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Stand der Technik
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Eine
Vorumspritzung für
elektronische Bauelemente, so zum Beispiel eine Vorumspritzung von Stanzgittern
oder Kontaktgittern, dient der stabilen Verbindung mehrpoliger Elemente
untereinander. Stanzgitter oder Kontaktgitter umfassen Leiterbahnen,
die im gestanzten Zustand für
den weiteren Prozessablauf, so zum Beispiel für das Einlegen in ein Umspritzungswerkzeug,
untereinander verbunden sind. Nach Vornehmen einer ersten Umspritzung
mit einem Kunststoffmaterial sind die einzelnen Leiterbahnen des
Stanzgitters bzw. des Kontaktgitters durch dieses fixiert und die
Verbindungsstege lassen sich sehr einfach ausstanzen. Damit das
gesamte filigrane Gebilde des Stanzgitters bzw. des Kontaktgitters
gegen Späne
oder ähnliche
geometrische Elemente, die möglicherweise
Kurzschlüsse
verursachen können,
geschützt
ist, wird nach dem Trennen der einzelnen Verbindungsstege eine zweite
Umspritzung, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, aufgebracht.
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Werden
die Leiterbahnen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt,
so kann bei Einlegen der Leiterbahnen in Öl eine Reaktion der Leiterbahnen
mit Anteilen des Öles
auftreten und sich auf dem Stanzgitter oder dem Kontaktgitter niederschlagen. Die
entstehenden chemischen Reaktionsprodukte können elektrisch leitend sein
und zum Auftreten von Kurzschlüssen
führen. Üblicherweise
wird die Vorumspritzung der Stanzgitter bzw. der Kontaktgitter derart
ausgeführt,
dass die Fixierung am Spritzwerkzeug möglichst einfach ausgeführt werden
kann. Dies führt
dazu, dass sich durch mangelnde Verbindung der beiden Umspritzungen
zwischen Vor- und Endumspritzung jeweils aus Kunststoffmaterialien großflächige und
direkte spaltförmige
Verbindungen zwischen den einzelnen Leiterbahnen einstellen. In diesen
können
die aus leitenden Werkstoffen entstehenden Ablagerungen zu Kurzschlüssen führen.
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Darstellung der Erfindung
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird
durch die Geometrie der Vorumspritzung die Isolation der Leiterbahnen
in Bezug aufeinander wesentlich verbessert. Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung
folgend, werden die einzelnen Leiterbahnen des Stanzgitters bzw.
des Kontaktgitters mit einer möglichst
umfassenden Vorumspritzung allseitig umspritzt, die nur an denjenigen
Stellen zugänglich
ist, an denen die Verbindungsstege zu durchtrennen sind.
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Die Öffnungen,
die an geeigneten Stellen zu platzieren sind, werden standardisiert,
vorzugsweise kreisrund ausgebildet und sind im Durchmesser derart
ausgeführt,
dass die Öffnungen
ein wenig über
die Außenkanten
zweier Leiterbahnen hinausragen. Dadurch ist gewährleistet, dass beim Ausstanzen
des Verbindungssteges zwischen zwei Leiterbahnen, beide Leiterbahnen
robust niedergehalten werden können.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung
folgend, werden eine Anzahl von Leiterbahnen, eine Leiterbahnstruktur
mit einer Vorumspritzung möglichst
umfassend umspritzt, so dass eine Handhabung der einzelne, dünnwandig
gefertigte Leiterbahnen umfassenden Leiterbahnstruktur erst möglich wird.
Die möglichst
umfassende Vorumspritzung der Leiterbahnstruktur erleichtert zum
einen deren Handhabe und verhindert zum anderen, dass Kurzschlüsse ermöglichende
Partikel, zum Beispiel Späne,
oder bei Kontakt mit Öl
sich einstellende Kurzschlüsse
ermöglichende
Verbindungsbrücken
zwischen den einzelnen, in geringem Abstand zueinander verlaufenden
Leiterbahnen der Leiterbahnstruktur auftreten können. Die Vorumspritzung weist
in den Bereichen, in denen Verbindungsstege zu entfernen sind, Öffnungen
auf. Die Öffnungen
erstrecken sich zumindest bis in die Hälfte der Tiefe der Vorumspritzung.
In dieser Ebene der Leiterbahnstruktur verläuft zudem ein Verbindungskanalsystem. Über dieses
Verbindungskanalsystem stehen in der ersten Umspritzung der Vorumspritzung
die einzelnen Öffnungen
miteinander in Verbindung.
