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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkapseln einer elektronischen Baugruppe. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, mit dem eine elektrische Schaltung einer elektronischen Baugruppe in verbesserter Weise mit einem Verkapselungsmaterial insbesondere werkzeuglos verkapselt werden.
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Elektronische Baugruppen umfassend eine Leiterplatte mit aufgebrachter Schaltungsanordnung umfassen üblicherweise elektronische Komponenten, die auf einer Trägerleiterplatte zu einer elektrischen Schaltungsanordnung zusammengeführt sind, sowie gegebenenfalls mechanische Komponenten auf denen beispielsweise Sensoren verbaut sind. Alternativ können die elektronischen Komponenten auch mit einem Stanzgitter verbunden sein, welches sich in einer Umhausung befindet. Nach dem Stand der Technik sind diese Baugruppen auf einer Grundplatte, beispielsweise aus Aluminium, mittels Verbindungselementen montiert, die einer mechanischen Stabilisierung und Entwärmung der Baugruppe dient. Derartige Baugruppen werden beispielsweise als Steuergeräte in Kraftfahrzeugen, beispielsweise als Getriebesteuergerät, eingesetzt.
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Steuergeräte werden üblicherweise mittels Abdeckungen vor äußeren Einflüssen geschützt. Dabei werden Dichtungen, Verklebungen oder stoffschlüssige Verbindungen zwischen der Trägerleiterplatte und der Abdeckung eingesetzt.
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Es ist jedoch auch bekannt, elektrische Schaltungen mit einem Verkapselungsmaterial zu versehen, um einen Schutz vor äußeren Einflüssen zu ermöglichen. Aktuell sind Moldverfahren zum Verkapseln in der Regel werkzeuggebunden. Dabei wird eine aufgeschmolzene Kunststoffmasse in eine metallische Form gepresst. Durch dieses Verfahren wird ein sogenanntes Einlegeteil, wie etwa eine Elektronik, einseitig oder beidseitig mit einem robustheitsteigenden Kunststoffüberzug versehen. Dieses Verfahren ist auch als „Overmolding“ bekannt. Daneben gibt es noch als Liquid Molding oder Potting bekannte Verfahren. Diese betreffen Schwerkraftverguss bei Umgebungsbedingungen oder im Vakuum.
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EP 3 257 339 B1 beschreibt eine mechatronische Baugruppe, umfassend eine Trägerleiterplatte mit wenigsten einer bestückten Flachseite, auf der folgende Komponenten angeordnet sind:
- - eine Mehrzahl elektronischer Bauteile, und
- - zumindest ein mechanisches Einlegeteil zur mechanischen Fixierung zumindest eines elektronischen Bauteils.
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Gemäß diesem Dokument ist eine einteilig ausgebildete Kapselung vorgesehen, welche alle auf der bestückten Flachseite der Trägerleiterplatte angeordneten Komponenten form- und stoffschlüssig umgibt. Dieses Dokument betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer mechatronischen Baugruppe.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können jedoch noch weiter verbessert werden, insbesondere hinsichtlich einer kosteneffizienten und einfachen Aufbringung eines Schutzes für elektronische Schaltkreise.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, welche wenigstens einen Nachteil des Stands der Technik zumindest teilweise zu überwinden vermag. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung bereitzustellen, mit dessen Hilfe eine kosteneffiziente und einfache Aufbringung eines Schutzes für elektrische Schaltungen einer elektronischen Baugruppe möglich ist.
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Die Lösung der vorliegenden Erfindung erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verkapseln eines zu verkapselnden Bereichs einer elektronischen Baugruppe, wobei der zu verkapselnde Bereich wenigstens einen Teil einer auf einem Substrat angeordneten elektrischen Schaltung mit wenigstens einem elektrischen Bauelement umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- a) Befestigen einer Verkapselungsbegrenzung auf dem Substrat derart, dass die Verkapselungsbegrenzung den zu verkapselnden Bereich zu dem Substrat dichtend teilweise einschließt, wobei zwischen dem Substrat und der Verkapselungsbegrenzung eine Einfüllöffnung verbleibt;
- b) Einbringen von Verkapselungsmaterial in die Einfüllöffnung;
- c) Entgasen des Verkapselungsmaterials durch Anlegen eines Vakuums an die Einfüllöffnung; und
- d) Verschließen der Einfüllöffnung.
