DE10332303A1 - Halterung für Bauteile - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Halterung für Bauteile, wobei die Halterung in wenigstens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften unterteilt ist. Dabei ist das Bauteil an einem ersten Bereich befestigt. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der erste Bereich durch mechanische Krafteinwirkung schwerer als der zweite Bereich deformierbar ist. Die erfindungsgemäße Halterung bzw. das Gehäuse minimiert die eingangs erwähnten Einflüsse auf das in der Halterung befestigte Bauteil.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Halterung für Bauteile mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Zur Verpackung, Befestigung und elektrischen Verbindung von mikroelektronischen Schaltungen (IC) und mikromechanischen Bauteilen, im Folgenden Bauteile genannt, sind aus der industriellen Anwendung durch Spritzpressen (Transfermolden) hergestellte Standard IC-Gehäuse nach 1 bekannt.
  • Wie der Veröffentlichung von Andy Longford, Bob Radloff „Development of premolded leadframe package technologies to suit Photonic and RF applications" zu entnehmen ist, sind weiterhin für empfindliche Bauteile auch vorgeformte Gehäuse nach 2, sogenannte „Premoldgehäuse", bekannt, die je nach Beschaffenheit und Anwendungsgebiet der darin gehalterten Bauelemente mit verschiedenen Mitteln vergossen und oder mit Deckeln abgeschlossen werden können.
  • Bei den genannten Gehäusevarianten nach 1 und 2 werden auf das Bauteil mechanische Belastungen ausgeübt. Insbesondere bei der Verpackung durch Umspritzen wird auf das Bauteil mechanischer Stress ausgeübt. Verformungen des Gehäuses durch äußere Kräfte und durch unterschiedliche thermische Ausdehnung werden ebenfalls auf das Bauteil übertragen. Vorgeformte Gehäuse zeigen hier ein etwas besseres Verhalten, weil das Bauteil nicht mehr vollständig von einer Spritzmasse umschlossen ist. Verformungen des Gehäusebodens werden aber weiterhin auf das daran befestigte Bauteil übertragen. Insbesondere wenn es sich bei dem Bauteil um einen mikromechanisch ausgeführten Drehratensensor handelt, kommt es bei Verformung zu einer starken Beeinflussung der Messgenauigkeit.
    •
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Halterung für Bauteile, wobei die Halterung in wenigstens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften unterteilt ist. Dabei ist das Bauteil an einem ersten Bereich befestigt. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der erste Bereich durch mechanische Krafteinwirkung schwerer als der zweite Bereich deformierbar ist. Wirkt auf die Halterung eine äußere Kraft, so kommt es zur Verformung des leichter deformierbaren Bereiches, während der Bereich, an dem das Bauteil befestigt ist im wesentlichen nicht oder weniger verformt wird.
  • Die erfindungsgemäße Halterung bzw. das Gehäuse minimiert die eingangs erwähnten Einflüsse auf das in der Halterung befestigte Bauteil. Dies ist besonders wichtig, wenn das Bauteil ein mikromechanisches Bauteil ist, wie z.B. ein mikromechanischer Drehratensensor oder Beschleunigungssensor. Mechanische Verspannungen haben bei solchen Sensoren starken Einfluss auf die Messgenauigkeit.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bereiche durch unterschiedliche Materialien und oder Materialzusammensetzungen ausgeführt sind, die sich dadurch auszeichnen, dass sie unterschiedlich deformierbar sind. Unterschiedliche Materialien können z.B. Kunststoff und Metall sein. Unterschiedliche Mate rialzusammensetzungen sieht z.B. vor, dass die Halterung aus einem Kunststoff mit unterschiedlichen Weichmacheranteilen besteht.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bereiche durch unterschiedliche Materialstärken ausgeführt sind. Bereiche mit geringerer Dicke verformen sich bevorzugt unter Einwirkung äußerer Kräfte. Bereiche mit größerer Dicke verformen sich deutlich weniger und sind daher dazu geeignet, das empfindliche Bauteil zu halten. Die beiden o.g. Ausgestaltungen sind besonders vorteilhaft bei Belastungen durch äußeren Druck und Verbiegung.