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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe, insbesondere einer Metallkernleiterplatte, umfassend eine in einem Betriebszustand wärmeerzeugende elektronische Komponente, einen eine Kühlstruktur bereitstellenden Grundkörper und einen zwischen der elektronischen Komponente und dem Grundkörper angeordneten, insbesondere wärmeleitenden und/oder elektrisch isolierenden, Isolationskörper.
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Derartige elektronische Baugruppen und Verfahren zum Herstellen desselben, beispielsweise sogenannte Metallkernleiterplatte, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Die elektronische Baugruppe weist einen Grundkörper auf, der auch als Kühlkörper verstanden werden kann, auf dem ein Isolationskörper, zum Beispiel eine Isolationsschicht bzw. eine Isolationsfolie aufgebracht ist und wobei auf dem Isolationskörper wiederum, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Leitschicht, zum Beispiel einer Kupferschicht, ein elektronisches Bauteil bzw. eine elektronische Komponente, die in ihrem Betriebszustand Wärme erzeugt, angeordnet ist. Der Isolationskörper wirkt dabei zum einen elektrisch isolierend, sodass der Grundkörper von der elektrischen Komponente elektrisch isoliert ist, bewirkt jedoch auch eine Wärmeleitung, sodass die von der elektrischen Komponente erzeugte Wärme zum Grundkörper geleitet und somit abgeführt werden kann.
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Die Herstellung derartiger Baugruppen ist üblicherweise sehr aufwendig, insbesondere durch einzelne diskontinuierlich hintereinander ausgeführte Prozessschritte, in denen zum Beispiel der Isolationskörper auf den Grundkörper aufgebracht wird und in einem weiteren Schritt bzw. einer weiteren Anlage die elektronische Komponente auf dem Isolationskörper angebracht wird. Derartige Prozessschritte benötigen üblicherweise auch definierte Prozessbedingungen, d.h. einen definierten Anpressdruck und eine definierte Temperierung über eine vergleichsweise lange Zeit, sodass für die Herstellung einer einzigen solcher Baugruppen ein vergleichsweise hoher Aufwand, insbesondere eine Vielzahl nacheinander in verschiedenen Anlagen auszuführender Prozessschritte, nötig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe, die eine wärmeerzeugende elektronische Komponente aufweist, die über einen Isolationskörper auf einem Grundkörper bzw. an einem Grundkörper angeordnet ist. Mit anderen Worten ist zwischen dem Grundkörper und der elektronischen Komponente der Isolationskörper angeordnet, der zum Beispiel folienartig auf dem Grundkörper aufgebracht werden kann. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der, insbesondere folienartige, Isolationskörper auf dem Grundkörper und die elektronische Komponente auf dem Isolationskörper in einem kontinuierlichen Prozess aufgebracht werden. Mit anderen Worten schlägt die Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik keinen diskontinuierlichen Prozess in verschiedenen Anlagen vor, sondern es wird ein kontinuierlicher Prozess verwendet, insbesondere ein kontinuierlicher Walzprozess, um die elektronische Baugruppe herzustellen, d.h. insbesondere den Isolationskörper auf dem Grundkörper und die elektronische Komponente auf dem Isolationskörper aufzubringen.
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Vorteilhafterweise wird dadurch kein Prozessieren basierend auf einer Vielzahl von in verschiedenen Anlagen ausgeführten Prozessschritten nötig, sondern die elektronischen Baugruppen können, beispielsweise kontinuierlich nacheinander verschiedene Stationen, insbesondere basierend auf einem Walzprozess, durchlaufen. Die wenigstens eine elektronische Baugruppe kann dadurch hergestellt werden, dass ihre einzelnen Komponenten, beispielsweise mehrere für mehrere elektronische Komponenten verwendete Grundkörper kontinuierlich einer Prozessstation zugeführt werden und diese, beispielsweise in einem Walzprozess, durchlaufen können. Hierbei kann wenigstens eine Prozessstation oder mehrere separate Prozessstationen hintereinander durchlaufen werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Isolationskörper in einer Aufbringstation auf den Grundkörper aufgebracht und in wenigstens einer Verfestigungsstation, insbesondere unter Kraft- und/oder Temperatureinwirkung, verfestigt werden. In der Aufbringstation wird zumindest der Isolationskörper, der wie beschrieben folienartig ausgeführt sein kann, auf den Grundkörper aufgebracht. Hierbei sind verschiedene Möglichkeiten realisierbar, wie der Isolationskörper auf dem Grundkörper aufgebracht werden kann. Beispielsweise kann der Isolationskörper mittels einer Walze auf dem Grundkörper aufgewalzt bzw. aufgelegt werden, insbesondere dann, wenn der Isolationskörper eine Folie bildet. Die Walze kann beispielsweise eine Vielzahl vorbereiteter Isolationskörper auf der Walze aufgewickelt bereitstellen, sodass mehrere Grundkörper hintereinander mit einem Isolationskörper verbunden bzw. mehrere Isolationskörper auf der Aufbringstation hintereinander zugeführte Grundkörper aufgebracht werden können. Die Isolationskörper können beispielsweise mit einer Schutzschicht bzw. einer Schutzfolie versehen sein, die in einem weiteren Prozessschritt, wie nachfolgend erklärt wird, abgezogen werden kann. Ebenso ist es möglich, dass, wie ebenfalls nachfolgend erklärt wird, der Isolationskörper zusammen mit der elektronischen Komponente auf den Grundkörper aufgebracht und anschließend der Verfestigungsstation zugeführt werden kann.
