DE102020201663A1 - Mold module and method for producing a mold module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Mold-Moduls, ein Mold-Modul und eine Moldvorrichtung. Das Mold-Modul umfasst einen Schaltungsträger, und wenigstens ein elektronisches Bauelement, und wenigstens ein druckempfindliches Bauelement. Bei dem Verfahren werden die elektronischen Bauelemente auf einem Flächenbereich angeordnet, und die druckempfindlichen Bauelemente auf einem weiteren Flächenbereich angeordnet. Der Schaltungsträger wird in einem weiteren Verfahrensschritt in ein Mold-Werkzeug eingebracht. In einem weiteren Schritt wird zwischen die Flächenbereiche eine Trennwand auf den Schaltungsträger gesetzt, sodass für die Flächenbereiche zueinander verschiedene Hohlräume in dem Mold-Werkzeug gebildet sind. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der an den Flächenbereich mit den druckempfindlichen Bauelementen angrenzende Hohlraum mit einer Vergussmasse unter Beaufschlagung eines kleineren Drucks gefüllt, als der durch die Trennwand abgetrennte, dazu benachbarte Hohlraum, der an den Flächenbereich mit den elektronischen Bauelementen angrenzt.The invention relates to a method for producing a mold module, a mold module and a molding device. The mold module comprises a circuit carrier, and at least one electronic component, and at least one pressure-sensitive component. In the method, the electronic components are arranged on a surface area, and the pressure-sensitive components are arranged on a further surface area. The circuit carrier is introduced into a molding tool in a further process step. In a further step, a partition is placed on the circuit carrier between the surface areas, so that cavities that differ from one another are formed in the mold for the surface areas. In a further process step, the cavity adjoining the surface area with the pressure-sensitive components is filled with a potting compound under the application of a lower pressure than the adjacent cavity separated by the partition and adjoining the surface area with the electronic components.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Mold-Moduls.The invention relates to a method for producing a mold module.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das Mold-Modul umfasst einen Schaltungsträger, und wenigstens ein elektronisches Bauelement, und wenigstens ein druckempfindliches Bauelement. Bei dem Verfahren werden die elektronischen Bauelemente auf einem Flächenbereich angeordnet, und die druckempfindlichen Bauelemente auf einem weiteren Flächenbereich angeordnet. Der Schaltungsträger wird in einem weiteren Verfahrensschritt in ein Mold-Werkzeug eingebracht. In einem weiteren Schritt wird zwischen die Flächenbereiche eine Trennwand auf den Schaltungsträger gesetzt, sodass für die Flächenbereiche zueinander verschiedene Hohlräume in dem Mold-Werkzeug gebildet sind. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der an den Flächenbereich mit den druckempfindlichen Bauelementen angrenzende Hohlraum mit einer Vergussmasse unter Beaufschlagung eines kleineren Drucks gefüllt, als der durch die Trennwand abgetrennte, dazu benachbarte Hohlraum, der an den Flächenbereich mit den elektronischen Bauelementen angrenzt. Vorteilhaft können so Bauelemente, welche druckempfindlich sind, beispielsweise Kondensatoren, oder Sensoren, in einem gemeinsamen Prozessschritt mit weiteren Bauelementen, welche weniger druckempfindlich sind, in Mold-Masse eingebettet werden. Die Bauelemente in dem Niederdruckbereich werden dazu bevorzugt mit einem Mold-Druck bis zu 20 Bar eingebettet, und die Bauelemente in dem Hochdruckbereich mit einem Mold-Druck von mehr als 20 Bar, und bis zu 200 Bar, bevorzugt zwischen 50 und 150 Bar, weiter bevorzugt zwischen 80 und 120 Bar, besonders bevorzugt 100 Bar eingebettet.The mold module comprises a circuit carrier, and at least one electronic component, and at least one pressure-sensitive component. In the method, the electronic components are arranged on a surface area, and the pressure-sensitive components are arranged on a further surface area. The circuit carrier is introduced into a molding tool in a further process step. In a further step, a partition is placed on the circuit carrier between the surface areas, so that cavities that differ from one another are formed in the mold for the surface areas. In a further process step, the cavity adjoining the surface area with the pressure-sensitive components is filled with a potting compound under the application of a lower pressure than the adjacent cavity separated by the partition and adjoining the surface area with the electronic components. In this way, components that are pressure-sensitive, for example capacitors or sensors, can advantageously be embedded in the molding compound in a common process step with other components that are less pressure-sensitive. For this purpose, the components in the low-pressure area are preferably embedded with a mold pressure of up to 20 bar, and the components in the high-pressure area with a mold pressure of more than 20 bar, and up to 200 bar, preferably between 50 and 150 bar, further preferably between 80 and 120 bar, particularly preferably 100 bar embedded.