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Ein derartiges Verfahren erlaubt gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik signifikante Vorteile insbesondere hinsichtlich eines einfachen Verfahrensablaufs und einer verbesserten Variabilität der Verkapselung der elektronischen Baugruppe.
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Das hier beschriebene Verfahren dient somit dem Verkapseln eines zu verkapselnden Bereichs einer elektronischen Baugruppe. Der zu verkapselnde Bereich umfasst dabei wenigstens einen Teil einer auf einem Substrat angeordneten elektrischen Schaltung. Die elektrische Schaltung weist wenigstens ein elektrisches Bauelement auf, kann jedoch auch eine Mehrzahl an elektrischen Bauelementen aufweisen.
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Grundsätzlich kann das Substrat eine Leiterplatte sein, welche etwa als Schaltungsträger ausgebildet ist, wobei die elektronischen Bauteile in Form ungehäuster Halbleiterkomponenten, die auch als „Bare Dies“ bezeichnet werden können, und/oder als gehäuste Halbleiterkomponenten direkt auf der Leiterplatte angeordnet sein können. Ungehäuste Halbleiterkomponenten werden mittels elektrischer Verbindungselemente, wie etwa mittels Bonddrähten, und leitfähigen Klebeverbindungen, mit dem Substrat und dadurch mit weiteren darauf angeordneten elektronischen Bauteilen elektrisch verbunden. Gehäuste Halbleiterkomponenten sind elektronische Bauteile, die mittels einer Umspritzung bzw. einem Gehäuse gegen äußere Einflüsse geschützt sind und über eine beliebige Verbindung mittels Löt- oder Steckprozessen mit dem Substrat und somit anderen Komponenten verbunden sind.
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Um die elektronischen Bauteile auf dem Substrat wie etwa der Trägerleiterplatte zu platzieren, können diese somit direkt auf das Substrat in Form von gehäusten und/oder ungehäusten Komponenten aufgebracht werden. Andererseits ist es denkbar, die ungehäusten Komponenten auf einem Leiterplattenelement, z.B. eine HDI-Leiterplatte, zu bestücken und dieses auf die Trägerleiterplatte mittels einer Verklebung, etwa unter Verwendung eines Wärmeleitklebers, stoffschlüssig zu verbinden.
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Um die elektronischen Bauteile und auch die elektronischen Verbindungen, wie etwa die Bonddrähte, gegen äußere Einflüsse zu schützen, werden diese mit einem Verkapselungsmaterial verkapselt.
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Hierzu umfasst das Verfahren gemäß Verfahrensschritt a) das insbesondere stoffschlüssige Befestigen einer Verkapselungsbegrenzung auf dem Substrat derart, dass die Verkapselungsbegrenzung den zu verkapselnden Bereich zu dem Substrat dichtend teilweise einschließt.
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Die Verkapselungsbegrenzung ist ein Element, welches die Verkapselung räumlich begrenzen soll und somit die ausgebildete Verkapselung auf der dem Schaltkreis entgegengesetzten Seite abschließt. Hierzu wird die Verkapselungsbegrenzung auf dem Substrat dichtend befestigt, so dass innerhalb der Verkapselungsbegrenzung sich befindliches Verkapselungsmaterial nicht zwischen dem Substrat und der Verkapselungsbegrenzung hindurchfließen kann.
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Wichtig ist jedoch, dass insbesondere zwischen dem Substrat und der Verkapselungsbegrenzung eine Einfüllöffnung verbleibt. Eine derartige Einfüllöffnung ist ein Bereich, durch den Verkapselungsmaterial in den Bereich zwischen dem Substrat und der Verkapselungsbegrenzung eingefüllt werden kann. Beispielsweise kann die Einfüllöffnung ein Bereich sein, in dem die Verkapselungsbegrenzung nicht an dem Substrat befestigt ist. Alternativ ist es auch vom Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst, dass die Einfüllöffnung Teil der Verkapselungsbegrenzung sein kann. In letzterem Fall ist die Verkapselungsbegrenzung vollständig den zu verkapselnden Bereich umgreifend dichtend an dem Substrat befestigt.
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Entsprechend erfolgt gemäß Verfahrensschritt b) das Einbringen von Verkapselungsmaterial in die Einfüllöffnung. Das Verkapselungsmaterial kann insbesondere ein Fluid sein, welches durch einen Härtungsschritt seine gebrauchsfertige Ausgestaltung annimmt.