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In der Verfestigungsstation wird die Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Isolationskörper oder, wie nach der weiteren zuvor beschriebenen Alternative möglich, die Verbindung zwischen Grundkörper, Isolationskörper und elektronischer Komponente verfestigt. Hierzu kann in der Verfestigungsstation ebenfalls in einem Walzprozess eine Kraft auf die teilweise hergestellte Baugruppe ausgeübt werden. Beispielsweise kann ein Anpressdruck von 5-20 MPa angewendet werden, wobei der Anpressdruck je nach Ausführung der Verfestigungsstation variiert werden kann. Wird beispielsweise zunächst der Isolationskörper, gegebenenfalls mit einer Schutzschicht, auf dem Grundkörper aufgebracht, kann in einer ersten Verfestigungsstation ein erster Anpressdruck, zum Beispiel zwischen 5-10MPa ausgeübt werden und für die Anordnung der elektronischen Komponente auf dem Isolationskörper, gegebenenfalls in einer zweiten Verfestigungsstation, ein Anpressdruck von 8-20 MPa, insbesondere 10MPa ausgeübt werden. Dazu können Walzen oder Walzenpaare bereitgestellt werden, die die teilweise hergestellte Baugruppe, insbesondere von oben, oder von beiden Seiten rechtwinklig zur Förderrichtung, d.h. von oben und unten, mit der entsprechenden Kraft bzw. dem entsprechenden Anpressdruck beaufschlagen.
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Wie ebenfalls zuvor beschrieben, kann in der Verfestigungsstation eine Temperierung der teilweise hergestellten Baugruppe erfolgen. Hierbei kann ebenfalls in einem ersten Prozessschritt oder in einer ersten Verfestigungsstation eine erste Temperatur und in einem zweiten Prozessschritt oder einer zweiten Verfestigungsstation eine zweite Temperatur verwendet werden, um die teilweise hergestellte elektronische Baugruppe zu temperieren. Eine Temperierung mit unterschiedlichen Temperaturen in unterschiedlichen Verfestigungsstationen oder in unterschiedlichen Bereichen oder Abschnitten einer Verfestigungsstation ist ebenso möglich. Hierbei kann, beispielsweise bei einem Eintreten in die Verfestigungsstation ein Bereich vorliegen, in dem Raumtemperatur herrscht. Bei weiterem Durchlaufen der Verfestigungsstation kann ein Temperaturprofil durchlaufen werden oder verschiedene Abschnitte mit verschiedenen Temperaturen vorgesehen sein. Ebenso kann wenigstens ein Bereich wenigstens einer Prozessstation, beispielsweise der Verfestigungsstation, zumindest teilweise evakuiert sein, sodass wenigstens ein Prozessschritt unter einem definierten Unterdruck gegenüber der Umgebung ausgeführt werden kann.