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen einer Schaltungsanordnung. Bei dem Verfahren werden druckempfindliche Bauelemente in ein Niederdruck-Moldmodul eingebettet und elektronische Bauelemente in ein Hochdruck-Moldmodul eingebettet. Die Moldmodule werden in einem weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines elektrischen Schaltkreises mittels eines elektrischen Verbindungselements miteinander elektrisch verbunden. Das Verbindungselement ist beispielsweise ein zum Steckverbinden ausgebildetes Verbindungskabel. Vorteilhaft können so auch druckempfindliche Bauelemente, im Folgenden auch Niederdruck-Bauelemente genannt, in ein Moldmodul vor Feuchtigkeit geschützt eingebettet werden.The invention also relates to a method for producing a circuit arrangement. In the process, pressure-sensitive components are embedded in a low-pressure molding module and electronic components are embedded in a high-pressure molding module. In a further method step for generating an electrical circuit, the mold modules are electrically connected to one another by means of an electrical connecting element. The connecting element is, for example, a connecting cable designed for plug-in connection. In this way, pressure-sensitive components, also referred to below as low-pressure components, can advantageously be embedded in a molding module in such a way that they are protected from moisture.
Die Moldmodule werden bevorzugt mittels DIM (DIM = Direct-Injection-Molding) oder mittels Transfermolden erzeugt.The mold modules are preferably produced by means of DIM (DIM = Direct Injection Molding) or by means of transfer molding.
Die Erfindung betrifft auch ein Mold-Modul, insbesondere erzeugt gemäß einem Verfahren der vorbeschriebenen Art. Das Mold-Modul umfasst einen Schaltungsträger, und wenigstens ein elektronisches Bauelement, und wenigstens ein druckempfindliches Bauelement. Die elektronischen Bauelemente sind auf einem Flächenbereich des Schaltungsträgers angeordnet, und die druckempfindlichen Bauelemente sind auf einem weiteren Flächenbereich angeordnet. Das Mold-Modul weist zueinander verschiedene Mold-Körper auf, nämlich einen Hochdruck-Mold-Körper, und einen Niederdruck-Mold-Körper. Die Bauelemente sind jeweils in dem Hochdruck-Mold-Körper eingebettet, und die druckempfindlichen Bauelemente sind jeweils in dem Niederdruck-Mold-Körper eingebettet. Der Niederdruck-Mold-Körper ist mit einem kleineren Prozessdruck erzeugt, als der Hochdruck-Mold-Körper. Vorteilhaft können so druckempfindliche Bauelemente, wie beispielsweise Kondensatoren, insbesondere Elektrolyt-Kondensatoren, gemeinsam in einem Verpackungsschritt mit anderen elektronischen Bauelementen in Mold-Masse eingebettet werden.The invention also relates to a mold module, in particular produced according to a method of the type described above. The mold module comprises a circuit carrier and at least one electronic component and at least one pressure-sensitive component. The electronic components are arranged on a surface area of the circuit carrier, and the pressure-sensitive components are arranged on a further surface area. The mold module has mutually different mold bodies, namely a high-pressure mold body and a low-pressure mold body. The components are each embedded in the high-pressure mold body, and the pressure-sensitive components are each embedded in the low-pressure mold body. The low-pressure mold body is produced with a lower process pressure than the high-pressure mold body. In this way, pressure-sensitive components, such as capacitors, in particular electrolytic capacitors, can advantageously be embedded in molding compound together with other electronic components in a packaging step.