DE4136355A1 - Verfahren und anordnung zur dreidimensionalen montage von elektronischen bauteilen und sensoren - Google Patents

Verfahren und anordnung zur dreidimensionalen montage von elektronischen bauteilen und sensoren

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur dreidimensionalen Montage von elektronischen Bauteilen und Sensoren.
Bisherige dreidimensionale Anordnungen von elektronischen Bauteilen und Sensoren sind dadurch charakterisiert, daß die zumeist als Flachbaugruppen (Leiterplatten, Hybridbau­ gruppen) aufgebauten elektronischen Schaltungen durch mittelbare Verbindungen (Steckverbinder, Kabel, Rückver­ drahtungspaneele) miteinander kontaktiert sind. Typische Beispiele sind Anschlußarmaturen an Hybridsubstraten, die ggf. von weiteren Haltevorrichtungen zur Erzielung eines definierten Winkels unterstützt werden (siehe z. B. DE-OS 31 46 608). Weiterhin sind Verbindungen durch flexible Leiterplatten bekannt (z. B. DE-OS 33 21 666), durch welche auch verschiedene platzsparende Anordnungen dieser Baugruppen realisierbar sind (Stapel DE-OS 33 21 320, gefaltete Leiterplatten DE-OS 33 30 466). Alle diese Lösungen haben den Nachteil, daß die Verbindungen nur mittelbar und damit aufwendig und voluminös sind. Echte dreidimensionale Anordnungen sind bisher nur aus der mono­ lithischen Technik (z. B. DE-OS 37 43 774) bekannt.
Ziel der Erfindung ist die einfache und platzsparende dreidimensionale Montage von elektronischen Bauteilen und Sensoren.
Aufgabe der Erfindung ist es, elektronische Bauteile und Sensoren im dreidimensionalen Raum auf einfache und effektive Art und Weise zu montieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die elektronischen Bauteile und Sensoren auf ebenen Substraten mit Leiterzügen zu ihrer Verdrahtung und randständigen Anschlüssen in an sich bekannter Weise vormontiert werden, nachfolgend auf einem Grundkörper in Polyederform so befestigt werden, daß die Kanten der Substrate bündig mit denen des Grundkörpers in Polyederform abschließen und daran anschließend die randständigen Anschlüsse der Substrate miteinander durch bekannte Verfahren verbunden werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß die elektronischen Bauteile und Sensoren auf ebenen Substraten mit herkömmlichen Mitteln und Verfahren effektiv vormontiert werden können. Dabei ist auch die Bearbeitung mehrerer artgleicher Schaltungen auf einem gemeinsamen Großsubstrat mit nachfolgendem Zerteilen in Einzelsubstrate möglich (Nutzenfertigung), wodurch eine hohe Effizienz dieses Montageschrittes entsteht. Weiterhin ist durch die Kombination dieser vormontierten Substrate eine Vielzahl verschiedenartiger Schaltungen auf dem Grundkörper in Polyederform bei wenigen Substratgrundtypen möglich, was die Herstellung der dreidimensionalen Schaltungen ebenfalls kostengünstig gestaltet.
Häufig ist auch die winkelgenaue Lage der Bauteile von entscheidender Bedeutung (z. B. bei Beschleunigungs­ sensoren). Diese ist durch die Montage eines im Vergleich zum Bauteil großflächigeren Substrates an den in seinen Dimensionen sehr genau herstellbaren Grundkörper in Polyederform ebenfalls einfacher möglich.
Ein weiteres Problem stellt die Herstellung von Verdrah­ tungen um Kanten herum dar. Diese wird mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Verdrahtungen der ebenen Substrate nach deren Montage über ihre rand­ ständigen Anschlüsse durch bekannte, ggf. auch automati­ sierbare Kontaktierverfahren (Löten, Kleben, Drahtbonden) miteinander verbunden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben. Die randständigen Anschlüsse der ebenen Substrate werden hier wie bei einem Leadless Ceramic Chipcarrier bereits beim Herstellprozeß des (Nutzen-)Substrates ausgebildet. Die Anordnung dieser Kontakte kann in einem vorgegebenen Raster erfolgen. Die dadurch entstehenden Lochreihen dienen dann gleichzeitig als Sollbruchstellen für den Trennprozeß des (Nutzen-) Substrates. Die Kontaktierung der ebenen Substrate erfolgt dann durch Dosieren von Lotpaste oder Leitkleber in die entstandenen halbrundförmigen Mulden und nachfolgendes Aufschmelzen bzw. Aushärten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Fig. 1 zeigt das Montageprinzip für einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor mit integrierter Auswerteelektronik. Auf einem als Würfel ausgebildeten Grundkörper in Polyederform 1 werden fünf ebene Substrate 2 mit darauf vormontierten elektronischen Bauteilen und Sensoren 3 und Leiterzügen 4 mit randständigen Anschlüssen 5 befestigt. Drei dieser Substrate sind zumindest mit einem eindimen­ sionalen mikromechanischen Beschleunigungssensor bestückt, während der verbleibende Platz auf den Substraten für die Auswerteelektronik genutzt wird. Bei entsprechender optimierter Anordnung könnten somit drei identische Substrate verwendet werden. Die randständigen Anschlüsse 5 sind wie bei einem Leadless Ceramic Chipcarrier ausge­ bildet. Die Kanten der ebenen Substrate 2 schließen bündig mit den Kanten des als Würfel ausgebildeten Grundkörpers in Polyederform 1 ab. Die Kontaktstellen 6 zwischen den ebenen Substraten 2 sind durch Dosieren von Lotpaste und anschließendes Reflowlöten ausgebildet.

Claims (6)

1. Verfahren und Anordnung zur dreidimensionalen Montage von elektronischen Bauteilen und Sensoren, gekennzeich­ net dadurch, daß auf einem Grundkörper in Polyederform (1) ebene Substrate (2) mit elektronischen Bauteilen und Sensoren (3) und Leiterzügen (4) zu deren Ver­ drahtung befestigt sind, diese Substrate an ihren Seitenkanten randständige Anschlüsse (5) aufweisen, mit den Kanten des Grundkörpers in Polyederform (1) bündig abschließen und miteinander durch übliche Verbindungs­ verfahren kontaktiert sind.
2. Verfahren und Anordnung . . . nach Punkt 1, gekennzeich­ net dadurch, daß die randständigen Anschlüsse (5) wie bei einem Leadless Ceramic Chip Carrier ausgebildet sind.
3. Verfahren und Anordnung . . . nach Punkt 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die Leiterzüge (4) der Substrate (2) durch Lötverbindungen (6) miteinander kontaktiert werden.
4. Verfahren und Anordnung . . . nach Punkt 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die Leiterzüge (4) der Substrate (2) durch Leitkleberkontakte miteinander verbunden werden.
5. Verfahren und Anordnung . . . nach Punkt 1, gekennzeich­ net dadurch, daß die Leiterzüge (4) der Substrate (2) durch Drahtbondverbindungen miteinander kontaktiert werden.
6. Verfahren und Anordnung . . . nach Punkt 1 bis 5, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die randständigen Anschlüsse (5) der ebenen Substrate (2) in einem definierten Raster angeordnet sind.
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