DE102011005933A1

DE102011005933A1 - Verfahren zum Herstellen eines von einer Moldmasse umgebenen Schaltungsträgers

Info

Publication number: DE102011005933A1
Application number: DE102011005933A
Authority: DE
Inventors: Johannes Duerr; Dieter Streicher; Przemyslaw Jakub Gromala
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines von einer Moldmasse (1) umgebenen Schaltungsträgers (10), bei dem der Schaltungsträger (10) zumindest mittelbar mit einer flexiblen Leiterbahnfolie (15) verbunden wird, worauf anschließend der aus dem Schaltungsträger (10) und der Leiterbahnfolie (15) bestehende Bauteileverbund (25) von der Moldmasse (1) umspritzt wird, wobei wenigstens ein Teilabschnitt der Leiterbahnfolie (15) zum elektrischen Kontaktieren des Schaltungsträgers (10) bis in einen Bereich außerhalb der Moldmasse (1) geführt wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltungsträger (10) und der Leiterbahnfolie (15) innerhalb der Moldmasse (1) durch wenigstens ein zusätzliches elektrisches Verbindungselement in Form eines Bonddrahtes (14) erfolgt, wobei die. Verbindung durch den Bonddraht (14) vor dem Umspritzen der Moldmer (10) zugewandten Endes der Leiterbahnfolie (15) mit einem Anbindebereich auf dem Schaltungsträger (10) erfolgt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines von einer Moldmasse umgebenen Schaltungsträgers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US 7,739,791 B2 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Schaltungsträger unmittelbar mit einer flexiblen Leiterbahnfolie kontaktiert, wobei die Leiterbahnfolie in einem Randbereich des Schaltungsträgers mit der Oberseite des Schaltungsträgers verbunden wird. Der so gebildete Bauteileverbund wird anschließend von der Moldmasse umspritzt, wobei bei der vorbekannten Schrift es vorgesehen ist, den Durchführungsbereich der Leiterbahnfolie in bzw. aus der Moldmasse besonders zu gestalten. Nachteilig dabei ist, dass durch die direkte Verbindung der Leiterbahnfolie mit der Oberseite des Schaltungsträgers die Leiterbahnfolie sehr genau zum Schaltungsträger positioniert werden muss, damit die erforderlichen elektrischen Verbindungen. zwischen der Leiterbahnfolie und den Anbindungsstellen auf dem Schaltungsträger hergestellt werden können. Das vorbekannte Verfahren erfordert daher eine relativ genaue Positionierung der an der elektrischen Verbindung beteiligten Partner.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines von einer Moldmasse umgebenen Schaltungsträgers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses in Bezug auf die Toleranzlage, insbesondere des Schaltungsträgers und der flexiblen Leiterbahnfolie, unkritischer ist. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltungsträger und der Leiterbahnfolie innerhalb der Moldmasse durch wenigstens ein zusätzliches elektrisches Verbindungselement in Form eines Bonddrahtes herzustellen, wobei die Verbindung durch den Bonddraht vor dem Umspritzen der Moldmasse durch Kontaktieren des dem Schaltungsträger zugewandten Endes der Leiterbahnfolie mit einem Anbindebereich auf dem Schaltungsträger erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass etwaige Positionierungsfehler oder Toleranzen bei der Positionierung zwischen dem Schaltungsträger und dem zugewandten Ende der Leiterbahnfolie durch den Bonddraht relativ einfach ausgeglichen werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines von einer Moldmasse umgebenen Schaltungsträgers sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die eine besonders einfache und gleichzeitig genaue Positionierung der Leiterbahnfolie in Bezug auf den Schaltungsträger ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Leiterbahnfolie auf der Verbindungsseite zum Schaltungsträger eine Breite aufweist, die wenigstens der Breite des von der Moldmasse umgebenen Bauteileverbunds entspricht, und dass außerhalb der Moldmasse überstehende Bereiche der Leiterbahnfolie nach dem Umspritzen der Moldmasse durch einen Trennprozess teilweise entfernt werden.
Besonders bevorzugt ist dabei ein Verfahren, bei dem der Trennprozess das Entfernen der Leiterbahnfolie bis unmittelbar an die Moldmasse umfasst, wobei der elektrischen Verbindung mit dem Schaltungsträger dienende Bereiche der Leiterbahnfolie nicht abgetrennt werden. Dadurch entstehen insbesondere außerhalb des Verbindungsbereichs der Leiterbahnfolie mit dem Schaltungsträger keine über die Moldmasse hinausstehende Ränder der Leiterbahnfolie.
Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, dass der Schaltungsträger vor dem Umspritzen mit der Moldmasse mit einem Wärmeleitelement verbunden wird, und dass die dem Schaltungsträger abgewandte Wärmeabstrahlfläche des Wärmeleitelements von der Moldmasse zumindest teilweise nicht umspritzt wird. Dadurch sind nach dem Verfahren hergestellte Bauteile insbesondere relativ unempfindlich gegen vom Schaltungsträger erzeugte Wärme, da diese über das Wärmeleitelement unmittelbar, z. B. durch Kontaktierung mit einer Leiterplatte, an die Umgebung abgegeben werden kann, ohne dass dazu die Moldmasse in Form eines Isolators wirkt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein besonders einfaches Positionieren des dem Schaltungsträger zugewandten Endabschnittes der Leiterbahnfolie ermöglicht wird, wird erzielt, wenn die Leiterbahnfolie auf der dem Schaltungsträger zugewandten Seite mit dem Wärmeleitelement verbunden wird. Durch die Verbindung wird insbesondere während des Bondprozesses auch ein Widerlager für den Bondkopf erzeugt, sodass der Bondprozess besonders sicher gestaltet ist.
Zur Minimierung der Länge der Bonddrähte und zur Durchführung eines relativ einfach gestalteten Bondprozesses ist es darüber hinaus vorgesehen, dass ein Wärmeleitelement verwendet wird, das den Schaltungsträger auf der der Leiterbahnfolie zur Seite der Leiterbahnfolie hin seitlich überragt, und dass die Leiterbahnfolie auf der dem Schaltungsträger zugewandten Seite mit dem über den Schaltungsträger überstehenden Bereich verbunden wird.
Ein besonders einfaches und zuverlässiges Verbinden des Wärmeleitelements mit der Leiterbahnfolie wird erzielt, wenn die Verbindung durch Auflaminieren der Leiterbahnfolie auf das Wärmeleitelement erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schaltungsträger von mehreren Seiten elektrisch mit der Leiterbahnfolie kontaktiert wird. Dadurch wird die Freiheit bei der Ausgestaltung des Layouts des Schaltungsträgers erhöht bzw. ein besonders kompakter Schaltungsträger ermöglicht. Weiterhin werden die Abstände zwischen den einzelnen Anbindungsflächen bzw. den Bonddrähten bei einer vorgegebenen Gesamtanzahl der Verbindungen erhöht, sodass die Zuverlässigkeit während des Fertigungsprozesses insgesamt gesteigert werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Auflaminieren der Leiterbahnfolie auf das Wärmeleitelement vor dem Verbinden des Schaltungsträgers mit dem Wärmeleitelement erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Oberseite des Wärmeleitelements für ein entsprechendes Werkzeug zur Verfügung steht, da der Schaltungsträger noch nicht mit dem Wärmeleitelement verbunden ist. Dadurch wird ein besonders einfaches Verbinden der Leiterbahnfolie mit dem Wärmeleitelement, ohne die Gefahr der Beschädigung des Schaltungsträgers durch das Werkzeug, ermöglicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 eine vereinfachte Draufsicht auf einen von Moldmasse umspritzten Schaltungsträger in einem Zwischenfertigungsschritt in teilweise geschnittener Darstellung und
2 einen Längsschnitt durch den Schaltungsträger gemäß 1 nach dem vollständigen Umspritzen des Schaltungsträgers mit Moldmasse.
In den Figuren ist ein Schaltungsträger 10 dargestellt, auf dem nicht dargestellte elektrische bzw. elektronische Bauteile angeordnet sind, die eine Schaltung ausbilden. Der Schaltungsträger 10 findet bevorzugt Anwendung in der Kraftfahrzeugzulieferindustrie, z. B. als Bestandteil von Steuergeräten oder dergleichen.
Der im Ausführungsbeispiel eine rechteckige Grundfläche aufweisende Schaltungsträger 10 kann grundsätzlich in beliebiger Art und Weise ausgebildet sein, z. B. als keramisches Substrat oder ähnliches. Die Unterseite des Schaltungsträgers 10 ist mit einem ebenfalls rechteckförmigen Wärmeleitelement 11 verbunden, insbesondere durch einen zwischen dem Schaltungsträger 10 und dem Wärmeleitelement 11 angeordneten Wärmeleitkleber 12.
