WO2000044071A1 - Elektrisches modul zum anschluss an externe stromkreise und zugehöriges herstellungsverfahren - Google Patents
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Definitions
- connection elements module which has a scarf ungly with an electronic circuit and connected to this connection pads, which are connected via conductive connections to contact fingers as connection elements for connecting an external circuit.
- connection elements for connection to an external circuit, which has a circuit carrier with an electronic circuit and connection pads connected thereto, which are connected via conductive connections to contact fingers as connection elements.
- WO 97/47087 discloses a proximity switch with an electrical circuit on a circuit board to which connection pins for connection to an external circuit are soldered.
- the circuit board is potted with a sealing compound with the connection pins in the housing sleeve of the proximity switch.
- the pins are held here essentially over the edge of the circuit board.
- connection device in which an insulating part is used, which is non-positively connected to the circuit carrier and in which metallic pins are held in a non-positive manner. Their ends on the circuit side are bonded wires connected to bond pads on the circuit board.
- this device allows a secure connection of external circuits, the production of the insulating part with the non-positively held connection pins is relatively complex since a high degree of precision is required.
- the establishment of the non-positive connection between the insulating part and the circuit carrier is difficult to automate.
- connection elements module of the above type, which does not require expensive manufacturing steps and is well suited for integration into a highly automated manufacturing process, the electrically conductive connection between the connection elements and Connection pads should be possible at any point on the circuit board.
- Another object is to provide an electrical module with connection elements for connection to an external circuit of the type mentioned above, which is characterized by a simple structure and is suitable for installation as a prefabricated component in an electrical device.
- the first object is achieved by a production process of the type mentioned above with the following steps:
- connection pads and the contact fingers are held individually or together by a holder
- the contact fingers, the conductive connections, the connection pads and the circuit carrier are joined together by casting with a casting compound and c) the holder of the contact fingers is subsequently removed.
- the contact fingers are integrated components of an electrically conductive connection comb as a holder and, after the casting compound has hardened, the contact fingers are separated from the connection comb.
- the connection comb enables particularly simple, inexpensive mounting and easy removal of the contact fingers.
- a further advantageous embodiment of the method is when the circuit carrier is surrounded with a sheath in such a way that the contact fingers, the conductive connections and the connection pads lie in a cavity formed by the sheath and the circuit carrier, which is cast with the casting compound.
- the envelope advantageously serves as a lost form for the encapsulation.
- circuit carrier and the connecting comb are stored in recesses in a holder.
- the further object is according to claim ⁇ by the following
- the electrical module has a casting compound by means of which the contact fingers, the conductive connections, the connection pads and the circuit carrier are connected to one another in a non-positive manner, b) the contact fingers being held essentially by the casting compound, c) and a shell surrounding the circuit carrier, which forms a cavity with the circuit carrier, which is at least partially cast with the casting compound.
- the potting compound is advantageously used as a holder for the contact fingers.
- the connection elements are largely decoupled from other components, so that any connection forces that are present cannot be transferred to other components in a damaging manner.
- a particularly advantageous embodiment exists when the contact fingers are angled at the end.
- the bending, adhesive, soldering or welding process for the electrical connection is facilitated and a particularly good non-positive connection of the contact fingers to the casting compound is ensured.
- contact fingers are provided with undercuts, since a particularly good non-positive connection of the contact fingers to the casting compound is also ensured here.
- FIG. 1 shows the structure of a module according to the invention and the associated device for producing the same
- FIG. 2 shows a metallic connecting comb with several angled contact fingers
- FIG 3 shows a further embodiment of a connecting comb with undercuts in the contact fingers.
- FIG. 1 shows a device 1 for producing an electrical module 2 with connection elements for connection to an external circuit, which for installation as a prefabricated construction part in an electrical device, such as a proximity scarf.
- the electrical module 2 essentially has a circuit carrier 4 with an electrical circuit 5, which is provided with connection pads 6, from which conductive connections 7 are led to connection elements, here contact fingers 8, the connection elements 8, the conductive connections 7 ,
- the connection pads 6 and the circuit carrier 4 are non-positively connected by a casting compound 9.