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Wie beschrieben, kann der Grundkörper bzw. allgemein die teilweise hergestellte elektronische Baugruppe zwischen den einzelnen Prozessstationen befördert werden. Dazu kann eine Fördereinrichtung vorgesehen sein, durch die der Grundkörper zwischen den wenigstens zwei Stationen mittels wenigstens einer Fördereinrichtung, insbesondere einem strukturierten Förderband, befördert werden kann. Die Fördereinrichtung kann als strukturiertes Förderband bzw. Strukturband ausgeführt sein. Die Struktur des strukturierten Förderbands kann dabei in Wechselwirkung mit einer Struktur des Grundkörpers stehen. Mit anderen Worten kann der Grundkörper, zum Beispiel mit einer Kühlstruktur, in die strukturierte Oberfläche des Förderbands eingesetzt werden. Die Kühlstruktur des Grundkörpers kann insbesondere auf derjenigen Seite des Grundkörpers ausgebildet sein, die der Aufbringfläche für den Isolationskörper gegenüberliegt. Als Kühlstruktur sind beliebige Strukturen möglich, beispielsweise sogenannte „Pin-Fin-Strukturen“. Durch die Kopplung des Grundkörpers über seine Struktur an die Struktur des strukturierten Förderbands bzw. der strukturierten Fördereinrichtung wird eine Positionierung des Grundkörpers auf der Fördereinrichtung erreicht, sodass zum einen die Position des Grundkörpers festgelegt werden kann und diese bei der Förderbewegung durch die Fördereinrichtung auch beibehalten werden kann.
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Wie beschrieben, kann die Fördereinrichtung dazu verwendet werden, den Grundkörper bzw. allgemein die teilweise hergestellte Baugruppe zu befördern, insbesondere zwischen wenigstens zwei Stationen bzw. Prozessstationen zu bewegen. Die Fördereinrichtung kann ein erstes Förderband zur Aufnahme des Grundkörpers und ein unterhalb des ersten Förderbands geführtes zweites Förderband aufweisen, wobei das zweite Förderband eine höhere Steifigkeit und/oder Festigkeit aufweist als das erste Förderband. Das Förderband bzw. die zwei verschiedenen Förderbänder, können, wie bereits beschrieben, über Walzen geführt sein. Die Förderbänder können somit endlos umlaufende Förderbänder darstellen. Die Formulierung „unterhalb des ersten Förderbands“ wird dabei auf die Förderbewegung des Grundkörpers auf dem ersten Förderband verstanden. Bezogen auf die Anordnung der beiden Förderbänder um die die Förderbänder bewegenden Walzen, liegt das zweite Förderband somit innerhalb des ersten Förderbands.
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Durch die festere Ausführung bzw. steifere Ausführung des zweiten Förderbands gegenüber dem ersten Förderband kann durch das zweite Förderband sichergestellt werden, dass ein über die Walzen aufgebrachter Druck bzw. eine aufgebrachte Kraft zuverlässig an die Bauteile der elektronischen Baugruppe weitergegeben werden kann, sodass der Verfestigungsprozess definiert durchgeführt werden kann. Die demgegenüber weichere bzw. weniger steife Ausführung des ersten Förderbands erlaubt einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen des Grundkörpers, sodass sich die Strukturierung des ersten Förderbands mit der Kühlstruktur des Grundkörpers koppeln kann, um eine sichere Positionierung und Förderung des Grundkörpers und eine notwendige Flächenpressung während der Verfestigung bzw. des Laminierprozesses sicherzustellen. Für die Ausführung des ersten Förderbands kann beispielsweise ein Elastomer, insbesondere ein temperaturbeständiges Elastomer, verwendet werden. Für die Ausführung des zweiten Förderbands bietet sich ein Metall, insbesondere Stahl, oder ein faserverstärktes Elastomer an.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Isolationskörper und die elektronische Komponente zusammen in einer gemeinsamen Aufbringstation auf den Grundkörper aufgebracht und in einer gemeinsamen Verfestigungsstation gemeinsam auf dem Grundkörper verfestigt werden oder dass der Isolationskörper in einer ersten Aufbringstation auf dem Grundkörper aufgebracht und in einer ersten Verfestigungsstation zumindest teilweise verfestigt wird und die elektronische Komponente in einer zweiten Aufbringstation auf dem Isolationskörper aufgebracht und in einer zweiten Verfestigungsstation verfestigt wird. Wie beschrieben, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, die elektronische Baugruppe herzustellen, indem Isolationskörper und elektronische Komponente gemeinsam in einer Station bzw. Prozessstation auf den Grundkörper aufgebracht und anschließend gemeinsam in einer gemeinsamen Verfestigungsstation verfestigt werden.
