DE19833039A1 - Elektronisches Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem auf einem Substrat (1) wenigstens ein elektronisches Element (2) angeordnet ist, das durch ein im Transfermold-Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement (3) verkapselt ist. Das Substrat (1) weist unterhalb des Spritzelements (3) eine Bohrung (4) auf, die als Anspritzkanüle für das Spritzelement (3) (Fig. 2) dient (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil, bei dem auf einem Substrat wenigstens ein elektronisches Element angeordnet ist, das durch ein im Transfermold- Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement verkapselt ist. Sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Her­ stellung dieser elektronischen Bauteile.

Das Transfermold-Spritzverfahren wird in der Halblei­ tertechnik üblicherweise zum Verkapseln von integrier­ ten Schaltungen verwendet. Dabei werden die zu verkap­ selnden Strukturen und Bauteile mit einer Form abge­ deckt, in die über einen seitlichen Angußkanal das Spritzmaterial hineingepreßt wird. Das dadurch entste­ hende Spritzelement ist fest mit dem Substrat verbunden und verkapselt die gewünschte Struktur bzw. die ge­ wünschten Bauteile. Als Spritzmaterial wird üblicher­ weise ein nicht transparentes Kunststoffmaterial ver­ wendet.

In der Optoelektronik gibt es Anwendungsfälle, bei denen auf einem Substrat mehrere optoelektronische Bau­ teile getrennt voneinander verkapselt werden müssen. Dies ist beispielsweise bei 7-Segment-Anzeigen der Fall, mit deren Hilfe sich beispielsweise Zahlen dar­ stellen lassen. Hierbei weist jedes Segment eine Licht­ quelle auf, die durch ein Spritzelement verkapselt wird. Als Spritzmaterial wird hierbei ein transparentes Material verwendet, um durch Ansteuerung der Licht­ quelle das Segment, d. h. insbesondere das Spritzele­ ment, zum Leuchten zu bringen.

Da bei Darstellung einer bestimmten Ziffer mittels ei­ ner derartigen 7-Segment-Anzeige nicht jedesmal alle Segmente leuchten müssen, muß gewährleistet sein, daß das Licht einer Lichtquelle eines Segments nicht in ein gerade nicht beleuchtetes, benachbartes Segment ein­ strahlt.

Um dies zu erreichen, müssen die einzelnen Spritzele­ mente völlig getrennt voneinander auf dem Substrat an­ geordnet werden. Mit dem derzeitigen Spritzverfahren ist dies jedoch insbesondere für das mittlere Spritze­ lement, das von den anderen Spritzelementen umgeben ist, besonders schwierig zu realisieren, da der Anguß­ kanal seitlich herausgeführt werden muß. Die Abstände der umgebenden Spritzelemente sind jedoch so gering, daß es sich nicht vermeiden läßt, daß der Angußkanal zum mittleren Spritzelement eine, wenn auch geringfü­ gige Verbindung zu den beiden äußeren Spritzelementen eingeht, zwischen denen der Angußkanal hindurchgeführt wird.

Eine noch so geringe Verbindung hat jedoch den Effekt, daß bei Ansteuerung eines der auf diese Weise verbun­ denen Segmente das dort erzeugte Licht auch in das ver­ bundene, nicht angesteuerte Segment einstrahlt und die­ ses dann auch schwach zu leuchten beginnt.

Für eine hochwertige 7-Segment-Anzeige ist es jedoch wünschenswert, daß lediglich die angesteuerten Segmente leuchten und alle anderen völlig dunkel bleiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauteil sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, bei dem eine zuverlässigere Ver­ kapselung der einzelnen Bauteile ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß weist das Substrat unterhalb des Sprit­ zelements eine Bohrung als Anspritzkanüle für das Spritzelement auf. Auf diese Weise kann auf die seitli­ chen Angußkanäle verzichtet werden, wodurch auch die oben beschriebene Problematik beim Spritzen von einge­ schlossenen Strukturen vermieden wird. Das Spritzen der einzelnen Spritzeleinente erfolgt von der Unterseite des Substrats über die einzelnen Anspritzkanülen. Auf diese Art und Weise können auf einem Substrat vor allem auch dann mehrere Spritzelemente völlig voneinander getrennt angeordnet werden, wenn ein Spritzelement durch umge­ bende Spritzelemente seitlich nicht zugänglich wäre.

