EP2491771A1 - Koppelvorrichtung, anordnung mit einer koppelvorrichtung, verfahren zur herstellung einer anordnung mit einer koppelvorrichtung - Google Patents

Koppelvorrichtung, anordnung mit einer koppelvorrichtung, verfahren zur herstellung einer anordnung mit einer koppelvorrichtung

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EP2491771A1
EP2491771A1 EP10771047A EP10771047A EP2491771A1 EP 2491771 A1 EP2491771 A1 EP 2491771A1 EP 10771047 A EP10771047 A EP 10771047A EP 10771047 A EP10771047 A EP 10771047A EP 2491771 A1 EP2491771 A1 EP 2491771A1
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EP
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coupling device
component
electrical
stamped grid
substrate
Prior art date
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Application number
EP10771047A
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English (en)
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Christian Solf
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • Y10T29/49146—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. with encapsulating, e.g., potting, etc.

Definitions

  • Coupling device arrangement with a coupling device, method for producing a device with a coupling device
  • the invention relates to a coupling device for connecting an electrical / electronic component, in particular sensor, with a substrate, in particular printed circuit board, wherein the coupling device for electrical contacting comprises at least one electrical connection and for movement decoupling at least one damper element.
  • the invention relates to an arrangement with at least one on a substrate, in particular printed circuit board, arrangeable electrical / electronic component, in particular sensor, and with a coupling device for connecting the component to the substrate, wherein the coupling device for electrical
  • Contacting at least one electrical connection and for movement decoupling comprises at least one damper element.
  • the invention relates to a method for producing an arrangement, in particular as described above, wherein the arrangement comprises at least one on a substrate, in particular printed circuit board, arrangeable electrical / electronic component, in particular sensor, and a coupling device for connecting the component to the substrate , wherein the coupling device for electrical contacting comprises at least one electrical connection and for movement decoupling at least one damper element.
  • vibration sensitive Components such as in sensors and in particular in micromechanical sensors known to attach them by means of a motion-decoupling coupling device to a substrate.
  • motion decoupling is to be understood as meaning a mechanical decoupling which primarily serves for the decoupling of occurring vibrations (vibration decoupling), but can also serve to compensate for tolerances, in particular to compensate for stresses occurring during operation.
  • tensions occur between the component and the substrate, which arise for example as a result of different coefficients of thermal expansion, such that upon heating
  • An inertial sensor arrangement is known from DE 10 2006 002 350 A1, in which a sensor module is arranged on a carrier substrate with the interposition of an elastically deformable coupling element, wherein the material of the damper frame-like around the sensor module in a present between the sensor module and the carrier substrate Gap is injected. through
  • the sensor module is then connected to a circuit arranged on the carrier substrate.
  • the coupling device is therefore known to be formed in two parts. Disclosure of the invention
  • the electrical connection is formed by a stamped grid and the stamped grid is at least partially encapsulated by a damping mass as a damping element. It is therefore provided that the electrical connection of the coupling device between the substrate and the component is formed by a stamped grid.
  • Punching grids are well known to those skilled in the art and allow in a simple manner a stable electrical connection.
  • the stamped grid is at least partially encapsulated by a damping mass such that the damper element is formed. Punching grid and damper element thereby form a unit or a compact, quasi one-piece coupling device.
  • the stamped grid By overmolding the stamped grid with the damping mass receives on the one hand the lead frame a higher stability and on the other hand, a damping effect is provided.
  • the stamped grid itself by the surrounding damping mass acts damping
  • the damping mass itself which is shaped as a damping element, so preferably at least partially even in direct contact with the substrate and the component causes a movement decoupling between substrate and component ,
  • the stamped grid at least partially forms at least one spring element.
  • the stamped grid to at least partially a three-dimensional structure.
  • the spring element may be formed for example by an obliquely extending to the rest of the lead frame web or by a bent, one-end exposed spring tongue.
  • the advantageous embodiment of a spring-mass system is offered with damping, which can be arranged between the substrate and the component.
  • the stamped grid has contact plates which are exposed on at least one side. At least the contact plates are therefore not encapsulated by the damping mass on all sides. Rather, the contact surfaces are on the damping element or on the damping mass, wherein a
  • the damping mass is silicone or another material having similar properties.
  • the arrangement according to the invention is characterized by a coupling device as described above.
  • the arrangement comprises a coupling device by means of which the component can be arranged on the substrate.
  • a particularly favorable motion decoupling is provided, which permanently ensures the functional capability of the arrangement.
  • the component has a housing, in particular an LGA housing (land grid area housing) with at least one electrical contact, which rests on the contact plate or on the contact surface of the stamped grid. By resting of the electrical contact on the contact surface of the stamped grid, the electrical connection between the component and the substrate is made.
  • LGA housing laand grid area housing
  • the contact is soldered to the contact surface.
  • the component is soldered to the coupling element and firmly connected.
  • the coupling device is expediently also connected to the substrate, in particular to the printed circuit board, preferably by soldering. Due to the advantageous coupling device occurring oscillations and / or stresses are compensated or invalidated, whereby the forces acting on the solder joint (s) forces do not lead to the destruction of the solder joint.
  • the coupling device is thus no longer provided as an independent component of the arrangement, but rather as an integrated / integral element.