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Mold-Moduls sind die Bauelemente und die druckempfindlichen Bauelemente auf dem Schaltungsträger jeweils Bestandteil eines gemeinsamen elektrischen Schaltkreises. Vorteilhaft können so elektrische Verbindungsleitungen in dem Schaltungsträger, beispielsweise als Leiterbahnen, von dem Flächenbereich mit den elektronischen Bauelementen zu dem weiteren Flächenbereich mit den Niederdruck-Bauelementen, zuvor auch druckempfindliche Bauelemente genannt, geführt sein. Die Trennwand kann so auf den Schaltungsträger aufsetzen, wobei der Flächenbereich auf dem Schaltungsträger, auf den die Trennwand aufsetzt, die elektrischen Verbindungsleitungen aufweist. Bevorzugt ist der Flächenbereich, auf dem die Trennwand aufgesetzt ist, moldmassenfrei ausgebildet. Das Mold-Modul kann so zwei zueinander benachbarte Mold-Massen-Höcker aufweisen.In a preferred embodiment of the mold module, the components and the pressure-sensitive components on the circuit carrier are each part of a common electrical circuit. In this way, electrical connecting lines can advantageously be routed in the circuit carrier, for example as conductor tracks, from the surface area with the electronic components to the further surface area with the low-pressure components, previously also called pressure-sensitive components. The partition wall can thus sit on the circuit carrier, the surface area on the circuit carrier on which the partition wall is seated having the electrical connecting lines. The surface area on which the partition is placed is preferably formed free of molding compound. The mold module can thus have two mold mass humps that are adjacent to one another.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein druckempfindliches Bauelement durch einen Elektrolyt-Kondensator gebildet. Vorteilhaft können so Elektrolyt-Kondensatoren, welche sonst durch Selektivlöten mit dem Schaltungsträger verbunden werden mussten, gemeinsam mit den übrigen nicht druckempfindlichen elektronischen Bauelementen in einem Prozessschritt in Mold-Masse eingeschlossen werden.In a preferred embodiment, at least one pressure-sensitive component is formed by an electrolytic capacitor. In this way, electrolytic capacitors, which otherwise had to be connected to the circuit carrier by selective soldering, can advantageously be enclosed in molding compound together with the other non-pressure-sensitive electronic components in one process step.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein druckempfindliches Bauelement durch einen Schwingquarz gebildet. Vorteilhaft kann der Schwingquarz so gemeinsam mit anderen elektronischen Bauelementen ummoldet werden, und braucht nicht selektiv mit dem Schaltungsträger verlötet zu werden.In a preferred embodiment, at least one pressure-sensitive component is through formed a quartz crystal. The quartz oscillator can thus advantageously be molded together with other electronic components and does not need to be selectively soldered to the circuit carrier.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Mold-Moduls weisen die Hochdruck-Mold-Masse und die Niederdruck-Mold-Masse jeweils zueinander verschiedene Füllstoffe auf. Der Füllstoff ist beispielsweise durch Keramikpartikel, oder Graphitpartikel gebildet. Beispielsweise weist die Hochdruck-Mold-Masse Aluminiumoxidpartikel als Füllstoff auf, und die Niederdruck-Mold-Masse Graphitpartikel, insbesondere Kohlenstoff-Nanoröhren, auf. Vorteilhaft kann die Niederdruck-Mold-Masse so eine gute Wärmeleitfähigkeit zum Entwärmen der Kondensatoren aufweisen.In a preferred embodiment of the mold module, the high-pressure molding compound and the low-pressure molding compound each have fillers that are different from one another. The filler is formed, for example, by ceramic particles or graphite particles. For example, the high-pressure molding compound has aluminum oxide particles as filler, and the low-pressure molding compound has graphite particles, in particular carbon nanotubes. The low-pressure molding compound can thus advantageously have good thermal conductivity for cooling the capacitors.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Hochdruck-Mold-Masse und die Niederdruck-Mold-Masse jeweils zueinander verschiedene Füllstoffanteile, insbesondere Volumenanteile, auf. Beispielsweise kann die Hochdruck-Mold-Masse einen hohen Füllstoffanteil aufweisen, und so zähflüssiger ausgebildet sein, als die Niederdruck-Mold-Masse. Die Niederdruck-Mold-Masse kann im Vergleich zur Hochdruck-Mold-Masse einen geringeren Füllstoffanteil aufweisen, und so eine kleinere Viskosität aufweisen, als die Hochdruck-Mold-Masse.In a preferred embodiment, the high-pressure molding compound and the low-pressure molding compound each have different filler proportions, in particular volume proportions, with respect to one another. For example, the high-pressure molding compound can have a high proportion of filler and thus be made more viscous than the low-pressure molding compound. The low-pressure molding compound can have a lower filler content than the high-pressure molding compound, and thus have a lower viscosity than the high-pressure molding compound.
