DE19833039A1 - Elektronisches Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Elektronisches Bauteil und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem auf einem Substrat (1) wenigstens ein elektronisches Element (2) angeordnet ist, das durch ein im Transfermold-Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement (3) verkapselt ist. Das Substrat (1) weist unterhalb des Spritzelements (3) eine Bohrung (4) auf, die als Anspritzkanüle für das Spritzelement (3) (Fig. 2) dient (Fig. 2).
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil, bei
dem auf einem Substrat wenigstens ein elektronisches
Element angeordnet ist, das durch ein im Transfermold-
Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement verkapselt
ist. Sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Her
stellung dieser elektronischen Bauteile.
Das Transfermold-Spritzverfahren wird in der Halblei
tertechnik üblicherweise zum Verkapseln von integrier
ten Schaltungen verwendet. Dabei werden die zu verkap
selnden Strukturen und Bauteile mit einer Form abge
deckt, in die über einen seitlichen Angußkanal das
Spritzmaterial hineingepreßt wird. Das dadurch entste
hende Spritzelement ist fest mit dem Substrat verbunden
und verkapselt die gewünschte Struktur bzw. die ge
wünschten Bauteile. Als Spritzmaterial wird üblicher
weise ein nicht transparentes Kunststoffmaterial ver
wendet.
In der Optoelektronik gibt es Anwendungsfälle, bei
denen auf einem Substrat mehrere optoelektronische Bau
teile getrennt voneinander verkapselt werden müssen.
Dies ist beispielsweise bei 7-Segment-Anzeigen der
Fall, mit deren Hilfe sich beispielsweise Zahlen dar
stellen lassen. Hierbei weist jedes Segment eine Licht
quelle auf, die durch ein Spritzelement verkapselt
wird. Als Spritzmaterial wird hierbei ein transparentes
Material verwendet, um durch Ansteuerung der Licht
quelle das Segment, d. h. insbesondere das Spritzele
ment, zum Leuchten zu bringen.
Da bei Darstellung einer bestimmten Ziffer mittels ei
ner derartigen 7-Segment-Anzeige nicht jedesmal alle
Segmente leuchten müssen, muß gewährleistet sein, daß
das Licht einer Lichtquelle eines Segments nicht in ein
gerade nicht beleuchtetes, benachbartes Segment ein
strahlt.
Um dies zu erreichen, müssen die einzelnen Spritzele
mente völlig getrennt voneinander auf dem Substrat an
geordnet werden. Mit dem derzeitigen Spritzverfahren
ist dies jedoch insbesondere für das mittlere Spritze
lement, das von den anderen Spritzelementen umgeben
ist, besonders schwierig zu realisieren, da der Anguß
kanal seitlich herausgeführt werden muß. Die Abstände
der umgebenden Spritzelemente sind jedoch so gering,
daß es sich nicht vermeiden läßt, daß der Angußkanal
zum mittleren Spritzelement eine, wenn auch geringfü
gige Verbindung zu den beiden äußeren Spritzelementen
eingeht, zwischen denen der Angußkanal hindurchgeführt
wird.
Eine noch so geringe Verbindung hat jedoch den Effekt,
daß bei Ansteuerung eines der auf diese Weise verbun
denen Segmente das dort erzeugte Licht auch in das ver
bundene, nicht angesteuerte Segment einstrahlt und die
ses dann auch schwach zu leuchten beginnt.
Für eine hochwertige 7-Segment-Anzeige ist es jedoch
wünschenswert, daß lediglich die angesteuerten Segmente
leuchten und alle anderen völlig dunkel bleiben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
elektronisches Bauteil sowie ein Verfahren zu seiner
Herstellung anzugeben, bei dem eine zuverlässigere Ver
kapselung der einzelnen Bauteile ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale
der Ansprüche 1 und 5 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist das Substrat unterhalb des Sprit
zelements eine Bohrung als Anspritzkanüle für das
Spritzelement auf. Auf diese Weise kann auf die seitli
chen Angußkanäle verzichtet werden, wodurch auch die
oben beschriebene Problematik beim Spritzen von einge
schlossenen Strukturen vermieden wird. Das Spritzen der
einzelnen Spritzeleinente erfolgt von der Unterseite des
Substrats über die einzelnen Anspritzkanülen. Auf diese
Art und Weise können auf einem Substrat vor allem auch
dann mehrere Spritzelemente völlig voneinander getrennt
angeordnet werden, wenn ein Spritzelement durch umge
bende Spritzelemente seitlich nicht zugänglich wäre.