  • the damper element of the coupling device serves as a carrier for a component of the component and thus forms a part of the component.
  • the direct arrangement of the component on the damper element a particularly compact arrangement is provided.
  • the component is electrically connected or operatively connected to the contact surface / contact pad of the stamped grid by means of at least one bonding connection.
  • the electrical contact with the component is no longer produced via a housing of the component, but can be produced directly from the corresponding component of the component to the stamped grid.
  • a plurality of contact plates are provided.
  • the coupling device is at least partially integrated with the component and the contact plate in a mold housing.
  • the housing of the component is applied directly to the coupling device or to the damping element and / or the component, for example by encapsulation and / or encapsulation.
  • the method according to the invention is characterized in that the electrical connection is formed by a stamped grid, and the stamped grid for forming the damping element is at least partially encapsulated with a damping mass.
  • the stamped grid is punched out of a base material by a punching process and brought into the desired shape at the same time or subsequently by an embossing and / or bending process. Subsequently, the stamped grid is arranged in a form which forms the negative of the damper element to be created. In the mold, the damping mass is sprayed around the stamped grid at least in some areas.
  • a housing of the component is soldered to the stamped grid.
  • corresponding to the housing provided electrical contacts with the stamped grid and in particular with exposed contact pads of the stamped grid is soldered.
  • the stamped grid is soldered to the substrate at another location, expediently with corresponding mating contacts of the substrate, whereby a load-bearing connection between the component and the substrate is produced.
  • At least one electrical / electronic component of the component is arranged on the damper element and electrically connected to the stamped grid. Bonding is preferably carried out for bonding. In this case, it is expedient to dispense with an electrical connection between the housing and the stamped grid, since now the component is electrically connected directly to the stamped grid / is.
  • a housing is preferably finally produced by a molding process, so that at least the component and the bonding connections and expediently also a wide area of the damping element or the coupling device are enclosed.
  • the Component having side of the coupling device completely covered by the mold housing.
  • the coupling device preferably forms an integral part of the component or is manufactured as such.
  • FIGS. 1 A to 1 D show steps for producing an advantageous coupling device
  • FIGS. 2A and 2B show the coupling device with an electrical / electronic component in different views
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the coupling device
  • Figure 4 shows the coupling device as an integral part of the component and Figure 5 shows the component with the advantageous coupling device in a perspective view.
  • FIGS. 1A to 1 D show different steps for producing an advantageous coupling device 1.
  • a stamped grid 3 is produced by punching out of a copper sheet 2.
  • the lead frame 3 has in the present embodiment, a substantially square frame 4, within which a plurality of square shaped contact plates 5 and arranged over almost the entire width of the lead frame 3 extending web 6 and connected to the frame 4 by means of connecting webs 7. they are.
  • the web 6 is arranged centrally, while the contact plates 5 extend on both sides of the web 6 in each case in two rows parallel to the web. are arranged, wherein the respective lying closer to the web row of contact plates 5 hereinafter generally with 8 and the respective outer row of contact plates 5 is denoted by 9.
  • the stamped grid 3 according to FIG. 1B is so shaped by a bending process that the outer rows 9 of the contact plates 5 lie in a plane spaced from the inner rows 8 and the web 6.
  • the stamped grid 1 is taught in the present embodiment, a substantially U-shaped cross-section.
  • the U-shape of the stamped grid 3 has no legs perpendicular to each other, but obliquely extending legs extending from the connecting webs 7 between the row 9 of the outer contact plates and the row 8 of the inner contact plates 5.
  • the stamped grid 3 obtains spring properties, the connecting webs 7 between the rows 8 and 9 respectively forming spring elements 10 of the stamped grid 3.
  • the lead frame 3 is partially encapsulated by a damping mass 1 1 such that the damping mass 1 1 forms a damper element 12.
  • the spring elements 10 are at least substantially completely encapsulated.
  • the damper element 12 also has a square contour.
  • the contact plates 5 of the outer rows 9 rest on an upper side 13 of the damper element 12 so that their respective exposed side pointing away from the damper element forms a contact surface 14. Accordingly, it behaves on the underside 15 of the damper element 12, on which the web 6 and the contact pads 5 of the inner rows 8 rest.
  • the damper element 12 or the damping mass 1 1 at least substantially made of silicone.
  • the connecting webs 7 extending in the parallel planes as well as the frame 4 are separated and the stamped grid 3 is thereby singled out. Only the spring elements 10 forming connecting webs 7 are retained. These later form the electrical Connection 25 from an arranged on the upper side 13 electrical / electronic component to a substrate on which the coupling device 1 can be arranged by means of the bottom 15.
  • the advantageous coupling device 1, as shown in Figure 1 D provides a simple way both an electrical connection and a spring-mass system with damper.
  • the singling of the stamped grid 3 is expediently carried out by one or more punching operations.
  • a punching tool is preferably moved substantially perpendicular to the upper side 13 or the underside 15, whereby a force is applied to the connecting webs to be separated respectively in the direction of the damping mass. Since the contact plates 5 and thus the connecting webs to be separated are each arranged outside the damping mass 11, the punching tool acts on the connecting webs directly with a force in the direction of the damping mass 11.
  • the force and the feed rate of the punching tool is chosen such that the damping mass is only elastically deformed during the punching process.