Wie insbesondere anhand der 1 erkennbar ist, weist das Wärmeleitelement 11 eine derartige Dimensionierung auf, dass der Schaltungsträger 10 innerhalb der Grundfläche des Wärmeleitelements 11 angeordnet ist. Insbesondere wird dabei an allen vier Seiten des Schaltungsträgers 10 auf dem Wärmeleitelement 11 ein von dem Schaltungsträger 10 nicht überdeckter Randbereich 13 ausgebildet. Auf der Oberseite des Schaltungsträgers 10 ist eine Vielzahl von einzelnen, nicht dargestellten Anbindungsstellen zur elektrischen Kontaktierung der Schaltung des Schaltungsträgers 10 angeordnet. Diese Anbindungsstellen werden über eine Vielzahl von Bonddrähten 14 elektrisch mit korrespondierenden Anbindungsstellen auf einer flexiblen Leiterbahnfolie 15 kontaktiert. Hierzu weist die Leiterbahnfolie 15 eine Vielzahl von aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Leiterbahnen 16 auf. Die eigentliche Kontaktierung bzw. Anordnung der Bonddrähte 14 erfolgt auf an sich bekannte Art und Weise insbesondere vollautomatisch mit üblichen Bondautomaten. Selbstverständlich sind die Leiterbahnen 16 der Leiterbahnfolie 15 auf der den Bonddrähten 14 abgewandten Seite ebenfalls in an sich bekannter Art und Weise elektrisch kontaktiert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schaltungsträger 10 von allen vier Seiten her elektrisch kontaktiert bzw. mit Bonddrähten 14 versehen. Die (flexible) Leiterbahnfolie 15 weist hierzu eine Grundfläche auf, die den Schaltungsträger 10 und das Wärmeleitelement 11 vollständig überdeckt. Das bedeutet, dass die Leiterbahnfolie 15 auch die Eckbereiche 17 bis 20 des Schaltungsträgers 10 bzw. des Wärmeleitelements 11 überdeckt, in denen der Schaltungsträger 10 nicht elektrisch kontaktiert ist.
Wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, werden die Endbereiche der Leiterbahnfolie 15, die dem Schaltungsträger 10 zugewandt sind, und die über die Bonddrähte 14 mit dem Schaltungsträger 10 elektrisch kontaktiert werden,. mit der Oberseite 22 des Wärmeleitelements 11 verbunden, insbesondere durch Auflaminieren. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Leiterbahnfolie 15 in dem Bereich, in dem der Schaltungsträger 10 angeordnet ist, eine entsprechende Aussparung bzw. Ausstanzung aufweist. Die dem Schaltungsträger 10 zugewandten Endbereiche der Leiterbahnfolie 15 sind hierbei beabstandet zum Schaltungsträger 10 durch eine entsprechende Dimensionierung der Aussparung bzw. der Ausstanzung angeordnet. Das Aussparen bzw. Ausstanzen der Leiterbahnfolie 15 kann entweder bereits vor dem Verbinden der Leiterbahnfolie 15 mit dem Schaltungsträger 10 durch einen vorgelagerten Produktionsschritt, oder aber erst nach dem Verbinden, insbesondere dem Auflaminieren auf dem Schaltungsträger 10, erfolgen.
Wie aus einer Zusammenschau der 1 und 2 ferner erkennbar ist, ist der aus dem Schaltungsträger 10, dem Wärmeleitelement 11 und der Leiterbahnfolie 15 bestehende Bauteileverbund 25 von einer Moldmasse 1 umgeben. Die Moldmasse 1 bildet dabei einen in etwa quaderförmigen Körper aus, wobei die Ecken durch Ausbildung von Fasen 26 abgerundet sein können.
Wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, umgibt die Moldmasse 1 das Wärmeleitelement 11 lediglich an seinen Seitenflächen, nicht jedoch an der dem Schaltungsträger 10 abgewandten Unterseite 27 des Wärmeleitelements 11. Dadurch ist es möglich, das Wärmeleitelement 11, z. B. unter Verwendung eines Wärmeleitklebers, unmittelbar mit einer Leiterplatte oder einem sonstigen Element zu verbinden, das der Abführung der von dem Schaltungsträger 10 erzeugten Wärme über das Wärmeleitelement 11 dient.
Das in den Figuren nicht dargestellte Moldwerkzeug besteht in üblicher Art und Weise aus zwei Werkzeughälften, die gegeneinander verfahrbar sind, wobei beim Gegeneinanderfahren der beiden Werkzeughälften die Leiterbahnfolie 15 zwischen den beiden Werkzeughälften angeordnet ist.
