DE69202625T2 - Elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Anordnung, bei der ein Gehäuse und eine Schaltungsplatte einstückig miteinander ausgebildet sind, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Eine herkömmliche elektronische Anordnung enthält ein aus synthetischem Harz bestehendes Gehäuse und eine flexible Schaltungsplatte, die integral in dem Gehäuse befestigt ist, wie in der japanischen Offenlegungs-Patentveröffentlichung Nr. 63/80597 offenbart ist. Die Schaltungsplatte ist mit einer Seite in dem Gehäuse eingebettet und die andere Seite ist gegenüber dem Inneren des Gehäuses freigelegt. Eine Aluminiumfolie ist zwischen der einen Seite der Schaltungsplatte und dem Gehäuse angeordnet. Mehrere elektronische Komponenten sind nur auf der anderen Seite des Gehäuses befestigt. Bei der bekannten Anordnung ist erheblicher Raum erforderlich für eine große Anzahl von elektronischen Komponenten. In einem solchen Fall nimmt die Größe der Anordnung zu.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Anordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, welche die Befestigung einer größeren Anzahl von elektronischen Komponenten als die bekannte Anordnung ermöglichen, ohne eine Zunahme der Größe mit sich zu bringen, und welche im Betrieb höchst zuverlässig ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronische Anordnung vorgesehen, welche ein Gehäuse aus synthetischem Harz und eine Schaltungsplatte, deren eine Seite in das Gehäuse eingebettet ist und deren andere Seite freiliegend dem Inneren des Gehäuses zugewandt ist, aufweist, worin mehrere wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten auf der anderen Seite der Schaltungsplatte befestigt sind. Die elektronische Anordnung nach der vorliegenden Erfindung stellt eine neue doppelseitige Schaltungsplatte zur Verfügung, um die Befestigung von mehr elektronischen Komponenten als bei einer gegenwärtig verfügbaren einseitigen Schaltungsplatte ohne Zunahme ihrer Größe zu ermöglichen.
  • Vorzugsweise ist eine isolierende Schicht aufgebracht, um die eine Seite der Schaltungsplatte und die wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten zu bedecken. Die isolierende Schicht kann aus demselben Harz wie das Gehäuse hergestellt sein, zum Beispiel einem Polycarbonatharz. Auch wird eine Metallschicht aufgebracht, um die isolierende Schicht und die innere Oberfläche des Gehäuses zu bedecken, um eine elektromagnetische Abschirmung zu schaffen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Anordnung vorgesehen, welches die Schritte der Befestigung mehrerer wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten auf einer Seite einer Schaltungsplatte, das Anbringen der Schaltungsplatte an einer Patrizenform derart, daß die eine Seite der Schaltungsplatte einer Matrizenform zugewandt ist, das Zusammenwirken der Patrizenform und der Matrizenform, um einen Hohlraum dazwischen zu bilden, das Einführen eines Harzes in den Hohlraum zur Formung eines Gehäuses derart, daß die eine Seite der Schaltungsplatte in das Gehäuse eingebettet ist und daß die andere Seite der Schaltungsplatte freiliegend dem Inneren des Gehäuses zugewandt ist, und das Befestigen mehrerer weniger widerstandsfähiger elektronischer Komponenten auf der anderen Seite der Schaltungsplatte aufweist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Anordnung vorgesehen, welches die Schritte aufweist: Befestigen mehrerer wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten auf einer Seite einer Schaltungsplatte, Anbringen der Schaltungsplatte an einer Patrizenform derart, daß die eine Seite der Schaltungsplatte einer Matrizenform zugewandt ist, Aufbringen einer isolierenden Schicht zum Bedecken der einen Seite der Schaltungsplatte und der wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten, Aufbringen einer Metallschicht zum Bedecken der isolierenden Schicht und wenigstens eines Teils der Patrizenform, Zusammenwirken der Patrizenform und der Matrizenform, um einen Hohlraum zwischen diesen zu bilden, Einführen eines Harzes in den Hohlraum zum Formen eines Gehäuses derart, daß die eine Seite der Schaltungsplatte in das Gehäuse eingebettet ist und die andere Seite der Schaltungsplatte freiliegend dem Inneren des Gehäuses zugewandt ist, und Befestigen mehrerer weniger wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten auf der anderen Seite der Schaltungsplatte.
