DE2532009C3 - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteiles aus mindestens zwei Einzelteilen, die durch eine Isolierschicht getrennt sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteiles gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Vielfach bestehen elektrische Bauteile aus einem aus Blech gestanzten Formteil, welches als Träger eines aktiven oder passiven, elektrischen Bauelementes dient und mit diesem mechanisch verbunden ist. Das Formteil ist zumeist gegenüber dem elektrischen Bauelement durch Einfügen einer Zwischenschicht isoliert. Als Zwischenschichten verwendet man hochwertige Isoliermaterialien, die man z. B. als Folie mittels eines Heißoder Kaltklebers zwischen die zu verbindenden Einzelteile fügt. Das Verbinden der Einzelteile erfolgt mittels einer Presse, wobei man, z. B. beim Heißkleben, die Einzelteile unter gleichzeitiger Erwärmung und Druck zu einem Bauteil zusammenfügt.

Nachteilig bei der Erstellung eines derartigen elektrischen Bauteiles ist der vergleichsweise hohe Zeitaufwand zum Auftragen des Klebers, sei es beidseitig auf die isolierende Zwischenlage oder einseitig auf die jeweiligen Verbindungsflächen der einzelnen Teile. Es ist auch möglich, auf eine gesonderte isolierende Zwischenlage zu verzichten und einen isolierenden Heiß- oder Kaltkleber zu verwenden. Indessen besteht hierbei der Nachteil, daß der Kleber nicht die erforderlichen Isolationseigenschaften und/ oder die notwendige Haftfestigkeit besitzt. Nachteilig ist es auch, daß für jedes zu erstellende Bauteil in einem gesonderten Arbeitsgang mindestens eine Verbindungsfläche der Teile mit dem Kleber zu beschichten ist. Beim Zusammenfügen des Formteiles mit dem elektrischen Bauelement darf der Kleber nicht verlaufen; je nach Art des Bauelementes kann eine Flächenberührung zu einem Kurzschluß führen. Bei elektronischen Bauteilen sind die einzelnen miteinander zu verbindenden Flächen der einzelnen Teile oft recht klein, so daß auch insoweit an die Klebeschicht besondere Anforderungen in bezug auf ihre Haftfestigkeit gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, daß die Herstellung von großen Stückzahlen der genannten elektrischen Bauteile unter Minderung des Material- und Zeitaufwandes beschleunigt sowie die Qualität dieser Bauteile verbessert wird. Diese Aufgabe wird eemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst

Die Verwendung von Copolymerisaten (Polymerisate einer Mischung aus Olefinen, Akrylsäure und Akrylsäure-Estern) als Beschichtungsmaterialien für Aluminiumfolien, z. B. für Kabelummantelungen, ist bekannt; auch zum dauerhaften Verbinden von z. B. aus Polyäthylen gebildeten Teilen mit Metallteilen finden Copolymerisate Anwendung (vgl. das Vorläufige Merkblatt VM der

ίο BASF über Lupolen A 2910 MX vom Dez. 1970).

Verfährt man in der erfinderischen Weise, indem man die Copolymerisat-Schicht als Isolierschicht und Verbindungsschicht benutzt, dabei aber vor dem Stanzen der Formteile das Copolymerisat auf das Blechhalbzeug

is vollflächig aufträgt, wird der Zeit- und Materialaufwand bei der Fertigung der elektrischen Bauteile wesentlich eingeschränkt Ein oftmaliges Auftragen oder Einfügen einer isolierenden Zwischenschicht und zusätzliches Beschichten der zu verbindenden Flächen der einzelnen Teile mit einem Kleber entfällt Es wurde bekannt, daß diese Copolymerisatschicht — neben ihrer guten dielektrischen Eigenschaft und guter Haftfähigkeit — beim Zusammenfügen der Teile unter Druck und Wärme nicht verläuft, so daß auch ein Berührungskontakt der so miteinander verbundenen Teile nicht gegeben ist Besonders vorteilhaft ist das erfinderische Verfahren anwendbar, wenn das mit dem Formteil zu verbindende elektrische Bauelement ein Keramiksubstrat, insbesondere ein integriertes Halbleiter-Bauelement oder eine Piezo-Keramikscheibe ist Die Verbindungsfläche des Keramiksubstrates kann hierbei gegebenenfalls auch die Strukturfläche des Elementes sein. Die meist mit einem Kunstharzbelag versehene Strukturschicht des Halbleiter-Bauelementes verbindet sich mit der Copolymerisatschicht besonders innig, ohne daß bei dem an sich geringen Flächendruck und der vergleichsweise auch geringen Erweichungstemperatur für die Copolymerisatschicht (100 bis MO⁰C) die Leiterbahnstrukturen des Halbleiter-Bauelementes Schaden erleiden. Die Copolymerisatschicht ist bei vergleichsweise geringer Dämpfung auch widerstandsfähig gegen mechanische Schwingungen.

Anhand der Zeichnungen werden das erfinderische Verfahren näher erläutert und einige Anwendungsbeispiele gezeigt.

F i g. 1 zeigt eine Blechtafel 1, beispielsweise mit einer Stärke von 0,8 mm, auf der eine Copolymerisatschicht 2, z.B. mit einer Stärke von 0,015mm in einem vorangegangenen Beschichtungsprozeß aufgetragen ist.

