DE9420980U1 - Zum Aufnehmen von elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteilen bestimmtes Gehäuse aus einem Hartkunststoff, ins welches Leiterbahnen hineinführen - Google Patents
Zum Aufnehmen von elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteilen bestimmtes Gehäuse aus einem Hartkunststoff, ins welches Leiterbahnen hineinführenInfo
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Description
pOfta
patentonwälte
Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dipl.lng. D.Jendryssek-Neumann
Dr. phi I. not. Rudolf Bauer -1990 Dipl.lng. Helmut Hubbuch-1991
28.12.1994 TW/Be
DODUCO GMBH +Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-75181 Pforzheim
Zum Aufnehmen von elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteilen bestimmtes Gehäuse
aus einem Hartkunststoff, in welches Leiterbahnen hineinführen
Beschreibung:
Die Erfindung befaßt sich mit einem zum Aufnehmen von elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteilen
bestimmten Gehäuse aus einem thermoplastischen Hartkunststoff, in welches metallische Leiterbahnen hineinführen,
die zu diesem Zweck in eine Wand des Gehäuses eingespritzt sind. Bei einigen Anwendungen
müssen solche Gehäuse hermetisch dicht sein. Eine
Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-753Ö Pforzheim "Tei (07231) 102270/90 Fax (07231) 101144 Telex 783929patma d
kritische Stelle für die Abdichtung des Gehäuses ist die Durchführung von Leiterbahnen durch eine Gehäuse- ·
wand in das Gehäuse hinein. Solche Leiterbahnen werden häufig als Stanzgitter aus einem Metallband, z.B.
aus einem mit Aluminium beschichteten Kupferband, vorgefertigt, in eine Spritzgießform eingelegt, in welcher
ein Gehäuseteil gespritzt wird, und auf diese Weise teilweise mit Kunststoff umspritzt. Probleme ergeben
sich daraus, dass Metalle und Kunststoffe sich im thermischen Ausdehnungskoeffizienten deutlich unterscheiden.
Kupfer z.B. hat einen Ausdehnungskoeffizient von 17 &khgr; 10 pro ° K7 thermoplastische Hartkunststoffe
haben typisch einen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 20 x 10 und 30 &khgr; 10 pro ° K. Bei Wärmebelastungen
des Gehäuses, die nicht nur unter bestimmten Einsatzbedingungen auftreten können, sondern bereits während
der Fertigung, insbesondere beim Aushärten von Klebstoffen und beim Verlöten von Bauelementen mit den
eingespritzten Leiterbahnen, bauen sich im Hartkunststoff mechanische Spannungen auf. Durch die thermische
Beanspruchung schiebt sich der Hartkunststoff über die metallischen Leiterbahnen hinweg. Es kommt dabei
teilweise zu einem Ablösen des Kunststoffs vom Metall, was meist nicht weiter schlimm ist, da der Spalt eng
genug ist, um hinreichende Dichtigkeit zu gewährleisten. Es kommt jedoch auch vor,daß der Kunststoff quer zur
Leiterbahn einreißt, wodurch Zutritte zu dem Spalt zwischen der Leierbahn und dem Kunststoff geschaffen
werden, die Undichtigkeiten zur Folge haben.
Es ist Stand der Technik, durch geeignete Materialauswahl den Unterschied in den Ausdehnungskoeffizienten zwischen
Metall und Kunststoff möglichst klein zu halten sowie durch geeignete Form der Leiterbahnen die Spannungen zwischen
ihnen und dem Kunststoff möglichst gering zu halten. Das führt jedoch nur teilweise zum Erfolg; einerseits sind die
Materialien nicht frei wählbar , denn sie müssen ja noch weitere Forderungen hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit,
Oberflächenbeschaffenheit, mechanischer Formstabilität, thermischer Formstabilität, Lösungsmittelbeständigkeit,
Beständigkeit gegen öle und Fette, Alterungsbeständigkeit und dergleichen erfüllen; andererseits
haben thermoplastische Hartkunststoffe einen anisotropen Wärmeausdehnungskoeffizienten, so dass eine vollkommene
Anpassung an den Wärmeausdehnungskoeffizienten der 0 Leiterbahn ohnehin nicht möglich ist.
Angesichts dieser Sachlage stellt sich die Aufgabe, eine Möglichkeit aufzuzeigen, auf welche Weise man die Dichtigkeit
solcher Gehäuse verbessern kann. 25
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass man die
Neigung zur Bildung von Rissen, welche quer zu den Leiterbahnen in der Gehäusewand verlaufen, verringern
kann, wenn man den thermoplastischen Hartkunststoff, mit welchem die Leiterbahnen umspritzt werden, danach
auswählt, dass er eine möglichst hohe Biegefestigkeit hat. Erfindungsgemäss wird deshalb vorgeschlagen, einen
thermoplastischen Hartkunststoff auszuwählen, dessen Biegefestigkeit wenigstens 200 MPa, vorzugsweise mehr
als 250 MPa, beträgt. Solche hohe Werte für die Biegefestigkeit findet man insbesondere bei hochtemperaturfesten
Thermoplasten wie PPS. Thermoplastische Hartkunststoffe auf der Basis von PPS sind deshalb bevorzugt. Als
besonders geeignet hat sich glasgefülltes PPS erwiesen, welches von der Firma PHILLIPS unter der Handelsbezeichnung
RYTON R4XT erhältlich ist. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine Biegefestigkeit von 265 MPa aus, bestimmt
nach ASTM D695-69.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass man bei Auswahl eines thermoplastischen Hartkunststoffs mit
hoher Biegefestigkeit sogar darauf verzichten kann, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffs
an jenen der metallischen Leiterbahn anzupassen, und trotzdem dicht eingespritzte Leiterbahnen
gewährleisten kann.
Die beigefügte Zeichnung zeigt im Schnitt einen Teil einer Gehäusewand aus einem Kunststoff, in welchen eine
Leiterbahn eingebettet ist, welche bereichsweise mit Kunststoff in einer Schichtdicke von nur 0,4 mm umspritzt
ist. Bei Verwendung eines Kunststoffs mit einer Biegefestigkeit von 190 MPa konnten nach dem Auflöten
von Bauelementen und nach dem Versiegeln des Gehäuses noch Undichtigkeiten infolge von Mikrorissen in der
0,4 mm dicken Kunststoffschicht beobachtet werden.
Bei Einsatz eines glasgefüllten PPS-Kunststoffs mit einer Biegefestigkeit von 265 MPa wurden solche Mikrorisse
nicht mehr beobachtet. Die Untersuchungen wurden durchgeführt an ölgefüllten Gehäusen für einen mikromechanischen
Beschleunigungssensor.
PPS = Polyphenylensulfid
Claims (5)
1. Zum Aufnehmen von elektronischen und/oder mikromechanischen
Bauteilen bestimmtes Gehäuse aus einem thermoplastischen Hartkunststoff, in welches
metallische Leiterbahnen hineinführen, die zu diesem Zweck in eine Wand des Gehäuses eingespritzt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hartkunststoff eine
Biegefestigkeit von wenigstens 200 MPa hat.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hartkunststoff eine Biegefestigkeit von wenigstens 250 MPa hat.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartkunststoff ein PPS ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hartkunststoff ein mit Glasfaser
gefülltes PPS ist.
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5. Gehäuse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hartkunststoff auf PPS-Basis
eine Biegefestigkeit von 265 MPa hat.
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