DE102012207593A1

DE102012207593A1 - Verfahren zum herstellen von bauteilen, bauteile und formwerkzeug

Info

Publication number: DE102012207593A1
Application number: DE201210207593
Authority: DE
Inventors: Markus Boss; Tobias Gebuhr
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2013-11-14

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, umfassend die Schritte: Aufbringen einer Formmasse (2) auf einen Leitungsrahmen (1), wobei die Formmasse (2) in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y) angeordnete Aussparungen (3) aufweist, Vorsehen von Sollbruchstellen (9) entlang der ersten Richtung (X) und der zweiten Richtung (Y) zwischen den Aussparungen (3), Auftrennen von Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1), die die Sollbruchstellen (9) kreuzen, und Brechen der Formmasse (2) entlang der Sollbruchstellen (9).
Bauteile, die gemäß dem Verfahren hergestellt sind.
Formwerkzeug zum Herstellen von Bauteilen, umfassend Strukturen (12), die derart eingerichtet sind, dass in einer Formmasse (2) in einer ersten Richtung (X) und in einer zweiten Richtung (Y) angeordneten Aussparungen (3) für die Aufnahme von Bauelementen (4) gebildet werden, und Strukturen (13), die derart eingerichtet sind, dass in der Formmasse (2) Sollbruchstellen (9) entlang der ersten Richtung (X) und der zweiten Richtung (Y), die insbesondere zwischen den Aussparungen (3) verlaufen, gebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Formwerkzeug zum Herstellen von Bauteilen, sowie Bauteile, die gemäß dem Verfahren hergestellt werden.
Bauteile werden häufig mit Hilfe eines Matrix-Feld-Gehäuse-Formverfahren (engl. MAP-Molding, Matrix Array Packaging-Molding) hergestellt, welches anhand von 1 beschrieben wird. Zunächst wird eine Formmasse 2 auf einen Leitungsrahmen (engl. lead frame) 1 aufgebracht und weist in einer ersten Richtung X und einer zweiten Richtung Y angeordnete Aussparungen 3 für Bauelemente 4 auf. Die Bauteile 8 sind dabei matrixförmig in einem Feld angeordnet. Das Aufbringen der Formmasse 2 kann dabei durch ein Spritzgussverfahren (englisch: injection molding) oder Spritzpressverfahren (englisch: transfer-Molding) erfolgen. Nach dem Bestücken und Anschließen der Bauelemente 4 können die Aussparungen 3 mit einer Vergussmasse 5 gefüllt werden. Der Leitungsrahmen 1 besteht meistens aus Kupfer. Bauteile 8, die in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y benachbart sind, teilen sich zunächst eine gemeinsame Gehäusewand.
Anschließend müssen die Bauteile 8 durch Trennprozesse, wie zum Beispiel Sägen, entlang von Trennlinien 7, die auf den gemeinsamen Gehäusewänden verlaufen, vereinzelt werden. Diese Trennprozesse sind aufwändig, da die unterschiedlichen Materialien der Formmasse 2 und des Leitungsrahmens 1 gleichzeitig durchtrennt werden müssen. Wird nur ein Schneidwerkzeug für beide Materialien eingesetzt, kommt es zu einer hohen Abnutzung des Schneidwerkzeugs. Der Einsatz von unterschiedlichen Schneidwerkzeugen, die jeweils für die unterschiedlichen Materialien optimal sind, ist zeitintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Stand der Technik zu verbessern.
Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, die Kosten und Zeit für Trennprozesse zu reduzieren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, mit den Schritten:
Aufbringen einer Formmasse auf einen Leitungsrahmen, wobei die Formmasse in einer ersten und einer zweiten Richtung angeordnete Aussparungen aufweist, Vorsehen von Sollbruchstellen entlang der ersten und der zweiten Richtung zwischen den Aussparungen, Auftrennen von Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens, die Sollbruchstellen kreuzen, und Brechen der Formmasse entlang der Sollbruchstellen.
