WO2010142475A1 - Verfahren zur herstellung elektronischer bauteile - Google Patents

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WO2010142475A1
WO2010142475A1 PCT/EP2010/054569 EP2010054569W WO2010142475A1 WO 2010142475 A1 WO2010142475 A1 WO 2010142475A1 EP 2010054569 W EP2010054569 W EP 2010054569W WO 2010142475 A1 WO2010142475 A1 WO 2010142475A1
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coating
component
micro
units
frame
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PCT/EP2010/054569
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Peter Kunert
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3135—Double encapsulation or coating and encapsulation
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
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    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing electronic components and to an electronic component produced according to this method for use in vehicle technology.
  • the electronic component is used as an airbag sensor.
  • the inventive method for producing electronic components according to the features of claim 1 now makes it possible to decouple the process steps in the production of the electronic component, so as to respond flexibly to fluctuating demand quantities and variable customer requirements. Thanks to the method according to the invention, the production of the electronic component can be interrupted at several points, making the whole process more flexible, the production is cheaper and can be tailored to specific customer needs. All these advantages result from the method according to the invention for producing electronic components, comprising the following steps: Providing a plurality of inserts which are arranged together in a frame,
  • each insert forms a unit together with the at least one micro-component
  • the individual units thus remain in the frame during encapsulation of the first coating, which significantly improves the handling of the very small individual units.
  • the units After applying the first coating, the units are released from the frame, which then allows custom second coatings to be applied.
  • both a single microcomponent and a plurality of microcomponents can be inserted into an insert.
  • the variant of the plurality of micro-components in an insert is not enumerated in the following for the sake of simplicity.
  • the units are stored together with the frame after encapsulation with the first coating and in particular before separation, and / or the individual units are stored after separation and before encapsulation with the second coating. It is therefore intended that the individual units before or after the process step "separating the units from the frame after encapsulation with the first coating" are stored.
  • the encapsulation of the units with the second coating is thus temporally decoupled from the remaining process steps. This makes it possible vorzuproduring very many units including the first coating in large quantities and then "just in time” by encapsulation of the second coating finish. For easier handling of the relatively small individual units, it is advantageous to store them together with the frame.
  • the insert part constitutes an electrically conductive carrier of the microcomponent and the microcomponent element is contacted with the insert part.
  • the micro device is thus connected via an electrical contact with the insert.
  • the insert thus fulfills two functions: First, the encapsulation of the first coating fixes the microcomponent on the insert, and secondly, the insert constitutes a leadframe of the microcomponent. The contacting advantageously takes place in a reflow process.
  • the first coating covers the complete microcomponent.
  • the first coating thus advantageously covers the entire micro-component and a part of the insert, whereby the micro-component is on the one hand insulated to the outside and on the other hand firmly connected to the insert.
  • the first coating encapsulates the microcomponent and thus encloses it completely.
  • the insert part comprises at least one connection pin of the electronic component.
  • the insert may be configured as a metallic stamped part in order to receive the microcomponent in an electrically conductive manner on the one hand and to form at least one connection pin for the electronic component on the other hand.
  • the first coating and the second coating release at least a part of this connection pin.
  • the electronic component can be connected by means of the connection pin via a plug-in connection to e.g. a cable can be connected.
  • the second coating comprises a fastening form element, which is designed for fastening the electronic component, and / or comprises a connection element, which is designed for a plug connection.
  • a fastening form element is formed, which serves as a customer-specific interface to the vehicle.
  • a connection form element for example in the form of a socket, is formed on the second cover.
  • the fixing form element comprise an inserted Anschraubbuchse made of metal.
  • the first coating with a first injection molding tool and the second coating are produced in a second injection molding tool.
  • the first of the second injection molding tool advantageously differs.
  • the use of simple injection molding tools instead of using a common two-component tool is much cheaper and requires less maintenance.
  • a different number of injection molding tools and injection molding machines may be provided for the first and second coatings.
  • the inserts and the frame are formed by a punching tape.
  • the inserts are thus provided as a pre-punched, advantageously galvanized strip.
  • the strip is then fitted with the microcomponents and contacted, for example by the reflow process.
  • the pre-cut and stocked tape then advantageously runs in a first injection mold to apply the first coating.
  • the entire punching tape can be rolled up.
  • Materials to choose advantageously include elastomer, in particular silicone, for the first coating and / or thermoplastic for the second coating.
  • microdevice used in accordance with the invention may in turn consist of individual elements and comprise, for example, a microchip and / or a microelectromechanical component.
  • the invention further comprises an electronic component for use in vehicle technology, in particular as an acceleration sensor of an airbag, according to the features of claim 13, manufactured according to the method just described, wherein the microcomponent advantageously comprises a microelectromechanical sensor.