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Demgegenüber besteht die Möglichkeit, dass zunächst der Isolationskörper in der ersten Aufbringstation auf dem Grundkörper aufgebracht wird, in einer ersten Verfestigungsstation zumindest teilweise verfestigt wird und die elektronische Komponente anschließend in einer zweiten Aufbringstation auf dem zumindest teilweise auf dem Grundkörper verfestigten Isolationskörper aufgebracht wird und anschließend in einer zweiten Verfestigungsstation die hergestellte elektronische Baugruppe verfestigt wird, d.h., dass der zuvor nur teilweise verfestigte Isolationskörper vollständig verfestigt wird und so den Grundkörper mit der elektronischen Komponente verbindet.
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Wie beschrieben, können in beiden Varianten unterschiedliche Bereiche oder unterschiedliche Prozessstationen mit verschiedenen Parametern betrieben werden. Beispielsweise kann auch in einer gemeinsamen Verfestigungsstation eine Prozessierung mit unterschiedlichen Prozessparametern, beispielsweise unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichem Anpressdruck und/oder unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen, betrieben werden. Bei der Auftrennung der Prozessschritte in eine erste Aufbringstation, eine erste Verfestigungsstation, eine zweite Aufbringstation und eine zweite Verfestigungsstation können zumindest die erste Verfestigungsstation und die zweite Verfestigungsstation unterschiedliche Prozessparameter aufweisen, insbesondere unterschiedliche Temperaturen und/oder unterschiedliche Kräfte bzw. Anpressdrücke.
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In jeder Verfestigungsstation bzw. in der wenigstens einen Verfestigungsstation kann eine Walze bzw. können mehrere Walzen verwendet werden, um die aufeinander aufgebrachten Bauteile der Baugruppe gegeneinander zu pressen. Nach Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens kann in der wenigstens einen Verfestigungsstation die auf die elektronische Komponente und/oder den Isolationskörper ausgeübte Kraft definiert eingestellt und/oder limitiert wird. Beispielsweise kann die wenigstens eine zuvor beschriebene Walze, insbesondere wenigstens ein bezogen auf die Fördereinrichtung gegenüberliegend angeordnetes Walzenpaar, so eingestellt werden, dass die auf die teilweise hergestellte Baugruppe ausgeübte Kraft bzw. der ausgeübte Druck einem definierten Wert entspricht. Dabei kann eine Limitierung vorgenommen werden, sodass eine definierte Maximalkraft bzw. ein definierter Maximaldruck nicht überschritten wird. Dazu können die Walzen bzw. die wenigstens eine Walze entsprechend über eine Sicherheitseinrichtung oder ein Sicherheitselement gelagert werden, das, beispielsweise federbetätigt, auslösen kann, um ein Überschreiten der Maximalkraft bzw. des Maximaldrucks zu verhindern. Vorteilhafterweise kann für die jeweilige hergestellte elektronische Baugruppe eine bestimmte Kraft eingestellt werden. Zum Beispiel kann in Abhängigkeit von dem konkret verwendeten Isolationskörper bzw. der konkret verwendeten elektronischen Komponente eine definierte Kraft bzw. ein definierter Anpressdruck eingestellt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Abziehstation vorgesehen sein, die für das Abziehen einer Schutzfolie von dem Isolationskörper vorgesehen und dazu ausgebildet ist. Nach einer Ausgestaltung kann in einer Abziehstation eine Schutzfolie von dem Isolationskörper abgezogen werden. Die Schutzfolie ist beispielsweise als PET-Folie ausgeführt und schützt den Isolationskörper in wenigstens einem Prozessschritt. Wie bereits beschrieben, kann der Isolationskörper in einer ersten Aufbringstation, zum Beispiel über eine erste Walzeneinrichtung, auf dem Grundkörper aufgebracht werden. Die Schutzfolie bewirkt dabei zum einen, dass der auf der Walze aufgewickelte, folienartige Isolationskörper nicht mit weiteren Isolationskörpern auf der Walze verfestigt. Ferner kann die Schutzfolie den Isolationskörper beispielsweise in einer ersten Verfestigungsstation schützen, in der mittels Walzen auf den Isolationskörper eine definierte Kraft bzw. definierter Anpressdruck ausgeübt wird. Insbesondere kann die Abziehstation daher zwischen einer ersten Verfestigungsstation und einer zweiten Aufbringstation, insbesondere entlang der Fördereinrichtung, angeordnet sein. Die Schutzfolie wird somit von dem Isolationskörper abgezogen, bevor die elektronische Komponente auf dem Isolationskörper aufgebracht wird.