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Vorzugsweise ist das Verkapselungsmaterial daher härtbar, so dass der Form- und Stoffschluss zwischen der Kapselung und der Komponenten besonders einfach herstellbar ist. Beispielsweise ist das aushärtbare Kapselungsmaterial ein Duroplast, welches elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist, so dass ein Kurzschluss zwischen den elektronischen Bauteilen vermieden ist. Das Duroplast ist beispielsweise ein Polymer auf Epoxidbasis.
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Bevorzugt ist das Kapselungsmaterial mit wenigstens einem beispielsweise anorganischen Füllstoff versehen. Als anorganische Füllstoffe sind beispielsweise Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid besonders geeignet. Damit kann ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Verkapselungsmaterials beziehungsweise der ausgebildeten Verkapselung derart an das Substrat, insbesondere an die Materialien, welche das Substrat, also etwa die Leiterplatte, umfasst, angepasst werden, dass ein Verzug der Verkapselung vermieden oder zumindest verringert werden kann. Ebenso kann die thermische Dehnung der Verkapselung über die thermischen Eigenschaften, insbesondere thermische Dehnung, Steifigkeit und Glasübergangstemperatur angepasst werden.
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Nach dem Einbringen des Verkapselungsmaterials erfolgt gemäß Verfahrensschritt c) das Entgasen des Verkapselungsmaterials durch Anlegen eines Vakuums an die Einfüllöffnung. Dadurch können bei dem Einfüllen des Verkapselungsmaterials in dieses eingebrachte Gasblasen entfernt werden. Dadurch kann die Stabilität der Verkapselung erhöht werden, was den mechanischen Schutz des verkapselten elektrischen Schaltkreises verbessern kann. Darüber hinaus kann es verhindert werden, dass die Gasblasen eine poröse Struktur ausbilden, durch welche etwa korrodierende Fluide durch die Verkapselung gelangen. Somit kann durch ein Entgasen des eingefüllten und noch nicht gehärteten Verkapselungsmaterials die Schutzwirkung deutlich verbessert werden.
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Das Entgasen ist insbesondere möglich, indem an die Einfüllöffnung ein Vakuum angelegt wird. Hierzu kann eine Vakuumpumpe unmittelbar an die Einfüllöffnung angelegt werden, oder das Substrat mitsamt Verkapselungsbegrenzung und eingefülltem Verkapselungsmaterial kann in einem Volumen angeordnet werden, welches mit einem Vakuum versehen wird.
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Wenn das Verkapselungsmaterial entgast ist, wird gemäß Verfahrensschritt d) die Einfüllöffnung verschlossen beziehungsweise versiegelt. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die Verkapselungsbegrenzung insbesondere vor einem gegebenenfalls notwendigen Härten des Verkapselungsmaterials im Bereich der Einfüllöffnung an dem Substrat, wie insbesondere der Leiterplatte dichtend befestigt wird. Anschließend kann das Verkapselungsmaterial soweit notwendig gehärtet werden.
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Alternativ kann das Verschließen der Einfüllöffnung beispielsweise unmittelbar durch das Härten des Verkapselungsmaterials erfolgen.
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Dadurch kann die Verkapselung fertig gestellt sein.
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Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, dass die Verkapselungsbegrenzung vorteilhaft flexibel ist, um eine Beweglichkeit beziehungsweise Verformbarkeit, etwa beim Einfüllen des Verkapselungsmaterials, zu ermöglichen.
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Nach dem Erzeugen der Verkapselung ist es insbesondere erreicht, dass die Verkapselung beziehungsweise das Verkapselungsmaterial die elektrische Schaltung zumindest zum Teil umgibt. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn das Verkapselungsmaterial alle Komponenten auf der bestückten Flachseite des Substrats, insbesondere der Trägerleiterplatte, vollständig und einteilig umgibt, so dass sowohl die elektronischen Bauteile sowie alle weiteren Verbindungselemente zur elektrischen Kontaktierung der elektronischen Bauteile vor äußeren Einflüssen, wie etwa vor Spänen, Getriebeöl, korrodierenden Gasen oder Flüssigkeiten geschützt sind.