Bevorzugt weist der aus der Niederdruck-Moldmasse erzeugte Moldkörper im Bereich eines Elektrolytkondensators eine Aussparung auf, an deren Grund eine den Elektrolytkondensator teilweise bedeckende Membran als Bestandteil des Moldkörpers gebildet ist. Vorteilhaft kann die in den Niederdruck-Moldkörper eingeformte, den Elektrolytkondensator teilweise bedeckende Membran so beim Bersten des Elektrolytkondensators aufreißen und den im Elektrolytkondensator erzeugten Gasdruck nach außen freigeben.The molded body produced from the low-pressure molding compound preferably has a recess in the area of an electrolytic capacitor, at the bottom of which a membrane partially covering the electrolytic capacitor is formed as a component of the molded body. Advantageously, the membrane which is molded into the low-pressure molded body and partially covering the electrolytic capacitor can tear open when the electrolytic capacitor bursts and release the gas pressure generated in the electrolytic capacitor to the outside.
Die Erfindung betrifft auch eine Mold-Vorrichtung zum Erzeugen eines Mold-Moduls, insbesondere gemäß der vorbeschriebenen Art. Die Mold-Vorrichtung weist wenigstens zwei Werkzeugteile, insbesondere Werkzeughälften, auf. Die Werkzeugteile umschließen gemeinsam einen Hohlraum, in dem ein Schaltungsträger, mit darauf angeordneten elektronischen Bauelementen ummoldet werden kann. Ein Werkzeugteil der Werkzeugteile weist einen Trennsteg auf, welcher angeordnet und ausgebildet ist, auf den Schaltungsträger aufzusetzen, und den Hohlraum zwischen dem Schaltungsträger und dem Werkzeugteil in wenigstens zwei, oder nur zwei Teilräume, nämlich wenigstens einen Niederdruck-Teilraum, und wenigstens einen Hochdruck-Teilraum aufzuteilen. Die Mold-Vorrichtung ist weiter bevorzugt ausgebildet, den wenigstens einen Niederdruck-Teilraum mit einem kleineren Einfülldruck mit Mold-Masse zu befüllen, als den Hochdruck-Teilraum. Vorteilhaft kann das vorab beschriebene Mold-Modul in einem Prozessschritt in den zwei Teilräumen erzeugt werden.The invention also relates to a molding device for producing a molding module, in particular according to the type described above. The molding device has at least two tool parts, in particular tool halves. The tool parts together enclose a cavity in which a circuit carrier with electronic components arranged thereon can be molded. A tool part of the tool parts has a separating web which is arranged and designed to be placed on the circuit carrier, and the cavity between the circuit carrier and the tool part in at least two or only two sub-chambers, namely at least one low-pressure sub-chamber and at least one high-pressure sub-chamber. To divide subspace. The molding device is further preferably designed to fill the at least one low-pressure sub-space with a lower filling pressure with molding compound than the high-pressure sub-space. The previously described mold module can advantageously be produced in one process step in the two subspaces.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mold-Vorrichtung eine Einschussöffnung für den Niederdruck-Teilraum auf, und eine Einschussöffnung für den Hochdruck-Teilraum auf. Die Mold-Vorrichtung ist weiter bevorzugt ausgebildet, die Teilräume gleichzeitig mit Mold-Masse zu befüllen. Vorteilhaft kann das Mold-Modul so in einer kurzen Prozesszeit in einem Prozessschritt erzeugt werden.In a preferred embodiment, the molding device has a shot opening for the low-pressure subchamber, and a shot opening for the high pressure subchamber. The molding device is also preferably designed to fill the subspaces with molding compound at the same time. The mold module can thus advantageously be produced in a short process time in one process step.