  • Die wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten werden auf der einen Seite der Schaltungsplatte angelötet. Ein Lötmaterial enthält vorzugsweise eine Legierung aus Blei und Silber, wenn das Gehäuse aus einem Polycarbonat-Harz hergestellt ist. Die isolierende Schicht und zumindest ein Teil der Patrizenform werden zuerst autokatalytisch mit Kupfer oder Aluminium überzogen und dann elektrolytisch mit demselben Metall überzogen, um eine Metallschicht auf der isolierenden Schicht zu bilden. Alternativ können Kupfer oder Aluminium auf die isolierende Schicht und wenigstens einen Teil der Patrizenform aufgedampft werden. Auch kann eine Kupfer- oder Aluminiumfolie auf der isolierenden Schicht und wenigstens einem Teil der Patrizenform vorgesehen sein.
  • Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
  • Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer elektronischen Anordnung, die gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche die Art zeigt, in der die in Fig. 1 gezeigte elektronische Anordnung hergestellt wird;
  • Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer elektronischen Anordnung, die gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und
  • Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche die Art zeigt, in der die in Fig. 3 gezeigte elektronische Anordnung hergestellt wird.
  • Fig. 2 illustriert ein Verfahren zur Herstellung der elektronischen Anordnung nach Fig. 1. Insbesondere werden der Widerstand 14, der Kondensator 16 und andere wärmewiderstandsfähige Komponenten zuerst an einer Seite 12a der Schaltungsplatte 12 angelötet. Das Lötmittel sollte einer Temperatur widerstehen, bei welcher ein zum Formen des Gehäuses verwendetes Harz fließen kann, und ist vorzugsweise eine Legierung aus Blei und Silber (2 bis 4 Gewichtsprozent), wenn ein Polycarbonet-Harz, welches bei einer Temperatur von 300º C fließt, verwendet wird. Auch wenn ein Harz mit einem höheren Schmelzpunkt als ein Polycarbonat-Harz fließen kann, verwendet wird, wird eine Legierung aus Gold und Silizium (5 bis 7 Gewichtsprozent) oder Germanium (10 bis 15 Gewichtsprozent) bevorzugt. Die Schaltungsplatte 12 wird dann versuchsweise an dem Boden einer Patrizenform 12 befestigt, beispielsweise durch ein Maftmittel, so daß die eine Seite 12a der Schaltungsplatte 12 einer Matrizenform 24 zugewandt ist. Die Patrizenform 22 und die Matrizenform 24 wirken zusammen, um einen Hohlraum 26 zwischen sich zu bilden. Ein Polycarbonat-Harz wird durch ein Tor 28 in den Hohlraum 26 eingeführt, um das Gehäuse 10 derart zu formen, daß das eine Ende 12a der Schaltungsplatte 12 in dem Gehäuse 10 eingebettet ist und die andere Seite 12b der Schaltungsplatte 12 freiliegend dem Inneren des Gehäuses 10 zugewandt ist. Schließlich werden die integrierte Halbleiterschaltung 18, der Transformator 20 und andere wenige wärmewiderstandsfähige Komponenten auf der anderen Seite 12b der Schaltungsplatte 12 durch Widerstandsschweißen oder ähnliche Mittel befestigt.
  • Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Form der in Fig. 1 gezeigten elektronischen Anordnung. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel enthält die elektronische Anordnung allgemein ein aus Harz bestehendes Gehäuse 30 und eine in dem Gehäuse 30 befestigte Schaltungsplatte 32. Die eine Seite 32a der Schaltungsplatte 32 ist in dem Gehäuse 30 eingebettet, und die andere Seite 32b ist freiliegend dem Inneren des Gehäuses 30 zugewandt. Ein Widerstand 34, ein Kondensator 36 und andere wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten oder Chips sind auf der einen Seite 32a der Schaltungsplatte 32 befestigt. Eine integrierte Halbleiterschaltung 38, ein Transformator 40 und andere weniger wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten sind auf der anderen Seite 32b der Schaltungsplatte 32 befestigt. Eine isolierende Schicht 42 ist aufgebracht, um die eine Seite 32a der Schaltungsplatte 32 und den Widerstand 34, den Kondensator 36 und andere wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten zu bedecken. Zusätzlich ist eine Metallschicht 44 aufgebracht, um die innere Oberfläche 30 des Gehäuses 30 und die isolierende Schicht 42 zu bedecken.
