DE2653169C2

DE2653169C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Schutzschichtumhüllung bei Hybrid-Schichtschaltungen

Info

Publication number: DE2653169C2
Application number: DE19762653169
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Chem. 8000 Muenchen Fonth; Detlef Dipl.- Phys. Dr. 8031 Woerthsee Haberland; Reinhard 8911 Schwifting Nuscheler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2653169B1

Description

Eine Hybridschaltung ist eine komplette elektrisch funktionsfähige Einheit, aber in dieser Form noch nicht für den Anwender brauchbar. Dieser verlangt die Möglichkeit der Beschallung der Baugruppe von außen und eine gewisse mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit, sowie Unempfindlichkeit gegenüber verschiedenen klimatischen Verhältnissen. Zu diesem Zweck bedarf die Schaltung noch einer Kapselung in Form einer Schutzschichtumhüllung unter Anbringung von Kontaktbeinchen.

Es sind zwei Arten von Kapselungen bekannt, die hermetische und die nicht hermetische. Bei der hermetischen Kapselung wird die Schaltung in ein Gehäuse eingebaut, das aus Glas, Metall oder Keramik besteht Diese Gehäuse sind ultrahochvakuumdicht und oft mit einem inerten Schutzgas gefüllt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschichtumhüllung in Form der nicht hermetischen Kapselung. Es liegt hierbei kein Gehäuse und kein Hohlraum vor, sondern die gesamte Schaltung wird mit Hilfe von Kunststoffen umhüllt Die Außenanschlüsse werden bei dieser Kapselung unmittelbar am Substrat angebracht und zwar durch Auflöten sogenannter Anschlußkämme oder Stifte. Die nicht hermetische Kapselung ist kostenmäßig weitaus günstiger als die hermetische. Sie bedarf aber einer äußerst sorgfältigen Entwicklung, um die Vielzahl von äußeren Einflüssen, die auf die umhüllte Schaltung einwirken und die bei der hermetischen Kapselung nicht auftreten, zu vermeiden.

Es sind mehrere Verfahren zur nicht hermetischen Kapselung mittels Pulverbeschichtung bekannt, nämlich das Wirbelsinterverfahren, das elektrostatische Wirbelsintern oder Spritzen oder das Sprühverfahren.

Beim Wirbelsinterverfahren wird das zu umhüllende Teil zweckmäßigerweise mit Infrarot-Strahlung erhitzt und in das Granulat des bei Raumtemperatur festen, aber bei höheren Temperaturen reaktionsfähigen Einkomponentenharzes getaucht. Auf dem heißen Teil erweicht das Kunstharzpulver, bleibt daran kleben und baut dabei Schichten bis zu einigen Zehntelmillimetern in einem Tauchvorgang auf. Die Schichtdicke kann durch mehrmaliges Wiederholen eines Zyklus (Erwärmen und Tauchen), sowie durch Vorwärmtemperatur und Eintauchdauer variiert werden. Anschließend wird das Harz im Ofen nachgehärtet Die Temperatur beim Erwärmen wird durch zwei charakteristische Punkte festgelegt Der obere Grenzpunkt liegt bei 150⁰C, bedingt durch die thermische Belastbarkeit der Lötstel-Jen und der Hybridbauelemente, der untere Hegt bei 120⁰C und ergibt sich aus den spezifischen Verlaufseigenschaften des Beschichtungsmaterials.

Schwierigkeiten treten bei diesem Verfahren immer dann auf, wenn auf den Schaltungen die Bauhöhe der hybridierten Bauelemente verschieden ist und wenn unterschiedliche Oberflächen mit verschiedenem Absorptionsverhalten für Infrarotstrahlung vorliegen. Die Bestrahlungsstärke einer Fläche nimmt mit dem Quadrat der Entfernung zur Strahlenquelle ab. Unter-

'⁵ schiedlich hohe Hybridbausteine haben daher eine verschiedene Entfernung zur Strahlungsquelle und werden dadurch unterschiedlich aufgeheizt Ebenso führen die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften für Infrarotstrahlung der verschiedenen Oberflächen