Der bisher aufwändige Trennprozess wird in vorteilhafter Weise durch einen Bruchprozess ersetzt. Der Bruch findet entlang von Sollbruchstellen statt, welche so gewählt sind, dass die Bauteile vereinzelt werden. Bei einem Bruchprozess tritt keine Abnutzung von Schneidwerkzeugen auf, so dass Kosten eingespart werden. Weiter lässt sich ein Bruchprozess im Vergleich zu einem Sägeprozess schnell durchführen, so dass die Zeit für die Vereinzelung von Bauteilen stark reduziert wird. Da die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens im Allgemeinen aus Metall bestehen und sich in einem Bruchprozess verbiegen würden und so diesen verhindern könnten, werden Verbindungsleitungen, welche Sollbruchstellen kreuzen, vor dem Bruchprozess aufgetrennt.
In vorteilhafter Weise wird die Sollbruchstelle durch eine Verringerung der Materialstärke der Formmasse, insbesondere auf 10 % bis 50 % einer Bauteilhöhe, gebildet.
Die Materialstärke an den Sollbruchstellen wird so gewählt, dass sie gegenüber der Bauteilhöhe dünn genug ist, damit ein Bruch nicht an einer anderen, ungewollten Stelle der Formmasse, zum Beispiel durch das Bauteil, auftritt, sondern nur an der geplanten Sollbruchstelle. Gleichzeitig muss die Materialstärke an den Sollbruchstellen ausreichend dick sein, damit die noch nicht vereinzelten Bauteile bei Prozessschritten, wie zum Beispiel dem Auftrennen der Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens oder dem Bestücken mit Bauelementen, sowie deren Verdrahtung und Vergießen, sich nicht voneinander trennen.
In vorteilhafter Weise wird die Verringerung der Materialstärke durch eine gitterförmige Struktur in einem Formwerkzeug, das zum Aufbringen der Formmasse eingesetzt wird, insbesondere gleichzeitig mit dem Auftragen der Formmasse, gebildet.
Die Sollbruchstellen können durch Strukturen in dem Formwerkzeug, das eine Spritzgussform sein kann, erstellt werden. Diese Strukturen ragen in die Formmasse hinein, so dass die Materialstärke an dieser Stelle reduziert wird und eine Sollbruchstelle entsteht. Die Strukturen können gitterförmig sein, wobei das Gitter so dimensioniert sein kann, dass sich jeweils ein Bauteil zwischen zwei jeweils in der ersten Richtung und der zweiten Richtung benachbarten Sollbruchstellen befindet. Die Strukturen können linienförmig oder eine Aneinanderreihung von Erhöhungen sein, die sich zwischen den zu trennenden Bauteilen befinden. Sie können auch nur in einer anstelle von zwei Richtungen verlaufen. Da die Strukturen gleichzeitig mit dem Aufbringen oder Umspritzen oder Einbringen der Formmasse erstellt werden können, ist kein zusätzlicher Schritt für das Bilden der Sollbruchstellen nötig, wodurch Kosten und Zeit gespart werden.
In vorteilhafter Weise werden die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens so ausgeführt, dass sie die Sollbruchstellen in nur einer von der ersten oder zweiten Richtung kreuzen.
Da die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens nur in einer Richtung die Sollbruchstellen kreuzen, reduziert sich die Anzahl der Verbindungsleitungen, die vor dem Bruchprozess aufgetrennt werden müssen. Erfolgt das Auftrennen der Verbindungsleitungen zum Beispiel durch einen Sägeprozess, so ist dieser nur in einer Richtung notwendig. Das Auftrennen in der anderen Richtung entfällt, so dass Kosten und Zeit gespart werden. Weiter können, falls die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens nur in einer Richtung vorliegen, Bauteile, die durch den Leitungsrahmen elektrisch verbunden sind, gleichzeitig auf ihre elektrische oder optische Funktionsfähigkeit überprüft werden, da ihre Anschlüsse parallel zueinander liegen.
In vorteilhafter Weise sind die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens an den Stellen, an denen sie Sollbruchstellen kreuzen, ganz vom Formmasse umgeben.
Da die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens ganz vom Formmasse umgeben sind, ergibt sich bei einem Auftrennprozess, wie zum Beispiel Sägen, keine Gratbildung, da die Verbindungsleitungen während ihres Auftrennens von der Formmasse abgestützt werden.
In vorteilhafter Weise werden die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens mit Hilfe eines spanenden Verfahrens, einer Säge, eines Lasers, eines Wasserstrahls oder eines Bohrers oder Schleifen aufgetrennt.