  • the separate connecting webs can then be particularly easy to remove from the damping mass 1 1 or they dissolve by themselves.
  • the force and / or feed rate are selected such that the connecting webs are driven into the damping mass 1 1 during the punching process so that the damping mass 11 is also plastically deformed.
  • the dissolved connecting webs can then remain in the damping mass 1 1.
  • the damping characteristic of the coupling device can be changed or influenced as a whole again.
  • the lying in the damping mass 1 1 electrical connections 25 should persist and thus need not be taken into account in the stamping process.
  • a plurality of punched grid 3 forming a punched grid matrix are provided, which are preferably held by a common frame and separated by a separate punching operation or during the punching operation described above, which is used to singulate the respective punched grid 3 single punched grid 3, as in the figure
  • solder paste is advantageously applied to the contact surfaces 14 in each case. As a result, a quick assembly of a corresponding component is ensured on the coupling device.
  • Figures 2A and 2B show the coupling device 1 in a side view in the direction of the longitudinal extension of the web 6 (Figure 2A) and perpendicular thereto ( Figure 2B).
  • an electrical / electronic component 16 which is designed as a sensor 17 with movement-sensitive micromechanics, is applied to the coupling device 1 known from FIG.
  • a housing 18 is shown that is designed as a mold housing 19 is formed and on its coupling device 1 side facing electrical
  • the housing 18 is advantageously glued to the damper element 12.
  • the arrangement 20 formed thereby, consisting of coupling device 1 and component 16, can now be soldered onto a substrate, for example on a printed circuit board, for example, wherein in the same step also the
  • connection between the coupling device 1 and the housing 18 by means of the solder paste 21 is made by soldering. Due to the advantageous connection of the component 16 to the printed circuit board via the coupling device 1, the component 16 is vibration-decoupled, so that the sensitive micromechanics of the sensor 17 is not unintentionally influenced by vibrations. In addition, the
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the coupling device 1 prior to singulation of the stamped grid 3.
  • the stamped grid 3 has no web 6. Rather, several rows of five contact plates are provided, which extend over the width of the stamped grid 3 and are connected to one another via connecting webs 7 only in the respective row.
  • any number of different designs of the lead frame 3 are conceivable.
  • the coupling device 1 forms an integral part of the component 16 and the sensor 17.
  • two components 22, 23 of the sensor 17 (on the top 13) between the outer rows 9 of the contact plate 5 is arranged.
  • the components 22 and 23 are advantageously electrically contacted or connected by means of bonding connections with the contact surfaces 14 of the stamped grid 3.
  • the coupling device 1 and the components 22, 23 thereon and the contact plates 5 are enclosed by a molding process, whereby a mold housing 24 is formed.
  • the unwanted connecting webs 7 are removed and the lead frame 3 separated and the frame 4 removed.
  • the mold housing 24 is formed directly on the coupling device 1, by a spraying and / or casting process, the coupling device 1 is integrated into the assembly 20.
  • the arrangement 20 designed in this way now only has to be mounted on a substrate, not shown here, for example by means of soldering.
  • the circuit board or the substrate also forms part of the assembly 20, so that the assembly 20 can be prepared and offered by means of a printed circuit board as a structural unit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Koppelvorrichtung (1) zur Verbindung eines elektrischen/elektronischen Bauteils (16), insbesondere Sensor (17), mit einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, wobei die Koppelvorrichtung (1) zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbindung (25) und zur Bewegungsentkopplung wenigstens ein Dämpferelement (12) umfasst, Dabei ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindung von einem Stanzgitter (3) gebildet und das Stanzgitter (3) von einer Dämpfungsmasse (11) als Dämpferelement (12) bereichsweise umspritzt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einer Koppelvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung.

Description

Beschreibung
Titel
Koppelvorrichtunq, Anordnung mit einer Koppelvorrichtunq, Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einer Koppelvorrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung zur Verbindung eines elektrischen/elektronischen Bauteils, insbesondere Sensor, mit einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, wobei die Koppelvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbindung und zur Bewegungsentkopplung wenigs- tens ein Dämpferelement umfasst.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung mit mindestens einem auf einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, anordenbaren elektrischen/elektronischen Bauteil, insbesondere Sensor, und mit einer Koppelvorrichtung zum Verbinden des Bauteils mit dem Substrat, wobei die Koppelvorrichtung zur elektrischen
Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbindung und zur Bewegungsentkopplung wenigstens ein Dämpferelement umfasst.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, insbesondere wie sie oben beschrieben wurde, wobei die Anordnung mindestens ein auf einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, anordenbares elektrisches/elektronisches Bauteil, insbesondere Sensor, sowie eine Koppelvorrichtung zum Verbinden des Bauteils mit dem Substrat umfasst, wobei die Koppelvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbin- dung und zur Bewegungsentkopplung wenigstens ein Dämpferelement umfasst.