(z. B. Kunststoffoberfläche von SOT-23-Gehäusen, metallische Oberflächen von Leiterbahnen und Widerständen, Glas- oder Keramikoberflächen des Substrates) zu unterschiedlicher Erwärmung des zu umhüllenden Teils. Da eine Mindesttemperatur für das Kleben und das Verlaufen des Kunststoffpulvers an den erwärmten Oberflächen erforderlich ist, besteht aus den obengenannten Ursachen die Gefahr, daß an manchen Stellen der Schaltung bereits durch erhöhte Wärmeaufnahme eine Überhitzung auftritt. Diese Überhitzung kann insbesondere zur Zerstörung von Halbleiterbausteinen führen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überhitzung, die insbesondere zur Zerstörung der Halbleiterbausteine führen kann, zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei einem Verfahren zur Aufbringung einer Schutzschichtumhüllung für Hybrid-Schichtschaltungen mittels Pulverbeschichtung, wobei die Schaltungen vorher erhitzt werden, erfindungsgemäß jeweils zumindest zwei mit

to Bauelementen bestückte hybridierte Schaltungen mit der bestückten Seite aneinander zugekehrt angeordnet und anschließend von der nicht bestückten Seite her beidseitig und gleichzeitig einer Infrarotstrahlung ausgesetzt werden.

Durch dieses Verfahren ist sichergestellt, daß eine Überhitzung der Bauelemente nicht mehr erfolgen kann, da die Erwärmung der Schaltungsvorderseiten (Bestückungsseite der Substrate) nunmehr ausschließlich indirekt, also durch Wärmeleitung erfolgt. Eine Überhitzung ist so lange unmöglich, solange die Temperatur auf den SchaltungsrUckseiten unter dem kritischen Wert liegt, bei dem die Bauelemente zerstört werden würden.

Durch das Verfahren ist es möglich, eine Vielzahl von Substraten gleichzeitig zu erhitzen. Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß alle Substrate verschiedener Größe und verschiedener Bestückung mit Hybridelementen (sowohl in bezug auf Anzahl als auch auf absorbierende Oberfläche und Masse) in einer bestimmten Zeit und zwar der kürzestmöglichen, Temperaturen erreichen, die zur nicht hermetischen Kapselung nötig sind.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich besonders eine Vorrichtung, bei der die Substrate

^hi mittels Anschlußkämmen in einer Halterung eingespannt sind, wobei die hybridierten Schaltungen zweireihig parallel gehalten werden.

Die Anschlußkämme können dabei gleichzeitig

Anschlußbeinchen der Schaltungen bilden. Diese sind nicht einer Beschichtung ausgesetzt

Der Abstand der einander gegenüberliegenden Substrate bestimmt sich im wesentlichen durch Baugröße der Bestückurigsteile. Dieser Wert ist demnach je nach den Bedürfnissen experimentell festzustellen, so daß sich kein exakter Wert für den gegenseitigen Abstand allgemein aufstellen läßt

Im folgenden soll anhand einer Abbildung das Verfahren gemäß der Erfindung sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gezeigt werden.

Die bestückten Schaltungsplatten 1,2 werden in zwei Reihen (jeweils nur die vorderen beiden Schaltungsplatten gezeigt) angeordnet, wobei sich die Schaltungsplatten jeweils mit ihrer Bestückungsseite gegenüberstehen. Die Bauelemente sind durch Positionsnummern 3,4,5,6 angedeutet Die Schaltungsplatten sind an Anschlußkämmen 7, 8 befestigt, wobei diese ihrerseits in einer

Halterung eingespannt sind. Die Halterung besteht aus Blöcken 9,10, 1 1, 12, die durch die Beaufschlagung einer Andruckkraft (Pfeile 13) zusammengehalten werden und so die Anschlußkämme halten.

Das Verfahren läuft folgendermaßen ab: Die Schaltungsplatten 1, 2 werden mit den Anschlußkämmen 7, 8 gehaltert und zwar derart daß deren Bestückungsseiten jeweils einander gegenüberliegen. Danach wird die Anordnung zwei Infrarctstrahlungsqucllen 14, 15 ausgesetzt die die Platten senkrecht zu ihrer Oberfläche erhitzen, wodurch die Schaltungsplatten bis knapp unter die kritische Temperatur erhitzt werden.

Danach schließt sich in bekannter Weise die Pulverbeschichtung an, die entweder im Wirbelsinterbett (paralleles Eintauchen) oder im Sprühverfahren (Verschieben der beiden Anschlußkämme um eine Schaitungsbreite) vorgenommen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zur Aufbringung einer Schutzschichtumhüllung für Hybrid-SchichtschaHungen mittels Pulverbeschichtung, wobei die Schaltungen vorher erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zumindest zwei mit Bauelementen bestückte hybridierte Schaltungen mit der bestückten Seite einander zugekehrt angeordnet und anschließend von der nicht bestückten Seite her beidseitig und gleichzeitig einer Infrarotstrahlung ausgesetzt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate mittels Anschlußkämmen in einer Halterung eingespannt sind, wobei die hybridierten Schaltungen in zwei Reihen parallel gehalten werden.