den Schnappelementen die unterschiedlichen Abmaße der Keramiksub strate, die starken fertigungstechnischen Schwankungen unter liegen, ausgeglichen werden können, da sich die Abdeckvor richtung in weiten Grenzen den Umrissen des Keramiksubstrats bei der Montage anpaßt. Es müssen deshalb nicht bestimmte To leranzklassen für die Abdeckvorrichtung lagermäßig vorgehal ten werden, sondern es kann vielmehr eine Abdeckvorrichtung für eine breite Palette von Toleranzklassen von Keramikmodu len eingesetzt werden.

Beim Aufsetzen der Abdeckvorrichtung auf ein Keramikmodul werden die Schnappelemente gezielt überdehnt und schnappen dann durch ihre Federwirkung wieder in die Ausgangslage zu rück, wobei sie in die Aussparungen des Keramiksubstrats ein greifen. Dabei wird durch Reibschluß in der Ebene parallel zu der Bauteilbestückungsoberfläche die Abdeckvorrichtung fi xiert und durch Formschluß in der dazu senkrechten Richtung der Z-Richtung wird verhindert, daß sich die Abdeckvorrich tung beim Aufsetzen auf eine Leiterplatte oder bei einer spä teren Weiterverarbeitung zu einem Endprodukt von dem Kera miksubstrat löst. Durch die Schnappelemente ist eine mechani sche Nachbearbeitung der Abdeckvorrichtung nicht mehr erfor derlich, so daß die Ausschußrate erheblich vermindert wird, weil eine Beschädigung sowohl des Keramiksubstrats als auch der Abdeckvorrichtung vermieden wird. Darüber hinaus wird die Handhabung und die Prozeßfolge wesentlich vereinfacht.

Eine derartige Abdeckvorrichtung wird für Hochfrequenz- Keramikmodule benötigt, um die Bauteile auf der bauteilbe stückten Oberfläche des Keramiksubstrats abzuschirmen und sie vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Beim Aufsetzen der Abdeckvorrichtungen auf die Keramiksubstrate sind nachträgli che mechanische Verformungen der Abdeckvorrichtung erforder lich, um sie formschlüssig auf dem Keramikmodul zu fixieren. Dabei können die Keramiksubstrate beschädigt werden. Insbe sondere bei mehrlagigen hochkomplexen HF-Keramikmodulen sind derartige Beschädigungen mit hohen Verlusten verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abschirmvorrichtung anzu geben, die ohne nachträgliche mechanische Verformung auf dem Keramikmodul fixierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckvorrich tung für quaderförmige Keramikmodule der HF-Technik vorgesehen und selbst quaderförmig ausgebildet, wobei sich als Ab standshalter Winkelstücke in den Eckbereichen der bauteilbe stückten Oberfläche des Keramiksubstrats abstützen, während Seitenrandflächen der quaderförmigen Abdeckvorrichtung von der bauteilbestückten Oberfläche beabstandet sind.

Zum formschlüssigen Eingreifen in die Aussparung des Kera miksubstrats weist mindestens ein Schnappelement ein Form schlußglied für die Fixierung in in Z-Richtung auf, wobei die Z-Richtung sich vertikal zur bauteilbestückten Oberfläche des Keramiksubstrats erstreckt. Das Formschlußglied eines Schnap pelements besteht im wesentlichen aus einer Abwinkelung oder einem Vorsprung des Schnappelements in Richtung auf seitliche Aussparungen des Keramiksubstrats.

Neben dem Formschlußglied weist ein Schnappelement mindestens ein Reibschlußteil auf, das die Abdeckvorrichtung in der X-Y- Ebene fixiert, die sich parallel zur bauteilbestückten Ober fläche des Keramiksubstrats erstreckt. Ein derartiges Reib schlußteil besteht in einer Ausführungsform aus einem auf ge genüberliegenden Seiten angeordneten Schnappelement, wobei das Reibschlußteil selbst aus zwei Federn besteht, welche die Schnappelemente auf das Keramiksubstrat zu pressen. Bei der Bereitstellung von vier Schnappelementen, die mit vier Seiten des Keramiksubstrats in Eingriff stehen, wird ein derartiger Reibschluß in der X-Y-Ebene mit weiter vergrößerter Sicher heit verwirklicht.