Stand der Technik
Koppelvorrichtungen der eingangs genannten Art sowie entsprechende Anord- nung mit einer Koppelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung letzterer sind aus dem Stand der Technik bekannt. So ist es bei schwingungsempfindlichen Bauteilen, wie beispielsweise bei Sensoren und insbesondere bei mikromechanischen Sensoren bekannt, diese mittels einer bewegungsentkoppelnden Koppelvorrichtung an einem Substrat zu befestigen. Unter der Bewegungsentkopplung ist im Rahmen dieser Anmeldung eine mechanische Entkopplung zu verstehen, die in erster Linie zur Entkopplung von auftretenden Schwingungen (Schwingungsentkopplung) dient, aber auch zum Ausgleich von Toleranzen, insbesondere zum Ausgleich von im Betrieb auftretenden Verspannungen dienen kann. So kommt es beispielsweise häufig zu dem Problem, dass zwischen dem Bauteil und dem Substrat Spannungen auftreten, die beispielsweise durch unterschiedli- che Wärmeausdehnungskoeffizienten entstehen, sodass bei einer Erwärmung
Bauteil und Substrat sich unterschiedlich ausdehnen/bewegen und dadurch an ihren Befestigungsstellen miteinander verspannt werden. Dies kann im schlimmsten Fall zum Bruch von Verbindungsstellen und damit zum Ausfall des Bauteils führen.
Aus der DE 10 2006 002 350 A1 ist eine Inertialsensoranordnung bekannt, bei der ein Sensormodul auf einem Trägersubstrat unter Zwischenschaltung eines elastisch verformbaren Koppelelements angeordnet ist, wobei das Material des Dämpfers rahmenartig um das Sensormodul herum in einen zwischen dem Sen- sormodul und dem Trägersubstrat vorhandenen Spalt eingespritzt wird. Mittels
Bonddrähten wird das Sensormodul dann mit einer auf dem Trägersubstrat angeordneten Schaltung verbunden. Die Koppelvorrichtung ist also bekanntermaßen zweiteilig ausgebildet. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindung von einem Stanzgitter gebildet und das Stanzgitter von einer Dämpfungsmasse als Dämpferelement zumindest bereichsweise umspritzt ist. Es ist also vorgesehen, dass die elektrische Verbindung der Koppelvorrichtung zwischen dem Substrat und dem Bauteil von einem Stanzgitter gebildet wird. Stanzgitter sind dem Fachmann allgemein bekannt und erlauben auf einfache Art und Weise eine stabile elektrische Verbindung. Erfindungsgemäß ist das Stanzgitter zumindest bereichsweise von einer Dämpfungsmasse derart umspritzt, dass das Dämpferelement gebildet wird. Stanzgitter und Dämpferelement bilden dadurch eine Einheit beziehungsweise eine kompakte, quasi einteilige Koppelvorrichtung. Durch das Umspritzen des Stanzgitters mit der Dämpfungsmasse erhält zum einen das Stanzgitter eine höhere Stabilität und zum anderen wird eine dämpfende Wirkung bereitgestellt. Wobei zum einen das Stanzgitter selbst durch die es umgebende Dämpfungsmasse dämpfend wirkt, und zum anderen die Dämpfungsmasse selbst, die als Dämpfungselement geformt ist, also bevorzugt zumindest bereichsweise selbst in direktem Kontakt mit dem Substrat und dem Bauteil steht, eine Bewegungsentkopplung zwischen Substrat und Bauteil bewirkt.
Vorteilhafterweise bildet das Stanzgitter zumindest bereichsweise wenigstens ein Federelement. Vorteilhafterweise weist das Stanzgitter dazu zumindest bereichsweise eine dreidimensionale Struktur auf. So kann das Federelement beispielsweise durch einen schräg zum übrigen Stanzgitter verlaufenden Steg beziehungsweise durch eine umgebogene, einendig freiliegende Federzunge gebildet sein. Durch die vorteilhafte Ausbildung wird ein Feder-Masse-System mit Dämpfung geboten, das zwischen dem Substrat und dem Bauteil anordenbar ist.
Zweckmäßigerweise weist das Stanzgitter zumindest einseitig freiliegende Kon- taktplättchen auf. Zumindest die Kontaktplättchen sind also nicht von der Dämpfungsmasse allseitig umspritzt. Vielmehr liegen die Kontaktflächen auf dem Dämpfungselement beziehungsweise auf der Dämpfungsmasse auf, wobei eine
Seite, nämlich die eine Kontaktfläche aufweisende Seite, frei zugänglich ist.
Vorteilhafterweise ist die Dämpfungsmasse Silikon oder ein anderes, ähnliche Eigenschaften aufweisendes Material.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch eine Koppelvorrichtung wie sie oben beschrieben wurde aus. Somit ist vorgesehen, dass die Anordnung eine Koppelvorrichtung umfasst, mittels derer das Bauteil auf dem Substrat anordenbar ist. Dadurch wird eine besonders günstige Bewegungsentkopplung gebo- ten, die die Funktionsfähigkeit der Anordnung dauerhaft gewährleistet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bauteil ein Gehäuse, insbesondere ein LGA-Gehäuse (Land-Grid-Area-Gehäuse) mit wenigstens einem elektrischen Kontakt, aufweist, der auf dem Kontaktplättchen bezie- hungsweise auf der Kontaktfläche des Stanzgitters aufliegt. Durch das Aufliegen des elektrischen Kontakts auf der Kontaktfläche des Stanzgitters wird die elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Substrat hergestellt.
