DE102010062346A1

DE102010062346A1 - Elektronische Baugruppe sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102010062346A1
Application number: DE201010062346
Authority: DE
Inventors: Markus Reil
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-06-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer umspritzten elektronischen Baugruppe (1), umfassend die Schritte: Bereitstellen wenigstens eines elektronischen Bauteils (2), zumindest teilweises Vorbehandeln einer Oberfläche des elektronischen Bauteils (2) derart, dass kein Material einer nachfolgenden Umspritzung (6) an der behandelten Oberfläche des elektronischen Bauteils anhaftet, und Umspritzen des elektronischen Bauteils (2) mit dem Material zur Herstellung der Umspritzung (6).

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer umspritzten elektronischen Baugruppe sowie eine derartige umspritzte Baugruppe.
Umspritzte Baugruppen werden derzeit beispielsweise bei Steuergeräten für Kraftfahrzeuge verwendet. Hierbei wird eine beispielsweise mit verschiedensten elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte mit einem Kunststoff umspritzt. Hierbei haftet der Kunststoff auf den elektronischen Bauteilen sowie der Leiterplatte. Da im Betrieb häufig thermische und/oder mechanische Belastungen auftreten können, kann es zu einer sogenannten ”Delamination” kommen, bei der Teile bzw. vollständige elektronische Bauteile aus der Leiterplatte abgelöst werden können. Hierdurch treten Beschädigungen der Baugruppe auf. Um die Delamination zu verhindern, muss mit großen Aufwand die Oberfläche aller Bauteile, welche mit der umspritzten Kunststoffmasse in Kontakt kommen, gereinigt werden, um eine exzellente Anhaftung der Kunststoffmasse an dem Bauteil sicherzustellen und dadurch ein Ablösen zu verhindern. Allerdings kann es durch die sehr gute Anhaftung der Kunststoffmasse auf den Bauteilen insbesondere zu mechanischen Belastungen durch Spannungen kommen, was ebenfalls Beschädigungen der Bauteile nach sich ziehen kann.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer umspritzten elektronischen Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass bei umspritzten elektronischen Baugruppen Beschädigungen von einzelnen oder mehreren elektronischen Bauteilen aufgrund von Spannungen zwischen der Umspritzung und den Bauteilen verhindert werden kann. Ferner kann eine aufwendige Vorbehandlung der elektronischen Bauteile entfallen, wodurch das gesamte Herstellungsverfahren deutlich vereinfacht und verbilligt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass gezielt ein Anhaften der Umspritzung an den elektronischen Bauteilen verhindert wird. Hierdurch kann eine thermische und/oder mechanische Belastung der elektronischen Bauteile signifikant reduziert werden. Ein Nichtanhaften der Umspritzung an den elektronischen Bauteilen kann dabei nur an vorbestimmten Bereichen der Bauteile oder auch an allen Oberflächen der Bauteile verhindert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine Oberfläche der elektronischen Bauteile zumindest teilweise derart vorbehandelt wird, dass bei einer nachfolgenden Umspritzung ein Spritzmaterial nicht an der behandelten Oberfläche anhaftet. Die Umspritzung liegt somit nur an den vorbehandelten Oberflächen an, ohne daran zu haften.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise wird das Vermeiden des Anhaftens des Spritzmaterials an der Oberfläche der elektronischen Bauteile derart erreicht, dass diese, zumindest teilweise, mit einer Antihaft-Beschichtung beschichtet werden. Hierdurch kann gezielt die Antihaft-Beschichtung auf die gewünschten Bauteile bzw. Bereiche aufgebracht werden und ein Anhaften des Spritzmaterials verhindert werden. Alternativ werden vorzugsweise die Oberfläche bzw. die Bereiche der elektronischen Bauteile, an denen das Spritzmaterial nicht anhaften soll, derart vorbearbeitet, dass eine nichthaftende Oberfläche bereitgestellt wird. Diese Vorbearbeitung ist vorzugsweise eine Feinbearbeitung, beispielsweise Polieren der Oberfläche. Auch hierdurch kann ein Anhaften des Spritzmaterials bei der Umspritzung verhindert werden.