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Nach einer Weiterbildung des Verfahrens kann in einem ersten Verfestigungsschritt oder einer ersten Verfestigungsstation eine erste Aufbringkraft und/oder eine erste Temperatur eingestellt werden und/oder in einem zweiten Verfestigungsschritt oder einer zweiten Verfestigungsstation eine zweite Aufbringkraft und/oder eine zweite Temperatur eingestellt werden. Wie bereits eingangs beschrieben, können zwei verschiedene Verfestigungsschritte nacheinander in derselben Verfestigungsstation, beispielsweise einer gemeinsamen Verfestigungsstation, ausgeführt werden. Die Verfestigungsstation bzw. verschiedene Bereiche derselben Verfestigungsstation können zum Beispiel basierend auf unterschiedlichen Prozessparametern gesteuert werden.
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Ebenso ist es möglich, eine zeitliche Steuerung der Prozessparameter in derselben Verfestigungsstation auszuführen. Zum Beispiel können auch verschiedene Bereiche derselben Verfestigungsstation in Förderrichtung unterschiedlich parametriert werden, zum Beispiel unterschiedliche Aufbringkräfte und unterschiedliche Temperaturen bereitstellen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zwei unterschiedliche Verfestigungsstationen bereitzustellen, in denen unterschiedliche Parameter verwendet werden, beispielsweise unterschiedliche Aufbringkräfte und unterschiedliche Temperaturen. Grundsätzlich ist im Rahmen dieser Anmeldung die Verwendung der Begriffe „Aufbringkraft“ bzw. „Kraft“ und „Anpressdruck“ bzw. „Druck“ synonym verwendbar, da mit einer Veränderung der Aufbringkraft auf eine bestimmte Komponente der elektronischen Baugruppe auch der Anpressdruck verändert wird und umgekehrt.
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Bei dem beschriebenen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass nach wenigstens einer Verfestigungsstation eine, insbesondere aktiv gekühlte, Kühlstrecke durchlaufen wird. Die teilweise oder vollständig hergestellte Baugruppe kann somit nach Verlassen der Verfestigungsstation, in der, wie zuvor beschrieben, eine aktive Temperierung der Baugruppe durchgeführt wird, eine Kühlstrecke durchlaufen, sodass die teilweise hergestellte oder fertige Baugruppe definiert abgekühlt werden kann.
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Bei der Kühlstrecke kann es sich zum einen um eine passive Kühlstrecke handeln, das bedeutet, dass entlang der Kühlstrecke eine Raumtemperatur vorliegt, sodass die zuvor aktiv temperierte Baugruppe demgegenüber abkühlen kann. Ebenso kann eine aktiv gekühlte Kühlstrecke durchlaufen werden, indem wenigstens eine Kühleinrichtung betrieben wird, die die Temperatur der Baugruppe, die die wenigstens eine Verfestigungsstation verlässt, aktiv abkühlt. Werden mehrere Verfestigungsstationen verwendet, kann die Kühlstrecke insbesondere zwischen den wenigstens zwei Verfestigungsstationen angeordnet sein bzw. zwischen der wenigstens einen ersten Verfestigungsstation und wenigstens einer zweiten Aufbringstation. Dies erlaubt insbesondere, dass bei Eintreten in die zweite Verfestigungsstation die Baugruppe wieder auf eine definierte Starttemperatur, zum Beispiel Raumtemperatur, abgekühlt sein kann. Beispielsweise kann ein Verfestigungsverhalten des Isolationskörpers dabei definiert beeinflusst werden, insbesondere eine weitere Verfestigung des auf einen ersten Verfestigungsgrad verfestigten Isolationskörpers, beispielsweise bei Verwendung eines Epoxidharzes, verlangsamt oder angehalten werden, um erst nach Fügen der elektronischen Komponente auf dem Isolationskörper ein vollständiges Verfestigen des Isolationskörper durch erneute Temperierung, insbesondere auf eine zweite Temperatur bis zu einem zweiten Verfestigungsgrad, zu bewirken.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe, insbesondere einer Metallkernleiterplatte, umfassend eine in einem Betriebszustand wärmeerzeugende elektronische Komponente, einen eine Kühlstruktur bereitstellenden Grundkörper und einen zwischen der elektronischen Komponente und dem Grundkörper angeordneten, insbesondere wärmeleitenden und/oder elektrisch isolierenden, Isolationskörper, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, den, insbesondere folienartigen, Isolationskörper auf dem Grundkörper und die elektronische Komponente auf dem Isolationskörper in einem kontinuierlichen Prozess aufzubringen.