  • the advantageous embodiments described in connection with the method according to the invention also find corresponding application in the electronic component according to the invention for use in vehicle technology.
  • FIGS. 5, 6 show units encapsulated with a first coating in the frame according to the exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a triggered unit with a first coating according to FIG.
  • Figure 8 shows the finished electronic component including the second coating according to the embodiment.
  • FIGS. 1 to 7 show individual method steps for producing an electronic component 1, whereas FIG. 8 shows the finished electronic component 1.
  • FIG. 1 shows a plan view of a punching belt 36, consisting of a frame 3 and various inserts 2. Shown is merely a small section of the entire punching belt 36 with five inserts. For example, as will be apparent from FIG. 3, these five inserts 2 form the basis for a first unit 19, a second unit 20, a third unit 21, a fourth unit 22, and a fifth unit 23. However, the method will be described below the electronic component 1 with reference to the first unit 19 and the left insert 2 explained in more detail.
  • the frame 3 as part of the entire punched strip 36 comprises a first longitudinal strip 5, a second longitudinal strip 6, in each case a transverse support 7 between the individual inserts 2, punched holes 8 and extensions 9.
  • the first longitudinal strip 5 and the second longitudinal strip 6 extend parallel to one another over the entire length of the punched strip 36. Between the first longitudinal strip 5 and the second longitudinal strip 6 extend the transverse supports 7, wherein in each case between two transverse supports 7, an insert part 2 is arranged. Furthermore, the punching band 36 comprises two punching holes 8 per transverse support 7, with a punched hole 8 in each case at an intersection of the transverse supports 7 with the first longitudinal strip 5 and the second longitudinal strip 6 is arranged. These punch holes 8 serve to convey the punching belt 36 in a defined manner.
  • the extension 9 is located in each case between an insert part 2 and the first longitudinal strip 5 and is the only connection between the insert part 2 and the frame 3.
  • the insert 2 consists of a first strip 10 and a second strip 1 1 parallel thereto and a micro component receptacle 12.
  • the first strip 10 and the second strip 1 1 in the finished electronic component 1 no longer have any direct electronic contact with one another.
  • the first strip 10 and the second strip 11 are connected at one end to one another via the extension 9 and to the first longitudinal strip 5 of the punched strip 36. This results in an elongated free space 15 between the first strip 10 and the second strip 1 1.
  • the Mikrobauelement information 12 includes a first retaining tab 13 and a second retaining tab 14.
  • the first retaining tab 13 is on the first strip 10 and the second retaining tab 14 on the second strip 1 first
  • FIG. 2 shows the punched strip according to FIG. 1 in the drawn sectional view X-X.
  • the second retaining tab 14 is a small metal strip of the punching tape 36, which rises from the plane of the remaining punching tape 36, but remains connected to one end with the insert part 2.
  • the first retaining tab 13 (not shown in FIG. 2), which is likewise designed as a sheet-metal strip, lifts off from the first strip 10 and is connected at one end to the first strip 10.
  • FIGS. 3 and 4 show the next method step for producing the electronic component 1, namely the loading of the inserts 2.
  • FIG. 4 shows the section XX indicated in FIG.
  • Each of the inserts 2 is equipped with a micro-component 4, so that individual units 19-23, each consisting of an insert 2 and a micro-component 4, arise. Only the five units 19-23 are shown as an excerpt from the entire punched strip 36.
  • the microcomponent 4 under the first retaining tab 13 and the second retaining tab 14 has been inserted.
  • the microcomponent 4 is clamped on one side between the first strip 10 and the first holding tab 13 and on the other side between the second strip 11 and the second holding tab 14.
  • the microcomponent 4 is also on one side with the first strip 10 contacted and contacted on the other side with the second strip 1 1.
  • Figures 5 and 6 show the punching belt 36 with first to fifth unit 19-23 after the encapsulation of the units 19- 23, each with a separate first coating 16 on the micro device 4.
  • the units 19-23 including their separate first coatings 16 are while still connected via the respective extensions 9 with the frame 3.
  • FIG. 6 once again shows the section XX through the punching belt 36 according to FIG. 5. It is easy to see how the first coating 1 encloses the complete microcomponent 4 and the microcomponent holder 12 of the insert 2, whereby the microcomponent 4 is insulated both towards the outside is also fixed on the insert 2.
  • the first coating 16 was applied in an injection molding machine, whereby the first gate 17 and the second gate 18 originated. Silicone was used as the material for the first coating 16.
  • This prefabricated punching tape 16 with the various inserts 2, the microelements 4 and the individual first coatings 16 can now be rolled up again for storage. Depending on requirements, a different number of units 19-23 can then be released from the frame 3. By way of example, the further method will be described with reference to the first unit 19.