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Aufgrund einer etwaigen einteiligen Ausbildung der Verkapselung innerhalb der Verkapselungsbegrenzung sind auch die Zwischenräume zwischen den elektronischen Bauteilen verschlossen, so dass offene Schnittstellen vermieden sind. Mittels der Verkapselung ist damit für die elektronische Baugruppe eine optimale Kombination von Elektronikschutz und einem Gehäusekonzept mit einem geringem Bauraumbedarf ermöglicht. Des Weiteren ist aufgrund der Verkapselung eine dichtende Funktion gegenüber der Verwendung mehrerer Gehäuse, die zueinander abgedichtet werden müssen, erheblich verbessert.
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Durch die Verwendung der Verkapselungsbegrenzung kann es ferner erreicht werden, dass ein Verkapseln werkzeuglos, also ohne die Verwendung von Werkzeugen, in welche das Verkapselungsmaterial gepresst wird, möglich wird. Dadurch können die Nachteile von werkzeuggebundenen Verfahren, wie etwa hohe Investitionskosten vermieden werden. Darüber hinaus sind Prototypenprozesse gemäß dem Stand der Technik nicht oder nur sehr schwierig beziehungsweise mit hohen Kosten möglich. Auch dies kann erfindungsgemäß überwunden werden, da durch eine gewünschte Anpassung der Verkapselungsbegrenzung eine problemlose und kostenarme Durchführung auch von Prototypen beziehungsweise Kleinserien auch mit geringer auch als „lead time“ bezeichneter Vorlaufzeit möglich ist.
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Ausschuss durch sogenannte Überspritzungen, wenn Toleranzen beispielsweise bei werkzeugbasierten Verfahren auftreten können, treten nicht oder sehr begrenzt auf. Dies bietet auch Vorteile für Großserien.
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Weiterhin können die Prozessschritte zum Verkapseln gegebenenfalls hinsichtlich der Arbeitssicherheit, Prozesssicherheit, und/oder Verschmutzung bieten. Insbesondere kann es verhindert werden, dass bei einem Entgasen ein Überschäumen auftritt, was zu Verschmutzungen von Werkzeugen führen könnte. Darüber hinaus können an die Umgebung abgegebene Ausdampfungen vermieden werden, was Personal und Gerätschaften schützt. Grundsätzlich kann ferner ein direkter Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial vermieden werden.
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Vorteile können weiterhin im Hinblick auf Gewichts- und Formgebungsvorteile verglichen mit herkömmlichem werkzeuglosem Verguss, wie beispielsweise dem sogenannten Liquid Molding oder Potting erreicht werden. Dies ist beispielsweise möglich, da durch die Verkapselungsbegrenzung das Verkapselungsmaterial sehr dünn ausgestaltet werden kann. Darüber hinaus kann auch eine Vorkonturierung durch die Verkapselungsbegrenzung möglich sein, wie dies nachstehend beschrieben ist.
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Darüber hinaus kann hinsichtlich entsprechender Formgebungsprozesse des Verkapslungsmaterials beziehungsweise der Verkapselung eine hohe Präzision erreicht werden, was die Anwendbarkeit zu den Lösungen aus dem Stand der Technik gleichsetzt.
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Hinsichtlich eines Formgebungsprozesses beziehungsweise hinsichtlich einer Formgebung kann es bevorzugt sein, wenn die Verkapselungsbegrenzung auf der dem Verkapselungsmaterial entgegengesetzten Seite während oder nach Verfahrensschritt b) gegebenenfalls unter Anwendung von Druck an einer Form anliegt. Beispielsweise kann ein Formstempel als Negativform gegen die Verkapselungsbegrenzung gepresst werden oder umgekehrt, um so eine Form in die Verkapselung einzubringen. Dies kann insbesondere vor beziehungsweise während oder auch nach einem Aushärten erfolgen. Diese Ausgestaltung kann etwa durch einen Tampondruck, etwa im Wesentlichen drucklos, realisiert werden unter Verwendung eines jeweils angepassten Formgebungsstempels.
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Die insbesondere flexible Verkapselungsbegrenzung kann somit in einem Zustand, in dem sie vollständig mit Verkapselungsmaterial gefüllt ist, an einer entsprechenden Negativform anliegen. Dies ist bevorzugt vor beziehungsweise bei einem Härten des Verkapselungsmaterials möglich, wobei durch das Härten die Form ihre Form manifestiert. In dieser Ausgestaltung wird somit das Einfließen von Verkapselungsmaterial in die Verkapselungsbegrenzung nicht nur durch die Verkapselungsbegrenzung sondern durch die Negativform begrenzt, so dass die Negativform die Form der Verkapselung bestimmen kann.