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, sind vollständig auf die Vorrichtung übertragbar. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Die Vorrichtung weist sämtliche zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Einrichtungen bzw. Stationen auf, insbesondere die wenigstens eine beschriebene Aufbringstation, die wenigstens eine beschriebene Verfestigungsstation und gegebenenfalls die optionalen weiteren Stationen, zum Beispiel die beschriebene Fördereinrichtung, eine Abziehstation und dergleichen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 einen Ausschnitt einer Vorrichtung zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 3 einen weiteren Ausschnitt der Vorrichtung von 2.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe 2, die einen Grundkörper 3 aufweist, der auch als Kühlkörper bezeichnet bzw. verstanden werden kann. Die Baugruppe 2 weist ferner eine in einem Betriebszustand wärmeerzeugende elektronische Komponente 4 auf, die beispielsweise als Halbleiterbauelement ausgebildet ist. Im hergestellten Zustand ist zwischen dem Grundkörper 3 und der elektronischen Komponente 4 ein Isolationskörper 5 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Isolationskörper 5 elektrisch isolierend und wärmeleitend ausgeführt, sodass Wärme, die in dem Betriebszustand von der elektronischen Komponente 4 erzeugt wird, durch den Isolationskörper 5 in den Grundkörper 3 abgeführt werden kann. Der Isolationskörper 5 kann als Isolationsschicht zwischen Grundkörper 3 und Komponente 4 verstanden werden. Wie in 2, 3 beschrieben wird, kann der Isolationskörper 5 folienartig bzw. als Folie ausgeführt sein.
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Die Vorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, die elektronische Baugruppe 2 in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess herzustellen, insbesondere in einem Walzprozess. Dazu stellt die Vorrichtung 1 eine Fördereinrichtung 6 bereit. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Fördereinrichtung 6 ein erstes Förderband 7 und ein zweites Förderband 8 auf, die endlos um Walzen 9 umlaufen. Das erste Förderband 7 weist eine Oberflächenstrukturierung 10 auf, die mit einer Kühlstruktur 11 des Grundkörpers 3 korrespondiert. Mit anderen Worten kann der Grundkörper 3 mit seiner Kühlstruktur 11 in die Oberflächenstrukturierung 10 des ersten Förderbands 7 eingesetzt werden und ist dadurch zum einen definiert positioniert, wobei die bei Aufbringen des Grundkörpers 3 auf die Vordereinrichtung 6 eingenommene Position eingehalten wird. Die Kühlstruktur 11 kann beispielsweise als sogenannte „Pin-Fin-Struktur“ ausgebildet sein oder jedwede andere beliebige Kühlstruktur, beispielsweise in Form von Rippen, ausbilden.
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Nach Aufbringen des Grundkörpers 3 auf die Fördereinrichtung 6 wird der Grundkörper 3 zu einer in diesem Ausführungsbeispiel gemeinsamen Aufbringstation 12 befördert, in der der Isolationskörper 5 zusammen mit der elektronischen Komponente 4 gemeinsam auf dem Grundkörper 3 aufgebracht wird. Wie nachfolgend in Bezug auf 2, 3 beschrieben wird, ist ein getrenntes Aufbringen von Isolationskörper 5 und elektronischer Komponente 4 ebenso möglich, zum Beispiel in getrennten Aufbringstationen. Wie in 1 dargestellt, wird der Grundkörper 3 zusammen mit dem auf dem Grundkörper 3 angeordneten Isolationskörper 5 und der Komponente 4 nach der gemeinsamen Aufbringstation 12 mittels der Fördereinrichtung 6 in eine gemeinsame Verfestigungsstation 13 gefördert.
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Die Verfestigungsstation 13 ist dazu ausgebildet, mittels mehrerer Walzen 14 bzw. Walzenpaare eine definierte Aufbringkraft bzw. einen definierten Anpressdruck auf die Komponente 4, den Isolationskörper 5 und den Grundkörper 3 auszuüben, insbesondere mittels in Bezug auf die Fördereinrichtung 6 gegenüberliegend angeordneter Walzen 14 eines Walzenpaars. In der Verfestigungsstation 13 kann die Aufbringkraft bzw. der Anpressdruck, mittels der die Walzen 14 auf Grundkörper 3, Isolationskörper 5 und Komponente 4 pressen, eingestellt werden. Dabei kann insbesondere ein Sicherheitselement, das nicht näher dargestellt ist, verwendet werden, um das Überschreiten einer definierten Maximalkraft zu verhindern.