Ein Schnappelement weist in einer Ausführungsform eine Lasche auf, die L-förmig vorgeformt ist, und deren Längsschenkel sich seitlich entlang dem Keramiksubstrat erstreckt und deren Querschenkel in die seitliche Aussparung des Keramiksubstrats eingreift. Eine derartige laschenförmige Ausbildung der Schnappelemente hat den Vorteil, daß die Schnappelemente und die Abdeckplatte der Abdeckvorrichtung aus dem gleichen Mate rial gebildet sein können, nämlich vorteilhafterweise aus ei nem Bleckstreifen. Ein derartiger Blechstreifen kann aus Fe derbronze, aus elektromagnetische Wellen abschirmendem Eisen blech oder aus Aluminiumblech hergestellt sein. Die L-förmige Lasche kann auf ihrem Längsschenkel bereits als Blattfeder ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Schnappelement mit seinem oberen Ende an der oberen Abdeck platte der Abdeckvorrichtung angeordnet. Diese Anordnung er möglicht, daß paarweise angeordnete Schnappelemente voneinan der mit Hilfe eines Spreizwerkzeuges gespreizt werden können und in ihre Ausgangsform zurückschnappen, sobald die seitli che Aussparung an dem Keramikmodul erreicht ist, in welche die Schnappelemente eingreifen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Schnappelement mit seinem oberen Ende in der Mitte eines Tor sionsbalkens, der in die obere Abdeckplatte eingeformt ist, angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann das Schnappele ment in seiner Längserstreckung steif sein, da der in die obere Abdeckplatte eingeformte Torsionsbalken die Federwir kung übernimmt. Zur Ausformung eines Torsionsbalkens in der oberen Abdeckplatte ist eine U-förmige Aussparung in der Ab deckplatte gebildet, deren Seitenschenkel die Länge des Tor sionsbalkens definieren und deren Querschenkel eine erste Längsseite des Torsionsbalkens festlegt. Das Schnappelement ist mit seinem oberen Bereich auf einer der ersten Längsseite gegenüberliegenden zweiten Längsseite des Torsionsbalkens an geordnet. Beim Spreizen des Schnappelementes mit Hilfe eines Spreizwerkzeugs wird dabei der in die Abdeckplatte eingeformte Torsionsbalken verdreht und federt in seine Ausgangsposi tion zurück, sobald das Formschlußglied des Schnappelementes die Aussparung am Keramiksubstrat erreicht hat und somit das Schnappelement in die Aussparung nach Entfernen des Spreiz werkzeugs eingreift.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Ke ramiksubstrat in seinen Randflächen Quernuten auf. Mit diesen Quernuten können durch eine äußere Metallisierung der Quernu ten die einzelnen Schichten eines mehrlagigen Keramiksub strats miteinander verbunden werden. Die Quernuten können aber auch dazu dienen, Paßstifte oder Kontaktstifte an das Keramikmodul anzulöten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Ke ramiksubstrat mehrere Keramiklagen, Leiterbahnlagen und Lagen mit Dünnschicht-Bauelementen wie Widerständen und Kondensato ren auf, wobei die Leiterbahnen der Leiterbahnlagen des mehr lagigen Keramiksubstrats über Durchkontakte elektrisch ver bunden sind oder über Kontakte in den Quernuten verbunden sein können. Durch eine derartige Ausführungsform des Hoch frequenzkeramikmoduls können auf sehr kompakte Weise äußerst komplexe Schaltungen aufgebaut werden, die durch die Abdeck vorrichtung abgeschirmt und mechanisch geschützt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Schnappelement eine Lötfahne zum Auflöten der Abdeckvorrich tung mit Keramiksubstrat auf eine Leiterplatte aufweisen. Durch eine derartige mit den Schnappelementen kombinierte Lötfahne wird gleichzeitig erreicht, daß ein Verschieben des Keramiksubstrats auf der Leiterplatte oder ein Verlust der Abdeckvorrichtung auf der Leiterplatte ausgeschlossen wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Seiten randflächen der Abdeckvorrichtung von Öffnungen durchbrochen und in mehrere Seitenrandabschnitte aufgeteilt. Diese Seiten randabschnitte ihrerseits sind von der bauteiltragenden Ober fläche des Keramiksubstrats beabstandet, während sich Winkel stücke in Ecken des Keramiksubstrats als Abstandshalter ab standbestimmend auf den Ecken des Keramiksubstrats abstützen. Mit Hilfe der Aufteilung der Seitenrandflächen in mehrere einzelne voneinander unabhängige getrennte Seitenrandab schnitte werden negative Auswirkungen unterschiedlicher Aus dehnungskoeffizienten des Keramiksubstrats und der Abdeckvor richtung wie Thermospannungen vermindert, zumal die Seiten randabschnitte von dem Keramiksubstrat beabstandet sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein dem Schnappelement benachbarter Seitenrandabschnitt einen Vorsprung auf, der sich auf der bauteilbestückten Ober fläche des Keramiksubstrats abstützt. Mit diesem Vorsprung wird vorteilhaft erreicht, daß ein Widerlager gegenüber den sonst wirksamen Biegekräften der Schnappelemente auf das Ke ramiksubstrat gebildet wird. Ohne diesen sich auf dem Kera miksubstrat abstützenden Vorsprung eines Seitenrandabschnitts als Widerlager würde auf das Keramiksubstrat gegenüber den Eckwinkeln der Abdeckvorrichtung durch die Schnappelemente, die etwa mittig mit dem Keramiksubstrat in den Aussparungen in Eingriff stehen, eine Biegebelastung ausgeübt. Die Biege belastung wirkt insbesondere in den oberen Keramiklagen als Zugspannung, die zu Mikrorissen in dem Keramiksubstrat führen könnten. Um dieser Gefahr vorzubeugen, bildet der Vorsprung des Seitenrandabschnitts, der dem Schnappelement benachbart ist, ein entsprechendes Widerlager durch Abstützen auf der bauteilbestückten Oberfläche des Keramiksubstrats aus.

