DE19640255A1 - Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem kunststoffumspritzten Leadframe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem kunststoffumspritzten Leadframe

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem kunststoffumspritzten Lead­ frame.
Für spezielle Anwendungen, beispielsweise für berührungslose KFZ-Pedalschalter, die einen Hall-Sensor-IC enthalten, benö­ tigt man Module, die verschiedenen Anforderungen genügen müs­ sen: Einerseits müssen elektronische Komponenten, also Halb­ leiterschaltkreise und diskrete Komponenten, auf einem Träger zusammengehalten werden und es müssen die elektrischen Ver­ bindungen, sowohl unter den Komponenten, als auch nach außen über einen Steckverbinder oder Kabelabgang, gegeben sein. An­ dererseits erfordern manche Anwendungen die Aufnahme eines zunächst losen Extrateils, das nicht auf den Träger gelötet wird, das jedoch trotzdem eine festgelegte Position relativ zu bestimmten elektronischen Komponenten im Modul annehmen und behalten soll.
Beim herkömmlichen Modulaufbau werden die Komponenten auf Leiterplatten, evtl. in Nutzen, bestückt und gelötet. Für die Verbindung nach außen ist entweder ein Steckverbinder oder ein Kabel an der Leiterplatte angelötet. Die bestückte Lei­ terplatte wird dann in einem Gehäuse angebracht und evtl. mit einer Vergußmasse oder einem Lack abgedichtet. Auf das Gehäuse kommt oft noch ein Deckel. Dieser bekannte Modulauf­ bau ist fertigungstechnisch aufwendig und auch vom erforder­ lichen Platzbedarf her noch nicht völlig zufriedenstellend.
Von anderen Anwendungen her an sich bekannt, sind auch moder­ nere Fertigungsverfahren, bei denen metallische Systemträger, sogenannte Leadframes, mit Bauelementen bestückt und anschließend mit Kunststoff umspritzt werden. Als problema­ tisch dabei stellen sich im konkreten Anwendungsfall immer wieder die rationelle Umsetzung dieser Fertigungstechnik im Zusammenhang mit automatisierten Bestückungs- und Umspritz­ stationen heraus. Hinzu kommt, daß lose Einzelteile, die mit definierter Geometrie in das Modul eingefügt werden sollen, nicht ohne weiteres umspritzt werden können, da aufgrund des hohen Spritzdrucks solche losen Einzelteile von ihren vorge­ sehenen Positionen durch den Kunststofffluß wegtransportiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein rationel­ les, auf dem Umspritzen von Leadframes basierendes Verfahren anzugeben, das die vorgenannten Möglichkeiten bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls gelöst, bei dem elek­ trische Bauelemente auf noch nicht vereinzelte Leadframes be­ stückt und dort angelötet werden, und bei dem anschließend die bestückten Leadframes in zwei Phasen mit Kunststoff um­ spritzt werden, wobei in einer ersten Spritzphase die Verbin­ dungsstege, mit denen die Leiterbahnen der einzelnen Lead­ frames untereinander und die Leadframes selbst miteinander zusammenhängen, mittels der ersten Spritzgießform spanlos getrennt werden, und wobei anschließend ein Extrateil in eine Nische des während der ersten Spritzphase hergestellten Kunststoffkörpers eingelegt wird, woraufhin der Kunst­ stoffkörper in einer zweiten Spritzphase mit einer zweiten Spritzgießform endumspritzt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren der Zeich­ nung und eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen:
Fig. 1 ein einzelnes Leadframe bzw. Modul in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines Teils des Mo­ duls während der ersten Spritzphase.
Als Basis für das Fertigungsverfahren dient ein gestanztes und galvanisiertes Trägerband 1 wie es im ganz linken Teil der Fig. 1 angedeutet ist. In diesem Trägerband 1 sind ne­ beneinander die einzelnen Leadframes 2 mittels Verbindungs­ stegen 3 angeordnet, wobei zunächst auch die später vonein­ ander isolierten Leiterbahnen der entstehenden Schaltungen jedes Moduls untereinander durch Verbindungsstege 3 noch zu­ sammenhängen. Das Material des Trägerbandes 1 ist üblicher­ weise eine Kupfer-Legierung mit verzinnter Oberfläche. Das Verzinnen kann entweder vor oder nach dem Stanzen durchge­ führt werden. Das Stanzprofil legt bereits die spätere Lei­ terbahnentflechtung fest.
In Fig. 1 sind von links nach rechts aufeinanderfolgend fünf zeitlich aufeinander folgende Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt:
Zunächst, Fig. 1a), wird das gestanzte Trägerband 1 abge­ wickelt, daraufhin, Fig. 1b) werden die Leadframes mit Bau­ elementen 4 bestückt, dann wird der unterhalb des Komponen­ tenbereichs "K" des Leadframes 2 liegende Anschlußbereich "A" gebogen, Fig. 1c) und dann wird, wie dargestellt, beispiels­ weise in zwei Phasen 1d) und e) umspritzt.