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Ferner ist es möglich, dass eine definierte Temperierung innerhalb der Verfestigungsstation 13 ausgeführt wird, d.h., dass eine gezielte Temperatur eingestellt wird oder ein bestimmtes Temperaturprofil durchlaufen wird. Das Temperaturprofil kann zeitlich oder örtlich durchlaufen werden, sodass beispielsweise die Temperatur innerhalb der Verfestigungsstation 13 in Abhängigkeit von der Zeit gesteuert wird oder verschiedene Bereiche bzw. Unterbereiche der Verfestigungsstation 13 auf verschiedene Temperaturen temperiert werden. Durch die Temperierung verfestigt sich der Isolationskörper 5, der beispielsweise aus einem Epoxidharz hergestellt ist und verbindet so den Grundkörper 3 mit der elektronischen Komponente 4. Nach Verlassen der Verfestigungsstation 13 kann sich optional eine Kühlstrecke 15 anschließen, in der die hergestellte elektronische Baugruppe 2 abkühlen kann.
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2, 3 zeigen ebenfalls eine Vorrichtung 1, die zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe 2 ausgebildet ist, welche elektronische Baugruppe 2 wiederum einen Grundkörper 3, einen Isolationskörper 5 und eine elektronische Komponente 4 umfasst, die in einem Betriebszustand Wärme erzeugt. Es werden daher für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, wie diese bei der Beschreibung von 1 verwendet wurden. Grundsätzlich können die Walzen 9, 14 sowie die Fördereinrichtung 6 wie in der Vorrichtung von 1 ausgeführt sein, sodass sich die Beschreibung von 1 entsprechend übertragen lässt. Im Unterschied zu der Vorrichtung 1 aus 1 wird in der Vorrichtung 1 von 2, 3 ein getrenntes Aufbringen des Isolationskörper 5 und der elektronischen Komponente 4 durchgeführt.
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Wie zuvor beschrieben, wird zunächst der Grundkörper 3 mit seiner Kühlstruktur 11 auf die Oberflächenstrukturierung 10 der Fördereinrichtung 6 aufgebracht. Anschließend wird in einer ersten Aufbringstation 16 der Isolationskörper 5 auf den Grundkörper 3 aufgebracht, insbesondere mittels einer Walze. Optional ist dargestellt, dass auf dem Isolationskörper 5 eine Schutzfolie 17 aufgebracht sein kann, die den Isolationskörper 5 schützt. Nach Aufbringen des Isolationskörpers 5 auf dem Grundkörper 3 in der ersten Aufbringstation 16, wird der Grundkörper 3 mit dem Isolationskörper 5 in eine erste Verfestigungsstation 18 verbracht.
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Grundsätzlich kann die erste Verfestigungsstation 18 analog zu der gemeinsamen Verfestigungsstation 13 betrieben werden. Hierbei können sich jedoch die Parameter ändern, die beispielsweise in Bezug auf die Aufbringkraft bzw. den Anpressdruck und die Temperierung bzw. die gewählte Prozesstemperatur eingestellt werden. In der ersten Verfestigungsstation 18 wird ebenfalls über Walzen 14 ein definierter Anpressdruck bzw. eine definierte Aufbringkraft auf den Isolationskörper 5 und den Grundkörper 3 bewirkt. Dabei kann die Schutzfolie 17, die wie beschrieben optional ist, den Isolationskörper 5 schützen. In der ersten Verfestigungsstation 18 kann der Isolationskörper 5 zumindest teilweise verfestigen und so eine Verbindung mit der Oberfläche des Grundkörpers 3 eingehen. Es kann jedoch insbesondere vorgesehen sein, dass der Isolationskörper 5 nicht vollständig verfestigt, um anschließend die elektronische Komponente 4 noch mit dem Isolationskörper 5 verbinden zu können.
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Optional kann sich nach Verlassen der ersten Verfestigungsstation 18 eine (erste) Kühlstrecke 15 anschließen, um den Grundkörper 3 und den Isolationskörper 5 zu kühlen. Dabei kann eine passive Kühlung, d.h. eine Reduzierung der Temperatur gegenüber der ersten Verfestigungsstation 18 oder eine aktive Kühlung, beispielsweise auf eine definierte Kühltemperatur, gewählt werden. Ebenfalls optional kann sich an die Kühlstrecke bzw. direkt an die erste Verfestigungsstation 18 eine Abziehstation 19 anschließen, in der die, wie bereits beschrieben, optionale Schutzfolie 17 von dem Isolationskörper 5 abgezogen werden kann.