Die Abdeckvorrichtung wird für Keramikmodule verwendet und schützt diese vor Beschädigungen und schirmt die bauteilbe stückte Oberfläche vor Störfeldern ab.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckvorrichtung weist folgende Verfahrensschritte auf:

- Bereitstellen eines Bleches
- Ausstanzen einer Vorform aus dem Blech mit einer Struk tur, welche die Merkmale der Abdeckvorrichtung in der Ebene des Bleches aufweist,
- Abwinkeln der Seitenrandflächen, der Winkelstücke und der Schnappelemente zu ihrer räumlichen Form.

Mit diesem Verfahren wird in einfacher Weise eine Abdeckvor richtung erzeugt, welche die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abdeckvorrichtung aufweisen kann. Der Schritt des Ausstanzens und des Abwin kelns zu einer räumlichen quaderförmigen Abdeckvorrichtung kann mit einem Stanzpreßwerkzeug in einer entsprechenden Stanzpresse in einem Stanzpreßvorgang erbracht werden, so daß die letzten beiden Schritte des obigen Herstellungsverfahrens kombiniert ausgeführt werden können. Eine derart einfach her gestellte Abdeckvorrichtung kann als Schüttgut in einen Mon tageautomaten eingebracht werden und ist über einen derarti gen Montageautomaten den abzudeckenden Keramiksubstraten zu führbar.

Bei einem Verfahren zum Abdecken eines Keramikmoduls mit ei ner Abdeckvorrichtung wird in weiteren Verfahrensschritten ein Keramiksubstrat mit einer Aussparung jeweils auf zwei ge genüberliegenden Seiten des Keramiksubstrats zur Verankerung der Schnappelemente bereitgestellt und schließlich wird durch Aufsetzen der Abdeckvorrichtung auf die bauteilbestückte Oberfläche des Keramiksubstrats unter Spreizen der Schnap pelemente mittels eines Spreizwerkzeugs und Führen der Schnappelemente entlang der Seiten des Keramiksubstrats bis zu einem Einrasten der Schnappelemente in die Aussparungen des Keramiksubstrats die Endmontage einer Abdeckvorrichtung mit HF-Keramikmodulen vorgenommen.

Somit wird ein Abdecken der Keramikmodule ohne mechanische Nachbearbeitung möglich. Insbesondere durch die Ausführung der Schnappverbindung wird ein zuverlässiges Halten der Ab deckvorrichtung auf dem Keramiksubstrat durch Reib- und Form schluß erreicht. Mit Hilfe der Drehstabfeder, die in der obe ren Abdeckplatte eingeformt ist, tritt kein Überdehnen des Abdeckmaterials während der Montage und keine plastische Ver formung des Abdeckmaterials auf. Darüber hinaus entfällt mit der erfindungsgemäßen Abdeckvorrichtung eine Sortierung der Keramiksubstrate nach Toleranzklassen, da die Abdeckvorrich tung für sämtliche Toleranzklassen eines Keramikmaterials durch die Schnappelemente anpaßbar ist.