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Alternativ kann eine Formgebung auch durch einen beheizten Formstempel und gegebenenfalls unter Einwirkung von Druck erfolgen, wobei dies auch während des Härtens vorteilhaft sein kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, dass das Verkapselungsmaterial geformt wird, indem die Verkapselungsbegrenzung eine definierte Vorform aufweist. In dieser Ausgestaltung wird die zu erreichende Form der Verkapselung somit bereits dann erreicht, wenn die Verkapselungsbegrenzung vollständig mit dem Verkapselungsmaterial gefüllt ist. In dieser Ausgestaltung kann somit eine Verkapselung und auch die Ausbildung der geometrischen Form vollkommen werkzeugfrei erfolgen, was die vorbeschriebenen Vorteile besonders effektiv ermöglichen kann.
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Die Formgebung kann beispielsweise aber in keiner Weise beschränkend notwendig sein, um Verstärkungsstrukturen, wie etwa Versteifungsrippen, in die Verkapselung einzubringen.
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Die Versteifungsrippen sind beispielsweise in Form einer Bienenwabenstruktur oder in Form gekreuzter Rippen ausgeführt. Alternativ sind auch andere Geometrien und/oder mehrere Versteifungsrippen denkbar. Die Versteifungsrippen ermöglichen eine Versteifung der Baugruppe, wodurch die im Stand der Technik beschriebene Grundplatte, insbesondere Aluminiumgrundplatte, entfallen kann. Eine mechanische Stabilität der elektronischen Baugruppe ist somit auch bei mechanisch hoher Beanspruchung während der Montage und/oder im Betrieb sichergestellt.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine andere versteifende Struktur, beispielsweise mit Kunststoff umspritzte Metallgitter oder -platten, anzuordnen.
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Weiter bevorzugt kann die Verkapselungsbegrenzung als Folie ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung der Verkapselungsbegrenzung an dem Substrat und gleichermaßen ein problemloses vollständiges Befüllen mit dem Verkapselungsmaterial. Beispiele für geeignete Folien umfassen etwa Polyethylenterephtalat (PET) oder ein anderes insbesondere thermoplastisches Material, das einen Schmelz-/Erweichungspunkt über der Härtungstemperatur des Verkapselungsmaterials hat und das insbesondere elektrisch isolierend ist.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Verkapselungsbegrenzung mit dem Substrat verklebt oder verschweißt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine gleichermaßen sichere und prozesstechnisch einfach und kostengünstig anwendbare Möglichkeit, um die Verkapselungsbegrenzung an dem Substrat zu befestigen.
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Das Verkapselungsmaterial kann in einem zusammenhängenden Arbeitsschritt entgast und die Einfüllöffnung verschlossen beziehungsweise versiegelt wird. Diese Ausgestaltung kann prozesstechnische Vorteile aufweisen, da auf einen zusätzlichen Prozessschritt verzichtet werden kann.
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Alternativ kann das Verkapselungsmaterial in einem ersten Schritt entgast werden, und in einem getrennten Verfahrensschritt die Einfüllöffnung verschlossen werden.
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Dieser Schritt kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn ein zu starkes Entgasen stattfindet, welches etwa eine Mechanik um Abtrennen eines Opfervolumens beziehungsweise zum Versiegeln der Einfüllöffnung beschädigen könnte. Somit kann ein Entgasen in einer ersten Kammer und ein Verschließen in einer zweiten Kammer die entsprechende Mechanik schützen.
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Grundsätzlich kann ein Versiegeln, also bevorzugt ein Befestigen der Verkapselungsbegrenzung an dem Substrat im Vakuum vorteilhaft sein, da so keine Luft in das innere Volumen gezogen wird, was die Gefahr für Beschädigungen der elektronischen Komponenten weiter verringern kann.
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Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn eine Verkapselungsbegrenzung mit einer elektrisch isolierenden Matrix und mit einer elektrisch leitfähigen Struktur verwendet wird. Die elektrisch leitfähige Struktur kann in oder an der Matrix vorliegen, also etwa von der Matrix umgeben sein oder auf der Oberfläche der Matrix ausgebildet sein. Beispielsweise kann, wie dies vorstehend bereits erläutert wurde, die Verkapselungsbegrenzung als Folie aus einem elektrisch isolierenden Polymer ausgebildet sein, wobei in der Folie die elektrisch leitfähige Struktur angeordnet ist.