Das Auftrennen mit Hilfe eines Lasers, eines Wasserstrahls oder eines Bohrers erlaubt es, die Verbindungsleitungen lokal aufzutrennen, das heißt möglichst nur die Verbindungsleitungen selber aufzutrennen und dabei so wenig Formmasse wie möglich zu entfernen. Auf diese Weise kann der Trennprozess speziell auf die Eigenschaften des Materials der Verbindungsleitungen optimiert werden. Das Vorhandensein von Formmasse spielt bei einem lokalen Auftrennprozess eine geringere Rolle, als wenn die Verbindungsleitungen mit Hilfe eines nicht lokalen Trennprozesses, zum Beispiel mit einer Säge, getrennt werden.
In vorteilhafter Weise werden Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens in Bereichen, wo sie Sollbruchstellen kreuzen, von Formmasse freigehalten.
Dadurch, dass die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens in einem Bereich frei von Formmasse sind, kann der Trennprozess ganz auf die Eigenschaften des Leitungsmaterials optimiert werden. Zusätzlich lassen sich Trennprozesse einsetzen, die nicht nur lokal auftrennen. Sind zum Beispiel die Verbindungsleitungen genügend weit freigelegt, können sie auch gesägt werden, ohne dass dabei gleichzeitig Formmasse gesägt wird.
In vorteilhafter Weise werden die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens durch Strukturen zum Freihalten in einer Pressform zum Aufbringen der Formmasse freigehalten.
Die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens können von der Formmasse freigehalten werden, indem das Formwerkzeug entsprechende Strukturen aufweist und einen Bereich um die Verbindungsleitungen gegenüber der Formmasse entsprechend abdichtet. Das Freihalten kann so gleichzeitig mit dem Auftragen oder Umspritzen oder Pressen der Formmasse erfolgen.
In vorteilhafter Weise werden Bauelemente in den Aussparungen angeordnet. Die Bauelemente können elektrisch mit dem Leitungsrahmen verbunden werden. Die Bauelemente können vergossen werden.
Die Formmasse mit den darin angeordneten Aussparungen stellt Gehäuserahmen für Bauelemente, wie zum Beispiel Leuchtdioden (LED), da. Die Bauelemente können mit dem Leitungsrahmen elektrisch verbunden sein, wobei der Leitungsrahmen gleichzeitig die Kontaktflächen des fertigen Bauteils bildet.
Das in der Aussparung angeordnete Bauelement kann vergossen werden, wobei die Wände der Aussparung ein Verlaufen der Vergussmasse verhindern. Die Vergussmasse dient dem Schutz des Bauelements und kann im Falle eines opto-elektrischen Bauelements, wie zum Beispiel einer Leuchtdiode, optische Eigenschaften aufweisen, insbesondere kann sie für die zu emittierende oder zu empfangene Wellenlänge transparent sein.
In vorteilhafter Weise erfolgt das elektrische Verbinden vor dem Auftrennen von Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens.
Sind die Verbindungsleitungen des Leitungsrahmen so ausgeführt, dass sie nur in einer von der ersten Richtung oder zweiten Richtung verlaufen, so sind die mit dem Leitungsrahmen verbunden Bauelemente elektrisch parallel miteinander verbunden, wodurch sie gleichzeitig getestet werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe des Weiteren durch Bauteile, die mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt sind.
Diese Bauteile weisen an den Außenseiten des Bauteils Bruchspuren auf. Die Bruchspuren entstehen durch den Bruchprozess an den vorgesehenen Sollbruchstellen. Somit können die Bauteile von anderen Bauteilen, die zum Beispiel durch einen Sägeprozess vereinzelt wurden, unterschieden werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe des Weiteren durch ein Formwerkzeug zum Herstellen von Bauteilen, umfassend Strukturen, die derart eingerichtet sind, dass in einer Formmasse in einer ersten und einer zweiten Richtung angeordnete Aussparungen für die Aufnahme von Bauelementen gebildet werden, und umfassend Strukturen, die derart eingerichtet sind, dass in der Formmasse Sollbruchstellen entlang der ersten und der zweiten Richtung gebildet werden. Die Sollbruchstellen können dabei zwischen den Aussparungen angeordnet sein.