  • FIG. 7 shows the unit 19, including the first covering 16, released from the punched strip 36 or from the frame 3.
  • the extension 9 between the insert 2 and the first longitudinal strip 5 of the frame 3 was removed with a punching tool, whereby a punch clearance 26 was created originated.
  • the first strip 10 was separated from the second strip 11 simultaneously with the removal of the extension 9.
  • the first strip 10 and the second strip 11 are no longer directly connected to each other, but only hold via the connection with the micro-component 4 or the first coating 16 together.
  • the first strip 10 characterized in that the first strip 10 is separated from the second strip 1 1 by the punch clearance 26, the first strip 10 now comprises a first attachment extension 24 on one side of the micro component receptacle 12 and a first terminal pin 27 on the other side of the micro component receptacle 12.
  • the second strip 11 which has a second attachment extension 25 on one side of the micro-component receptacle 12 and forms a second connection pin 28 on the other side of the micro-component receptacle 12.
  • the first unit 19 according to FIG. 7 is extrusion-coated with a second coating 29 in an injection molding tool. This results in the finished electronic component 1, as shown in Figure 8.
  • FIG. 8 shows the electronic component 1, consisting of the first unit 19 including the first coating 16, with the second coating 29 encapsulated.
  • the second coating 29 comprises an attachment form element 31 and a connection form element 33, designed as a socket or plug receptacle.
  • a third gate 30 was created in the injection molding of the second coating 29, a third gate 30 was created.
  • the fastening element 31 serves to connect the electronic component 1 to, for example, a vehicle.
  • an inserted functional element 32 designed as a metal bushing, was overmolded with the second coating 29.
  • the terminal molding element 33 substantially encloses the first terminal pin 27 and the second terminal pin 28, wherein at least the ends of the first terminal pin 27 and the second terminal pin 28 are located in a cavity 34 of the terminal molding element 33 and thus are not directly enclosed by the second coating 29.
  • the terminal molding element 33 has this on its outer surface mounts 35. Furthermore, it can be seen in FIG. 8 how the fastening extensions 24, 25 were cast into the second coating 29 and to optimize the connection between the insert 2 and the second coating 24.
  • the particular advantages of the method and the electrical component according to the invention Only by decoupling the first encapsulation according to the invention from the second encapsulation is it possible to customize the second encapsulation or the injection molding tool for the second encapsulation. This allows, for example, the customized design of an airbag sensor to the given interfaces of a vehicle.
  • the stocked inserts 2 remain as long as possible within the frame 3, whereby the handling of the particularly small parts is improved.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauteile (1) umfassend die Schritte: Bereitstellen mehrerer Einlegeteile (2), welche zusammen in einem Rahmen (3) angeordnet sind, Bestücken der Einlegeteile (2) mit jeweils zumindest einem elektronischen Mikrobauelement (4), wobei je ein Einlegeteil (2) zusammen mit dem zumindest einen Mikrobauelement (4) eine Einheit (19-23) bildet, Umspritzen der Einheiten (19- 23) mit je einem separaten ersten Überzug (16) um das zumindest eine Mikrobauelement (4) auf zugehörigem Einlegeteil (2) zu fixieren, Trennen der Einheiten (19-23) aus dem Rahmen (3) nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug (16), und Umspritzen der Einheiten (19-23) mit je einem zweiten Überzug (29).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauteile
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauteile sowie ein gemäß diesem Verfahren hergestelltes elektronisches Bauteil für den Einsatz in der Fahrzeugtechnik. Insbesondere findet das elektronische Bauteil Anwendung als Airbag-Sensor.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, elektronische Baukomponenten, beispielsweise Airbag-Sensoren, mit zwei Kunststoffüberzügen zu umspritzen. Das Umspritzen mit den beiden Komponenten erfolgt dabei in einem speziellen Zweikomponentenwerkzeug. Jedoch ist diese Fertigung in einem Zweikomponentenwerkzeug zum einen sehr teuer und zum anderen kann keine kundespezifische Anpassung der Fertigung erfolgen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauteile gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht es nun, die Prozessschritte bei der Herstellung des elektronischen Bauteils zu entkoppeln, um somit flexibel auf schwankende Nachfragemengen und variable Kundenwünsche eingehen zu können. Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Herstellung des elektronischen Bauteils an mehreren Stellen unterbrochen werden, wodurch sich der ganze Ablauf flexibler gestaltet, die Produktion günstiger wird und auf spezielle Kundenwünsche eingegangen werden kann. All diese Vorteile ergeben sich Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung elektronischer Bauteile, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen mehrerer Einlegeteile, welche zusammen in einem Rahmen angeordnet sind,
- Bestücken der Einlegeteile mit jeweils zumindest einem elektronischen Mikrobauelement, wobei je ein Einlegeteil zusammen mit dem zumindest einen Mikrobauelement eine Einheit bildet,
- Umspritzen der Einheiten mit je einem separaten ersten Überzug, um das zumindest eine Mikrobauelement auf zugehörigem Einlegeteil zu fixieren,
- Trennen der Einheiten aus dem Rahmen nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug, und
- Umspritzen der Einheiten mit je einem zweiten Überzug.