Diese Art der Verkapselung ist für alle elektronischen
Bauteile verwendbar. Besonders zweckmäßig ist jedoch
sein Einsatz bei optoelektronischen Bauelementen, bei
denen die Spritzelemente als Lichtleitertürme wirken
und es dabei von besonderer Bedeutung ist, daß die ein
zelnen Lichtleitertürme völlig voneinander getrennt auf
einem Substrat angeordnet sind.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung wer
den anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung
näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Aufsicht auf ein elektronisches
Bauteil,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Li
nie II-II der Fig. 1.
In den Zeichnungen ist beispielhaft ein elektronisches
Bauteil dargestellt, bei dem auf einem Substrat 1 eine
Vielzahl von elektronischen Elementen 2 angeordnet
sind. Jedes dieser elektronischen Elemente 2 ist durch
ein im Transfermold-Spritzverfahren hergestelltes
Spritzelement 3 verkapselt.
Das Substrat 1 weist unter jedem Spritzelement 2 eine
Bohrung 4 auf, die als Anspritzkanüle für das zugehö
rige Spritzelement 3 dient. Bei der Herstellung der
Spritzelemente 3 wird das Spritzmaterial, bei dem es
sich üblicherweise um ein Kunststoffmaterial handelt,
von der Unterseite des Substrats durch die Bohrungen 4
zugeführt, wie das in Fig. 2 mit dem Pfeil 5 angedeutet
ist. Auf der Oberseite des Substrats ist eine komple
mentär zu den einzelnen Spritzelementen ausgebildete
Form aufgesetzt, wie das aus der Praxis hinlänglich be
kannt ist.
Nachdem jedes einzelne Spritzelement 3 eine separate
Anspritzkanüle aufweist, die von der Unterseite des
Substrats zugänglich ist, können die einzelnen Spritze
lemente völlig voneinander getrennt auf dem Substrat
angeordnet werden. Dabei sind Abstände zwischen den
einzelnen Segmenten von beispielsweise 0,5 mm völlig
problemlos zu realisieren.
Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung von
elektronischen Bauteilen ist besonders für die Herstel
lung von optoelektronischen Bauteilen geeignet, bei
denen die Spritzelemente ein optoelektronisches Bau
teil, insbesondere eine Lichtquelle umschließen und die
Spritzelemente selbst als Lichtleitertürme wirken. Bei
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um ein solches optoelektronisches Bau
teil, das hier als 7-Segment-Anzeige ausgebildet ist.
Das optoelektronische Bauteil weist somit sieben, als
Lichtleitertürme wirkende Spritzelemente 3 auf, denen
eine entsprechende Anzahl an Lichtquellen 2 zugeordnet
ist. Das Licht der Lichtquellen 2 wird in den Spritze
lementen 3 durch Reflektion an den Begrenzungswänden
zur Stirnfläche 3a geführt.
Durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Segmente
können daher die zugehörigen Stirnflächen 3a beleuchtet
werden, um beispielsweise Ziffern darzustellen.
Das in Fig. 1 dargestellte mittlere Segment bildet eine
"Insel", das bei den herkömmlichen Herstellungsverfah
ren nur durch einen Angußkanal gespritzt werden konnte,
der zwischen zwei äußeren Segmenten hindurchgeführt
worden ist. Aufgrund des relativ geringen Abstands zwi
schen den zwei äußeren Segmenten von beispielsweise 0,5
mm war es bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren
nicht zu vermeiden, daß der Angußkanal auch eine Ver
bindung zu den beiden äußeren Segmenten aufgebaut hat.