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Die Öffnungen,
die in der Vorumspritzung an den Stellen liegen, an denen Verbindungsstege
auszutrennen sind, werden standardisiert gefertigt, d. h. einheitlich
ausgeführt.
Besonders bevorzugt können die Öffnungen
kreisrund ausgebildet werden. Dabei kann in vorteilhafter Weise
der Durchmesser der kreisrund ausgebildeten Öffnungen so gewählt werden,
dass eine Öffnung
zumindest zwei in einem Abstand zueinander be nachbarte Leiterbahnen
sicher überdeckt.
Bevorzugt ist der Durchmesser der standardisiert gefertigten Öffnungen
so gewählt,
dass die Außenkanten
zweier benachbarter Leiterbahnen noch von der Öffnung überdeckt sind. Der Durchmesser
der Öffnung
ragt auf beiden Seiten über
die Außenkanten
zweier benachbart angeordneter Leiterbahnen noch etwas hinaus. Dies
ermöglicht
in vorteilhafter Weise, dass die beiden benachbart zueinander in
einem Abstand angeordneten Leiterbahnen beim Ausstanzen des Verbindungssteges
mit einem Niederhalter, der auf beiden Leiterbahnen aufsitzt, robust
niedergehalten und der Verbindungssteg ausgetrennt werden kann,
ohne dass die filigran ausgebildete Leiterbahnstruktur Schaden nähme.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 Eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Leiterbahnstruktur im vorumspritzten Zustand,
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2 den
vorumspritzten Zustand der Leiterbahnstruktur, von der Rückseite
her gesehen, mit kreisrund ausgebildeten Öffnungen,
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3 den
endumspritzten Zustand der Vorderseite der Leiterbahnstruktur,
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4 die
Rückseite
der Leiterbahnstruktur im endumspritzten Zustand,
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5 eine
Leiterbahnstruktur aus einzelnen Leiterbahnen, die durch Verbindungsstege
miteinander verbunden sind,
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6 eine Öffnung,
die über
zwei Leiterbahnen reicht und in der ein Verbindungssteg liegt,
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7 zwei
voneinander getrennte Leiterbahnen und
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8 eine
verfüllte Öffnung,
in der die in 7 dargestellten, voneinander
getrennten Leiterbahnen liegen.
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Ausführungsvarianten
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Stanzgitters oder eines
Kontaktgitters näher
beschrieben. Unter „Stanzgitter” bzw. „Kontaktgitter” wird im
Zusammenhang mit den nachfolgenden Ausführungen ein im Wesentlichen
eben ausgebildetes Flächengebilde
verstanden, welches eine Anzahl von aus elektrisch leitfähigem Material,
so zum Beispiel Kupfer oder seinen Legierungen, gefertigten Leiterbahnen
umfasst. Die Bezeichnungen Stanzgitter bzw. Kontaktgitter werden
im vorstehenden Zusammenhang synonym verwendet.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht
eine erfindungsgemäß vorgeschlagene
Leiterbahnstruktur im vorumspritzten Zustand hervor, bei der Verbindungsstege
geeignet platziert sind.
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Der
Darstellung gemäß 1 ist
zu entnehmen, dass ein Stanzgitter 10 oder ein Kontaktgitter 10 eine
Anzahl von Leiterbahnen 12 aufweist. Bei den Leiterbahnen 12 handelt
es sich im Wesentlichen um flache Kupferbänder, deren Breite um ein vielfaches
größer ist
als ihre Höhe.
Die Leiterbahnen 12 werden bevorzugt aus Kupfer, einer
Kupferlegierung oder einem anderen elektrisch leitfähigem Material gefertigt,
und weisen beispielsweise ein Breiten/Dickenverhältnis von 1 zu 0,64 auf.
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In
der Darstellung gemäß 1 ist
in perspektivischer Wiedergabe die Draufsicht auf eine Oberseite 24 eines
Stanzgitters 10 oder eines Kontaktgitters 10 mit
einer Anzahl von Leiterbahnen 12 zu sehen. Die Anzahl von
Leiterbahnen 12 ist von einer Vorumspritzung 14 umgeben.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 geht
hervor, dass innerhalb der Vorumspritzung 14 die einzelnen
Leiterbahnen 12 in einem Abstand 16 zueinander
angeordnet sind. Dieser Abstand 16 ergibt sich aus der
Länge,
die die Verbindungsstege 18 zwischen einzelnen Leiterbahnen 12 der
Leiterbahnstruktur 10 aufweisen.