Die einzelnen Einheiten bleiben also auch beim Umspritzen des ersten Überzugs im Rahmen angeordnet, wodurch sich die Handhabung der sehr kleinen einzelnen Einheiten wesentlich verbessert. Nach dem Aufbringen des ersten Überzuges werden die Einheiten aus dem Rahmen gelöst, wodurch dann kundenspezifische zweite Überzüge aufgebracht werden können. Bevorzugt können in ein Einlegeteil sowohl ein einzelnes Mikrobauelement als auch mehrere Mikrobauelemente eingelegt werden. Die Variante der mehreren Mikrobauelemente in einem Einlegeteil wird zur vereinfachten Darstellung im Folgenden nicht jeweils mit aufgezählt.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Einheiten zusammen mit dem Rahmen nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug und insbesondere vor dem Trennen gelagert werden, und/oder die einzelnen Einheiten nach dem Trennen und vor dem Umspritzen mit dem zweiten Überzug gelagert werden. Es ist also vorgesehen, dass die einzelnen Einheiten vor oder nach dem Verfahrensschritt "Trennen der Einheiten aus dem Rahmen nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug" gelagert werden. Das Umspritzen der Einheiten mit dem zweiten Überzug wird somit zeitlich entkoppelt von den restlichen Verfahrensschritten. Dadurch ist es möglich, sehr viele Einheiten inklusive erstem Überzug in großen Mengen vorzuproduzieren und dann "just in time" durch Umspritzen des zweiten Überzuges fertig zu stellen. Zur leichteren Handhabung der relativ kleinen einzelnen Einheiten ist es von Vorteil, diese gemeinsam mit dem Rahmen zu lagern. Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Einlegeteil einen elektrisch leitenden Träger des Mikrobauelements darstellt und das Mikrobauelement mit dem Einlegeteil kontaktiert wird. Das Mikrobauelement wird also über einen elektrischen Kontakt mit dem Einlegeteil verbunden. Dadurch erfüllt das Einlegeteil zwei Funktionen: Erstens fixiert das Umspritzen des ersten Überzugs das Mikrobauelement auf dem Einlegeteil, und zweitens stellt das Einlegeteil einen Leadframe des Mikrobauelements dar. Das Kontaktieren erfolgt vorteilhafterweise in einem Reflow-Prozess.
Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der erste Überzug das komplette Mikrobauelement abdeckt. Der erste Überzug überdeckt somit vorteilhafterweise das komplette Mikrobauelement sowie einen Teil des Einlegeteils, wodurch das Mikrobauelement einerseits nach außen hin isoliert wird und andererseits mit dem Einlegeteil fest verbunden wird. In besonders vorteilhafter Ausbildung kapselt der erste Überzug das Mikrobauelement ein und umschließt es somit vollständig.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Einlegeteil zumindest einen Anschlusspin des elektronischen Bauteils umfasst. So kann beispielsweise das Einlegeteil als metallisches Stanzteil ausgestaltet sein, um einerseits das Mikrobauelement elektrisch leitend aufzunehmen und andererseits zumindest einen Anschlusspin für das elektronische Bauteil zu bilden.