Das Formwerkzeug erlaubt das gleichzeitige Herstellen von Gehäusewänden, Aussparungen und der für den Bruchprozess erforderlichen Sollbruchstellen in einem Schritt.
Vorteilhafterweise ist eine Höhe der Strukturen zum Bilden von Sollbruchstellen in der Formmasse 50 % bis 90 % einer durch das Formwerkzeug hergestellten Bauteilhöhe.
Die Materialstärke an den Sollbruchstellen wird so gewählt, dass zum einen die auf einem Leitungsrahmen aufgetragene Formmasse stabil genug für weitere Prozessschritte ist und zum anderen eine saubere Bruchbildung entlang der Trennlinie oder Sollbruchstelle gewährleistet ist.
Vorteilhafterweise bilden die Strukturen zum Bilden von Sollbruchstellen eine gitterförmige Struktur mit Verläufen in der ersten Richtung und der zweiten Richtung, die so dimensioniert sind, dass die Verläufe zwischen den Aussparungen liegen.
Die gitterförmige Struktur legt den Verlauf der Sollbruchstellen fest und verläuft zwischen den einzelnen Bauteilen, so dass die Bauteile in den ersten Richtung und der zweiten Richtung voneinander getrennt werden können.
Vorteilhafterweise weist das Formwerkzeug Strukturen auf, die derart eingerichtet sind, dass Verbindungsleitungen eines Leitungsrahmens auf dem die Formmasse aufgebracht ist und die die Sollbruchstelle kreuzen, von Formmasse freigehalten werden.
Durch das Vorhandensein der Strukturen zum Freihalten der Verbindungsleitungen des Leitungsrahmens können diese mit geringeren Kosten und Zeitaufwand getrennt werden. Insbesondere lassen sich diese Strukturen zusammen mit den Strukturen zum Erzeugen der Sollbruchstellen und dem Auftragen der Formmasse in einem Schritt, also gleichzeitig, erzeugen, so dass Prozessschritte eingespart werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein MAP-Molding-Verfahren aus dem Stand der Technik;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines MAP-Molding-Verfahrens mit Sollbruchstellen;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines MAP-Molding-Verfahrens mit Sollbruchstellen;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines MAP-Molding-Verfahrens mit Sollbruchstellen; und
5 ein Ausführungsbeispiel eines Formwerkzeugs mit Sollbruchstellen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel bei dem Bauteile mittels eines Matrix-Feld-Gehäuse-Formverfahren (engl. MAP-Molding, Matrix Array Packaging-Molding) hergestellt werden. Gezeigt sind eine Draufsicht, ein Querschnitt A-A entlang einer ersten Richtungen X und ein Querschnitt B-B entlang einer zweiten Richtung Y von einem Ausschnitt eines Bauteilfeldes. Ein Leitungsrahmen 1 wird in ein nicht gezeigtes Formwerkzeug 11, zum Beispiel eine Spritzgussform oder eine Spritzpressform, gelegt. Eine Formmasse 2, welche zum Beispiel ein Thermoplast oder ein Duroplast sein kann und aus Silikon oder Epoxid bestehen kann, wird auf den Leitungsrahmen 1 aufgebracht und bedeckt dessen freie Flächen. Das Auftragen der Formmasse 2 kann mit Hilfe von Spritzguss- oder Spritzpressverfahren erfolgen. Die Formmasse 2 wird durch das Formwerkzeug 11 so strukturiert, dass sie Aussparungen 3 für elektrische Bauelemente 4 in einer ersten Richtungen X und in einer zweiten Richtung Y enthält. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Aussparungen 3 viereckig und mit zum Leitungsrahmen 1 senkrechten Wänden gezeichnet. In der Praxis können Kanten gerundet und die Wände der Aussparungen 3 schräg ausgeführt werden, wodurch sich das Formwerkzeug leichter von der Formmasse 2 trennen lässt. Die Abstände der Aussparungen 3 können in beide Richtungen gleichmäßig sein. In jeder Aussparung 3 kann ein Bauelement 4 platziert werden. Das Bauelement 4 kann ein elektrisches Bauelement, insbesondere ein opto-elektrisches Bauelement, insbesondere ein lichtemittierendes Bauelement oder insbesondre eine Leuchtdiode (LED) sein.