In einer anderen Ausführungsform ist die Mold-Vorrichtung ausgebildet, die Teilräume zeitlich hintereinander mit Mold-Masse zu befüllen. Vorteilhaft kann das Mold-Modul so mittels einer Mold-Vorrichtung erzeugt werden, welche nur einen Presskolben zum Befüllen des Hohlraums, insbesondere der Teilräume, aufweist. Zu dem zeitlich aufeinanderfolgenden Auffüllen kann eine Befüllvorrichtung nacheinander an zueinander verschiedene Einschussöffnungen an dem Werkzeug angeschlossen werden.In another embodiment, the molding device is designed to fill the subspaces one after the other with molding compound. The mold module can thus advantageously be produced by means of a molding device which has only one plunger for filling the cavity, in particular the subspaces. A filling device can be connected one after the other to different injection openings on the tool for the temporally successive filling.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mold-Vorrichtung ausgebildet, den Hochdruck-Teilraum mit Moldmasse mit einem Einfülldruck zwischen 50 und 200 Bar, bevorzugt zwischen 80 und 150 Bar, weiter bevorzugt 100 Bar zu befüllen, und den Niederdruck-Teilraum mit einem Einfülldruck von weniger oder gleich 20 Bar mit Mold-Masse zu befüllen. Vorteilhaft können so in dem Niederdruck-Teilraum druckempfindliche Bauelemente wie Elektrolyt-Kondensatoren oder Schwingquarze angeordnet sein.In a preferred embodiment, the molding device is designed to fill the high pressure subchamber with molding compound with a filling pressure between 50 and 200 bar, preferably between 80 and 150 bar, more preferably 100 bar, and the low pressure subchamber with a fill pressure of less or to fill 20 bar with mold compound. In this way, pressure-sensitive components such as electrolytic capacitors or oscillating crystals can advantageously be arranged in the low-pressure subspace.
Die Erfindung betrifft auch ein Niederdruck-Moldmodul. Das Niederdruck-Moldmodul weist wenigstens ein in Niederdruck-Moldmasse eingebettetes druckempfindliches Bauelement auf, das weiter bevorzugt mit einem Schaltungsträger lötverbunden ist. Das druckempfindliche Bauelement ist bevorzugt ein Elektrolytkondensator oder ein Schwingquarz. Die Niederdruck-Moldmasse ist bevorzugt mit einem Prozessdruck von weniger als 20 Bar mittels Transfermolden oder mittels Direct-Injection-Molden erzeugt.The invention also relates to a low-pressure molding module. The low-pressure molding module has at least one pressure-sensitive component embedded in low-pressure molding compound, which is further preferably soldered to a circuit carrier. The pressure-sensitive component is preferably an electrolytic capacitor or a quartz oscillator. The low-pressure molding compound is preferably produced with a process pressure of less than 20 bar by means of transfer molding or by means of direct injection molding.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den Figuren und in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Mold-Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Moldmoduls; -
2 zeigt das mittels der Moldvorrichtung in1 erzeugtes Moldmodul; -
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Schaltkreises, welcher aus zwei Mold-Modulen, nämlich einem Hochdruck-Moldmodul und einem Niederdruck-Moldmodul gebildet ist; -
4 zeigt einen durch das in3 dargestellte Verfahren erzeugte Kontaktanordnung umfassend ein Hochdruck-Moldmodul und ein Niederdruck-Moldmodul.
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1 shows an exemplary embodiment for a molding device and a method for producing a molding module; -
2 shows this by means of the molding device in1 produced mold module; -
3 shows an exemplary embodiment of a method for generating an electrical circuit which is formed from two mold modules, namely a high-pressure mold module and a low-pressure mold module; -
4th shows you through the in3 illustrated method produced contact arrangement comprising a high pressure molding module and a low pressure molding module.
Der Schaltungsträger
Nach einem Schließen der Werkzeugteile
Anders als in
Der Mold-Druck im Niederdruck-Hohlraum
Der Flächenbereich
Mit dem Schaltungsträger
With the circuit carrier
Zwischen den Moldkörpern
Das Moldmodul
An das Werkzeugteil
Der Schaltungsträger
Das Niederdruck-Moldmodul
In einer anderen Ausführungsform können die elektrischen Anschlüsse
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Legal Events
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