Ferner ist es von Vorteil, dass der erste Überzug und der zweite Überzug zumindest einen Teil dieses Anschlusspins freilassen. Dadurch kann das elektronische Bauteil mittels des Anschlusspins über eine Steckverbindung an z.B. ein Kabel angeschlossen werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zweite Überzug ein Befestigungsformelement, welches zum Befestigen des elektronischen Bauteils ausgebildet ist, umfasst, und/oder ein Anschlusselement, welches für eine Steckverbindung ausgebildet ist, umfasst. Durch das erfindungsgemäße Entkoppeln der Verfahrensschritte "Umspritzen des ersten Überzuges" und "Umspritzen des zweiten Überzuges" ist es möglich, die Form des zweiten Überzuges kundenspezifisch zu gestalten. Dabei ist es insbesondere bei Verwendung des elektronischen Bauteils in der Fahrzeugtechnik besonders - A -
vorteilhaft, die äußere Form des zweiten Überzuges an kundenspezifische Anbindungsschnittstellen und Steckverbindungsformate im Fahrzeug anzupassen. Hierzu ist vorteilhafterweise am zweiten Überzug direkt ein Befestigungsformelement ausgebildet, welches als kundenspezifische Schnittstelle zum Fahrzeug dient. Um eine Steckverbindung zu dem Anschlusspin bzw. den mehreren Anschlusspins des elektronischen Bauteils kundenspezifisch zu gestalten, wird am zweiten Überzug ein Anschlussformelement, beispielsweise in Form einer Steckdose, ausgebildet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des zweiten Überzuges ist vorgesehen, dass mit dem zweiten Überzug zumindest ein eingelegtes Funktionselement mit umspritzt wird. So kann vorteilhafterweise das Befestigungsformelement eine eingelegte Anschraubbuchse aus Metall umfassen.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Überzug mit einem ersten Spritzgusswerkzeug und der zweite Überzug in einem zweiten Spritzgusswerkzeug hergestellt werden. Dabei unterscheidet sich vorteilhafterweise das erste von dem zweiten Spritzgusswerkzeug. Die Verwendung einfacher Spritzgusswerkzeuge anstatt der Verwendung eines gemeinsamen Zweikomponentenwerkzeugs ist wesentlich günstiger und wartungsärmer. Insbesondere bei Anpassung des zweiten Überzugs an verschiedene Kundenschnittstellen bzw. Kundenwünsche ist es von Vorteil, den zweiten Überzug in einem separaten günstigen Werkzeug zu fertigen. Zur weiteren Optimierung des Verfahrens können für den ersten und den zweiten Überzug eine verschiedene Anzahl von Spritzgusswerkzeugen und Spritzgussmaschinen vorgesehen werden.
In bevorzugter Ausführungsform sind die Einlegeteile und der Rahmen durch ein Stanzband gebildet. Die Einlegeteile werden somit als vorgestanztes, vorteilhafterweise galvanisiertes Band bereitgestellt. Daraufhin wird das Band mit den Mikrobauelementen bestückt und kontaktiert, beispielsweise durch den Reflow-Prozess. Das vorgestanzte und bestückte Band läuft daraufhin vorteilhafterweise in ein erstes Spritzgießwerkzeug, um den ersten Überzug aufzubringen. Auf einem Band können sich dabei mehrere tausend einzelne Einheiten befinden. Alternativ zu dem langen Band ist es vorteilhafterweise auch möglich, das Stanzband in kleinere Einheiten zu unterteilen. Diese Unterteilung des Stanzbandes in kleinere Einheiten kann bereits vor dem Verfahrensschritt "Bereitstellen mehrerer Einlegeteile", oder vorteilhafterweise auch erst nach dem Umspritzen der Einheiten mit dem ersten Überzug und vor der Lagerhaltung erfolgen.
Zur vorteilhaften Lagerung der Einheiten, zusammen mit dem Rahmen nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug, kann das gesamte Stanzband aufgerollt werden.
Vorteilhaft zu wählende Materialien sind Elastomer, insbesondere Silikon, für den ersten Überzug und/oder Thermoplast für den zweiten Überzug.
Das erfindungsgemäß verwendete Mikrobauelement kann wiederum aus einzelnen Elementen bestehen und beispielsweise einen Mikrochip und/oder ein mikroelektromechanisches Bauelement umfassen.
Die Erfindung umfasst ferner ein elektronisches Bauteil für den Einsatz in der Fahrzeugtechnik, insbesondere als Beschleunigungssensor eines Airbags, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13, hergestellt nach dem soeben beschriebenen Verfahren, wobei das Mikrobauelement vorteilhafterweise einen mikroelektromechanischen Sensor umfasst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen, beschrieben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren finden selbstverständlich auch entsprechende Anwendung bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Bauteil für den Einsatz in der Fahrzeugtechnik.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Figuren 1 , 2 einen Rahmen mit Einlegeteilen nach einem Ausführungsbeispiel,
Figuren 3, 4 bestückte Einheiten im Rahmen gemäß dem Ausführungsbeispiel, Figuren 5, 6 mit einem ersten Überzug umspritzte Einheiten im Rahmen gemäß dem Ausführungsbeispiel,
Figur 7 eine ausgelöste Einheit mit erstem Überzug gemäß dem
Ausführungsbeispiel, und
Figur 8 das fertige elektronische Bauteil inklusive zweitem Überzug nach dem Ausführungsbeispiel.
Ausführungsform der Erfindung
Anhand der Figuren 1 bis 8 wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer erläutert. Dabei zeigen die Figuren 1 bis 7 einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung eines elektronischen Bauteils 1 , wohingegen die Figur 8 das fertige elektronische Bauteil 1 zeigt.