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In dieser Ausgestaltung kann die Verkapselungsbegrenzung somit hinsichtlich der elektrischen beziehungsweise elektromagnetischen Eigenschaften funktionalisiert sein, was deutliche Vorteile mit sich bringen kann.
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Beispielsweise kann die Verkapselungsbegrenzung so hinsichtlich einer elektrostatischen Entladung (ESD) optimiert sein beziehungsweise Schutz hiergegen liefern. Weiterhin ist es möglich, die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu verbessern oder die Verkapselungsbegrenzung als Antenne auszugestalten, welche etwa signalleitend mit dem Substrat wie etwa der Leiterplatte (PCB) verbunden ist. Anwendungen für eine derartige Antenne umfassen etwa die drahtlose Kommunikation beispielsweise für vorhandene Sensorik beispielsweise bei einer Anwendung in einem Getriebe.
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Die vorstehenden Wirkungen können grundsätzlich erreicht werden, indem die Folie mit einer gegebenenfalls strukturierten, elektrisch leitfähigen, beispielsweise metallischen, Beschichtung versehen wird oder eine entsprechende elektrisch leitfähige Struktur zwischen zwei Folien laminiert wird. Beispiele umfassen etwa gedruckte Strukturen und/oder Netzstrukturen, Mäanderstrukturen oder weitere Strukturen.
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Eine Antenne kann beispielsweise über 3D-MID Technik (3D-Mechatronic Integrated Device) aufgebracht sein oder durch eine funktionalisierte metallbeschichtete Oberfläche. Die Kontaktierung kann erfolgen, indem die Struktur mit der Leiterplatte elektrisch leitfähig verbunden wird, wie etwa gelötet, geklebt oder geschweißt. An die Struktur auf der Folienoberfläche kann ein Draht angebracht werden, der mit der Leiterplatte verbunden ist.
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Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale des Verfahrens wird auf die Beschreibung der elektronischen Baugruppe, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.
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Beschrieben wird ferner eine elektronische Baugruppe, aufweisend ein Substrat, auf dem ein elektrischer Schaltkreis angeordnet ist und zumindest zum Teil durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt ist, wobei das Verkapselungsmaterial durch eine Verkapselungsbegrenzung begrenzt ist, wobei die Verkapselungsbegrenzung dichtend an dem Substrat befestigt ist.
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Eine derartige elektronische Baugruppe kann insbesondere Vorteile hinsichtlich der Herstellbarkeit aufweisen und ferner besonders anpassbar hinsichtlich der spezifischen Anwendung sein.
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Beispielsweise kann die Verkapselungsbegrenzung, etwa eine Folie, unmittelbar an dem Verkapselungsmaterial anliegen und dieses so unmittelbar umgeben und nach außen abschließen. Die Verkapselungsbegrenzung kann etwa stoffschlüssig an dem Verkapselungsmaterial befestigt sein.
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Spezifische Anwendungsgebiete für derartige elektronische Baugruppen umfassen beispielsweise Steuereinheiten oder andere elektronische Bauteile etwa für Doppelkupplungsgetriebe, Handschaltgetriebe, Wandler-Automaten, Antriebe mit hohen Leistungsdaten, wie etwa Bootsantriebe, Verteilergetriebe für Allradantriebe, Nutzfahrzeuganwendungen und/oder allgemein die Inverter- beziehungsweise Leistungselektronik.
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Beschrieben wird ferner ein Steuergerät, insbesondere ein Getriebesteuergerät, für ein Kraftfahrzeug mit einer elektronische Baugruppe im Sinne der vorliegenden Offenbarung.
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Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale des Steuergeräts und/oder der elektronischen Baugruppe wird auf die Beschreibung des Verfahrens, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert, wobei einzelne oder mehrere Merkmale der Figuren für sich oder in Kombination ein Merkmal der Erfindung sein können. Ferner sind die Figuren nur exemplarisch aber in keiner Weise beschränkend zu sehen.