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Die
Leiterbahnen 12 der Leiterbahnstruktur 10 gemäß der Darstellung
in 1 sind möglichst umfassend
von der Vorumspritzung 14 umgeben. Bei der Vorumspritzung 14 handelt
es sich um ein in einem Spritzwerkzeug eingebrachtes fließfähiges Kunststoffmaterial,
was die einzelnen in das Spritzwerkzeug eingelegten Leiterbahnen 12 möglichst vollständig umgibt.
Um in einem nachfolgenden Fertigungsschritt das Ausstanzen von Verbindungsstegen 18 zu
ermöglichen,
weist die Vorumspritzung 14 an geeigneten Stellen Öffnungen 20 auf.
Diese Öffnungen 20 sind
in der perspektivischen Wiedergabe gemäß 1 dargestellt,
wobei eine jede der Öffnungen 20 zumindest
zwei benachbart in einem Abstand 16 zueinander angeordnete
Leiterbahnen 12 überdeckt.
Aus der Darstellung gemäß 1 ergibt
sich, dass die Öffnungen 20 in
dieser Ausführungsvariante kreisförmig ausgebildet
sind. Während
eine Oberseite der Leiter bahnstruktur mit Bezugszeichen 24 bezeichnet
ist, ist die in 1 unten liegende Rückseite mit
Bezugszeichen 26 identifiziert.
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Die
Enden der Leiterbahnen 12 befinden sich im Bereich einer
Anschlussleiste 50, wie in 1 dargestellt.
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2 zeigt
einen Ausschnitt der Leiterbahnstruktur gemäß 1 im vorumspritzten
Zustand mit einer vergrößerten Wiedergabe
der in dieser Ausführungsvariante
kreisrund ausgeführten Öffnungen.
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Wie
sich der Darstellung gemäß 2 entnehmen
lässt,
sind die Öffnungen 20 kreisrund
ausgebildet. Ein mit Bezugszeichen 28 bezeichneter Durchmesser
der kreisrund ausgebildeten Öffnungen 20 überdeckt
zwei benachbart zueinander angeordnete Leiterbahnen 12,
insbesondere deren beide Außenkanten 30 bzw. 32.
Durch diese Wahl des Durchmessers 28 der Öffnungen 20 ist
sichergestellt, dass Verbindungsstege 18 sicher ausgestanzt
werden, und beim Ausstanzen die voneinander zu trennenden Leiterbahnen 12 sicher
und robust, d. h. in einem automatisierten Stanzprozess beherrschbar
niedergehalten werden können.
Die Verbindungsstege 18 stabilisieren die Leiterbahnstruktur 10 im
unumspritzten Zustand. Nach der Ausbildung der Umspritzung wird
die zuvor durch die einzelnen Verbindungsstege 18 zwischen
den Leiterbahnen 12 realisierte Stabilisierungsfunktion
durch die Vorumspritzung 14 selbst übernommen. Die Verbindungsstege 18 können nunmehr
ausgestanzt werden, da diese unter Umständen unerwünschte elektrische Kontaktstellen
zwischen den einzelnen Leiterbahnen 12 der Leiterbahnstruktur
darstellen können,
die nicht im Sinne der Funktionalität sind.
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Aus
der Darstellung gemäß 2 lässt sich zudem
entnehmen, dass die Öffnungen 20 halbtief
in Bezug auf die Dicke der Vorumspritzung 14 angeordnet
sind. Dies bedeutet, dass sich die Öffnungen von der oberen planen
Seite, hier der Rückseite 26 bis etwa
in die Mitte, d. h. in die halbe Dicke der Vorumspritzung 14 erstrecken,
in der ein Verbindungskanalsystem 38 verläuft. Über das
Verbindungskanalsystem 38, das sich im Wesentlichen innerhalb
der Vorumspritzung 14, insbesondere in der Halbtiefe 34 erstreckt,
stehen die einzelnen, hier standardisiert kreisrund ausgeführten Öffnungen 20 miteinander
in Verbindung.
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Mit
Bezugszeichen 36 ist in der perspektivischen Wiedergabe
gemäß 2 die
Umspritzungsdicke der Vorumspritzung 14 angedeutet. Position 34 bezeichnet
die Halbtiefe in Bezug auf die Vorumspritzung 14, in der
das Verbindungskanalsystem 38 (vgl. Darstellung gemäß 4)
verläuft.
