DE2931357C2 - Verfahren zum Herstellen eines vollständigen elektronischen Uhren-Bausteins - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 26 20 861 bekannt. Dabei werden dort zusätzlich an der integrierten Schaltung und dem Schwingquarz weitere elektronische Bauelemente, wie Kondensatoren bzw. Trimmkondensatoren, auf dem Leiterrahmen angebracht und befestigt, der danach zugleich als Werkplatte für das Uhren-Räderwerk dient, also spezifisch für den jeweils vorgegebenen Uhrenaufbau ausgelegt sein muß. Die Herstellungskosten eines solchen Uhrenbausteins sind darüber hinaus aber auch sehr stark von der Zahl der notwendigen Bauelemente abhängig, die auf den Leiterrahmen aufgebracht werden müssen. Ein weiterer Nachteil des nach jenem Verfahren hergestellten Uhren-Bausteins ist die Notwendigkeit, daß die Oszillatorfrequenz durch Ziehen des Quarzes mittels eines Trimmkondensators nach Abschluß des Herstellungsprozesses auf die gewünschte Frequenz abgeglichen werden muß. Als zusätzlicher Nachteil muß dabei gesehen werden, daß zumindest dieser Trimmkondensator bis zum Ende des Abgleichvorgangs mechanisch zugänglich bleiben muß, und damit auch Umwelteinflüssen zugänglich ist, die die Langzeitstabilität dieses Bauteils erheblich beeinflussen können.

ίο Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren gattungsgemäßer Art für einen preisgünstigen, standardisierten Uhren-Baustein anzugeben, das den Herstellungsprozeß auch durch Verringerung der Zahl auf den Leiterrahmen aufzubringender Teile wesentlich vereinfacht und dadurch die Herstellungskosten senkt Weiterhin soll es möglich sein, den Vorgang des Abgleichs des Uhren-Bausteins zu vereinfachen und nach Möglichkeit durch ein vollautomatisches Verfahren vorzunehmen. Ferner soll auch die Möglichkeit einer Beschädigung bzw. einer ungewollten Veränderung des frequenzbestimmenden Bauteils während und auch noch auf längere Zeit nach dem Herstellungsvorgang durch äußere Einflüsse auf ein Minimum reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen daaurch gelöst, daß bei dem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zusätzlich die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 Anwendung finden.

Dabei erfolgt die Abgleich-Behandlung des Schwingquarzes zweckmäßigerweise unter einem für die gebündelten Lichtstrahlen durchlässigen Fenster gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 3, um frequenzverändernde äußere Einflüsse (mit Ausnahme dieses Verdampfungs-Abgleichs) während des Abgleichs und danach unter Betriebsgegebenheiten abzuschirmen.

Der Einbau des Schwingquarzes selbst — unmittelbar, oder seinerseits in einem zweiten mit einem Behandlungs-Fenster ausgestatteten eigenen Gehäuse — erfolgt zwackmäßigerweise gemäß Anspruch 4, weil sich danach bei geringerem fertigungstechnischem Aufwand eine hochwertige sowohl mechanische wie auch elektrische Verbindung ergibt.

Der nach dem Einbau in den ansonsten einsatzfertigen Uhren-Baustein erfolgende endgültige (Fein-) Abgleich der Ausgangsfrequenz des Schwingquarzes erfolgt vorteilhafterweise, in als solcher bekannter Weise, unter Verwendung des gebündelten Lichts eines

so Laser, weil dadurch, auch bei Einsatz automatisierter Behandlungseinrichtungen, eine besonders genaue Frequenzeinstellung infolge exakten Materialverdampfungs-Abtrags ermöglicht ist.
Die Verwendung eines als solchen bekannten Schwingquarzes gemäß Anspruch 6 ist aufgrund dessen Geometrie sowohl für den Einbau in die Ausnehmung in der Leiterrahmen-Einbettung als auch für die Eigenresonanz-Abstimmung durch Materialabtrag im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche vereinfacht dargestellten Uhren-Bausteins \ / und nach seiner Fertigstellung im Wege eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zum erfindungsge-

mäßen Verfahren. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Beispiel für einen Leiterrahmen und die ■larauf anzubringenden Bauelemente in der Aufsicht,

F i g. 2 eine Aufsicht auf einen fertigen Baustein,

Fig.3 einen Längsschnitt durch einen fertigen Baustein entlang der in F i g. 2 bezeichneten Linie IH-III,

Fig.4 eine Ansicht der Schmalseite des fertigen Bausteins.