- 1 zeigt schematisch einen ersten Schritt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt schematisch einen weiteren Schritt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt schematisch einen weiteren Schritt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 4 zeigt schematisch zeigt schematisch einen weiteren Schritt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt einen ersten Schritt eines Verfahrens zum Verkapseln eines zu verkapselnden Bereichs 12 einer elektronischen Baugruppe 10. In der 1 ist angedeutet, dass der zu verkapselnde Bereich 12 eine elektrische Schaltung 14 umfasst, wobei die elektrische Schaltung 14 wenigstens ein elektrisches Bauelement 16 umfasst, dass auf einem, als Leiterplatte ausgebildeten, Substrat 18 angeordnet und verschaltet ist.
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Gemäß Verfahrensschritt a) erfolgt das Befestigen einer Verkapselungsbegrenzung 20 auf dem Substrat 18 derart, dass die Verkapselungsbegrenzung 20 den zu verkapselnden Bereich 12 zu dem Substrat 18 dichtend zumindest teilweise einschließt beziehungsweise umgibt. Hierzu kann beispielsweise eine Folie als Verkapselungsbegrenzung 20 stoffschlüssig auf dem Substrat 18, etwa der Leiterplatte, befestigt werden, etwa mittels Kleben oder Schweißen.
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Dabei ist es gemäß 1 vorgesehen, dass zwischen dem Substrat 18 und der Verkapselungsbegrenzung 20 eine Einfüllöffnung 22 verbleibt.
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Die Einfüllöffnung 22 wird verwendet, um gemäß Verfahrensschritt b) Verkapselungsmaterial 28, etwa ein Epoxidharz, in diese einzubringen und somit an den zu verkapselnden Bereich 12 zu fördern. Dies ist in der 2 gezeigt, aus der weiterhin ersichtlich ist, dass sich das Substrat 18 zum einen auf einem Träger 24 abstützt und ferner eine Form 26 vorgesehen ist, welche die Form der auszubildenden Verkapselung 30 definiert. Das Verkapselungsmaterial 28 wird durch eine Düse 32 ausgetragen, wobei angedeutet sein soll, dass das Verkapselungsmaterial 28 noch Gasblasen aufweist.
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2 zeigt ferner eine Klemmeinheit 34 durch die, wie später ausgeführt, Verkapselungsmaterial 28 von der Verkapselungsbegrenzung 20 abgetrennt werden kann.
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In der 3 ist ein weiterer Verfahrensschritt gezeigt. Insbesondere wird in 3 und gemäß Verfahrensschritt c) das Verkapselungsmaterial 28 durch Anlegen eines Vakuums an die Einfüllöffnung 22 entgast. Das Anlegen des Vakuums soll durch den Pfeil 36 dargestellt werden. Demgemäß wird in dem von der Verkapselungsbegrenzung 20 umschlossenen Raum beziehungsweise in dem zu verkapselnden Bereich 12 ein Vakuum erzeugt, so dass Lufteinschlüsse innerhalb des Verkapselungsmaterials 28 in Richtung der Einfüllöffnung 22 verlagert werden, und der Schaltkreis 14 beziehungsweise das Bauelement 16 von einem entgasten auch als Mold-Material bezeichneten Verkapselungsmaterial 28 umgeben ist. Insbesondere können sich die Luftblasen in einem Opfervolumen 38 außerhalb des zu verkapselnden Bereichs 12 ansammeln.
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Anschließend erfolgt, wie dies in der 4 gezeigt ist, gemäß Verfahrensschritt d) das Verschließen der Einfüllöffnung 22. Hierzu kann zunächst das Opfervolumen 38 durch die Klemmeinheit 34 abgetrennt werden. Hierzu kann die Klemmeinheit 34 an ihrem unteren Ende eine Schneide aufweisen, welche das Verkapselungsmaterial 28 durchtrennt. Vor- oder nachher erfolgt bei der Verwendung eines härtbaren Verkapselungsmaterials 28 ein Härten desselben, etwa mittels thermischer Beeinflussung, was durch die Strahlung 40 dargestellt sein soll. Durch das Härten des Verkapselungsmaterials 28 und so das Ausbilden der Verkapselung 30 wird die Einfüllöffnung 22 verschlossen. In der Ausgestaltung gemäß 4 erfolgt das Härten in der Anordnung, in welcher auch zuvor das Verkapselungsmaterial 28 in die Einfüllöffnung 22 eingefüllt wurde.