- the circuit carrier 4 is surrounded by a casing 10 which, together with the circuit carrier 4, forms a cavity in which the components 6, 7, 8 mentioned are cast with the casting compound 9.
- the module 2 is mounted in a recess 11 of a holder 12 for manufacture.
- the contact fingers 8 are components of a metallic connecting comb 13, which is fixed in recesses 14 in the holder 12.
- the conductive connections 7 can be designed as bond connections, adhesive connections with conductive adhesive, solder connections or weld connections.
- FIG. 2 shows a metallic connecting comb 13 in which the free ends of the contact fingers 8 are angled.
- the angled ends can be of different lengths. The bending, adhesive, soldering or welding process is facilitated and a particularly good non-positive connection between the contact fingers 8 and the casting compound 9 is ensured by the bending.
- the circuit carrier 4 surrounded by the casing 10 is first stored in the recess 11 of the holder 12 in such a way that the electronic circuit 5 with the connection pads 6 on the open side the recess 11 is located. Subsequently, the ends of the contact fingers 8 are connected via conductive connections 7 to the connection pads 6 on the circuit carrier 4.
- the contact fingers 8 are components of a metallic connecting comb 13, which serves as a holder and is fixed in recesses 14 in the holder 12. Then the cavity formed by the sheath 10 and the circuit carrier 4 is cast with casting compound 9, which connects the contact fingers 8, the conductive connections 7, the connection pads 6 and the circuit carrier 4 to one another in a non-positive manner.
- the envelope 10 is used here as lost
- the module 2 is removed from the holder 12, and the contact fingers 8 are separated from the connecting comb 13 along a dividing line 15 according to FIG.
- the contact fingers 8 serve as connection elements for external circuits.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen einfachen Aufbau eines elektrischen Moduls und ein Verfahren zu seiner Herstellung in einem automatisierten Fertigungsablauf. Das Modul weist einen Schaltungsträger (4) mit einer elektronischen Schaltung (5) und mit dieser verbundene Anschlusspads (6) auf, die über leitfähige Verbindungen (7) mit Kontaktfingern (8) als Anschlusselemente zum Anschluss eines externen Stromkreises verbunden sind. Dabei werden durch eine Halterung gehaltene Kontaktfinger (8) mit den Anschlusspads (6) durch leitfähige Verbindungen (7) verbunden. Die Kontaktfinger (8), die leitfähigen Verbindungen (7), die Anschlusspads (6) und der Schaltungsträger (4) werden mit einer Giessmasse (9) verbunden, und darauffolgend wird die Halterung der Kontaktfinger (8) entfernt.
Description
Beschreibung
Elektrisches Modul zum Anschluß an externe Stromkreise und zugehöriges Herstellungsverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen, mit Anschlußelementen versehenen Moduls, das einen Schal ungsträger mit einer elektronischen Schaltung und mit dieser verbundene Anschlußpads aufweist, die über leitfähige Verbindungen mit Kontaktfingern als Anschlußelementen zum Anschluß eines externen Stromkreises verbunden sind.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein elektrisches Modul mit Anschlußelementen zum Anschluß an einen externen Stromkreis, das einen Schaltungsträger mit einer elektronischen Schaltung und mit dieser verbundene Anschlußpads aufweist, die über leitfähige Verbindungen mit Kontaktfingern als Anschlußelementen verbunden sind.
In der WO 97/47087 ist ein Näherungsschalter mit einer elektrischen Schaltung auf einer Leiterplatte offenbart, an die Anschlußstifte zum Anschluß an einen externen Stromkreis angelötet sind. Die Leiterplatte ist mit den Anschlußstiften in der Gehäusehülse des NäherungsSchalters mit einer Vergußmasse vergossen. Die Anschlußstifte sind hier im wesentlichen über den Rand der Leiterplatte gehalten. Diese Lösung stellt eine starke Einschränkung bezüglich der Lage der Anschlußstifte dar, und zudem müssen auf der Leiterplatte Strombahnen zu Anschlußpads am Rand derselben hingeführt werden.