In F i g. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Leiterrahmen, der in einer geeigneten Form aus einer Metallplatte oder einem Blech ausgestanzt ist, und als Grundlage für den Aufbau einer Schaltungsanordnung für einen vollständigen Baustein für eine elektronische Uhr dient An diesem Leiterrahmen 1 werden die einzelnen elektronsichen Bauelemente angebracht Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen integrierten Schaltkreis, der über Zuleitungen 3 mit dem Leiterrahmen 1 verbunden ist Ein Gehäuse 4 mit einem Fenster 5, in welchem ein Schwingquarz 6 eingebaut ist, wird an Teilen 7 des Leiterrahmens 1 angebracht und angeschlossen. Die gestrichelte Linie 8 bezeichnet den Umfang des gemeinsamen Gehäuses 9 für den integrierten Schaltkreis 2 und den Schwingquarz 6.

In F i g. 2 ist eine Aufsicht auf einen fertigen Baustein dargestellt Das so bezeichnete zweite Gehäuse 4 mit dem Fenster 5 ist in eine Ausnehmung 10 des gemeinsamen Gehäuses 9 eingebaut Vom Leiterrahmen 1 sind bestimmte Teile e. :fernt, so daß die übrig gebliebenen Teile außerhalb des Gehäuses 9 nach einer zweckentsprechenden annähernd rechtwinkligen Abbiegung als Anschlüsse 11 für den Baustein verwendet werden können. In einer bevorzugten Ausführung sind die Abmessungen des Gehäuses 9 und der als Anschlüsse 11 verwendeten Teile des Leiterrahmens 1 so gewählt, daß sie denen eines Dual-Inline-Gehäuses entsprechen. Die Ausnehmung 12 im Gehäuse 9 dient der Kennzeichnung der Anschlüsse des Bausteins, wie bei Dual-lnline-Gehäusen üblich. In Fig.3 ist ein Längsschnitt durch den Baustein entlang der in F i g. 2 eingezeichneten Linie III-III dargestellt. Auf der rechten Seite ist das zweite Gehäuse 4 mit dem Fenster 5 und dem eingebauten Schwingquarz 6 über dem Leiterrahmen 1 erkennbar. Auf der linken Seite ist der integrierte Schaltkreis 2 und die Ausnehmung 12 des Gehäuses 9 dargestellt.

F i g. 4 zeigt eine Seitenansicht des gleichen Bausteins mit dem Leiterrahmen 1, der im Gehäuse 9 mit der Ausformung 12 eingegossen ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist dadurch gegeben, daß der Schwingquarz 6, so ohne in ein zweites Gehäuse 4 eingebaut zu sein, direkt auf die Teile 7 des Leiterrahmens 1 aufgebracht und kontaktiert wird. Zum Schutz des Quarzes 6 von Umwelteinflüssen kann weiter in einer bevorzugten Ausführung in der Ausnehmung 10 des gemeinsamen Gehäuses 9 ein für Licht durchlässiges Fenster 5 so angebracht werden, daß der Schwingquarz 6 für Licht von außen zugänglich bleibt.

Bei der Herstellung einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen vollständigen Bausteins für eine t>o elektronische Uhr wird auf dem, aus einer Metallplatte oder einem Blech ausgestanzten Leiterrahmen 1 aus einem geeigneten Material zuerst der integrierte Schaltkreis 2, z. B. durch eine Klebung aufgebracht.