Figur 1 zeigt in Draufsicht ein Stanzband 36, bestehend aus einem Rahmen 3 und diversen Einlegeteilen 2. Dargestellt ist lediglich ein kleiner Ausschnitt des gesamten Stanzbandes 36 mit fünf Einlegeteilen. Wie sich beispielsweise anhand von Figur 3 zeigen wird, bilden diese fünf Einlegeteile 2 die Basis für eine erste Einheit 19, eine zweite Einheit 20, eine dritte Einheit 21 , eine vierte Einheit 22 und eine fünfte Einheit 23. Im Folgenden wird jedoch das Verfahren sowie das elektronische Bauteil 1 anhand der ersten Einheit 19 bzw. dem linken Einlegeteil 2 genauer erläutert.
Der Rahmen 3 als Teil des gesamten Stanzbandes 36 umfasst einen ersten Längsstreifen 5, einen zweiten Längsstreifen 6, jeweils eine Querstütze 7 zwischen den einzelnen Einlegeteilen 2, Stanzlöcher 8 sowie Fortsätze 9.
Der erste Längsstreifen 5 und der zweite Längsstreifen 6 verlaufen parallel zueinander über die gesamte Länge des Stanzbandes 36. Zwischen dem ersten Längsstreifen 5 und dem zweiten Längsstreifen 6 erstrecken sich die Querstützen 7, wobei jeweils zwischen zwei Querstützen 7 ein Einlegeteil 2 angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das Stanzband 36 pro Querstütze 7 zwei Stanzlöcher 8, wobei jeweils an einem Schnittpunkt der Querstützen 7 mit dem ersten Längsstreifen 5 und dem zweiten Längsstreifen 6 ein Stanzloch 8 angeordnet ist. Diese Stanzlöcher 8 dienen dazu, das Stanzband 36 in definierter Weise zu befördern. Der Fortsatz 9 befindet sich jeweils zwischen einem Einlegeteil 2 und dem ersten Längsstreifen 5 und ist die einzige Verbindung zwischen Einlegeteil 2 und Rahmen 3.
Das Einlegeteil 2 besteht aus einem ersten Streifen 10 und einem dazu parallelen zweiten Streifen 1 1 sowie einer Mikrobauelementaufnahme 12.
Wie sich anhand der Figur 7 zeigen wird, haben der erste Streifen 10 und der zweite Streifen 1 1 im fertigen elektronischen Bauteil 1 keinen direkten elektronischen Kontakt mehr zueinander. Vorerst sind der erste Streifen 10 sowie der zweite Streifen 11 an einem Ende jedoch über den Fortsatz 9 untereinander sowie mit dem ersten Längsstreifen 5 des Stanzbandes 36 verbunden. Dadurch ergibt sich zwischen dem ersten Streifen 10 und dem zweiten Streifen 1 1 ein langgezogener Freiraum 15.
Die Mikrobauelementaufnahme 12 umfasst eine erste Haltelasche 13 und eine zweite Haltelasche 14. Dabei befindet sich die erste Haltelasche 13 auf dem ersten Streifen 10 und die zweite Haltelasche 14 auf dem zweiten Streifen 1 1.
Figur 2 zeigt das Stanzband gemäß Figur 1 in der eingezeichneten Schnittdarstellung X-X. Dabei ist gut zu sehen, wie die zweite Haltelasche 14 ein kleiner Blechstreifen des Stanzbandes 36 ist, welcher sich aus der Ebene des restlichen Stanzbandes 36 erhebt, jedoch mit einem Ende mit dem Einlegeteil 2 verbunden bleibt. Selbiges gilt selbstverständlich auch für die in Figur 2 nicht dargestellte erste Haltelasche 13, welche ebenfalls als Blechstreifen ausgebildet ist, sich vom ersten Streifen 10 abhebt und lediglich mit einem Ende mit dem ersten Streifen 10 verbunden ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen den nächsten Verfahrensschritt zur Herstellung des elektronischen Bauteils 1 , nämlich das Bestücken der Einlegeteile 2. Figur 4 zeigt den in Figur 3 angezeigten Schnitt X-X. Jedes der Einlegeteile 2 wird mit einem Mikrobauelement 4 bestückt, so dass einzelne Einheiten 19-23, bestehend aus jeweils einem Einlegeteil 2 und einem Mikrobauelement 4, entstehen. Dargestellt sind als Auszug aus dem gesamten Stanzband 36 lediglich die fünf Einheiten 19- 23. Insbesondere anhand Figur 4 erkennt man, dass das Mikrobauelement 4 unter die erste Haltelasche 13 und die zweite Haltelasche 14 eingeschoben wurde. Dadurch klemmt das Mikrobauelement 4 auf einer Seite zwischen dem ersten Streifen 10 und der ersten Haltelasche 13 und auf der anderen Seite zwischen dem zweiten Streifen 1 1 und der zweiten Haltelasche 14. Gleichzeitig ist somit auch das Mikrobauelement 4 auf einer Seite mit dem ersten Streifen 10 kontaktiert und auf der anderen Seite mit dem zweiten Streifen 1 1 kontaktiert.