Der Leitungsrahmen 1 weist für jedes Bauelement 4 Anschlussflächen 10 auf. Die Anschlussflächen 10 von benachbarten Bauelementen 4 können über Verbindungsleitung 6, die als Stege ausgeführt sein können, sowohl in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y verbunden sein. Durch die Verbindungsleitungen 6 in beiden Richtungen X und Y wird der Leitungsrahmen 1 mechanisch stabiler. Der Leitungsrahmen 1 kann aus Kupfer bestehen und auch zur Abfuhr von Wärme eingesetzt werden. Das Kupfer kann beschichtet sein, zum Beispiel mit Silber (Ag), Nickel-Gold (Ni-Au), Nickel-Silber (Ni-Ag) oder Nickel-Palladium-Gold (Ni-Pd-Au). Die Bauelemente 4 können mit den Anschlussflächen 10 verbunden werden, zum Beispiel durch Klebstoff, elektrisch leitenden Klebstoff, Drahtbonden oder Löten. Die Seiten der Anschlussflächen 10, die den Seiten gegenüberliegen an denen das Bauelement 4 angeordnet ist, können zum Anschließen des Bauteils 8, zum Beispiel durch Oberflächenmontage benutzt werden. Die Aussparungen 3 können mit einer Vergussmasse 5 gefüllt werden, so dass die Bauelemente 4 versiegelt werden. Die Vergussmasse 5 kann transparent sein und auch zur Strahlformung eingesetzt werden. Vor dem Vereinzeln teilen sich Bauteile 8, die in der ersten Richtung X oder der zweiten Richtung Y benachbart sind, eine gemeinsame Gehäusewand.
Die Vergussmasse ist so strukturiert, dass Sollbruchstellen 9 entlang der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y zwischen den Aussparungen 3 verlaufen. Die Sollbruchstellen 9 können dabei im Querschnitt grabenförmig oder dreieckförmig ausgebildet sein. Sie verlaufen entlang den Trennlinien 7, an denen die Bauteile 8 vereinzelt werden sollen. In der Draufsicht können die Sollbruchstellen 9 gitterförmig sein.
Die Sollbruchstellen können linienförmig sein und sie können Geraden sein. Sie können auch durch eine Aneinanderreihung von Vertiefungen in der Formmasse 2 gebildet sein, wobei die Vertiefungen entlang den Trennlinien 7 verlaufen. Die Sollbruchstellen 9 können so gewählt werden, dass sie an den dünnsten Stellen der Formmasse 2 möglichst steil aufeinander zulaufende Wände haben, um so eine definierte und möglichst gradlinige Bruchstelle zu erzeugen.
Die Sollbruchstelle kann durch Reduzieren der Materialstärke zwischen den Bauteilen gebildet werden. Wenn das Bauteil eine Bauteilhöhe D aufweist, so kann die Materialstärke S in den Sollbruchstellen 9 10 % bis 50 % der Bauteilhöhe D betragen. Die Verringerung der Materialstärke der Formmasse 2 kann während dem Aufbringen der Formmasse 2, das heißt während dem Spritzgießen oder Spritzpressen, erfolgen. In dem Formwerkzeug 11 können Strukturen 13 vorgesehen sein, die die Vertiefungen der Sollbruchstellen 9 in der Formmasse 2 bilden. Die Strukturen 13 können dabei gitterförmig sein, wobei die Linien des Gitters in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y und entlang den gewünschten Trennlinien 7 zwischen den zu vereinzelnden Bauteilen 8 verlaufen.
Im Prinzip kann die Materialstärke auch durch einen Sägeschritt oder ein sonstiges Verfahren reduziert werden. Die Sollbruchstelle 9 kann auch durch ein Schwächen der Stabilität der Formmasse 2 entlang der Trennlinie 7, zum Beispiel durch Ritzen, erfolgen.