Bevorzugt ist der Kontakt mit der Kontaktfläche verlötet. Dadurch ist das Bauteil mit dem Koppelelement verlötet und fest verbunden. Entsprechend ist die Koppelvorrichtung zweckmäßigerweise ebenso mit dem Substrat, insbesondere mit der Leiterplatte, bevorzugt durch Verlöten verbindbar. Aufgrund der vorteilhaften Koppelvorrichtung werden auftretende Schwingungen und/oder Spannungen kompensiert beziehungsweise entkräftet, wodurch die auf die Lötverbindung(en) wirkenden Kräfte nicht zur Zerstörung der Lötverbindung führen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass auf dem Dämpferelement wenigstens eine elektrische/elektronische Komponente des Bauteils angeordnet ist. In diesem Fall ist die Koppelvorrichtung somit nicht mehr als eigenständiges Bauelement der Anordnung, sondern vielmehr als integriertes/integrales Element vorgesehen. Das Dämpferelement der Koppelvorrichtung dient hierbei als Träger für eine Komponente des Bauteils und bildet somit einen Bestandteil des Bauteils. Durch die direkte Anordnung der Komponente auf dem Dämpferelement wird eine besonders kompakte Anordnung zur Verfügung gestellt.
Zweckmäßigerweise ist die Komponente mit der Kontaktfläche/dem Kontaktplätt- chen des Stanzgitters mittels mindestens einer Bondverbindung elektrisch verbunden beziehungsweise wirkverbunden. Somit ist nicht mehr der elektrische Kontakt zu dem Bauteil über ein Gehäuse des Bauteils herzustellen, sondern kann direkt von der entsprechenden Komponente des Bauteils zu dem Stanzgitter hergestellt werden. Zweckmäßigerweise sind mehrere Kontaktplättchen vorgesehen.
Schließlich ist vorgesehen, dass die Koppelvorrichtung zumindest bereichsweise mit der Komponente sowie dem Kontaktplättchen in ein Mold-Gehäuse integriert ist. Mit anderen Worten wird in diesem Fall das Gehäuse des Bauteils direkt auf die Koppelvorrichtung beziehungsweise auf das Dämpfungselement und/oder die Komponente, beispielsweise durch Umspritzen und/oder Umgießen, aufgebracht. Hierdurch ist es möglich, eine besonders kompakte und einfach handhabbare Einheit zu schaffen, die gegen Schwingungen und/oder temperaturbedingte Spannungen immun ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Verbindung von einem Stanzgitter gebildet wird, und das Stanzgitter zum Bilden des Dämpferelements zumindest bereichsweise mit einer Dämpfungs- masse umspritzt wird. Zunächst wird dabei das Stanzgitter durch einen Stanzvorgang aus einem Grundmaterial herausgestanzt und gleichzeitig oder anschließend durch einen Präge- und/oder Biegevorgang in die gewünschte Form gebracht. Anschließend wird das Stanzgitter in einer Form angeordnet, die das Negativ des zu erstellenden Dämpferelements bildet. In der Form wird die Dämp- fungsmasse um das Stanzgitter zumindest bereichsweise gespritzt. Wobei die
Form dem Dämpferelement seine spätere Kontur verleiht.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Gehäuse des Bauteils mit dem Stanzgitter verlötet wird. Wobei hier natürlich entsprechende an dem Gehäuse vorgesehene elektrische Kontakte mit dem Stanzgitter und insbesondere mit freiliegenden Kontaktplättchen des Stanzgitters verlötet wird. Dadurch wird zum einen der elektrische Kontakt zwischen dem Bauteil und dem Stanzgitter realisiert, und zum anderen das Gehäuse und damit auch das Bauteil an dem Stanzgitter beziehungsweise an der Koppelvorrichtung befestigt. Ent- sprechend wird das Stanzgitter an anderer Stelle mit dem Substrat, zweckmäßigerweise mit entsprechenden Gegenkontakten des Substrats verlötet, wodurch eine belastbare Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Substrat entsteht.
Vorteilhafterweise wird auf dem Dämpferelement wenigstens eine elektri- sehe/elektronische Komponente des Bauteils angeordnet und mit dem Stanzgitter elektrisch verbunden. Zum Verbinden werden bevorzugt Bondverbindungen hergestellt. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise auf eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Stanzgitter verzichtet, da nunmehr die Komponente direkt mit dem Stanzgitter elektrisch verbunden ist/wird.
Zum Schutz der Komponente sowie der Bondverbindungen und zum Fertigstellen des Bauteils wird bevorzugt abschließend ein Gehäuse durch einen Mold- Vorgang hergestellt, sodass zumindest die Komponente und die Bondverbindungen und zweckmäßigerweise auch ein weiter Bereich des Dämpferelements be- ziehungsweise der Koppelvorrichtung eingehaust werden. Bevorzugt wird die die Komponente aufweisende Seite der Koppelvorrichtung vollständig durch das Mold-Gehäuse bedeckt.