Es hat sich herausgestellt, daß es weniger vorteilhaft ist, das Trägerband 1, wie in Fig. 1 vorausgesetzt, nach dem Be­ stücken wieder aufzurollen, in die Umspritzstation zu trans­ portieren und dort das Trägerband 1 wieder abzurollen und erst danach, vor dem eigentlichen Umspritzen, eventuelle Biegungen anzubringen. Besser ist es, wenn das Trägerband 1 zunächst in eine Biege- und Trenn-Station geführt wird, in der Teile der Anschlußbereiche der einzelnen Leadframes gebo­ gen werden und in der das Band in einzelne Leadframestreifen mit jeweils mindestens zwei nebeneinanderliegenden, noch nicht vereinzelten Leadframes getrennt wird und wenn erst da­ nach diese Leadframestreifen jeweils für sich auf einen plat­ tenförmigen Träger zentriert und befestigt der Bestückstation zugeführt werden.
In der Bestückstation kann beispielsweise mittels eines Dis­ pensors in an sich bekannter Weise Lötpaste an den vorgesehe­ nen Lötstellen des Leadframes 2 aufgebracht werden. Nach dem Bestücken der Komponenten erfolgt die Befestigung durch Re­ flow-Löten. Die Wärme muß dabei flexibel steuerbar sein. Sie muß an die Bestückgeschwindigkeit angepaßt werden oder sogar mit der Bestückung getaktet werden. Es muß dafür gesorgt sein, daß die Wärme bei Bandstillstand sicher ausgeschaltet wird.
In der Umspritzstation werden alle beim Leadframestreifen noch vorhandenen Verbindungsstege 3, also auch die der Lei­ terbahnen untereinander durch die an das Leadframe 2 angenä­ herten beiden Hälften der ersten Spritzgießform 6 spanlos getrennt, wie in Fig. 2 angedeutet,. Der nach der ersten Spritzgießphase entstandene Kunststoffkörper 5 ist in der Fig. 1d) dargestellt. Anschließen können eventuelle Extra­ teile, beispielsweise ein U-förmiger Dauermagnet 6, der eine festgelegte Position zum Hall-Sensor-IC 7 einnehmen und be­ halten muß, in eine Nische im Kunststoffkörper 5, die also bereits bei der Gestaltung der ersten Spritzgießform 6 be­ rücksichtigt wurde, eingesetzt werden. Der Dauermagnet wird demnach während der zweiten Spritzphase in definierter Posi­ tion relativ zu einem bestimmten Halbleiterschaltkreis ange­ ordnet und befestigt.
Eventuelle weitere Montageschritte können in den erfindungs­ gemäßen Verfahrensablauf integriert werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls,
  • - bei dem elektronische Bauelemente (4, 7) auf noch nicht vereinzelte Leadframes (2) bestückt und dort angelötet werden,
  • - und bei dem anschließend die bestückten Leadframes (2) in zwei Phasen mit Kunststoff (5) umspritzt werden,
  • - wobei in einer ersten Spritzphase die Verbindungsstege (3), mit denen die Leiterbahnen der einzelnen Leadframes (2) untereinander und die Leadframes (2) selbst miteinander zusammenhängen, mittels der ersten Spritzgießform (6) span­ los getrennt werden,
  • - und wobei anschließend mindestens ein Extrateil in eine Nische des während der ersten Spritzphase hergestellten Kunststoffkörpers (5) eingelegt wird,
  • - woraufhin der Kunststoffkörper (5) in einer zweiten Spritz­ phase mit einer zweiten Spritzgießform endumspritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Leadframes (2) zunächst in Form eines wickelbaren gestanzten und galvanisierten Trägerbandes (1) verwendet werden,
  • - daß anschließend in einer Biege- und Trenn-Station Teile der Anschlußbereiche der einzelnen Leadframes (2) gebogen werden und daß das Band (1) in einzelne Leadframestreifen mit jeweils mindestens zwei nebeneinanderliegenden, noch nicht vereinzelten Leadframes (2) getrennt wird,
  • - und daß diese Leadframestreifen jeweils einzeln auf einem plattenförmigen Träger zentriert und befestigt einer Be­ stückstation zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elek­ tronischen Bauelemente (4, 7) einen Halbleiterschaltkreis (7) umfassen und daß als Extrateil ein Dauermagnet verwendet wird, der durch die zweite Spritzphase in definierter Posi­ tion relativ zum Halbleiterschaltkreis (7) angeordnet und be­ festigt wird.
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