Diese Art der Verkapselung ist für alle elektronischen Bauteile verwendbar. Besonders zweckmäßig ist jedoch sein Einsatz bei optoelektronischen Bauelementen, bei denen die Spritzelemente als Lichtleitertürme wirken und es dabei von besonderer Bedeutung ist, daß die ein­ zelnen Lichtleitertürme völlig voneinander getrennt auf einem Substrat angeordnet sind.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung wer­ den anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein elektronisches Bauteil,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Li­ nie II-II der Fig. 1.

In den Zeichnungen ist beispielhaft ein elektronisches Bauteil dargestellt, bei dem auf einem Substrat 1 eine Vielzahl von elektronischen Elementen 2 angeordnet sind. Jedes dieser elektronischen Elemente 2 ist durch ein im Transfermold-Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement 3 verkapselt.

Das Substrat 1 weist unter jedem Spritzelement 2 eine Bohrung 4 auf, die als Anspritzkanüle für das zugehö­ rige Spritzelement 3 dient. Bei der Herstellung der Spritzelemente 3 wird das Spritzmaterial, bei dem es sich üblicherweise um ein Kunststoffmaterial handelt, von der Unterseite des Substrats durch die Bohrungen 4 zugeführt, wie das in Fig. 2 mit dem Pfeil 5 angedeutet ist. Auf der Oberseite des Substrats ist eine komple­ mentär zu den einzelnen Spritzelementen ausgebildete Form aufgesetzt, wie das aus der Praxis hinlänglich be­ kannt ist.

Nachdem jedes einzelne Spritzelement 3 eine separate Anspritzkanüle aufweist, die von der Unterseite des Substrats zugänglich ist, können die einzelnen Spritze­ lemente völlig voneinander getrennt auf dem Substrat angeordnet werden. Dabei sind Abstände zwischen den einzelnen Segmenten von beispielsweise 0,5 mm völlig problemlos zu realisieren.

Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung von elektronischen Bauteilen ist besonders für die Herstel­ lung von optoelektronischen Bauteilen geeignet, bei denen die Spritzelemente ein optoelektronisches Bau­ teil, insbesondere eine Lichtquelle umschließen und die Spritzelemente selbst als Lichtleitertürme wirken. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein solches optoelektronisches Bau­ teil, das hier als 7-Segment-Anzeige ausgebildet ist.

Das optoelektronische Bauteil weist somit sieben, als Lichtleitertürme wirkende Spritzelemente 3 auf, denen eine entsprechende Anzahl an Lichtquellen 2 zugeordnet ist. Das Licht der Lichtquellen 2 wird in den Spritze­ lementen 3 durch Reflektion an den Begrenzungswänden zur Stirnfläche 3a geführt.

Durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Segmente können daher die zugehörigen Stirnflächen 3a beleuchtet werden, um beispielsweise Ziffern darzustellen.

Das in Fig. 1 dargestellte mittlere Segment bildet eine "Insel", das bei den herkömmlichen Herstellungsverfah­ ren nur durch einen Angußkanal gespritzt werden konnte, der zwischen zwei äußeren Segmenten hindurchgeführt worden ist. Aufgrund des relativ geringen Abstands zwi­ schen den zwei äußeren Segmenten von beispielsweise 0,5 mm war es bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht zu vermeiden, daß der Angußkanal auch eine Ver­ bindung zu den beiden äußeren Segmenten aufgebaut hat. Eine noch so kleine Verbindung hat jedoch den Nachteil, daß bei Ansteuerung eines der auf diese Weise verbun­ denen Segmente auch das andere Segment geringfügig zu leuchten beginnt, da das Licht zum Teil auch in das nicht direkt angesteuerte Segment reflektiert wird.