Insgesamt wird somit eine besonders günstige und einfach herzustellende me- chanische Bewegungsentkopplung beziehungsweise Schwingungs- und Spannungsentkopplung zwischen dem Bauteil und dem Substrat gewährleistet, wobei die Koppelvorrichtung bevorzugt einen integralen Bestandteil des Bauteils bildet beziehungsweise als solcher gefertigt wird. Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figuren 1 A bis 1 D Schritte zur Herstellung einer vorteilhaften Koppelvorrichtung,
Figuren 2A und 2B die Koppelvorrichtung mit einem elektrischen/elektronischen Bauteil in unterschiedlichen Ansichten, Figur 3 eine alternative Ausführungsform der Koppelvorrichtung,
Figur 4 die Koppelvorrichtung als integraler Bestandteil des Bauteils und Figur 5 das Bauteil mit der vorteilhaften Koppelvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung.
Die Figuren 1A bis 1 D zeigen unterschiedliche Schritte zur Herstellung einer vorteilhaften Koppelvorrichtung 1 . Zunächst wird aus einem Kupferblech 2 ein Stanzgitter 3 durch Ausstanzen hergestellt. Das Stanzgitter 3 weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen quadratischen Rahmen 4 auf, innerhalb dessen eine Vielzahl von quadratisch geformten Kontaktplättchen 5 sowie ein sich über fast die gesamte Breite des Stanzgitters 3 erstreckender Steg 6 angeordnet und mit dem Rahmen 4 mittels Verbindungsstegen 7 verbun- den sind. Der Steg 6 ist mittig angeordnet, während die Kontaktplättchen 5 beidseitig des Steges 6 jeweils in zwei Reihen parallel zu dem Steg verlaufend ange- ordnet sind, wobei die jeweils näher zu dem Steg liegende Reihe von Kontakt- plättchen 5 im Folgenden im Allgemeinen mit 8 und die jeweils weiter außen liegende Reihe von Kontaktplättchen 5 mit 9 bezeichnet wird.
In einem zweiten Schritt wird das Stanzgitter 3 gemäß der Figur 1 B derart durch einen Biegeprozess umgeformt, dass die außenliegenden Reihen 9 der Kontaktplättchen 5 in einer zu den innenliegenden Reihen 8 sowie des Steges 6 beabstandeten Ebene liegen. Mit anderen Worten wird dem Stanzgitter 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein im Wesentlichen U-förmiger Querschnitt beigebracht. Natürlich ist es dabei auch denkbar, den Stanzvorgang sowie den Biegevorgang in einem Stanz-Biege-Schritt gleichzeitig beziehungsweise im Wesentlichen gleichzeitig durchzuführen. Zweckmäßigerweise weist die U-Form des Stanzgitters 3 keine senkrecht zueinander stehenden Schenkel, sondern schräg verlaufende Schenkel auf, die von den Verbindungsstegen 7 zwischen der Reihe 9 der außenliegenden Kontaktplättchen und der Reihe 8 der innenliegenden Kontaktplättchen 5 verlaufen. Durch diese schräge Ausbildung erhält das Stanzgitter 3 Federeigenschaften, wobei die genannten Verbindungsstege 7 zwischen den Reihen 8 und 9 jeweils Federelemente 10 des Stanzgitters 3 bilden.
In einem darauffolgenden Schritt wird das Stanzgitter 3 bereichsweise von einer Dämpfungsmasse 1 1 derart umspritzt, dass die Dämpfungsmasse 1 1 ein Dämpferelement 12 bildet. Insbesondere werden die Federelemente 10 zumindest im Wesentlichen vollständig umspritzt. Das Dämpferelement 12 weist ebenfalls eine quadratische Kontur auf. Die Kontaktplättchen 5 der außenliegenden Reihen 9 liegen dabei auf einer Oberseite 13 des Dämpferelements 12 auf, sodass ihre jeweilige von dem Dämpferelement weg weisende freiliegende Seite eine Kontaktfläche 14 bildet. Entsprechend verhält es sich auf der Unterseite 15 des Dämpferelements 12, auf welcher der Steg 6 sowie die Kontaktplättchen 5 der innenliegenden Reihen 8 aufliegen. Vorteilhafterweise besteht das Dämpferelement 12 beziehungsweise die Dämpfungsmasse 1 1 zumindest im Wesentlichen aus Silikon.
In einem abschließenden Schritt gemäß der Figur 1 D werden die in den parallelen Ebenen verlaufenden Verbindungsstege 7 sowie der Rahmen 4 getrennt und dadurch das Stanzgitter 3 vereinzelt. Lediglich die die Federelemente 10 bildenden Verbindungsstege 7 bleiben erhalten. Diese bilden später die elektrische Verbindung 25 von einem auf der Oberseite 13 angeordneten elektrischen/elektronischen Bauteil zu einem Substrat, auf welchem die Koppelvorrichtung 1 mittels der Unterseite 15 angeordnet werden kann. Die vorteilhafte Koppelvorrichtung 1 , wie sie in der Figur 1 D dargestellt ist, bietet auf einfache Art und Weise sowohl eine elektrische Verbindung als auch ein Feder-Masse-System mit Dämpfer.
