DE19640255C2 - Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem kunststoffumspritzten Leadframe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem kunststoffumspritzten Leadframe

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem kunststoffumspritzten Lead­ frame,
  • - bei dem elektronische Bauelemente auf noch nicht verein­ zelte Leadframes bestückt und dort befestigt werden,
  • - und bei dem anschließend die bestückten Leadframes in zwei Phasen mit Kunststoff umspritzt werden,
  • - wobei in einer ersten Spritzphase die Verbindungsstege, mit denen die Leiterbahnen der einzelnen Leadframes unterein­ ander und die Leadframes selbst miteinander zusammenhängen, mittels der ersten Spritzgießform spanlos getrennt werden,
  • - woraufhin der Kunststoffkörper in einer zweiten Spritzphase mit einer zweiten Spritzgießform endumspritzt wird.
Für spezielle Anwendungen, beispielsweise für berührungslose KFZ-Pedalschalter, die einen Hall-Sensor-IC enthalten, benö­ tigt man Module, die verschiedenen Anforderungen genügen müs­ sen: Einerseits müssen elektronische Komponenten, also Halb­ leiterschaltkreise und diskrete Komponenten, auf einem Träger zusammengehalten werden und es müssen die elektrischen Ver­ bindungen, sowohl unter den Komponenten, als auch nach außen über einen Steckverbinder oder Kabelabgang, gegeben sein. An­ dererseits erfordern manche Anwendungen die Aufnahme eines zunächst losen Extrateils, das nicht auf den Träger gelötet wird, das jedoch trotzdem eine festgelegte Position relativ zu bestimmten elektronischen Komponenten im Modul annehmen und behalten soll.
Beim herkömmlichen Modulaufbau werden die Komponenten auf Leiterplatten, evtl. in Nutzen, bestückt und gelötet. Für die Verbindung nach außen ist entweder ein Steckverbinder oder ein Kabel an der Leiterplatte angelötet. Die bestückte Lei­ terplatte wird dann in einem Gehäuse angebracht und evtl. mit einer Vergußmasse oder einem Lack abgedichtet. Auf das Gehäuse kommt oft noch ein Deckel. Dieser bekannte Modulauf­ bau ist fertigungstechnisch aufwendig und auch vom erforder­ lichen Platzbedarf her noch nicht völlig zufriedenstellend.
Von anderen Anwendungen her an sich bekannt, sind auch moder­ nere Fertigungsverfahren, bei denen metallische Systemträger, sogenannte Leadframes, mit Bauelementen bestückt und anschließend mit Kunststoff umspritzt werden. Als problema­ tisch dabei stellen sich im konkreten Anwendungsfall immer wieder die rationelle Umsetzung dieser Fertigungstechnik im Zusammenhang mit automatisierten Bestückungs- und Umspritz­ stationen heraus. Hinzu kommt, daß lose Einzelteile, die mit definierter Geometrie in das Modul eingefügt werden sollen, nicht ohne weiteres umspritzt werden können, da aufgrund des hohen Spritzdrucks solche losen Einzelteile von ihren vorge­ sehenen Positionen durch den Kunststoffluß wegtransportiert werden.
Aus US 5 451 715 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die elektrischen Bauelemente auf den Lead­ frames angeklebt werden. Ferner wird ein Extrateil auf den während der ersten Spritzphase hergestellten Kunststoffkörper gelegt und mit diesem verklebt, bevor in der zweiten Spritz­ phase eine Endumspritzung erfolgt. In DE 32 12 903 A1 ist ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem elektrische Bau­ elemente auf Leadframes gelötet werden. In Nischen eines die elektrischen Bauelemente umhüllenden Kunststoffkörpers, wel­ che während einer ersten Spritzphase entstanden sind, werden als Extrateile Wärmeableiter eingelegt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein rationel­ les, auf dem Umspritzen von Leadframes basierendes Verfahren anzugeben, das die vorgenannten Möglichkeiten bietet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
  • - daß die Leadframes zunächst in Form eines wickelbaren ge­ stanzten und galvanisierten Trägerbandes verwendet werden,
  • - daß in einer Biege- und Trenn-Station Teile der Anschluß­ bereiche der einzelnen Leadframes gebogen werden, und daß das Band in einzelne Leadframestreifen mit jeweils minde­ stens zwei nebeneinanderliegenden, noch nicht vereinzelten Leadframes getrennt wird,
  • - daß diese Leadframestreifen jeweils einzeln auf einem plat­ tenförmigen Träger zentriert und befestigt einer Bestück­ station zugeführt werden,
  • - daß die elektrischen Bauelemente durch Anlöten auf den Leadframes befestigt werden,
  • - und daß nach der ersten Spritzphase mindestens ein Extra­ teil in eine Nische des während der ersten Spritzphase her­ gestellten Kunststoffkörpers eingelegt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren der Zeich­ nung und eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen:
Fig. 1 ein einzelnes Leadframe bzw. Modul in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines Teils des Mo­ duls während der ersten Spritzphase.
Als Basis für das Fertigungsverfahren dient ein gestanztes und galvanisiertes Trägerband 1 wie es in Fig. 1a) angedeu­ tet ist. In diesem Trägerband 1 sind nebeneinander die ein­ zelnen Leadframes 2 mittels Verbindungsstegen 3 angeordnet, wobei zunächst auch die später voneinander isolierten Leiter­ bahnen der entstehenden Schaltungen jedes Moduls unterein­ ander durch Verbindungsstege 3 noch zusammenhängen. Das Ma­ terial des Trägerbandes 1 ist üblicherweise eine Kupfer- Legierung mit verzinnter Oberfläche. Das Verzinnen kann ent­ weder vor oder nach dem Stanzen durchgeführt werden. Das Stanzprofil legt bereits die spätere Leiterbahnentflechtung fest.