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Aus
der Darstellung der Rückseite 26 der Leiterbahnstruktur 10 gemäß 2 geht
hervor, dass auf der Rückseite 26 der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Leiterbahnstruktur die Öffnungen 20 – jeweils
zwei benachbarte Leiterbahnen 12 im Bereich eines Verbindungssteges 18,
diesen überdeckend – zueinander
angeordnet sind. 2 zeigt, dass sämtliche
Leiterbahnen 12 gemäß der Darstellung
in 2 über
standardisiert kreisrund ausgeführte Öffnungen 20 von
der Rückseite 26 her
zugänglich
sind. Die versetzte Anordnung der Öffnungen 20, deren Tiefe
in der Vorumspritzung 14 sich bis zur Halbtiefe 34 der
Vorumspritzung 14 erstreckt, ermöglicht es, die Öffnungen 20 in
einem Durchmesser 28 auszubilden, der sicherstellt, dass
die Öffnungen 20 mit
ihrer Berandung über
die Außenkanten 30, 32 zweier
im Abstand 16 zueinander angeordneter Leiterbahnen 12 überdecken.
Dadurch ist bei dem automatisierten Ausstanzen von Verbindungsstegen 18 zwischen zwei
benachbart zueinander verlaufenden Leiterbahnen 12 sichergestellt,
dass die beiden benachbart zueinander verlaufenden Leiterbahnen 12 durch
ein entsprechend dimensioniertes stempelförmiges Werkzeug robust niedergehalten
werden können.
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Der
Darstellung gemäß 3 ist
ein endumspritzter Zustand mit verfüllten Öffnungen 40 an der Oberseite 24 der
Leiterbahnstruktur 10 zu entnehmen. 3 zeigt,
dass sämtliche Öffnungen 20 an der
Oberseite 24 mit einem fließfähigen Kunststoffmaterial verfüllt sind.
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3 zeigt
des Weiteren, dass nach Ausstanzen der Verbindungsstege 18,
die über
die Öffnungen 20 zugänglich sind,
die in der Vorumspritzung 14 ausgeführten standardisiert kreisrund
ausgebildeten Öffnungen 20 mit
einem fließfähigen Kunststoffmaterial
ausgefüllt
sind, so dass die von der Vorumspritzung 14 umgebenen und
in verfüllte Öffnungen 40 eingebetteten
Leiterbahnen 12 gegen Einflüsse von außen, insbesondere Kurzschlüsse verursachende
Partikel und Ablagerungen wirksam geschützt sind. An der unteren Seite
der Leiterbahnstruktur 10 befindet sich die Anschlussleiste 50, an
der die Enden der jeweiligen voneinander isolierten Leiterbahnen 12 der
Leiterbahnstruktur 10 elektrisch kontaktiert werden. Durch
Bezugszeichen 40 sind die an der Oberseite 24 der
Leiterbahnstruktur 10 mündenden Öffnungen 20 bezeichnet,
die in der Darstellung gemäß 3,
die den endumspritzten Zustand zeigt, mit Kunststoffmaterial ausgefüllt sind.
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4 zeigt
die endumspritzte Leiterbahnstruktur gemäß 3 von der
Rückseite
her. Aus der Darstellung gemäß 4 geht
hervor, dass an der Rückseite 26 der
Leiterbahnstruktur 10 das in einer Halbtiefe 34 verlaufende
Verbindungskanalsystem 38 die einzelnen Öffnungen 20 derart
miteinander verbindet, dass an einem zentralen Anspritzpunkt aufgegebenes
fließfähiges Kunststoffmaterial
durch das in der Halbtiefe 34 ausgebildete Kanalsystem 38 in
die einzelnen Öffnungen 20 verfließt. Dieser
in den 3 und 4 dargestellte, endumspritzte
Zustand stellt sicher, dass die zuvor über die noch nicht verfüllten Öffnungen 20 zugänglichen
Leiterbahnen 12 vollständig
nach außen
isoliert sind. Somit können Ablagerungen
oder Metallspäne
und andere, einen Kurzschluss ermöglichende Materialien nicht
in die eng tolerierten Zwischenräume,
vgl. Abstand 16, zwischen zwei Leiterbahnen 12 gelangen,
die elektrisch gegeneinander isoliert sind.