Bei einem Verfahren zum Aufbringen eines Keramikmoduls mit Abdeckvorrichtung auf eine Leiterplatte werden Lötfahnen der Abdeckvorrichtung in vorbereitete Positionen einer Leiter platte eingepaßt und ein Auflöten der Lötfahnen auf die Lei terplatte zur Fixierung der Abdeckvorrichtung mit dem Kera miksubstrat auf der Leiterplatte kann erfolgen. Damit wird eine sichere Lötverbindung auf der Leiterplatte durch die entsprechenden Lötfahnen der Abdeckvorrichtung erreicht.

Bei HF-Keramikmodulen, die eine Abschirmung und einen mecha nischen Schutz benötigen, läßt sich die erfindungsgemäße Ab deckvorrichtung erfolgreich einsetzen. Das Keramiksubstrat ist dabei als Träger mit SMD-Gehäusen oder Chips bestückt und entsprechend verdrahtet. Danach wird die Abdeckvorrichtung aufgesetzt und gegen ein Herunterfallen gesichert. Diese Si cherung muß sowohl mechanische Festigkeit besitzen als auch auf einer Leiterplatte lötbar sein. Auch diese Forderung er füllt die erfindungsgemäße Abdeckvorrichtung.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit den nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Abdeck vorrichtung mit einem Schnappelement entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der Erfindung der Fig. 1 mit einer Abdeckvorrichtung und einem Keramikmodul,

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren Teil der Abdeckvorrichtung der Fig. 1 auf der Seite der Ab deckvorrichtung mit Keramiksubstrat ohne ein Schnappelement,

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der Ausführungsform der Erfindung entlang einer Schnittlinie A-A in der Fig. 2,

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Ausfüh rungsform der Abdeckvorrichtung ohne Keramiksub strat mit einem Schnappelement,

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der Abdeckvorrichtung, die in Fig. 5 zu sehen ist,

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren Teil der Abdeckvorrichtung der Fig. 5 auf der Seite der Ab deckvorrichtung ohne Schnappelement,

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Abdeckvorrichtung entlang der Schittlinie B-B der Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Abdeckvor richtung 3 mit einem Schnappelement 14 entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Das Schnappelement 14 ist in dieser Ausführungsform mit seinem oberen Ende 24 in der Mitte eines Torsionsbalkens 25 aufgehängt, wobei der Torsionsbalken 25 in die obere Abdeckplatte 2 der Abdeckvorrichtung 3 einge formt ist. Zur Einformung des Torsionsbalkens 25 in die Ab deckplatte 2 ist eine U-förmige Aussparung 26 in der Abdeck platte 2 vorgesehen. Die Seitenschenkel 27 und 28 der U- förmigen Aussparung 26 begrenzen die Länge des Torsionsbal kens 25, während der Querschenkel 29 der U-förmigen Ausspa rung 26 eine erste Längsseite 30 des Torsionsbalkens defi niert. Auf der gegenüberliegenden Längsseite 31 des Torsions balkens ist mittig das Schnappelement 14 mit seinem oberen Ende 24 eingearbeitet.

In der Draufsicht der Fig. 1 auf eine Ausführungsform der Abdeckvorrichtung ist das Keramiksubstrat 1 des Keramikmoduls zu erkennen, das im wesentlichen unterhalb der Abdeckvorrich tung angebracht ist. Der Abstand zwischen der Abdeckplatte 2 der Abdeckvorrichtung 3 und dem Keramiksubstrat 1 des Kera mikmoduls wird durch Winkelstücke 5 und 6 als Abstandshalter definiert, so daß zwischen Abdeckplatte 2 und der Oberfläche des Keramiksubstrats 1 Hochfrequenzbauteile oder Hochfre quenzchips des Keramikmoduls angeordnet werden können, die durch die Abdeckvorrichtung 3 abgeschirmt und mechanisch ge schützt werden. Mit Hilfe des Schnappelements 14 ist die Ab deckvorrichtung 3 auf dem Keramiksubstrat 1 befestigt. Dazu weist das Schnappelement 14 eine L-förmige Lasche 21 auf, de ren Querschenkel 23 in eine entsprechende Aussparung des Ke ramiksubstrats 1 eingreifen und damit die Abdeckvorrichtung auf dem Keramiksubstrat 1 in Z-Richtung, die senkrecht zu der bauteilbestückten Oberfläche 4 liegt, formschlüssig fixiert.