Das Vereinzeln des Stanzgitters 3 erfolgt zweckmäßigerweise durch einen oder mehrere Stanzvorgänge. Dabei wird ein Stanzwerkzeug bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu der Oberseite 13 beziehungsweise der Unterseite 15 bewegt, wodurch eine Kraft auf die zu trennenden Verbindungsstege jeweils in Richtung der Dämpfungsmasse aufgebracht wird. Da die Kontaktplättchen 5 und damit die zu trennenden Verbindungsstege jeweils außerhalb der Dämpfungsmasse 1 1 angeordnet sind, beaufschlagt das Stanzwerkzeug die Verbindungsstege direkt mit einer Kraft in Richtung der Dämpfungsmasse 1 1 . Vorzugsweise wird die Kraft und die Vorschubgeschwindigkeit des Stanzwerkzeugs dabei derart gewählt, dass die Dämpfungsmasse beim Stanzvorgang lediglich elastisch verformt wird. Die getrennten Verbindungsstege lassen sich dadurch anschließend besonders einfach von der Dämpfungsmasse 1 1 entfernen oder sie lösen sich von selbst.
Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, dass die Kraft und/oder Vorschubgeschwindigkeit derart gewählt werden, dass die Verbindungsstege beim Stanzvorgang in die Dämpfungsmasse 1 1 hineingetrieben werden, sodass die Dämp- fungsmass 1 1 auch plastisch verformt wird. In letzterem Fall können die gelösten Verbindungsstege anschließend in der Dämpfungsmasse 1 1 verbleiben. Dadurch kann die Dämpfungseigenschaft der Koppelvorrichtung insgesamt nochmals verändert beziehungsweise beeinflusst werden. Die in der Dämpfungsmasse 1 1 liegenden elektrischen Verbindungen 25 sollen bestehen bleiben und müssen somit bei dem Stanzvorgang auch nicht berücksichtig werden.
Vorteilhafterweise sind eine Vielzahl von eine Stanzgitter-Matrix bildenden Stanzgitter 3 vorgesehen, die bevorzugt von einem gemeinsamen Rahmen gehalten werden und die durch einen gesonderten Stanzvorgang oder während des oben beschriebenen Stanzvorgangs, der zum Vereinzeln des jeweiligen Stanzgit- ters 3 dient, voneinander getrennt und in einzelne Stanzgitter 3, wie in der Figur
1 D beispielhaft dargestellt, geteilt werden. Somit lassen sich eine Vielzahl der vorteilhaften Koppelvorrichtungen 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 D auf einfache Art und Weise herstellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Herstellung nicht ein einzelnes Stanzgitter 3 mit Dämpfungsmasse umspritzt wird, sondern wenn die Stanzgitter einer Stanzgitter-Matrix (oder auch Stanzgit- ter-Array genannt) gleichzeitig mit Dämpfungsmasse umspritzt und anschließend vereinzelt werden.
Um ein elektrisches/elektronisches Bauteil besonders einfach an der Koppelvorrichtung 1 anzubinden beziehungsweise zu befestigen, wird auf die Kontaktflä- chen 14 vorteilhafterweise jeweils Lotpaste aufgebracht. Dadurch wird eine schnelle Montage eines entsprechenden Bauteils an der Koppelvorrichtung gewährleistet.
Die Figuren 2A und 2B zeigen die Koppelvorrichtung 1 in einer Seitenansicht in Richtung der Längserstreckung des Stegs 6 (Figur 2A) und senkrecht dazu (Figur 2B). Auf die aus der Figur 1 D bekannte Koppelvorrichtung 1 ist hierbei ein elektrisches/elektronisches Bauteil 16, das als Sensor 17 mit bewegungsempfindlicher Mikromechanik ausgebildet ist, aufgebracht. Von dem Sensor 17 ist hierbei lediglich ein Gehäuse 18 dargestellt, dass als Mold-Gehäuse 19 ausge- bildet ist und an seiner der Koppelvorrichtung 1 zugewandten Seite elektrische
Kontakte aufweist, die auf den Kontaktflächen 14 der Koppelvorrichtung 1 aufliegen. Das Gehäuse 18 wird vorteilhafterweise auf das Dämpferelement 12 aufgeklebt. Die dadurch gebildete Anordnung 20, bestehend aus Koppelvorrichtung 1 und Bauteil 16, kann nunmehr beispielsweise auf einem Substrat, wie zum Bei- spiel auf einer Leiterplatte, aufgelötet werden, wobei im selben Schritt auch die
Verbindung zwischen der Koppelvorrichtung 1 und dem Gehäuse 18 mithilfe der Lotpaste 21 durch Verlöten hergestellt wird. Durch die vorteilhafte Anbindung des Bauteils 16 an der Leiterplatte über die Koppelvorrichtung 1 ist das Bauteil 16 schwingungsentkoppelt, sodass die empfindliche Mikromechanik des Sensors 17 nicht durch Schwingungen ungewollt beeinflusst wird. Darüber hinaus wird die
Funktionsfähigkeit dahingehend gewährleistet, dass keine Verspannungen zwischen dem Sensor 17 und der Leiterplatte, beispielsweise aufgrund von Toleranzen bei der Montage oder durch temperaturbedingte Materialveränderungen, auftreten, die die Lötverbindungen zerstören könnten. Die Figur 3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Koppelvorrichtung 1 vor dem Vereinzeln des Stanzgitters 3. Im Unterschied zu dem aus der Figur 1 C bekannten Ausführungsbeispiel weist das Stanzgitter 3 keinen Steg 6 auf. Vielmehr sind mehrere Reihen von jeweils fünf Kontaktplättchen vorgese- hen, die sich über die Breite des Stanzgitters 3 erstrecken und nur in der jeweiligen Reihe miteinander über Verbindungsstege 7 verbunden sind. Natürlich sind beliebig viele unterschiedliche Gestaltungen des Stanzgitters 3 denkbar.