In den Fig. 1a) bis 1e) sind aufeinanderfolgend fünf zeitlich aufeinanderfolgende Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt:
Zunächst, Fig. 1a), wird das gestanzte Trägerband 1 abge­ wickelt, daraufhin, Fig. 1b) werden die Leadframes mit Bau­ elementen 4 bestückt, dann wird der unterhalb des Komponen­ tenbereichs "K" des Leadframes 2 liegende Anschlußbereich "A" gebogen, Fig. 1c) und dann wird, wie dargestellt, beispiels­ weise in zwei Phasen 1d) und e) umspritzt.
Es hat sich herausgestellt, daß es weniger vorteilhaft ist, das Trägerband 1 nach dem Bestücken wieder aufzurollen, in die Umspritzstation zu transportieren und dort das Trägerband 1 wieder abzurollen und erst danach, vor dem eigentlichen Umspritzen, eventuelle Biegungen anzubringen. Besser ist es, wenn das Trägerband 1 zunächst in eine Biege- und Trenn- Station geführt wird, in der Teile der Anschlußbereiche der einzelnen Leadframes gebogen werden und in der das Band in einzelne Leadframestreifen mit jeweils mindestens zwei nebeneinanderliegenden, noch nicht vereinzelten Leadframes getrennt wird und wenn erst danach diese Leadframestreifen jeweils für sich auf einen plat­ tenförmigen Träger zentriert und befestigt der Bestückstation zugeführt werden.
In der Bestückstation kann beispielsweise mittels eines Dis­ pensors in an sich bekannter Weise Lötpaste an den vorgesehe­ nen Lötstellen des Leadframes 2 aufgebracht werden. Nach dem Bestücken der Komponenten erfolgt die Befestigung durch Re­ flow-Löten. Die Wärme muß dabei flexibel steuerbar sein. Sie muß an die Bestückgeschwindigkeit angepaßt werden oder sogar mit der Bestückung getaktet werden. Es muß dafür gesorgt sein, daß die Wärme bei Bandstillstand sicher ausgeschaltet wird.
In der Umspritzstation werden alle beim Leadframestreifen noch vorhandenen Verbindungsstege 3, also auch die der Lei­ terbahnen untereinander durch die an das Leadframe 2 angenä­ herten beiden Hälften der ersten Spritzgießform 6 spanlos getrennt, wie in Fig. 2 angedeutet. Der nach der ersten Spritzgießphase entstandene Kunststoffkörper 5 ist in der Fig. 1d) dargestellt. Anschließen können eventuelle Extra­ teile, beispielsweise ein U-förmiger Dauermagnet, der eine festgelegte Position zum Hall-Sensor-IC 7 einnehmen und be­ halten muß, in eine Nische im Kunststoffkörper 5, die also bereits bei der Gestaltung der ersten Spritzgießform 6 be­ rücksichtigt wurde, eingesetzt werden. Der Dauermagnet wird demnach während der zweiten Spritzphase in definierter Posi­ tion relativ zu einem bestimmten Halbleiterschaltkreis ange­ ordnet und befestigt.
Eventuelle weitere Montageschritte können in den erfindungs­ gemäßen Verfahrensablauf integriert werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls,
  • - bei dem elektronische Bauelemente (4, 7) auf noch nicht vereinzelte Leadframes (2) bestückt und dort befestigt werden,
  • - und bei dem anschließend die bestückten Leadframes (2) in zwei Phasen mit Kunststoff (5) umspritzt werden,
  • - wobei in einer ersten Spritzphase die Verbindungsstege (3), mit denen die Leiterbahnen der einzelnen Leadframes (2) untereinander und die Leadframes (2) selbst miteinander zusammenhängen, mittels der ersten Spritzgießform (6) span­ los getrennt werden,
  • - woraufhin der Kunststoffkörper (5) in einer zweiten Spritz­ phase mit einer zweiten Spritzgießform endumspritzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Leadframes (2) zunächst in Form eines wickelbaren gestanzten und galvanisierten Trägerbandes (1) verwendet werden,
  • - daß in einer Biege- und Trenn-Station Teile der Anschluß­ bereiche der einzelnen Leadframes (2) gebogen werden und daß das Band (1) in einzelne Leadframestreifen mit jeweils mindestens zwei nebeneinanderliegenden, noch nicht verein­ zelten Leadframes (2) getrennt wird,
  • - daß diese Leadframestreifen jeweils einzeln auf einem plat­ tenförmigen Träger zentriert und befestigt einer Bestück­ station zugeführt werden,
  • - daß die elektrischen Bauelemente (4, 7) durch Anlöten auf den Leadframes (2) befestigt werden,
  • - und daß nach der ersten Spritzphase mindestens ein Extra­ teil in eine Nische des während der ersten Spritzphase her­ gestellten Kunststoffkörpers (5) eingelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elek­ tronischen Bauelemente (4, 7) einen Halbleiterschaltkreis (7) umfassen und daß als Extrateil ein Dauermagnet verwendet wird, der durch die zweite Spritzphase in definierter Posi­ tion relativ zum Halbleiterschaltkreis (7) angeordnet und be­ festigt wird.
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