Eine Fixierung der Abdeckvorrichtung 3 in der Zeichenebene in X- und Y-Richtung wird im wesentlichen durch den Reibschluß bewirkt, mit dem die Winkelstücke auf die bauteilbestückte Oberfläche 4 des Keramiksubstrats mit Hilfe des Schnappele ments 14 gedrückt werden. Diese Reibwirkung wird im wesentli chen durch Verdrehung des Torsionsbalkens 25 beim Eingreifen des Schnappelements 14 in die seitliche Aussparung des Kera miksubstrats erreicht. Ferner trägt das Reibschlußglied, das aus einem Paar gegenüberliegender Schnappelementen besteht, zum Fixieren der Abdeckvorrichtung in X-Y-Richtung bei.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der Er findung der Fig. 1 mit einer Abdeckvorrichtung 3 und einem Keramiksubstrat 1. Das Keramiksubstrat 1 ist in dieser Aus führungsform ein Hochfrequenz-Keramikmodul, das Hochfrequenz bauteile und Chips zwischen einer oberen Abdeckplatte 2 der Abdeckvorrichtung 3 und der bauteilbestückten Oberfläche 4 des Keramiksubstrats 1 trägt. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die Bauteile und Chips auf der bauteilbestückten Ober fläche 4 in den Fig. 1-8 weggelassen.

Das Keramiksubstrat 1 ist aus Keramiklagen 33-38 aufgebaut, zwischen denen Leiterbahnschichten 39-41 und Schichten mit Dünnschichtelementen 42 und 43 eingelagert sind. Die Leiter bahnschichten können durch Metallisierung der Quernuten 42, die im Randbereich des mehrlagigen Keramiksubstrats 1 einge bracht sind, verbunden sein. Außerdem können die Quernuten 42 Kontaktstifte oder Paßstifte aufnehmen, die mit einer nicht gezeigten Leiterplatte verbunden werden.

In die Seitenrandfläche 55 des Keramiksubstrats 1 ist eine Aussparung 16 eingearbeitet, die den Querschenkel 23, der in Fig. 1 gezeigt wird, des Schnappelementes aufnimmt und die andererseits dem Längsschenkel des Schnappelementes Platz bietet. Neben den als Abstandshalter eingesetzten Winkelstüc ken 5 und 6 der Abdeckvorrichtung 3 ist die Seitenrandfläche der Abdeckrichtung im wesentlichen durch die Öffnungen 51 und 53 gekennzeichnet, wobei lediglich ein Seitenrandabschnitt 45 von der Seitenwand verblieben ist. Dieser Seitenabschnitt 45 ist von der bauteilbestückten Oberfläche 4 des Keramiksub strats 1 im wesentlichen beabstandet und weist benachbart zu dem Schnappelement 14 einen Vorsprung 54 auf, der sich auf der bauteilbestückten Oberfläche 4 des Keramiksubstrats 1 ab stützt. Damit bildet der Vorsprung 54 des Seitenrandab schnitts 45 ein Widerlager für das in Eingriff stehende Schnappelement.

Somit wird verhindert, daß das Schnappelement 14 das Kera miksubstrat 1 auf Durchbiegung belastet. Die Ecken der Ab deckvorrichtung 8 und 9 sind zur Abdeckplatte 2 hin leicht abgerundet, so daß keine scharfen Kanten auftreten. Ein glei cher Abrundungsradius ist auch für den oberen Teil 24 des Schnappelementes 14 sowie für den oberen Teil des Seiten randabschnittes 45 in Verbindung mit der oberen Abdeckplatte 2 der Abdeckvorrichtung 3 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren Teil der Ab deckvorrichtung der Fig. 1 auf der Seite der Abdeckvorrich tung mit Keramiksubstrat 1 ohne ein Schnappelement. Das Kera miksubstrat 1 nimmt auf der bauteilbestückten Oberfläche 4 in den Eckbereichen 9 und 10 die Winkelstücke 6 und 7 der Ab deckvorrichtung 3 auf. Von der oberen Abdeckplatte 2 sind seitlich zwei Seitenrandabschnitte 46 und 47 nach unten abgewinkelt und weisen größere Öffnungen 48, 49 und 50 auf, wobei die Seitenrandabschnitte 46 und 47 von der bauteilbestückten Oberfläche 4 des Keramiksubstrat 1 beabstandet sind, so daß die Seitenrandfläche 13 bei thermischer Belastung keine un mittelbare Berührung mit der bauteilbestückten Oberfläche 4 des Keramiksubstrats 1 aufweist.