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Die in 2 im rechten Bereich endende Prozessstrecke wird im linken Bereich in 3 fortgesetzt. Auf den Isolationskörper 5, von dem optional die Schutzfolie 17 in der Abziehstation 19 abgezogen wurde, wird in einer zweiten Aufbringstation 20 die elektronische Komponente 4 aufgesetzt bzw. aufgebracht. Nach der zweiten Aufbringstation 20 kann der Grundkörper 3 mit dem Isolationskörper 5 und der aufgesetzten elektronischen Komponente 4 mittels der Fördereinrichtung 6 einer zweiten Verfestigungsstation 21 zugeführt werden. Grundsätzlich kann die zweite Verfestigungsstation 21, wie die zuvor beschriebene gemeinsame Verfestigungsstation 13 bzw. die zuvor beschriebene erste Verfestigungsstation 18 betrieben werden.
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Bei der Wahl der Prozessparameter, insbesondere der Aufbringkraft bzw. dem Anpressdruck und der Temperierung können hierbei wiederum andere Parameter gewählt werden. Beispielsweise können in der ersten Verfestigungsstation 18 eine Temperatur von 80 °C und ein Anpressdruck von 6 MPa eingestellt werden, wobei in der zweiten Verfestigungsstation 21 eine Temperatur von 180 °C und ein Anpressdruck von 10 MPa gewählt werden kann. Die Werte sind für die jeweilige herzustellende elektronische Baugruppe 2 auszuwählen bzw. beliebig anpassbar. Die zweite Verfestigungsstation 21 weist ebenfalls Walzen 14 bzw. Walzenpaare auf, wie dies bereits zuvor in Bezug auf die gemeinsame Verfestigungsstation 13 bzw. die erste Verfestigungsstation 18 beschrieben wurde. In der zweiten Verfestigungsstation 21 wird das Material des Isolationskörpers 5 insbesondere vollständig ausgehärtet, sodass eine feste Verbindung zwischen dem Grundkörper 3 und der elektronischen Komponente 4 hergestellt wird.
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Nach Verlassen der zweiten Verfestigungsstation 21 kann sich, wiederum optional, eine (zweite) Kühlstrecke 15 anschließen. Am Ende der Fördereinrichtung 6 kann die hergestellte elektronische Baugruppe 2 entnommen werden und gegebenenfalls weiteren Prozessschritten zugeführt werden. Beispielsweise kann eine weitere Behandlung von Leiterelementen der elektronischen Komponente 4 oder anderweitige beliebige Prozessschritte durchgeführt werden. Ersichtlich stellt die Vorrichtung 1 in beiden Ausführungsbeispielen einen kontinuierlichen Prozess, insbesondere einen kontinuierlichen Walzprozess, dar, mittels dem die elektronische Baugruppe 2 hergestellt werden kann, ohne aufwändige einzelne diskontinuierliche Prozessschritte in unterschiedlichen Anlagen zu erfordern.
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Sämtliche in Bezug auf die einzelnen Fig. gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig untereinander austauschbar, miteinander kombinierbar und aufeinander übertragbar. Als optional beschriebene Vorrichtungen bzw. Einrichtungen oder Prozessschritte können beliebig kombiniert oder realisiert werden oder entfallen. Die Vorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, das hierin beschriebene Verfahren auszuführen. Mit anderen Worten kann das hierin beschriebene Verfahren auf der Vorrichtung 1 ausgeführt werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Baugruppe
- 3
- Grundkörper
- 4
- Komponente
- 5
- Isolationskörper
- 6
- Fördereinrichtung
- 7
- erstes Förderband
- 8
- zweites Förderband
- 9
- Walze
- 10
- Oberflächenstrukturierung
- 11
- Kühlstruktur
- 12
- gemeinsame Aufbringstation
- 13
- gemeinsame Verfestigungsstation
- 14
- Walze
- 15
- Kühlstrecke
- 16
- erste Aufbringstation
- 17
- Schutzfolie
- 18
- erste Verfestigungsstation
- 19
- Abziehstation
- 20
- zweite Aufbringstation
- 21
- zweite Verfestigungsstation