Die Figur 4 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Weiterbildung der Anordnung 20. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bildet die Koppelvorrichtung 1 einen integralen Bestandteil des Bauteils 16 beziehungsweise des Sensors 17. Dazu sind auf dem Dämpferelement 12 vorliegend zwei Komponenten 22, 23 des Sensors 17 (auf der Oberseite 13) zwischen den außenliegenden Reihen 9 der Kontaktplättchen 5 angeordnet.
Anschließend werden die Komponenten 22 und 23 vorteilhafterweise mittels Bondverbindungen mit den Kontaktflächen 14 des Stanzgitters 3 elektrisch kontaktiert beziehungsweise verbunden. Im darauffolgenden Schritt wird die Koppelvorrichtung 1 und die darauf befindlichen Komponenten 22, 23 sowie die Kontaktplättchen 5 durch einen Mold-Prozess eingehaust, wodurch ein Mold- Gehäuse 24 gebildet wird. Abschließend werden die unerwünschten Verbindungsstege 7 entfernt und das Stanzgitter 3 vereinzelt sowie der Rahmen 4 entfernt. Dadurch werden zum einen die Komponenten 22, 23 sowie die Bondverbindungen vor äußeren Einflüssen geschützt, und zum anderen eine besonders kompakte und einfach zu handhabende Anordnung 20 geboten.
Dadurch, dass das Mold-Gehäuse 24 direkt auf der Koppelvorrichtung 1 gebildet wird, durch einen Spritz- und/oder Gießvorgang, ist die Koppelvorrichtung 1 in die Anordnung 20 integriert. Die so gestaltete Anordnung 20 muss nunmehr le- diglich auf einem Substrat - hier nicht dargestellt - angebracht werden, beispielsweise mittels Verlöten. In einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, bildet die Leiterplatte beziehungsweise das Substrat ebenfalls einen Bestandteil der Anordnung 20, sodass die Anordnung 20 mittels einer Leiterplatte als eine Baueinheit hergestellt und angeboten werden kann. Prinzipiell ist es auch denkbar, die Komponenten 22, 23 auf der Unterseite 15 des Dämpferelements 12, insbesondere auf dem Kupfersteg 6 anzuordnen, um das Erstellen der Bondverbindungen zu erleichtern.

Claims

Ansprüche
1 . Koppelvorrichtung (1 ) zur Verbindung eines elektrischen/elektronischen Bauteils (16), insbesondere Sensor (17), mit einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, wobei die Koppelvorrichtung (1 ) zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbindung (25) und zur Bewegungsentkopplung wenigstens ein Dämpferelement (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung von einem Stanzgitter (3) gebildet und das Stanzgitter (3) von einer Dämpfungsmasse (1 1 ) als Dämpferelement (12) bereichsweise umspritzt ist.
2. Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter (3) zumindest bereichsweise wenigstens ein Federelement (10) bildet.
3. Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter (3) zumindest einseitig freiliegende Kontaktplättchen (5) aufweist.
4. Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Dämpfungsmasse (1 1 ) Silikon ist.
5. Anordnung mit mindestens einem auf einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, anordenbaren elektrischen/elektronischen Bauteil (16), insbesondere Sensor (17), und mit einer Koppelvorrichtung (1 ) zum Verbinden des Bauteils mit dem Substrat, wobei die Koppelvorrichtung (1 ) zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbindung (25) und zur Bewegungsentkopplung wenigstens ein Dämpferelement (12) umfasst, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Koppelvorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (16) ein Gehäuse (18), insbesondere Mold-Gehäuse (19), mit wenigstens einem elektrischen Kontakt aufweist, der auf dem Kontaktplättchen (5) des Stanzgitters (3) aufliegt.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt mit dem Kontaktplättchen (5) verlötet ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass auf dem Dämpferelement (12) wenigstens eine elektrische/elektronische Komponente (22, 23) des Bauteils (16) angeordnet ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (22, 23) mit dem Kontaktplättchen (5) mit- tels mindestens einer Bondverbindung elektrisch verbunden ist.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (1 ) zumindest bereichsweise mit der Komponente (22, 23) sowie dem Kontaktplättchen (5) in ein Mold-Gehäuse (24) integriert ist.
1 1 . Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Anordnung mindestens ein auf einem Substrat, insbesondere Leiterplatte, anordenbares elekt- risches/elektronisches Bauteil, insbesondere Sensor, sowie eine Koppelvorrichtung zum Verbinden des Bauteils mit dem Substrat umfasst, wobei die Koppelvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eine elektrische Verbindung und zur Bewegungsentkopplung wenigstens ein Dämpferelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von ei- nem Stanzgitter gebildet wird, und das Stanzgitter zum Bilden des Dämpferelements bereichsweise mit einer Dämpfungsmasse umspritzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Bauteils mit dem Stanzgitter verlötet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dämpferelement wenigstens eine elektrische/elektronische Komponente des Bauteils angeordnet und mit dem Stanzgitter elektrisch verbunden wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung zumindest bereichsweise mittels eines Mold-Vorgangs eingehaust wird.
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