Ferner erleichtern die Öffnungen 48, 49 und 50 ein Verbiegen der oberen Abdeckplatte 2 bei thermischen Ausdehnungsunter schieden zwischen der Abdeckvorrichtung 3 und dem Keramiksub strat 1.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der Ausführungsform der Ab deckvorrichtung 3 entlang einer Schittlinie A-A in der Fig. 2. In dieser Schnittansicht sind die Keramiklagen 33-38 des Keramiksubstrats 1 zu sehen, zwischen denen Leiterbahnlagen 39-41 und Dünnschichtbauelementlagen 42 und 43 angeordnet sind. Die Schnappelemente 14 und 15 sind in dieser Ausfüh rungsform L-förmig als Laschen ausgebildet, deren Längsschen kel 22 das Keramiksubstrat 1 paarweise umklammern und somit einen Reibschluß der Winkelstücke 6 und 7 an den Ecken des Keramiksubstrats bewirken, womit die Abdeckvorrichtung 3 in der X-Y-Ebene, die parallel zu der bauteilbestückten Oberflä che des Keramiksubstrats 1 liegt, reibschlüssig fixiert ist.

Die Querschenkel 23 der L-förmigen Lasche greifen in die Aus sparungen 16 und 18 des Keramiksubstrats 1 seitlich 1 und fi xieren formschlüssig die Abdeckvorrichtung 3 auf dem Kera miksubstrat 1.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Ausfüh rungsform der Abdeckvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einem Schnappelement 14 und ohne Keramiksubstrat. Diese Abdeckvorrichtung, deren Draufsicht in Fig. 5 zu sehen ist, kann aus einem Metallblech hergestellt werden. Sie weist in dieser Ausführungsform ein Schnappelement 14 auf, das seiner seits eine L-förmige Lasche 21 besitzt. Das Schnappelement 14 ist mit seinem oberen Ende 24 an einen Torsionsbalken 25 mit tig angeordnet, der in die obere Abdeckplatte 2 der Abdeck vorrichtung 3 eingearbeitet ist. Der Torsionsbalken 25 wird durch eine U-förmige Aussparung 26 in der oberen Abdeckplatte 2 begrenzt. Diese U-förmige Aussparung definiert die Länge des Torsionsbalkens und eine erste Längsseite 30 des Tor sionsbalkens. Auf der gegenüberliegenden Längsseite 31 des Torsionsbalkens ist mittig das Schnappelement 14 mit seinem oberen Teil angeordnet. Die Seitenrandfläche 11 der Abdeck vorrichtung 3 wird im wesentlichen aus einem Teil des Schnappelementes 14 und einem Seitenrandabschnitt 45 gebil det, während der Rest die Öffnungen 51, 52 und 53 aufweist. Mit diesen Öffnungen wird die obere Abdeckplatte 2 leichter biegbar, um sie einerseits gegenüber dem Keramiksubstrat fe dernd und durch die Winkelstücke 5 und 6 beabstandet anzu bringen und andererseits Unterschiede in der thermischen Aus dehnung zwischen der Abdeckvorrichtung und dem Keramiksub strat auszugleichen.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der Ab deckvorrichtung, die in Fig. 5 zu sehen ist. Durch Weglassen des Keramiksubstrats werden die wesentlichen Teile der Ab deckvorrichtung 3 in Fig. 6 hervorgehoben. Diese wesentli chen Teile sind die obere Abdeckplatte 2, der Seitenrandab schnitt 45 mit dem Vorsprung 54 benachbart zu dem Schnappele ment 14. Dieses Schnappelement 14 weist gegenüber der Dar stellung in Fig. 2 zusätzlich eine Lötfahne 44 auf, die in eine Position auf einer Leiterplatte einpaßbar ist und dort mit der Leiterplatte über eine Lötverbindung verbunden werden kann. Der Vorsprung 54 des Seitenrandabschnitts 45, der be nachbart zu dem Schnappelement angeordnet ist, bildet mit der Keramiksubstratoberfläche ein Widerlager und fängt die Biege kräfte, die das Schnappelement ohne diesen Vorsprung auf das Keramiksubstrat ausüben würde, teilweise ab. Um die obere Ab deckplatte 2 biegsam zu belassen, sind keine weiteren Seiten randabschnitte von der Platte aus abgewinkelt, sondern viel mehr Öffnungen 51, 52 und 53 in der Seitenrandfläche 11 vor gesehen.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren Teil der Ab deckvorrichtung 3 der Fig. 5 auf der Seite der Abdeckvor richtung 3 ohne Schnappelement 14 oder 15. Nur ein Teil der oberen Abdeckplatte 2 ist in der Ausführungsform nach Fig. 7 mit den Seitenrandabschnitten 46 und 47 auf der Seitenrand fläche 13 abgewinkelt, so daß auf der Seitenrandfläche im we sentlichen die Öffnungen 48, 49 und 50 entstehen, die ein Verbiegen der oberen Abdeckplatte 2 ermöglichen. Lediglich in den Eckbereichen 9 und 10 sind Winkelstücke 6 und 7 vorgese hen, die sich auf der bauteilbestückten Oberfläche 4 des Ke ramiksubstrats im montierten Zustand der Abdeckvorrichtung 3 abstützen können.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Abdeckvorrichtung 3 entlang der Schnittlinie B-B der Fig. 6. Die Schnittlinie B-B in Fig. 6 ist so gelegt, daß sie durch die paarweise angeordneten Schnappelemente 14 und 15 geht. Die Schnappelemente 14 und 15 weisen in ihrem unteren Bereich Formschlußglieder 18 und 19 auf, die in den Schnappelementen entsprechende Aussparungen eines Keramiksubstrats formschlüs sig eingreifen können. Die Seitenrandfläche 13 weist ledig lich Seitenrandabschnitte 46 und 47 auf, die ihrerseits einen Abstand zu dem Keramiksubstrat im montierten Zustand bilden, da die abstandbildenden Winkelstücke 6 und 7 gegenüber den Seitenrandabschnitten 46 und 47 in Z-Richtung länger ausge bildet sind. Durch Spreizen der Schnappelemente 14 und 15 mit Hilfe eines Spreitzwerkzeuges können die Formschlußglieder 18 und 19 an einem Keramiksubstrat seitlich vorbeigeführt werden und in ihre Ausgangsposition zurückschnappen, sobald die Formschlußglieder 18 und 19 entsprechende Aussparungen in dem Keramiksubstrat erreicht haben. Die Spreizmöglichkeit der Schnappelemente deckt alle Toleranzklassen eines Keramiksub strats ab, so daß lediglich ein Muster der erfindungsgemäßen Abdeckvorrichtung erforderlich ist, um für alle Toleranzklas sen eines Keramiksubstrats eingesetzt werden zu können.