Da die Verbindungsleitungen 6 im Allgemeinen aus Metall bestehen, würden sie sich bei einem Bruch entlang der Sollbruchstelle 9 verbiegen. Damit sie dem Bruchprozess nicht entgegenstehen, werden sie vorher aufgetrennt. Das Auftrennen kann mit Hilfe einer Säge erfolgen. Bilden die aufzutrennenden Verbindungsleitungen 6, wie in 2 gezeigt, einen Teil der Rückseite der Bauteile 8, können sie gesägt werden, ohne dass dabei viel Formmasse 2 mitgesägt werden muss. Der Auftrennprozess kann somit effektiver gestaltet werden. Das Auftrennen kann auch mit Hilfe eines Lasers, eines Wasserstrahls oder eines Bohrers erfolgen, wobei diese Verfahren lokal, das heißt gezielt, auf die Verbindungsleitungen 6 wirken können. Die Formmasse 2 wird dabei nicht oder nur in sehr geringem Maße verändert. Die Verbindungsleitungen 6 können gegenüber den Anschlussflächen 10 einen geringeren Querschnitt, zum Beispiel durch eine geringere Dicke oder Breite aufweisen, so dass sie mit geringerem Aufwand getrennt werden können.
Zum Vereinzeln der Bauteile können die Sollbruchstellen 9 zum Beispiel entlang den gewünschten Trennlinien 7 an einer Bruchkante ausgerichtet werden. Durch Aufbringen von Kräften auf Bauteile 8, die auf unterschiedlichen Seiten der Sollbruchstelle 9 liegen, können die Bauteile voneinander getrennt werden. Die Handhabung beim Vereinzeln kann verbessert werden, indem die Bauteile 8 vor dem Vereinzeln auf einer Trägerfolie aufgebracht werden.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das dem von 2 bis auf die nachfolgend aufgeführten Abweichungen entspricht. Die Ausführungen zu 2 gelten daher, wo sie nicht im Widerspruch zu den Abweichungen stehen, auch für 3.
Im Unterschied zu 2 verlaufen die Verbindungsleitungen 6 des Leitungsrahmens 1 in nur einer Richtung, hier in der Y Richtung. Die Trennlinien 7 und die Sollbruchstellen 9 kreuzen die Verbindungsleitungen 6 daher nur entlang der anderen Richtung, hier der X Richtung. Ein Auftrennen der Verbindungsleitungen 6 ist daher nur in einer Richtung notwendig, wodurch Prozessschritte zum Auftrennen gespart werden. Die Materialstärke S der Formmasse 2 an den Sollbruchstellen 9 kann in beiden Richtungen X und Y unterschiedlich stark verringert werden, um das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von Verbindungsleitungen 6 an den Sollbruchstellen 9 zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann, nach dem Auftrennen der Verbindungsleitungen 6, die für den Bruchprozess erforderliche Kraft in beide Richtungen X und Y konstant gehalten werden. Da die Bauelemente 4 nur in einer Richtung miteinander elektrisch verbunden sind, sind sie elektrisch parallel und können gleichzeitig getestet werden.
Im Unterschied zu 2 können die Verbindungsleitungen 6 des Leitungsrahmen 1 an den Stellen, an denen sie die Trennlinien 7 oder die Sollbruchstellen 9 kreuzen, ganz in der Formmasse 2 verlaufen, siehe Querschnitt B-B. Durch die Einbettung in der Formmasse 2 lässt sich beim Auftrennen der Verbindungsleitungen 6 durch ein spanendes Verfahren, wie zum Beispiel einem Sägeprozess, eine Gratbildung an den Verbindungsleitungen 6 vermeiden. Die vereinzelten Bauteile können dann unmittelbar nach dem Bruchprozess ohne Entgraten verwendet werden.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das dem von 3 bis auf die nachfolgend aufgeführten Abweichungen entspricht. Die Ausführungen zu 3 gelten daher, wo sie nicht im Widerspruch zu den Abweichungen stehen, auch für 4.
In 4 sind im Unterschied zu 3 die Verbindungsleitungen 6 des Leitungsrahmens 1 zumindest in den Bereichen, an denen sie eine Trennlinie 7 oder eine Sollbruchstelle 9 kreuzen, frei von Formmasse 2, siehe Querschnitt B-B und die rechts davon gezeigte Vergrößerung. Die Verbindungsleitungen 6 können zum Beispiel durch Strukturen zum Freihalten 14 in dem Formwerkzeug 11, das zum Aufbringen der Formmasse 2 benutzt wird, von Formmasse 2 in den Bereichen 18 freigehalten werden. Da in diesen Bereichen 18 keine Formmasse 2 vorhanden ist, können Auftrennprozesse der Verbindungsleitungen 6 auf deren Material hin optimiert werden.