Die Blechtafel 1 besteht hier aus einem nicht rostenden Material, wie Neusilber, Messing od. dgl. Aus dieser Platte werden mittels eines Mehrschnittstempels 3 und einer Schneidmatrize 4 Formteile 5 ausgestanzt. Die Copolymerisatschicht beeinträchtigt den Stanzvorgang nicht Die aus der Stanze ausgeworfenen Formteile sind nunmehr mit einer Copolymeritschicht belegt

Gemäß F i g. 2 soll ein Halbleiterbauelement 6, bestehend aus einem Keramiksubstrat 7 mit einer darauf aufgetragenen Dickschichtschaltung 8 mit dem Stanzformteil 5 verbunden werden. Zu diesem Zweck wird das Stanzformteil 5 auf eine Heizplatte 8 gelegt und bis auf die Schmelztemperatur der Copolymerisatschicht 2 aufgewärmt. Das Bauelement 6 befindet sich auf dem Stanzformteil. Ein elektrooptisches Meß- und Steuerge-

f» rät, hier ein Foto-Adapter 9, dient zur Erkennung des Umschlagpunktes, an dem die Copolymerisatschicht in eine zähflüssige Phase übergeht. In diesem Zeitpunkt wird mittelbar vom Foto-Adapter gesteuert ein

Preß-Stempel 10 betätigt, welcher das Bauelement 6 mit hinreichendem Andruck gegen die Copolymerisatscbicht 2 des Stanzformteiles 5 preßt

Damit der Andruck in zulässigen Grenz-en bleibt — er soll je nach Art der Verbindung 5 bis 10 N/cm² betragen —, ist die Andruckplatte 11 des Pre B-Stempels 10 mit Federn abgestützt, wobei die Andniickfläche gegebenenfalls noch eine das Halbleiterbauelement schützende Schutzschicht trägt Der Preßhub ist beendet sobald vom Preß- Stempel ein bestimmter Federweg zurückgelegt wurde, wobei dieser Federweg der gewünschten Andruckkraft proportional ist Das Bauelement 6 ist nunmehr fest mit desn Stanzforrntei! 5 verbunden. Die über die Kanten 12 des Bauteiles 6 geführten Leiterbahnen sind durch die Copolymerisatschicht 2 hinreichend gegeneinander isoliert

In den Fig.3 und 4 ist ein in Form einer kreisförmigen Scheibe gebildetes Formstanzteil 5, auf welchem in vorbeschriebener Weise eine Copolymerisatschicht 2 aufgetragen ist gezeigt Ein piezokeramischer Schwinger 14, z. B. mit einer Dicke von nur 0,14 mm, ist mit der Copolymerisatschicht und damit auch mit der Kreisscheibe bzw. dem Formstanzteil 5 fest verbunden. Der Schwinger 14 besitzt elektrische Verbindungsanschlüsse 15, bestehend aus dünnen lackisolierten Drähten. Beim Andrücken der Keramikscheibe 14 gegen die Isolierschicht werden gleichzeitig auch die Anschlußdrähte 15 gegen die Isolierschicht bzw. die Copolymerisatschicht der Kreisscheibe 5 gepreßt. Sowohl der Schwinger 14 als auch die Anschlüsse 15 sind nunmehr kraftschlüssig und gegenüber der kreisförmigen Scheibe 5 elektrisch isoliert mit letzterer verbunden.

Wie insbesondere aus dem in der F i g. 4 vergrößert dargestellten Schnitt des Bereiches 16 der Fig.3 zu ersehen ist besteht der Schwinger 14 aus einer Keramikscheibe 17, welche beidseitig mit einer Schicht 18 bzw. 18' aus einem elektrisch leitenden Material beschichtet ist Die Keramikscheibe Yi einerseits sowie die beiden Schichten 18 und 18' sind kontaktiert d. h. an

ι υ Lötstützpunkten 19 — von denen in der F i g. 4 nur einer gezeigt ist — mit lackisolierten Anschlußdrähten 15 verbunden. Wie ersichtlich, liegt eine der elektrisch leitenden Schichten 18' auf der Copolymerisatschicht 2 des Stanzformteiles 5. Beim Verbinden des Schwingers 14 mit dem Stanzformteil 5 vermindert sich die Dicke d der Copolymerisatschicht geringfügig; jedoch kommt es dabei nicht zu einer galvanischen Verbindung zwischen der Metallschicht 18' und dem Stanzformteil 5. Die Anschlußdrähte 15 können mittels eines abgestuften Preß-Stempels in einem Arbeitsgang, d.h. zusammen mit dem Verbinden des Schwingers und dem Stanzformteil, aber auch in einem nachfolgenden Arbeitsgang in entsprechender Weise mit der Copolymerisatschicht verbunden und so am Stanzformteil festgelegt werden.

Die Erwärmung der Copolymerisatschicht kann auch durch Wärmestrahlung oder — je nach Art der zu verbindenden Bauelemente — in einem hochfrequenten elektrischen Feld erfolgen. Ist das dem Preß-Stempel zugewandte Bauelement vergleichsweise dünn, so

jo besteht auch die Möglichkeit mit einem erwärmbaren Preß-Stempel zu arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteiles aus mindestens zwei Einzelteilen, von denen eines ein aus einem Blech gestanztes Formteil ist und die durch eine aus einem Heißkleber bestehende Isolierschicht voneinander elektrisch getrennt, jedoch mechanisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß man als Isolierschicht ein Copolymerisat (2) verwendet und diese Copolymerisatschicht vor dem Stanzen des Formteiles (S) auf das Blech (1) aufbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Zusammenfügen der Bauteile in einer Presse den Schmelzpunkt der Copolymerisatschicht (2) elektrooptisch erfaßt, bei Ei reichen dieses Schmelzpunktes den Preßhub auslöst und die Andruckkraft der Presse überwacht