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich durch geeignete flexible, insbesondere faltenbalgähnliche, Strukturen ausgeführt ist. Hierdurch wird eine große Verformbarkeit erreicht, die auch bei Zugbelastungen wirksam ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Bereich durch geeignete versteifende Strukturen ausgeführt ist. Hierunter fallen z.B. geeignete Profile, die den Bereich in wenigstens einer Vorzugsrichtung zusätzlich stabilisieren. Bei gleichem Materialeinsatz kann gegenüber einem unprofilierten Bereich eine wesentlich höhere Festigkeit und damit geringere Deformierbarkeit erreicht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens in einem Teilbereich des ersten Bereichs wenigstens eine Verstärkung vorhanden ist. Diese Verstärkung kann eine stabile Auflage auf der Halterung sein, die an der Oberfläche des ersten Bereich befestigt ist und somit diesen Bereich zusätzlich versteift. Die Verstärkung kann auch als Bewehrung in die Oberfläche des ersten Bereichs eingelassen sein, oder vom ersten Bereich völlig umschlossen sein. Weiterhin kann die Verstärkung auch eine Auflage auf der Halterung, zwischen dem ersten Bereich und dem Bauelement be findlich, insbesondere ein „Diepad" sein, geeignet um eine Anpassung der thermischen Ausdehnung von Halterung und Bauteil zu ermöglichen." Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Halterung wenigstens einen, insbesondere nach wenigstens einer Seite offenen, Hohlraum enthält, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass in dem Hohlraum wenigstens ein Bauteil Platz findet. Der Hohlraum kann mit einem Deckel verschlossen sein, der ebenso wie die Halterung selbst Bereiche aufweisen kann, die unterschiedlich schwer deformierbar sind. Sind diese Bereiche geeignet ausgeführt, kann der Deckel sich ebenso definiert verformen wie die Halterung selbst. Dadurch wird eine definierte Verformung der Halterung begünstigt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Halterung für wenigstens ein mikromechanisch ausgestaltetes Bauteil vorgesehen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das mikromechanisch ausgestaltete Bauteil wenigstens ein Substrat und wenigstens ein an dem Substrat aufgehängtes bewegliches Teil enthält.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
    •
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • 1 zeigt beispielhaft ein mikroelektronisches Bauteil durch Spritzpressen (Transfermolden) verpackt gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 stellt eine bekannte Ausführung eines vorgeformten Gehäuses dar.
  • 3 zeigt ein Gehäuse unter mechanischer Belastung.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung der Halterung für Bauteile in Form eines Gehäuses.
  • 5 stellt das Verhalten eines Gehäuses nach 4 bei Durchbiegung dar.
  • 6 stellt eine erfindungsgemäße Ausführung mit leicht deformierbaren Bereichen in faltenbalgähnlicher Struktur dar.
  • 7 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung mit zusätzlich verstärkten schwer deformierbaren Bereichen.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Anhand der im folgenden beschriebenen Ausführungsformen soll die Erfindung detailliert dargestellt werden.
  • 1 zeigt beispielhaft ein mikroelektronisches Bauteil 11 und ein mikromechanisches Bauteil 12 mit Kappe 13. Die Bauteile 11, 12 sind elektrisch untereinander und mit den äußeren Anschlüssen 15 durch Bonddrähte 14 verbunden. Die Bauteile 11, 12 befinden sich auf einem Träger 16 und sind von einer Vergussmasse 17 komplett umschlossen nach Stand der Technik.
  • 2 stellt eine bekannte Ausführung eines vorgeformten Gehäuses dar; bestehend aus einem Träger 21, einer Anordnung von elektrischen Anschlüssen 22, dem sogenannten „Leadframe", und einem Deckel 23. Auf dem Träger 21 ist das Bauteil 24 befestigt. Der Hohlraum 25 kann mit einem Gel oder einer anderen Substanz verfüllt sein.