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Der
Darstellung gemäß 5 ist
eine Leiterbahnstruktur zu entnehmen, die einzelne Leiterbahnen 12 umfasst,
die durch Verbindungsstege 18 miteinander verbunden sind.
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Die
Darstellung gemäß 5 zeigt
lediglich einen Teil einer Leiterbahnstruktur 10, sei es
ein Stanzgitter, sei es ein Kontaktgitter. Diese filigrane Struktur
umfasst eine Vielzahl von Leiterbahnen 12, die in der Darstellung
gemäß 5,
d. h. im dort nicht mit der Vorumspritzung 14 versehenen
Zustand, äußerst schwierig
zu handhaben ist. Das Breiten/Dickenverhältnis der einzelnen Leiterbahnen 12 der
Leiterbahnstruktur 10 liegt z. B. im Bereich von 1 zu 0,64.
Andere Breiten/Dickenverhältnisse
sind ebenfalls möglich.
Aus der Darstellung gemäß 5 geht
hervor, dass die einzelnen, bevorzugt aus Kupfer, einer Kupferlegierung
oder Messing gefertigten Leiterbahnen 12 durch einzelne
Verbindungsstege 18 miteinander verbunden sind. Im Bereich
dieser Verbindungsstege 18, die jeweils zwei benachbart zueinander
verlaufende Leiterbahnen 12 elektrisch kontaktieren, werden
die vorstehend im Zusammenhang mit den in 1 und 2 näher beschriebenen,
bevorzugt kreisrund standardisiert ausgebildeten Öffnungen 20 in
der Vorumspritzung 14 angebracht. Dadurch besteht die Möglichkeit
die Verbindungsstege 18, die möglicherweise eine unerwünschte elektrische
Kontaktierung zwischen zwei parallel verlaufenden Leiterbahnen 12 erzeugen
können,
standardisiert automatisiert, in jedem Falle robust auszustanzen
und damit zu entfernen, so dass nach Aufbringen einer Umspritzung
die parallel zueinander, zuvor durch den Verbindungssteg 18 verbundenen
Leiterbahnen 12 elektrisch gegeneinander isoliert sind.
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6 ist
eine Öffnung
zu entnehmen, die über
zwei Leiterbahnen 12 reicht und in der ein Verbindungssteg 18 verläuft.
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6 zeigt
einen Ausschnitt aus der Darstellung gemäß 5, wobei
innerhalb der Öffnung 20 zwei
parallel zueinander verlaufende Abschnitte zweier benachbarter Leiterbahnen 12 verlaufen.
Im Bereich der Öffnung 20,
die in einem Durchmesser 28 ausgebildet ist, der sicherstellt,
dass die Außenkante 30 der
ersten Leiterbahn sowie die Außenkante 32 der
zweiten Leiterbahn überdeckt
ist, verläuft
der Verbindungssteg 18. Durch einen im Automatisierungsprozess
einsetzbaren Niederhalter, wird der Verbindungssteg 18 zwischen
den beiden parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen 12 ausgestanzt.
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Der
ausgestanzte Zustand ist in der Darstellung gemäß 7 gezeigt,
wobei gemäß dieser
Darstellung die beiden parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen 12 innerhalb
der kreisrund ausgebildeten standardisierten Öffnung 20 nicht mehr
miteinander in Verbindung stehen. Die Aufgabe der Stabilisierung
der Leiterbahnstruktur 10, die zuvor durch die Verbindungsstege 18 zwischen
den Leiterbahnen 12 erfolgte, wird nun durch die Vorumspritzung 14 übernommen.
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Um
zu. verhindern, dass Metallspäne
oder Ablagerungen eine unerwünschte
elektrische Kontaktierung zwischen den beiden Leiterbahnen 12 der Leiterbahnstruktur 10 herbeiführen, erfolgt
das Einspritzen eines Kunststoffmaterials, welches eine Endumspritzung 48 darstellt,
in die Öffnungen 20.
Durch das in der Halbtiefe 34 der Vorumspritzung 14 verlaufende
Verbindungskanalsystem 38, über welches die einzelnen kreisrunden Öffnungen 20 miteinander
in Verbindung stehen, wird fließfähiges Kunststoffmaterial
in die Öffnungen 20 geleitet,
so dass nach Abtrennen der Verbindungsstege 18 die Leiterbahnabschnitte
der Leiterbahnen 12, die innerhalb der Öffnung 20 verlaufen,
gegen die Oberseite 24, gegen die Rückseite 26 sowie gegeneinander
isoliert werden.