Die Figuren 5 und 6 zeigen das Stanzband 36 mit erster bis fünfter Einheit 19-23 nach dem Umspritzen der Einheiten 19- 23 mit je einem separaten ersten Überzug 16 über dem Mikrobauelement 4. Die Einheiten 19- 23 inklusive ihrer separaten ersten Überzüge 16 befinden sich dabei immer noch über die jeweiligen Fortsätze 9 mit dem Rahmen 3 verbunden.
Figur 6 zeigt wiederum den Schnitt X-X durch das Stanzband 36 gemäß Figur 5. Dabei ist gut zu sehen, wie der erste Überzug 1 das komplette Mikrobauelement 4 sowie die Mikrobauelementaufnahme 12 des Einlegeteils 2 umschließt, wodurch das Mikrobauelement 4 sowohl nach außen hin isoliert ist als auch auf dem Einlegeteil 2 fixiert ist. Der erste Überzug 16 wurde in einer Spritzgießmaschine aufgetragen, wodurch der erste Anguss 17 und der zweite Anguss 18 entstanden. Als Material für den ersten Überzug 16 wurde Silikon verwendet.
Dieses vorgefertigte Stanzband 16 mit den diversen Einlegeteilen 2, den Mikroelementen 4 und den einzelnen ersten Überzügen 16 kann nun zur Lagerhaltung wieder aufgerollt werden. Je nach Bedarf können dann eine unterschiedliche Anzahl an Einheiten 19-23 aus dem Rahmen 3 gelöst werden. Beispielhaft wird das weitere Verfahren anhand der ersten Einheit 19 beschrieben.
Die Figur 7 zeigt die Einheit 19 inklusive erstem Überzug 16, ausgelöst aus dem Stanzband 36 bzw. aus dem Rahmen 3. Hierzu wurde mit einem Stanzwerkzeug der Fortsatz 9 zwischen dem Einlegeteil 2 und dem ersten Längsstreifen 5 des Rahmens 3 entfernt, wodurch ein Stanzfreiraum 26 entstand. Dabei wurde gleichzeitig mit dem Entfernen des Fortsatzes 9 der erste Streifen 10 vom zweiten Streifen 11 getrennt. Dadurch sind der erste Streifen 10 und der zweite Streifen 11 nicht mehr direkt miteinander verbunden, sondern halten nur noch über die Verbindung mit dem Mikrobauelement 4 bzw. dem ersten Überzug 16 zusammen.
Dadurch, dass der erste Streifen 10 vom zweiten Streifen 1 1 durch den Stanzfreiraum 26 getrennt ist, umfasst der erste Streifen 10 nun einen ersten Befestigungsfortsatz 24 auf der einen Seite der Mikrobauelementaufnahme 12 und einen ersten Anschlusspin 27 auf der anderen Seite der Mikrobauelementaufnahme 12. Selbiges gilt für den zweiten Streifen 11 , welcher auf der einen Seite der Mikrobauelementaufnahme 12 einen zweiten Befestigungsfortsatz 25 aufweist und auf der anderen Seite der Mikrobauelementaufnahme 12 einen zweiten Anschlusspin 28 ausbildet.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird die erste Einheit 19 gemäß Figur 7 in einem Spritzgießwerkzeug mit einem zweiten Überzug 29 umspritzt. Dadurch entsteht das fertige elektronische Bauteil 1 , wie es in Figur 8 dargestellt ist.
Figur 8 zeigt das elektronische Bauteil 1 , bestehend aus der ersten Einheit 19 inklusive dem ersten Überzug 16, umspritzt mit dem zweiten Überzug 29. Der zweite Überzug 29 umfasst ein Befestigungsformelement 31 und ein Anschlussformelement 33, ausgebildet als Steckdose bzw. Steckeraufnahme. Bei dem Spritzgießvorgang des zweiten Überzuges 29 entstand ein dritter Anguss 30.
Das Befestigungsformelement 31 dient zur Anbindung des elektronischen Bauteils 1 an beispielsweise ein Fahrzeug. Dazu wurde mit dem zweiten Überzug 29 ein eingelegtes Funktionselement 32, ausgebildet als Metallbuchse, mit umspritzt.