  • Gemäß Fig. 4 werden zuerst der Widerstand 34, der Kondensator 36 und andere wärmewiderstandsfähige Komponenten auf die eine Seite 32a der Schaltungsplatte 32 aufgelötet. Das Lötmittel sollte einer Temperatur, bei welcher ein Harz fließen kann, widerstehen und ist vorzugsweise eine Legierung aus Blei und Silber (2 bis 4 Gewichtsprozent), wenn ein Polycarbonat- Harz, das bei einer Temperatur von ungefähr 300º C fließen kann, verwendet wird. Auch wenn ein Harz mit einem höheren Schmelzpunkt als ein Polycarbonat-Harz fließen kann, verwendet wird, ist eine Legierung aus Gold und Silizium (5 bis 7 Gewichtsprozent) oder Germanium (10 bis 15 Gewichtsprozent) bevorzugt. Die isolierende Schicht 42 besteht vorzugsweise aus einem Polycarbonat-Harz und ist aufgebracht, um den Widerstand 34, den Kondensator 36 und andere wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten zu bedecken. Die Patrize 50 enthält eine Basis 50a und einen rechteckigen Vorsprung 50b, der sich von einer Seite der Basis 50a erstreckt. Die isolierende Schicht 42 und der Vorsprung 50b werden zuerst autokatalytisch mit Kupfer oder Aluminium überzogen. Der autokatalytische Überzug hat eine Dicke von angenähert 0,5 bis 1 um. Die isolierende Schicht 42 und der Vorsprung 50b werden dann elektrolytisch mit demselben Metall überzogen. Der elektrolytische Überzug hat eine Dicke von angenähert 10 bis 30 um. Der autokatalytische Überzug und der elektrolytische Überzug bilden zusammen die Metallschicht 44. Als eine Alternative kann die Metallschicht durch Sprühen oder Aufdampfen hergestellt sein. Eine Kupfer- oder Aluminiumfolie mit einer Dicke von angenähert 10 bis 30 um kann ebenfalls verwendet werden, um die Metallschicht zu bilden. Die Matrizenform 52 hat ein Tor oder eine Öffnung 54 und wirkt mit der Patrizenform 50 zusammen, um einen Hohlraum 56 zwischen sich zu bilden. Ein Polycarbonat-Harz wird durch das Tor 54 in den Hohlraum 56 eingeführt, um das Gehäuse 30 derart zu formen, daß das eine Ende 32a der Schaltungsplatte 32 in dem Gehäuse 30 eingebettet ist, und daß die andere Seite 32b der Schaltungsplatte 32 freiliegend dem Inneren des Gehäuses 30 zugewandt ist. Schließlich werden die integrierte Halbleiterschaltung 38, der Transformator 40 und andere weniger wärmewiderstandsfähige Komponenten auf der anderen Seite 32b der gedruckten Schaltungsplatte 32 durch Widerstandsschweißen oder ähnliche Mittel befestigt.
  • Während die hier offenbarten Verfahren und durch die Verfahren hergestellten Anordnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, ist sie nicht beschränkt auf solche besonderen Verfahren und Anordnungen, und verschiedene Änderungen und Abwandlungen können durchgeführt werden, ohne daß von dem Umfang der Erfindung abgewichen wird.

Claims (20)

1. Elektronische Anordnung, welche aufweist:
ein Gehäuse(10) mit einem Inneren; und
eine Schaltungsplatte (12), die integral im Gehäuse befestigt ist, wobei die eine Seite (12a) der Schaltungsplatte in das Gehäuse eingebettet und die andere Seite (12b) freiliegend dem Inneren des Gehäuses zugewandt sind;
und wobei die Schaltungsplatte mehrere wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten (14,16) auf der einen Seite (12a) und eingebettet in das Gehäuse und mehrere weniger wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten (18,20) auf der anderen Seite (12b) enthält.
2. Anordnung nach Anspruch 1, worin die mehreren wärmewiderstandfähigen elektronischen Komponenten einen Widerstand und einen Kondensator enthalten, und worin die mehreren weniger widerstandsfähigen elektronischen Komponenten eine integrierte Halbleiterschaltung und einen Transformator enthalten.
3. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Anordnung, welches die Schritte aufweist:
Befestigen mehrerer wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten (14,16) auf einer Seite einer Schaltungsplatte (12);
versuchsweises Anbringen der Schaltungsplatte an einer Patrizenform (22) derart, daß die eine Seite der Schaltungsplatte einer Matrizenform (24) zugewandt ist;
Zusammenwirken der Patrizenform und der Matrizenform, um einen Hohlraum (26) zwischen diesen zu bilden;
Einführen eines Harzes in den Hohlraum (26) zur Formung eines Gehäuses (10) derart, daß die eine Seite (12a) der Schaltungsplatte (12) und die elektronischen Komponenten in dem Gehäuse eingebettet sind, und daß die andere Seite (12b) der Schaltungsplatte freiliegend dem Inneren des Gehäuses zugewandt ist; und
Befestigen mehrerer weniger wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten (18,20) auf der anderen Seite (12b) der Schaltungsplatte (12).