Aus der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung (amtliches Aktenzeichen 298 19 157.1) ist eine Anschlußvorrichtung beschrieben, bei der ein Isolierstoffteil verwendet wird, das kraftschlüssig mit dem Schaltungstrager verbunden ist und in dem metallische Anschlußstifte kraftschlüssig gehalten sind. Deren schaltungsseitige Enden sind über Bond-
drahte mit Bondpads auf dem Schaltungsträger verbunden. Diese Vorrichtung erlaubt zwar einen sicheren Anschluß externer Stromkreise, die Fertigung des Isolierstoffteils mit den kraftschlüssig gehalterten Anschlußstiften ist aber relativ aufwendig, da eine hohe Präzision erforderlich ist. Außerdem ist die Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Isolierstoffteil und dem Schaltungsträger nur schwer zu automatisieren .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen, mit Anschlußelementen versehenen Moduls der obengenannten Art zu schaffen, das keine kostspieligen Fertigungsschritte benötigt und sich gut für die Integration in einen hochautomatisierten Fertigungsablauf eignet, wobei die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlußelementen und Anschlußpads an beliebiger Stelle des Schaltungsträgers möglich sein soll.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein elektrisches Modul mit An- Schlußelementen zum Anschluß an einen externen Stromkreis der obengenannten Art anzugeben, das sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und zum Einbau als vorgefertigtes Bauteil in ein elektrisches Gerät geeignet ist.
Die erste Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren der obengenannten Art mit folgenden Schritten gelöst:
a) Zunächst werden leitfähige Verbindungen zwischen den Anschlußpads und den Kontaktfingern hergestellt, die ein- zeln oder zusammen durch eine Halterung gehalten werden, b) dann werden die Kontak finger, die leitfähigen Verbindungen, die Anschlußpads und der Schaltungsträger durch Verguß gemeinsam mit einer Gießmasse verbunden und c) darauffolgend wird die Halterung der Kontaktfinger ent- fernt.
Durch die zeitweise Halterung der Kontaktfinger ist es möglich, den Kontaktierungs- und Vergußprozeß durchzuführen und eine Fixierung der Kontaktfinger im fertigen Zustand ausschließlich durch die ausgehärtete Vergußmasse zu erreichen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kontaktfinger integrierte Bestandteile eines elektrisch leitfähigen Anschlußkamms als Halterung sind und nach Aushärtung der Gießmasse die Kontaktfinger vom Anschlußkamm abgetrennt werden. Der An- schlußkamm ermöglicht eine besonders einfache kostengünstige Halterung und ein leichtes Abtrennen der Kontaktfinger.
Zusätzliche Kosteneinsprarung bei dem Verfahren kann erzielt werden, wenn als leitfähige Verbindungen Klebeverbindungen mit leitfähigem Klebstoff verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht, wenn der Schaltungsträger mit einer Hülle derart umgeben wird, daß die Kontaktfinger, die leitenden Verbindungen und die Anschlußpads in einem durch die Hülle und den Schaltungstrager gebildeten Hohlraum liegen, der mit der Gießmasse vergossen wird. Die Hülle dient hier vorteilhafterweise als verlorene Form für den Verguß.
Um den Schaltungsträger und den Anschlußkamm für den Kontak- tierungs- und Vergußprozeß zu fixieren, ist es vorteilhaft, wenn der Schaltungsträger und der Anschlußkamm in Aussparungen eines Halters gelagert werden.
Die weitere Aufgabe wird gemäß Anspruch β durch die folgenden
Merkmale gelöst: a) Das elektrische Modul weist eine Gießmasse auf, durch die die Kontaktfinger, die leitfähigen Verbindungen, die Anschlußpads und der Schaltungsträger kraftschlüssig mit- einander verbunden sind, b) wobei die Kontaktfinger im wesentlichen durch die Gießmasse gehalten sind,
c) sowie eine den Schaltungsträger umgebende Hülle, die mit dem Schaltungsträger einen Hohlraum bildet, der zumindest teilweise mit der Gießmasse vergossen ist.