Die Abweichungen der Ausführungsbeispiele voneinander können sowohl in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y miteinander kombiniert werden. So lassen sich die Einbettung bzw. das Freilegen der Verbindungsleitungen 6 auch für Verbindungsleitungen 6, die in der zweiten Richtung Y verlaufende Trennlinien 7 oder Sollbruchstellen 9 kreuzen, anwenden.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Formwerkzeugs 11 in Draufsicht und mit den Querschnitten A-A und B-B. Auf einer ersten Platte 15 sind Strukturen 12 für Aussparungen 3 in der Formmasse 2 vorgesehen. Die Strukturen 12 verlaufen in einer ersten Richtung X und einer zweiten Richtung Y. Sie können regelmäßige Abstände zueinander aufweisen. Um die Darstellung zu vereinfachen, sind die Strukturen 12 in 5 rechteckig und kantig gezeigt. Die Strukturen 12 können jedoch abgerundet und mit Entformschrägen ausgebildet sein, so dass sich die Formmasse 2 leichter von dem Formwerkzeug 11 entnehmen lässt.
Das Formwerkzeug 11 weist auf der ersten Platte 15 weiter Strukturen 13 für Sollbruchstellen auf. Die Strukturen 13 können entlang den Trennlinien 7 verlaufen, an denen die Formmasse 2 durch einen Bruchprozess zum Vereinzeln der Bauteile 8 getrennt wird. Die Strukturen 13 können in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y zwischen den Strukturen 12 für die Aussparungen 3 verlaufen. Sie können so eine gitterförmige Struktur oder Erhebung 17 bilden. Die Höhe T der Strukturen 13 wird groß genug gewählt, dass die Formmasse 2 an der Sollbruchstelle 9 genügend dünn ist und eine saubere Bruchstelle zwischen den Bauteilen 8 entsteht. Die Höhe T muss jedoch klein genug sein, damit die Formmasse 2 an der Sollbruchstelle 9 dick genug ist, damit sie für weitere Prozessschritte vor dem Bruchprozess ausreichend stabil ist. Die Höhe T der Strukturen 13 zum Erzeugen von Sollbruchstellen 9 kann zwischen 50 % bis 90 % der Bauteilhöhe D sein. Sie kann auch abhängig davon sein, ob Verbindungsleitungen 6 die Sollbruchstelle 9 kreuzen und ob Verbindungsleitungen 6 von der Formmasse 2 ganz umschlossen oder davon freiliegend sind. Die Form der Strukturen 13 für die Sollbruchstellen 9 kann so gewählt werden, dass sie eine Kante aufweist, mit dem eine definierte und möglichst gradlinige Bruchstelle erzeugt werden kann.
In dem Querschnitt B-B ist gestrichelt eine zweite Platte 16 gezeigt. Der Leitungsrahmen 1 kann auf die zweite Platte 16 gelegt werden und die erste Platte 15 an den Leitungsrahmen 1 angedrückt werden. Die zweite Platte 16 kann Strukturen 14 zum Freihalten der Verbindungsleitungen 6 aufweisen. Die Strukturen 14 können die Verbindungsleitungen 6 von drei Seiten umgeben, so dass die Formmasse 2 nur auf der Seite der Verbindungsleitungen 6 vorhanden ist, die in Richtung der ersten Platte 15 zeigt. Die Formmasse 2 kann zwischen die erste Platte 15 und die zweite Platte 16 auf den Leitungsrahmen 1 aufgebracht werden, zum Beispiel eingespritzt werden, wobei durch die Strukturen 12 für Aussparungen 3, die Strukturen 13 für Sollbruchstellen 9 und gegebenenfalls die Strukturen 14 zum Freihalten die Aussparungen 3, die Sollbruchstellen 9 und gegebenenfalls die freigehalten Bereiche 18 entstehen.