4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Harz ein Polycarbonat-Harz ist und die mehreren wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten an die eine Seite der Schaltungsplatte mit einem Lötmaterial gelötet sind, das eine Legierung aus Blei und Silber enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Harz einen höheren Schmelzpunkt als ein Polycarbonat-Harz hat und die mehreren wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten an die eine Seite der Schaltungsplatte mit einem Lötmaterial gelötet sind, das eine Legierung aus Gold und Silizium enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Harz einen höheren Schmelzpunkt als ein Polycarbonat-Harz hat und die mehreren wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten an die eine Seite der Schaltungsplatte mit einem Lötmaterial gelötet sind, das eine Legierung aus Gold und Germanium enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 3, worin die mehreren weniger wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten an der anderen Seite der Schaltungsplatte durch Widerstandsschweißen befestigt sind.
8. Elektronische Anordnung, welche aufweist:
ein Gehäuse (30) mit einem Inneren und einer inneren Oberfläche;
eine Schaltungsplatte (32), die integral im Gehäuse befestigt ist, wobei die eine Seite (32a) der Schaltungsplatte in das Gehäuse eingebettet und die andere Seite (32b) freiliegend dem Innern des Gehäuses zugewandt sind;
wobei die Schaltungsplatte mehrere wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten (34,36) auf der einen Seite und eingebettet in das Gehäuse und mehrere weniger wärmewiderstandsfähige elektronische Komponenten (38,40) auf der anderen Seite enthält;
eine isolierende Schicht (42), die aufgebracht ist zum Bedecken der einen Seite der Schaltungsplatte und der mehreren wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten; und
eine Metallschicht (44), die aufgebracht ist zum Bedecken der isolierenden Schicht und der inneren Oberfläche des Gehäuses.
9. Anordnung nach Anspruch 8, worin die mehreren wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten einen Widerstand und einen Kondensator enthalten, und worin die mehreren weniger widerstandsfähigen elektronischen Komponenten eine integrierte Halbleiterschaltung und einen Transformator enthalten.
10. Anordnung nach Anspruch 8, worin das Gehäuse und die isolierende Schicht aus einem Polycarbonat- Harz gemacht sind.
11. Anordnung nach Anspruch 8, worin die Metallschicht einen autokatalytischen Überzug aus Kupfer und einen elektrolytischen Überzug aus Kupfer auf dem autokatalytischen Überzug enthält.
12. Anordnung nach Anspruch 8, worin die Metallschicht einen autokatalytischen Überzug aus Aluminium und einen elektrolytischen Überzug aus Aluminium auf dem autokatalytischen Überzug enthält.
13. Anordnung nach Anspruch 8, worin die Metallschicht eine Kupferfolie enthält.
14. Anordnung nach Anspruch 8, worin die Metallschicht eine Aluminiumfolie enthält.
15. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Anordnung, welches die Schritte aufweist:
Befestigen mehrerer wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten (34,36) auf einer Seite (32a) einer Schaltungsplatte (32);
versuchsweises Anbringen der Schaltungsplatte an einer Patrizenform (50) derart, daß die eine Seite (32a) der Schaltungsplatte einer Matrizenform (52) zugewandt ist;
Aufbringen einer isolierenden Schicht (42) zum Bedecken der einen Seite der Schaltungsplatte und der wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten;
Aufbringen einer Metallschicht (44) zum Bedecken der isolierenden Schicht und wenigstens eines Teils der Patrizenform;
Zusammenwirken der Patrizenform und der Matrizenform, um einen Hohlraum (56) zwischen diesen zu bilden;
Einführen eines Harzes in den Hohlraum zur Formung eines Gehäuses derart, daß die eine Seite der Schaltungsplatte und die elektronischen Komponenten in dem Gehäuse eingebettet sind, und daß die andere Seite der Schaltungsplatte freiliegend dem Inneren des Gehäuses zugewandt ist; und
Befestigen mehrerer weniger wärmewiderstandsfähiger elektronischer Komponenten (38,40) auf der anderen Seite der Schaltungsplatte.
16. Verfahren nach Anspruch 15, worin das Harz ein Polycarbonat-Harz ist und die mehreren wärmewiderstandsfähigen elektronischen Komponenten an die eine Seite der Schaltungsplatte mit einem Lötmaterial gelötet sind, das eine Legierung aus Blei und Silber enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 15, worin die isolierende Schicht und der wenigstens eine Teil der Patrizenform zuerst autokatalytisch mit einem Metall überzogen und dann elektrolytisch mit demselben Metall überzogen werden.
18. Verfahren nach Anspruch 15, worin ein Metall auf die isolierende Schicht und den wenigstens einen Teil der Patrizenform aufgedampft wird.
19. Verfahren nach Anspruch 15, worin eine Kupferfolie auf der isolierenden Schicht und dem wenigstens einen Teil der Patrizenform aufgebracht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 15, worin eine Aluminiumfolie auf der isolierenden Schicht und dem wenigstens einen Teil der Patrizenform aufgebracht wird.
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