Danach wird der in:egrierte Schaltkreis 2 mit geeigneten Mitteln, wie z. B. Bonding, kontaktiert und mit dem Leiterrahmen 1 über entsprechende Leitungen 3 verbunden. Sodann wird ein Teil des Leiterrahmens 1, zusammen mit dem integrierten Schaltkreis 2, bis auf den Teil, auf dem später der Schwingquarz 6 angebracht wird, und bis auf die Teile, die als Anschlüsse für den fertigen Baustein vorgesehen sind, mit einem geeigneten Kunststoff so umspritzt daß das Gehäuse 9, bis auf die Ausnehmung 10 für das zweite Gehäuse 4, in Form und Abmessungen einem üblichen Dual-Inline-Gehäuse entspricht Anschließend wird das zweite Gehäuse 4, in das der Schwingquarz 6 eingebaut ist, in die Ausnehmung 10 des Gehäuses 9 so eingebaut, daß das Fenster 5 im zweiten Gehäuse 4 von außen zugänglich ist Die elektrische Verbindung des Schwingquarzes 6 mit dem Leiterrahmen 1 und gleichzeitig die Befestigung des zweiten Gehäuses 4 in der Ausnehmung 10 wird in einer bevorzugten Ausführungsform so gehandhabt daß die Anschlüsse des Quarzes 6 als zweckentsprechend geformte Kontaktflächen an der dem Fenster 5 gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuses 4 ausgebildet sind, und diese mit einem elektrisch leitenden Klebstoff mit den entsprechenden Teilen des Leiterrahmens 1 verklebt werden. Im Anschluß an die Montage des Bausteins wird die beschriebene Anordnung auf eine festgelegte Frequenz eingestellt Dies geschieht bevorzugt dadurch, daß der Baustein durch Beschälten der entsprechenden Anschlüsse in einen Betriebszustand versetzt wird, und mittels eines Lasers im Rahmen eines vollautomatischen Vorganges durch das Fenster 5 ein Teil einer auf der Oberfläche des Schwingquarzes 6 aufgebrachten Metallschicht, die nicht mit den Elektroden identisch sein muß, verdampft wird, bis die Schaltung mit der festgelegten Frequenz arbeitet Die Genauigkeit dieses Abgleichvorganges liegt bei weniger als 5x10-', bevorzugt bis 1 bis 3xlO-⁶. Danach ist der Baustein betriebsbereit und kann ohne weitere Nachbearbeitung und ohne Abgleich in eine entsprechende Uhr eingebaut werden.

Der entscheidende Vorteil des oben angegebenen Verfahrens ist darin zu sehen, daß insgesamt nur zwei Bauteile auf dem Leiterrahmen 1 aufgebaut werden müssen, nämlich die integrierte Schaltung 2 und das zweite Gehäuse 4 mit dem darin eingebauten Schwingquarz 6. Weiterhin ist das frequenzbestimmende Bauteil, der Schwingquarz 6 im bevorzugten Herstellungsverfahren in einem hermetisch dichten Gehäuse eingebaut, so daß eine Beschädigung oder Veränderung durch Umwelteinflüsse während und nach dem Herstellungsprozeß nur schwer möglich ist. Außerdem werden für den oben beschriebenen Baustein keine externen Kondensatoren benötigt, da diese bereits in der integrierten Schaltung enthalten sind. Dies bedeutet eine weitere Vereinfachung bei der Montage des Bausteins in einer Uhr. Eine weitere Vereinfachung des Herstellungsverfahrens ergibt sich durch den Bausteinabgleich mit einem vollautomatisch betriebenen Laser durch die hohe Geschwindigkeit, mit der dieser Vorgang durchführbar ist. Insgesamt ist so mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentliche Senkung der Kosten bei der Herstellung von Uhrwerken erzielbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines vollständigen elektronischen Uhren-Bausteins mit mindestens einem integrierten Schaltkreis und mit einem Schwingquarz, wobei zunächst zumindest der integrierte Schaltkreis auf einem Leiterrahmen befestigt und kontaktiert wird, daraufhin ein definierter Teil des Leiterrahmens einschließlich des integrierten Schaltkreises in Kunststoff eingebettet und anschließend der Schwingquarz an nicht in Kunststoff eingebettete Teile des Leiterrahmens angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eingießen des Leiterrahmens samt des integrierten Schaltkreises in Kunststoff eine Ausnehmung ausgespart wird, in die der Schwingquarz derart eingebettet wird, daß er für von außen auftreffende Lichtstrahlen zugänglich bleibt, und daß abschließend der Schwingquarz mittels gebündelten Lichts durch definiertes Verdampfen eines Teils der Metallschicht auf der Schwingquarz-Oberfläche abgeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung zum Einbetten des Schwingquarzes nach dessen Einbau mit einem für Licht durchlässigen Fenster abgedeckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingquarz in ein eigenes Gehäuse eingebaut ist, welches zumindest teilweise aus lichtdurchlässigem Material besteht und in die Ausnehmung eingebettet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der — gegebenenfalls in ein eigenes Gehäuse eingebaute — Schwingquarz beim Einbetten in die Ausnehmung elektrisch leitend mit dem darin freiliegenden Leiterrahmen verklebt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdampfungs-Abgleich der Schwingquarz-Ausgangsfrequenz das gebündelte Licht eines Laser verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum — direkten oder nach Einbau in ein eigenes Gehäuse erfolgenden — Einbetten in die Ausnehmung ein geäzter Stimmgabel-Schwingquarz verwenden wird.