Hierbei wird vorteilhafterweise die Vergußmasse als Halterung für die Kontaktfinger verwendet. Die Anschlußelemente sind hier von anderen Komponenten weitgehend entkoppelt, so daß etwa vorliegende Anschlußkräfte sich nicht auf andere Komponenten in schädigender Weise übertragen können.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht, wenn die Kontaktfinger endseitig abgewinkelt sind. Durch die Abwink- lung wird der Bond-, Klebe-, Löt- oder Schweißprozeß zur elektrischen Verbindung erleichtert und eine besonders gute kraftschlüssige Verbindung der Kontaktfinger mit der Gießmasse gewährleistet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfinger mit Hin- terschneidungen versehen sind, da hier ebenfalls eine beson- ders gute kraf schlüssige Verbindung der Kontaktfinger mit der Gießmasse gewährleistet wird.
Ausführungsformen der Erfindung, betreffend den Gegenstand und ein Herstellungsverfahren werden im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Moduls und die zugehörige Vorrichtung zur Herstellung desselben, FIG 2 einen metallischen Anschlußkamm mit mehreren abge- winkelten Kontaktfingern und
FIG 3 eine weitere Ausführungsform eines Anschlußkamms mit Hinterschneidungen in den Kontaktfingern.
FIG 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines elektri- sehen Moduls 2 mit Anschlußelementen zum Anschluß an einen externen Stromkreis, das zum Einbau als vorgefertigtes Bau-
teil in ein elektrisches Gerät, z.B. einen NäherungsSchal er, dient .
Das elektrische Modul 2 weist im wesentlichen einen Schal- tungsträger 4 mit einer elektrischen Schaltung 5 auf, die mit Anschlußpads 6 versehen ist, von denen leitfähige Verbindungen 7 zu Anschlußelementen, hier Kontaktfingern 8, geführt sind, wobei die Anschlußelemente 8, die leitfähigen Verbindungen 7, die Anschlußpads 6 und der Schaltungsträger 4 durch eine Gießmasse 9 kraftschlüssig verbunden sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schaltungsträger 4 von einer Hülle 10 umgeben, die zusammen mit dem Schaltungsträger 4 einen Hohlraum bildet, in dem die genannten Komponenten 6, 7, 8 mit der Gießmasse 9 vergossen sind.
Das Modul 2 ist zur Herstellung in einer Aussparung 11 eines Halters 12 gelagert. Die Kontaktfinger 8 sind Bestandteile eines metallischen Anschlußkamms 13, der in Aussparungen 14 des Halters 12 fixiert ist.
Die leitfähigen Verbindungen 7 können als Bondverbindungen, Klebeverbindungen mit leitfähigem Klebstoff, Lötverbindungen oder Schweißverbindungen ausgeführt sein.
In FIG 2 ist ein metallischer Anschlußkamm 13 dargestellt, bei dem die freien Enden der Kontaktfinger 8 abgewinkelt sind. Die abgewinkelten Enden können in unterschiedlicher Länge ausgeführt sein. Durch die Abwinklung wird der Bond-, Klebe-, Löt- oder Schweißprozeß erleichtert und eine beson- ders gute kraftschlüssige Verbindung der Kontaktfinger 8 mit de Gießmasse 9 gewährleistet.
FIG 3 zeigt eine andere Ausgestaltung des Anschlußkamms 13. Die Kontaktfinger 8 sind hierbei an ihrem freien Ende mit Hinterschneidungen 15 versehen, die ebenfalls eine besonders gute kraftschlüssige Verbindung der Kontaktfinger 8 mit der Gießmasse 9 gewährleisten.