Das Formwerkzeug 11 kann für das Bauteilefeld des ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Leitungsrahmen
2: Formmasse
3: Aussparung
4: Bauelement
5: Vergussmasse
6: Verbindungsleitung
7: Trennlinie
8: Bauteil
9: Sollbruchstelle
10: Anschlussfläche
11: Formwerkzeug
12: Struktur für Aussparung
13: Struktur für Sollbruchstelle
14: Struktur zum Freihalten
15: erste Platte
16: zweite Platte
17: gitterförmige Struktur
18: freigehaltener Bereich
D: Bauteilhöhe
S: Materialstärke der Sollbruchstelle
T: Höhe der Struktur für Sollbruchstelle
X: erste Richtung
Y: zweite Richtung

Claims

Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, aufweisend die Schritte: – Aufbringen einer Formmasse (2) auf einen Leitungsrahmen (1), wobei die Formmasse (2) in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y) angeordnete Aussparungen (3) aufweist, – Vorsehen von Sollbruchstellen (9) entlang der ersten Richtung (X) und der zweiten Richtung (Y) zwischen den Aussparungen (3), – Auftrennen von Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1), die die Sollbruchstellen (9) kreuzen, und – Brechen der Formmasse (2) entlang der Sollbruchstellen (9).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sollbruchstelle (9) durch eine Verringerung der Materialstärke (S) der Formmasse (2), insbesondere auf 10 % bis 50 % einer Bauteilhöhe (D), gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verringerung der Materialstärke (S) durch eine gitterförmige Struktur (17) in einem Formwerkzeug (11), das zum Aufbringen der Formmasse (2) eingesetzt wird, insbesondere gleichzeitig mit dem Auftragen der Formmasse (2), gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1) so ausgeführt werden, dass sie die Sollbruchstellen (9) in nur einer von der ersten Richtung (X) oder zweiten Richtung (Y) kreuzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1) an den Stellen, an denen sie Sollbruchstellen (9) kreuzen, ganz vom Formmasse (2) umgeben sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1) mit Hilfe eines spanenden Verfahrens, einer Säge, eines Lasers, eines Wasserstrahls oder eines Bohrers oder Schleifen aufgetrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, wobei Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1) in Bereichen, wo sie Sollbruchstellen (9) kreuzen, von Formmasse (2) freigehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1) durch Strukturen (14) zum Freihalten in einer Pressform (11) zum Aufbringen der Formmasse (2) freigehalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei – Bauelemente (4) in den Aussparungen (3) angeordnet werden, – insbesondere die Bauelemente (4) elektrisch mit dem Leitungsrahmen (1) verbunden werden, und – insbesondere die Bauelemente (4) vergossen werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das elektrische Verbinden vor dem Auftrennen von Verbindungsleitungen (6) des Leitungsrahmens (1) erfolgt.
Bauteil, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
Formwerkzeug zum Herstellen von Bauteilen, umfassend – Strukturen (12), die derart eingerichtet sind, dass in einer Formmasse (2) in einer ersten Richtung (X) und in einer zweiten Richtung (Y) angeordnete Aussparungen (3) für die Aufnahme von Bauelementen (4) gebildet werden, und – Strukturen (13), die derart eingerichtet sind, dass in der Formmasse (2) Sollbruchstellen (9) entlang der ersten Richtung (X) und der zweiten Richtung (Y), die insbesondere zwischen den Aussparungen (3) verlaufen, gebildet werden.
Formwerkzeug nach Anspruch 12, wobei eine Höhe (T) der Strukturen (13) zum Bilden von Sollbruchstellen (9) in der Formmasse (2) 50 % bis 90 % einer durch das Formwerkzeug (11) hergestellten Bauteilhöhe (D) ist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Strukturen (13) zum Bilden von Sollbruchstellen (9) in der Formmasse (2) eine gitterförmige Struktur (17) mit Verläufen in der ersten Richtung (X) und der zweiten Richtung (Y) ist, die so dimensioniert sind, dass die Verläufe zwischen den Aussparungen (3) liegen.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Formwerkzeug (11) Strukturen (14) aufweist, die derart eingerichtet sind, dass Verbindungsleitungen (6) eines Leitungsrahmens (1) auf dem die Formmasse (2) aufgebracht ist, die die Sollbruchstellen (9) kreuzen, von Formmasse (2) freigehalten werden.