Eine noch so kleine Verbindung hat jedoch den Nachteil,
daß bei Ansteuerung eines der auf diese Weise verbun
denen Segmente auch das andere Segment geringfügig zu
leuchten beginnt, da das Licht zum Teil auch in das
nicht direkt angesteuerte Segment reflektiert wird.
Diese Problematik wird erfindungsgemäß jedoch durch die
im Substrat unter den einzelnen Spritzelementen 3 vor
gesehenen Bohrungen 4 vermieden.
Bedingt durch das Spritzverfahren verbleiben an der Un
terseite der Substrate im Bereich der Bohrungen 4
Spritzansätze bestehen, die zu einer relativ unsauberen
Unterseite des Substrats führen können. Wird das elek
tronische Bauteil beispielsweise als SMD-Bauteil herge
stellt, ist jedoch eine relativ glatte Unterseite des
Substrats wünschenswert.
Zur Vermeidung der überstehenden Spritzansätze wird da
her zweckmäßigerweise vor dem Spritzen auf die Unter
seite des Substrats eine Folie 6, insbesondere eine
selbstklebende Kunststoff-Folie aufgebracht. Nach dem
Spritzen kann die Folie 6 wieder abgezogen werden, wo
bei die Spritzansätze mitabgerissen werden, wodurch man
eine saubere und glatte Substratunterseite erhält.
Als Spritzmaterial verwendet man zweckmäßigerweise ein
Kunststoffmaterial auf Epoxydharzbasis, das im Falle
von optoelektronischen Bauelementen transparent ausge
bildet ist. Unter transparentem Spritzmaterial ist im
Rahmen der Erfindung jedoch zweckmäßigerweise kein
hochtransparentes Material zu verstehen. Das Material
soll vielmehr für das Licht der Lichtquelle 2 derart
durchscheinend sein, daß die Lichtquelle 2 in der Auf
sicht gemäß Fig. 1 nicht als punktförmige Lichtquelle zu
sehen ist, sondern vielmehr die gesamte obere Stirnflä
che 3a gleichmäßig erleuchtet wird. Bei allen anderen
Anwendungen kann selbstverständlich auch nicht transpa
rentes Spritzmaterial Verwendung finden.
Claims (8)
1. Elektronische Bauteil, bei dem auf einem Substrat
(1) wenigstens ein elektronisches Element (2) ange
ordnet ist, das durch ein im Transfermold-Spritzver
fahren hergestelltes Spritzelement (3) verkapselt
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) unter
halb des Spritzelements (3) eine Bohrung (4) als An
spritzkanüle für das Spritzelement (3) aufweist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auf dem Substrat mehrere elektronische Elemente (2)
angeordnet sind, die jeweils durch ein im Transfer
mold-Spritzverfahren hergestelltes Spritzelement (3)
verkapselt sind, wobei für jedes Spritzelement
wenigstens eine zugeordnete Bohrung im Substrat als
Anspritzkanüle vorgesehen ist und die einzelnen
Spritzelemente (3) völlig voneinander getrennt auf
dem Substrat (1) angeordnet sind.
3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei dem Bauteil um ein optoelektronisches
Bauteil handelt und die Spritzelemente (3) transpa
rent ausgebildet sind.
4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei dem elektronischen Element um eine
Lichtquelle handelt und das Spritzelement (3) zur
Führung der von der Lichtquelle ausgehenden Licht
strahlen dient.
5. Verfahren zur Herstellung von elektronischen Bautei
len, die wenigstens ein elektronisches Element (2)
aufweisen, das auf einem Substrat (1) angeordnet und
anschließend im Transfermold-Spritzverfahren verkap
selt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) mit we
nigstens einer Bohrung (4) versehen wird und das
Spritzmaterial zur Verkapselung des elektronischen
Elements (2) von der Unterseite des Substrats durch
diese Bohrung zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als Spritzmaterial transparentes Kunststoffmate
rial verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Unterseite des Substrats (1) vor dem
Bohren eine Folie (6), insbesondere eine Kunststoff-
Folie aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Folie (6) nach dem Spritzen wieder entfernt
wird.
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