Zur Herstellung des beschriebenen Moduls 2, d.h. für den Kon- taktierungs- und Vergußprozeß, wird der mit der Hülle 10 umgebene Schaltungsträger 4 zunächst in der Aussparung 11 des Halters 12 derart gelagert, daß die elektronische Schaltung 5 mit den Anschlußpads 6 auf der offenen Seite der Aussparung 11 liegt. Darauffolgend werden die Enden der Kontaktfinger 8 über leitfähige Verbindungen 7 mit den Anschlußpads 6 auf dem Schaltungs räger 4 verbunden. Die Kontaktfinger 8 sind Bestandteile eines metallischen Anschlußkamms 13, der als Hal- terung dient und in Aussparungen 14 des Halters 12 fixiert wird. Anschließend wird der durch die Hülle 10 und den Schaltungsträger 4 gebildete Hohlraum mit Gießmasse 9 vergossen, die die Kontaktfinger 8, die leitfähigen Verbindungen 7, die Anschlußpads 6 und den Schaltungsträger 4 kraftschlüssig mit- einander verbindet. Die Hülle 10 dient hier als verlorene
Form für den Verguß. Nach dem Aushärten der Gießmasse 9 wird das Modul 2 aus dem Halter 12 entnommen, und die Kontaktfinger 8 werden vom Anschlußkamm 13 entlang einer Trennlinie 15 gemäß FIG 1 abgetrenn . Die Kontaktfinger 8 dienen als An- Schlußelemente für externe Stromkreise.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen, mit Anschlußelementen versehenen Moduls (2), das einen Schaltungs- träger (4) mit einer elektronischen Schaltung (5) und mit dieser verbundene Anschlußpads (6) aufweist, die über leitfähige Verbindungen (7) mit Kontaktfingern (8) als Anschlußelementen zum Anschluß eines externen Stromkreises verbunden sind, in folgenden Schritten: a) zunächst werden leitfähige Verbindungen (7) zwischen den Anschlußpads (6) und den Kontaktfingern (8) hergestellt, die einzeln oder zusammen durch eine Halterung gehalten werden, b) dann werden die Kontaktfinger (8) , die leitfähigen Ver- bindungen (7) , die Anschlußpads (6) und der Schaltungsträger (4) durch Verguß gemeinsam mit einer Gießmasse (9) verbunden und c) darauffolgend wird die Halterung der Kontaktfinger (8) entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfinger (8) Bestandteile eines elektrisch leitfähigen Anschlußkamms (13) als Halterung sind, und daß nach Aushärtung der Gießmasse (12) die Kontaktfinger (8) vom Anschlußkamm (13) abgetrennt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähige Verbindungen Klebeverbindungen (7) mit leitfähigem Klebstoff verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (4) mit einer Hülle (10) derart umgeben wird, daß die Kontaktfinger (8), die leitenden Verbindungen (7) und die An- schlußpads (6) in einem durch die Hülle (10) und den Schaltungsträger (4) gebildeten Hohlraum liegen, der mit der Gießmasse (9) vergossen wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungstrager (4) und der Anschlußkamm (13) in Aussparungen (11, 14) eines Halters (12) gelagert werden.
6. Elektrisches Modul (2) mit Anschlußelementen zum Anschluß an einen externen Stromkreis, das einen Schaltungsträger (4) mit einer elektronischen Schaltung (5) und mit dieser verbundene Anschlußpads (6) aufweist, die über leitfähige Verbin- düngen mit Kontaktfingern (8) als Anschlußelementen verbunden sind, mit einer Gießmasse (9), durch die Kontaktfinger (8), die leitfähigen Verbindungen (7) , die Anschlußpads (β) und der Schaltungstrager (4) durch eine Gießmasse (9) kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Kontaktfinger (8) im wesentlichen durch die Gießmasse (9) gehalten sind, und mit einer den Schaltungsträger (4) umgebenden Hülle (10) , die mit dem Schal ungsträger einen Hohlraum bildet, der zumindest teilweise mit der Gießmasse (9) vergossen ist.
7. Elektrisches Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfinger (8) endseitig abgewinkelt sind.
8. Elektrisches Modul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfinger (8) mit Hinter- schneidungen (15) versehen sind.
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