  • 3 zeigt ein Gehäuse 31 nach 2, das mittels Anschlüsse 32 auf einer Leiterplatte 33 befestigt ist. Eine Deformation der Leiterplatte 33, z.B. durch Biegen, wird über die daran angelöteten Anschlüsse 32 auf das Gehäuse 31 übertragen und führt zu einer Deformation desselben. Mit dem Gehäuse deformiert sich auch das darin befestigte Bauteil (hier nicht dargestellt).
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung der Halterung für Bauteile in Form eines Gehäuses. Es besteht aus einem Träger 42 mit einem schwer deformierbaren Bereich 45 und einem leicht deformierbaren Bereich 46. Das Bauteil 43 ist am schwer deformierbaren Bereich 45 befestigt. Das Gehäuse weist Anschlüsse 41 auf und ist mit einem Deckel 44 verschlossen. Der schwer deformierbare Bereich 45 zeichnet sich in diesem Ausführungsbeispiel durch relativ große Materialstärke aus, und der leicht deformierbare Bereich 46 weist eine relativ geringe Materialstärke auf.
  • 5 stellt das Verhalten eines Gehäuses nach 4 bei Durchbiegung der Leiterplatte 51 dar. Über die Anschlüsse 52 werden dabei Kräfte in das Gehäuse eingeleitet. Leicht deformierbare Bereiche 53 verbiegen sich stärker als schwer deformierbare Bereiche 54. Daher verbiegt sich auch das am schwer deformierbaren Bereich 53 befestigte Bauelement vergleichsweise weniger als im Beispiel in 3 dargestellt.
  • 6 stellt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Halterung in Form eines Gehäuses, bestehend aus einem Träger mit einem schwer deformierbaren Bereich 61 und leicht deformierbaren Bereichen 62, Anschlüssen 63 und einem Deckel 64 dar. Am schwer deformierbaren Bereich 61 ist das Bauteil 65 befestigt. Die leicht deformierbaren Bereiche 62 zeichnen sich dadurch aus, dass sie zusätzlich zur geringeren Materialstärke noch eine faltenbalgartige Struktur aufweisen. Dieser Faltenbalg ist auch unter Einwirkung von Zugkräften leicht deformierbar.
  • 7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Halterung ähnlich der in 6 gezeigten, bestehend aus einem Träger mit schwer deformierbaren Bereich 71, einer daran befestigten Verstärkung 72 und leicht deformierbaren Bereichen 74, Anschlüssen 75 und einem Deckel 76. An der Verstärkung 72 ist das Bauteil 65 befestigt.

Claims (10)

  1. Halterung für Bauteile (43), wobei – die Halterung in wenigstens zwei Bereiche (45, 46) mit unterschiedlichen Eigenschaften unterteilt ist, und – das Bauteil (43) an einem ersten Bereich (45) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Bereich (45) durch mechanische Krafteinwirkung schwerer als der zweite Bereich (46) deformierbar ist.
  2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (45, 46) durch unterschiedliche Materialien und oder Materialzusammensetzungen ausgeführt sind.
  3. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (45, 46) durch unterschiedliche Materialstärken ausgeführt sind.
  4. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (62) durch geeignete flexible, insbesondere faltenbalgähnliche, Strukturen ausgeführt ist.
  5. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (61) durch geeignete versteifende Strukturen ausgeführt ist.
  6. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Teilbereich des ersten Bereichs (71) wenigstens eine Verstärkung (72), insbesondere zur Anpassung der thermischen Ausdehnung, vorgesehen ist.
  7. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einen, insbesondere nach wenigstens einer Seite offenen, Hohlraum (47) enthält, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass in dem Hohlraum (47) wenigstens ein Bauteil (43) Platz findet.
  8. Halterung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (47) mit einem geeigneten Deckel (44) verschlossen ist.
  9. Halterung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (44) ebenfalls leicht deformierbar gestaltet ist.
  10. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung für wenigstens ein mikromechanisch ausgestaltetes Bauteil (43) vorgesehen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das mikromechanisch ausgestaltete Bauteil (43) wenigstens ein Substrat und wenigstens ein an dem Substrat aufgehängtes bewegliches Teil enthält.
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