Bezugszeichenliste

1

Keramiksubstrat

2

Abdeckplatte

3

Abdeckvorrichtung

4

bauteilbestückte Oberfläche des Keramiksubstrats

5-7

Winkelstücke

8-10

Ecken der Abdeckvorrichtung

11-13

Seitenrandflächen

14

,

15

Schnappelemente

16

,

17

seitliche Aussparungen

18

,

19

Formschlußglieder

20

Kraftschlußteil

21

Lasche

22

Längsschenkel der Lasche

23

Querschenkel der Lasche

24

oberes Ende des Schnappelementes

25

Torsionsbalken

26

U-förmige Aussparung

27

,

28

Seitenschenkel der U-förmigen Aussparung

29

Querschenkel

30

erste Längsseite

31

zweite Längsseite

32

Quernuten

32-38

Keramiklagen

39-41

Leiterbahnlagen

42

,

43

Lagen mit Dünnschichtbauelementen

44

Lötfahne

45-47

Seitenabschnitte

48-53

Öffnungen

54

Vorsprung

55

,

56

Seiten des Keramiksubstrats

Claims

1. Abdeckvorrichtung für Keramikmodule mit elektronischen Bauteilen, die zwischen einem Keramiksubstrat (1) und einer oberen Abdeckplatte (2) der Abdeckvorrichtung (3) angeordnet sind, wobei sich die Abdeckvorrichtung (3) auf der bauteilbestückten Oberfläche(4) des Keramiksub strats (1) über Abstandshalter abstützt und wobei die Abdeckvorrichtung (3) auf mindestens zwei gegenüber liegenden Seitenrandflächen (11, 12, 13) der Abdeckvor richtung (3) Schnappelemente (14, 15) aufweist, die reib- und/oder formschlüssig in den Schnappelementen entsprechende seitliche Aussparungen (16, 17) des Kera miksubstrats (1) eingreifen.

2. Abdeckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schnappelement (14, 15) mindestens ein Formschlußglied (18, 19) aufweist, das in Z-Richtung, die sich vertikal zur bauteilbestückten Oberfläche (4) des Keramiksubstrats (1) erstreckt, die Abdeckvorrich tung fixiert.

3. Abdeckvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schnappelement (14, 15) mindestens ein Reibschlußteil (20) aufweist, das in der X-Y-Ebene, die sich parallel zur bauteilbestückten Oberfläche (4) des Keramiksubstrats (1) erstreckt, die Abdeckvorrichtung fixiert.

4. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schnappelement (14, 15) eine Lasche (21) aufweist, die L-förmig vorgeformt ist, und deren Längs schenkel (22) sich seitlich entlang dem Keramiksubstrat (1) erstreckt und deren Querschenkel (23) in die seitli che Aussparung (16, 17) des Keramiksubstrats (1) ein greift.

5. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappelement (14, 15) mit seinem oberen Ende (24) an der oberen Abdeckplatte (2) der Abdeckvorrichtung (3) angeordnet ist.

6. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappelement (14, 15) mit seinem oberen Ende (24) in der Mitte eines Torsionsbalkens (25), der in die obe re Abdeckplatte (2) eingeformt ist, angeordnet ist.

7. Abdeckvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsbalken (25) in der oberen Abdeckplatte (2) durch eine U-förmige Aussparung (26) gebildet ist, deren Seitenschenkel (27, 28) die Länge des Torsionsbalkens (25) definieren und deren Querschenkel (29) eine erste Längsseite (39) des Torsionsbalkens (25) festlegt, wobei das Schnappelement (14, 15) auf einer der ersten Längs seite (30) gegenüberliegenden zweiten Längsseite (31) des Torsionsbalkens (25) angeordnet ist.

8. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckvorrichtung (3) quaderförmig ist und als Ab standshalter Winkelstücke (5, 6, 7) aufweist, die sich auf Ecken (8, 9, 10) des Keramiksubstrats (1) abstützen.

9. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (1) in seinen Randflächen Quernuten (32) aufweist.

10. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (1) mehrlagig aus Keramiklagen (33-38), Leiterbahnlagen (39-41) und Lagen (42, 43) mit Dünnschichtbauelementen wie Widerständen und Kondensato ren aufgebaut ist, wobei die Leiterbahnen der Leiter bahnlagen (39-41) des mehrlagigen Keramiksubstrats (1) über Durchkontakte elektrisch verbunden sind.

11. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappelemente (14, 15) eine Lötfahne (44) zum Auflöten der Abdeckvorrichtung (3) mit Keramiksubstrat (1) auf eine Leiterplatte aufweisen.

12. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenrandflächen (11, 12, 13) der Abdeckvorrichtung (3) von Öffnungen (48-53) durchbrochen sind und in Seiten randabschnitte (45-47) aufgeteilt sind.

13. Abdeckvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrandabschnitte (45-47) von der bauteilbe stückten Oberfläche (4) des Keramiksubstrats (1) beab standet sind.

14. Abdeckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Schnappelement (14, 15) benachbarter Seiten randabschnitt (45) einen Vorsprung (54) aufweist, der sich auf der bauteilbestückten Oberfläche (4) des Kera miksubstrats (1) abstützt.

15. Verwendung der Abdeckvorrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche für ein Keramikmodul.

16. Verfahren zur Herstellung einer Abdeckvorrichtung (3) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

- Bereitstellen eines Bleches,
- Ausstanzen einer Vorform aus dem Blech mit einer Struktur, welche die Merkmale der Abdeckvorrichtung (3) in der Ebene des Bleches aufweist,
- Abwinkeln der Seitenrandflächen (11, 12, 13) der Winkelstücke (5, 6, 7) und der Schnappelemente (14, 15) zu ihrer räumlichen Form.

17. Verfahren zum Abdecken eines Keramikmoduls nach Anspruch 15, das die Verfahrensschritte aufweist:

- Bereitstellen eines Keramiksubstrats (1) mit einer Aussparung (16, 17) jeweils auf zwei gegenüberlie genden Seiten (50, 56) des Keramiksubstrats (1) zur Verankerung der Schnappelemente (14, 15),
- Aufsetzen der Abdeckvorrichtung (3) auf die bau teilbestückte Oberfläche (4) des Keramiksubstrats (1) unter Spreizen des Schnappelementes (14, 15) mittels eines Spreizwerkzeugs und Führen der Schnappelemente (14, 15) entlang der Seiten (55, 56) des Keramiksubstrats (1) bis zum Einrasten der Schnappelemente (14, 15) in die Aussparungen (16, 17) des Keramiksubstrats (1).

18. Keramikmodul mit Abdeckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Aufbringen auf eine Leiter platte, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckvorrichtung (3) Lötfahnen (44) zum Ein passen und Auflöten an vorbereiteten Positionen der Leiterplatte aufweist.