Besonders bevorzugt werden alle Oberflächen der elektronischen Bauteile zur Vermeidung eines Anhaftens vorbehandelt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass auch bei extremen Einsatzbedingungen hinsichtlich thermischen und/oder mechanischen Belastungen eine Beschädigung der elektronischen Bauteile der Baugruppe vermieden werden kann.
Besonders bevorzugt umfasst das elektronische Bauteil eine Leiterplatte und/oder ein Stanzgitter, welche mit verschiedensten elektronischen Bauteilen, beispielsweise Chips, ICs, Widerständen, Sensoren, Kondensatoren usw. bestückt sein können.
Das Spritzmaterial ist vorzugsweise ein Kunststoff, insbesondere ein Thermoplast oder Duroplast, und wird je nach Anwendungsfall ausgewählt.
Weiter bevorzugt wird das Verfahren derart ausgeführt, dass eine vollständige Umspritzung der elektronischen Bauteile vorgenommen wird, so dass diese eingekapselt bzw. in das Spritzmaterial eingebettet sind.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine umspritzte elektronische Baugruppe, insbesondere ein Steuergerät für ein Fahrzeug, welches wenigstens ein elektronisches Bauteil aufweist, das zumindest teilweise eine vorbehandelte Oberfläche aufweist, derart, dass eine Umspritzung an dieser Oberfläche nicht anhaftet, sondern die Umspritzung ohne Haftung auf der vorbehandelten Oberfläche des elektronischen Bauteils anliegt. Hierdurch kann insbesondere eine Übertragung von thermischen und/oder mechanischen Spannungen zwischen der Umspritzung und den elektronischen Bauteilen vermieden werden.
Das Nichtanhaften der Umspritzung an den Oberflächen der elektronischen Bauteile bzw. Teilbereichen der Oberflächen kann dadurch erreicht werden, dass an den elektronischen Bauteilen eine Antihaft-Beschichtung vorgesehen wird oder dass die elektronischen Bauteile eine feinbearbeitete Oberfläche, z. B. mittels Polieren oder Läppen, aufweisen, welche ein Anhaften der Umspritzung an der Oberfläche verhindert. Die feinbearbeitete Oberfläche des elektronischen Bauteils weist dabei eine mittlere Rauhheit von kleiner gleich 0,4 μm, vorzugsweise kleiner gleich 0,2 μm, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,1 μm, auf, um die nichthaftende Eigenschaft sicherzustellen.
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere bei Steuergeräten von Fahrzeugen, beispielsweise Brems- oder Motorsteuergeräten, verwendet.
Zeichnung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer umspritzten elektronischen Baugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 eine schematische Schnittansicht einer umspritzten elektronischen Baugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer umspritzten elektronischen Baugruppe 1 sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die als Steuergerät für Fahrzeuge ausgebildete elektronische Baugruppe 1 ein elektronisches Bauteil 2 sowie eine Umspritzung 6. Das elektronische Bauteil 2 umfasst eine Leiterplatte 3 sowie mehrere integrierte Schaltkreise 4, welche auf der Leiterplatte 3 angeordnet sind. Ferner ist eine Beschichtung 5 zur Vermeidung einer Anhaftung vorgesehen. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Beschichtung 5 dabei an sämtlichen Oberflächen der Leiterplatte und der integrierten Schaltkreise 4 vorgesehen und umhüllt das elektronische Bauteil 2 vollständig. Es sei angemerkt, dass die Beschichtung 5 in 1 deutlich überhöht dargestellt ist und tatsächlich nur wenige zehntel Millimeter beträgt. Die Beschichtung 5 bildet dabei die Oberflächenkonturen des elektronischen Bauteils 2 ab.