Das Herstellen des von der Moldmasse 1 umgebenen Schaltungsträgers 10 erfolgt derart, dass in einem ersten Schritt die Leiterbahnfolie 15 auf dem Wärmeleitelement 11 auflaminiert wird. Falls die angesprochene Ausstanzung bzw. Aussparung für den Schaltungsträger 10 bereits vorab in der Leiterbahnfolie 15 erzeugt wurde, wird anschließend in einem zweiten Fertigungsschritt der Schaltungsträger 10 unter Verwendung des Wärmeleitklebers 12 mit der Oberseite des Wärmeleitelements 11 verbunden. Anschließend erfolgt in einem dritten Schritt das Herstellen der Bondverbindungen. Daraufhin wird der Bauteileverbund 25 in das angesprochene Moldwerkzeug eingeführt und nach dem Verschließen der Werkzeughälften die Moldmasse 1 in das Moldwerkzeug eindosiert bzw. eingespritzt. Zuletzt werden die Eckbereiche 17 bis 20 durch einen Trennprozess von der Leiterbahnfolie 15 abgetrennt, wobei das Abtrennen bevorzugt bis unmittelbar an die Moldmasse 1 heran erfolgt. Selbstverständlich ist es möglich und denkbar, zwischen den angesprochenen Fertigungsschritten weitere Schritte anzuordnen bzw. vorzusehen, die insbesondere der Qualitätssteigerung oder der Überprüfung der bereits stattgefundenen Fertigungsschritte dienen können.
Das soweit beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines von einer Moldmasse 1 umgebenen Schaltungsträgers 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7739791 B2 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines von einer Moldmasse (1) umgebenen Schaltungsträgers (10), bei dem der Schaltungsträger (10) zumindest mittelbar mit einer flexiblen Leiterbahnfolie (15) verbunden wird, worauf anschließend der aus dem Schaltungsträger (10) und der Leiterbahnfolie (15) bestehende Bauteileverbund (25) von der Moldmasse (1) umspritzt wird, wobei wenigstens ein Teilabschnitt der Leiterbahnfolie (15) zum elektrischen Kontaktieren. des Schaltungsträgers (10) bis in einen Bereich außerhalb der Moldmasse (1) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltungsträger (10) und der Leiterbahnfolie (15) innerhalb der Moldmasse (1) durch wenigstens ein zusätzliches elektrisches Verbindungselement in Form eines Bonddrahtes (14) erfolgt, wobei die Verbindung durch den Bonddraht (14) vor dem Umspritzen der Moldmasse (1) durch Kontaktieren des dem Schaltungsträger (10) zugewandten Endes der Leiterbahnfolie (15) mit einem Anbindebereich auf dem Schaltungsträger (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnfolie (15) auf der Verbindungsseite zum Schaltungsträger (10) eine Breite aufweist, die wenigstens der Breite des von der Moldmasse (1) umgebenen Bauteileverbunds (25) entspricht, und dass außerhalb der Moldmasse (1) überstehende Bereiche der Leiterbahnfolie (15) nach dem Umspritzen des Bauteileverbunds (25) durch die Moldmasse (1) durch einen Trennprozess teilweise entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennprozess das Entfernen der Leiterbahnfolie (15) bis unmittelbar an die Moldmasse (1) umfasst, wobei der elektrischen Verbindung der Leiterbahnfolie (15) mit dem Schaltungsträger (10) dienende Bereiche der Leiterbahnfolie (15) nicht abgetrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (10) vor dem Umspritzen mit der Moldmasse (1) mit einem. Wärmeleitelement (11) verbunden wird, und dass die dem Schaltungsträger (10) abgewandte Wärmeabstrahlfläche des Wärmeleitelements (11) von der Moldmasse (1) zumindest teilweise nicht umspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnfolie (15) auf der dem Schaltungsträger (10) zugewandten Seite mit dem Wärmeleitelement (11) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitelement (11) verwendet wird, das den Schaltungsträger (10) auf der der Leiterbahnfolie (15) zugewandten Seite zur Leiterbahnfolie (15) hin seitlich überragt, und dass die Leiterbahnfolie (15) auf der dem Schaltungsträger (10) zugewandten Seite mit dem über den Schaltungsträger (10) überstehenden Bereich (13) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Leiterbahnfolie (15) und dem Wärmeleitelement (11) durch Auflaminieren der Leiterbahnfolie (15) auf das Wärmeleitelement (11) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (10) mit dem Wärmeleitelement (11) mittels eines Wärmeleitklebers (12) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (10) von mehreren Seiten elektrisch mit der Leiterbahnfolie (15) kontaktiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflaminieren der Leiterbahnfolie (15) auf das Wärmeleitelement (11) vor dem Verbinden des Schaltungsträgers (10) mit dem Wärmeleitelement (11) erfolgt.