Das Anschlussformelement 33 umhüllt im Wesentlichen den ersten Anschlusspin 27 und den zweiten Anschlusspin 28, wobei sich zumindest die Enden des ersten Anschlusspins 27 und des zweiten Anschlusspins 28 in einem Hohlraum 34 des Anschlussformelements 33 befinden und somit nicht direkt von dem zweiten Überzug 29 umschlossen sind. Zur sicheren Verbindung eines Steckers mit dem Anschlussformelement 33 weist dieses an seiner Außenfläche Halterungen 35 auf. Des Weiteren ist in Figur 8 zu sehen, wie die Befestigungsfortsätze 24, 25 in den zweiten Überzug 29 mit eingegossen wurden und die Verbindung zwischen Einlegeteil 2 und zweitem Überzug 24 zu optimieren.
Insbesondere an der individuellen Ausgestaltung des zweiten Überzuges 29 mit dem Befestigungsformelement 31 als Schnittstelle und dem Anschlussformelement 33 als Steckdose erkennt man die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils. Nur durch die erfindungsgemäße Entkoppelung der ersten Umspritzung von der zweiten Umspritzung ist es möglich, die zweite Umspritzung bzw. das Spritzgusswerkzeug für die zweite Umspritzung kundenindividuell auszugestalten. Dies ermöglicht beispielsweise die kundenindividuelle Ausgestaltung eines Airbag-Sensors an die gegebenen Schnittstellen eines Fahrzeugs. Die bestückten Einlegeteile 2 bleiben solange wie möglich innerhalb des Rahmens 3, wodurch die Handhabung der besonders kleinen Teile verbessert wird. Durch die Lagerhaltung der Einheiten 19-23 inklusive dem ersten Überzug 16, insbesondere durch Aufrollen ganzer Einheiten 19-23 an einem Stanzband 36, können große Mengen vorgefertigt werden, welche dann beispielsweise "just in time" aus dem Rahmen 3 gelöst werden und mit dem zweiten Überzug 2 gemäß einem Kundenwunsch umspritzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauteile (1 ) umfassend die Schritte:
Bereitstellen mehrerer Einlegeteile (2), welche zusammen in einem
Rahmen (3) angeordnet sind,
Bestücken der Einlegeteile (2) mit jeweils zumindest einem elektronischen Mikrobauelement (4), wobei je ein Einlegeteil (2) zusammen mit dem zumindest einen Mikrobauelement (4) eine
Einheit (19-23) bildet,
Umspritzen der Einheiten (19-23) mit je einem separaten ersten
Überzug (16) um das zumindest eine Mikrobauelement (4) auf zugehörigem Einlegeteil (2) zu fixieren,
Trennen der Einheiten (19-23) aus dem Rahmen (3) nach dem
Umspritzen mit dem ersten Überzug (16), und
Umspritzen der Einheiten (19-23) mit je einem zweiten Überzug (29).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (19-23) zusammen mit dem Rahmen (3) nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug (16) und vor dem Trennen gelagert werden, und/oder die einzelnen Einheiten (19-23) nach dem Trennen und vor dem Umspritzen mit dem zweiten Überzug (29) gelagert werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (2) einen elektrisch leitenden Träger des Mikrobauelements (4) darstellt und das Mikrobauelement (4) mit dem Einlegeteil (2) kontaktiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Überzug (16) das komplette Mikrobauelement (4) einkapselt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (2) zumindest einen Anschlusspin (27, 28) des elektronischen Bauteils (1 ) umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Überzug (16) und der zweite Überzug (29) zumindest einen Teil des Anschlusspins (27, 28) frei lassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Überzug (29) ein Befestigungsformelement (31 ), welches zum Befestigen des elektronischen Bauteils (1 ) ausgebildet ist, umfasst, und/oder ein Anschlussformelement (33), welches für eine Steckverbindung ausgebildet ist, umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Überzug (29) zumindest ein eingelegtes Funktionselement (32) mit umspritzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Überzug (16) in einem ersten Spritzgusswerkzeug hergestellt wird und der zweite Überzug (29) in einem zweiten Spritzgusswerkzeug hergestellt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile (2) und der Rahmen (3) durch ein Stanzband (36) gebildet sind.
1 1. Verfahren nach einem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzband (36) inklusive der Einheiten (19-23) nach dem Umspritzen mit dem ersten Überzug (16) aufgerollt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Überzug (16) aus einem Elastomer und/oder der zweite Überzug (29) aus einem Thermoplast besteht.
13. Elektronisches Bauteil (1 ) für den Einsatz in der Fahrzeugtechnik, insbesondere als Beschleunigungssensor eines Airbags, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Mikrobauelement (4) einen mikroelektromechanischen Sensor umfasst.
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