Durch die Antihaft-Beschichtung 5 kann somit vermieden werden, dass die aus Kunststoff hergestellte Umspritzung 6 auf den Oberflächen der elektronischen Bauteile 2 anhaftet. Da somit keine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Umspritzung 6 und dem elektronischen Bauteil 2 vorhanden ist, kann auch eine Delamination wie im Stand der Technik selbst bei Auftreten von hohen thermischen und/oder mechanischen Belastungen verhindert werden. Dabei ist das Verfahren zum Aufbringen der Beschichtung 5 sehr einfach und kostengünstig ausführbar. Insbesondere können hierdurch Serienfertigungen mit großen Stückzahlen durchgeführt werden.
2 zeigt eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht alle elektronischen Bauteile 2 mit einer Antihaft-Beschichtung 5 beschichtet. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist lediglich ein integrierter Schaltkreis 4 mit der Antihaft-Beschichtung 5 versehen. Große Teile einer Leiterplatte 3 sind ohne Beschichtung vorgesehen. Weiterhin ist ein elektronisches Bauteil 40 vorgesehen, welches an einer Oberfläche 41 eine Feinbehandlung erfahren hat. Somit ist die Oberfläche 41 derart vorbehandelt, dass die Umspritzung 6 nicht an der Oberfläche 41 anhaftet. Die Vorbehandlung kann beispielsweise ein Feinbearbeitungsverfahren wie z. B. Polieren, sein. Auch dadurch wird somit eine Anhaftung der Umspritzung 6 vermieden.
Es sei angemerkt, dass erfindungsgemäß unter der Umspritzung jegliche Art von Ummantelung der elektronischen Bauteile 2 verstanden wird, beispielsweise ein Vergießen oder ein Molden oder ein anderes Verfahren zur Herstellung der Ummantelung.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer umspritzten elektronischen Baugruppe (1), umfassend die Schritte: – Bereitstellen wenigstens eines elektronischen Bauteils (2), – zumindest teilweises Vorbehandeln einer Oberfläche des elektronischen Bauteils (2) derart, dass kein Material einer nachfolgenden Umspritzung (6) an der behandelten Oberfläche des elektronischen Bauteils anhaftet, und – Umspritzen des elektronischen Bauteils (2) mit dem Material zur Herstellung der Umspritzung (6).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des elektronischen Bauteils (2) zumindest teilweise mit einer Beschichtung (5) beschichtet wird, wobei die Beschichtung ein Anhaften der Umspritzung (6) an der Oberfläche vermeidet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (41) des elektronischen Bauteils (2) derart vorbearbeitet wird, dass kein Anhaften der Umspritzung (6) an der Oberfläche (41) auftritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen des elektronischen Bauteils (2) zur Vermeidung eines Anhaftens der Umspritzung (6) vorbehandelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil (2) eine Leiterplatte (3) und/oder ein Stanzgitter und/oder weitere elektronische Bauelemente (4) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Herstellung der Umspritzung (6) ein Kunststoff, insbesondere ein Thermoplast oder ein Duroplast, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil (2) vollständig von der Umspritzung (6) umgeben ist.
Umspritzte elektronische Baugruppe, insbesondere Steuergerät für ein Fahrzeug, umfassend: – zumindest ein elektronisches Bauteil (2), welches zumindest teilweise eine nichthaftende Oberfläche aufweist, und – eine Umspritzung (6), welche das elektronische Bauteil (2) zumindest teilweise umschließt, wobei die Umspritzung (6) ohne Anhaftung an der Oberfläche des elektronischen Bauteils (2) anliegt.
Baugruppe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Beschichtung (5) zur Vermeidung einer Anhaftung, welche auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils (2) vorgesehen ist, oder gekennzeichnet durch eine feinbearbeitete Oberfläche des elektronischen Bauteils (2) mit einer mittleren Rauhheit kleiner gleich 0,4 μm.
Baugruppe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil (2) eine Leiterplatte (3) und/oder elektronische Bauelemente (4) umfasst.