Diese Problematik wird erfindungsgemäß jedoch durch die im Substrat unter den einzelnen Spritzelementen 3 vor­ gesehenen Bohrungen 4 vermieden.

Bedingt durch das Spritzverfahren verbleiben an der Un­ terseite der Substrate im Bereich der Bohrungen 4 Spritzansätze bestehen, die zu einer relativ unsauberen Unterseite des Substrats führen können. Wird das elek­ tronische Bauteil beispielsweise als SMD-Bauteil herge­ stellt, ist jedoch eine relativ glatte Unterseite des Substrats wünschenswert.

Zur Vermeidung der überstehenden Spritzansätze wird da­ her zweckmäßigerweise vor dem Spritzen auf die Unter­ seite des Substrats eine Folie 6, insbesondere eine selbstklebende Kunststoff-Folie aufgebracht. Nach dem Spritzen kann die Folie 6 wieder abgezogen werden, wo­ bei die Spritzansätze mitabgerissen werden, wodurch man eine saubere und glatte Substratunterseite erhält.

Als Spritzmaterial verwendet man zweckmäßigerweise ein Kunststoffmaterial auf Epoxydharzbasis, das im Falle von optoelektronischen Bauelementen transparent ausge­ bildet ist. Unter transparentem Spritzmaterial ist im Rahmen der Erfindung jedoch zweckmäßigerweise kein hochtransparentes Material zu verstehen. Das Material soll vielmehr für das Licht der Lichtquelle 2 derart durchscheinend sein, daß die Lichtquelle 2 in der Auf­ sicht gemäß Fig. 1 nicht als punktförmige Lichtquelle zu sehen ist, sondern vielmehr die gesamte obere Stirnflä­ che 3a gleichmäßig erleuchtet wird. Bei allen anderen Anwendungen kann selbstverständlich auch nicht transpa­ rentes Spritzmaterial Verwendung finden.

Claims (8)

1. Elektronische Bauteil, bei dem auf einem Substrat (1) wenigstens ein elektronisches Element (2) ange­ ordnet ist, das durch ein im Transfermold-Spritzver­ fahren hergestelltes Spritzelement (3) verkapselt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) unter­ halb des Spritzelements (3) eine Bohrung (4) als An­ spritzkanüle für das Spritzelement (3) aufweist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat mehrere elektronische Elemente (2) angeordnet sind, die jeweils durch ein im Transfer­ mold-Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement (3) verkapselt sind, wobei für jedes Spritzelement wenigstens eine zugeordnete Bohrung im Substrat als Anspritzkanüle vorgesehen ist und die einzelnen Spritzelemente (3) völlig voneinander getrennt auf dem Substrat (1) angeordnet sind.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bauteil um ein optoelektronisches Bauteil handelt und die Spritzelemente (3) transpa­ rent ausgebildet sind.

4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem elektronischen Element um eine Lichtquelle handelt und das Spritzelement (3) zur Führung der von der Lichtquelle ausgehenden Licht­ strahlen dient.

5. Verfahren zur Herstellung von elektronischen Bautei­ len, die wenigstens ein elektronisches Element (2) aufweisen, das auf einem Substrat (1) angeordnet und anschließend im Transfermold-Spritzverfahren verkap­ selt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) mit we­ nigstens einer Bohrung (4) versehen wird und das Spritzmaterial zur Verkapselung des elektronischen Elements (2) von der Unterseite des Substrats durch diese Bohrung zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzmaterial transparentes Kunststoffmate­ rial verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Unterseite des Substrats (1) vor dem Bohren eine Folie (6), insbesondere eine Kunststoff- Folie aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (6) nach dem Spritzen wieder entfernt wird.