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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen die Verkappung von Computerperipheriegerätekarten
und insbesondere die Herstellung von Peripheriegerätekarten
wie z. B. PCMCIA-Karten mit spritzgegossenen Gehäusen.
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Die weitverbreitete Verwendung von
Personalcomputern hat einen nachfolgenden Bedarf für Erweiterungsplatinen
hervorgerufen, um ihre Funktionen zu verbessern. Ursprünglich wurden
diese Platinen intern montiert und erforderten daher das Öffnen des
Computers. Das Aufkommen der Laptop-Personalcomputer und in der
Hand gehaltenen Computer rief jedoch die Entwicklung der tragbaren
Erweiterungsplatine hervor, die Peripheriegeräte- oder PCMCIA-Karte genannt
wird. PCMCIA-Karten werden in externe Schlitze eines Laptops oder
in der Hand gehaltenen Computers ohne die Unannehmlichkeit des Öffnens des
Computers eingesetzt. Ihre kleine Größe und Tragbarkeit ermöglicht einen
leichten Austausch von Anwendungen durch lediglich Einstecken und Ausstecken
von verschiedenen Peripheriegerätekarten
in die externen Schlitze des Computers oder des anderen elektronischen
Geräts.
"PCMCIA" bezieht sich auf eine Industrienorm zum Verkappen dieser Peripheriegerätekarten. Übliche Peripheriegeräte, die
im PCMCIA-Format erhältlich
sind, umfassen Modems, drahtlose Kommunikationseinrichtungen und Speicherkarten.
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Eine PCMCIA-Karte 10, die
in herkömmlicher
Weise konstruiert ist, ist in 1 dargestellt. Eine
Leiterplatte 15 ist mit einer PCMCIA-Steckerbuchse 20 elektrisch
gekoppelt. Wenn die Karte eine drahtlose Kommunikationseinrichtung
enthält,
erfordert sie typischerweise Radiofrequenz- (RF) Abschirmungen 25,
um eine Störung
des Computers zu verhindern. Die Leiterplatte 15 passt
in eine Nut oder einen Baugruppenrahmen in einem Kunststoffrand 30, der
die Leiterplatte umgibt. Metallblechmäntel 35 sind an der
Oberseite und der Unterseite der Anordnung befestigt, um die vollständige PCMCIA-Karte 10 auszubilden.
Die Metallmäntel 35 sehen
eine gewisse RF-Abschirmung vor, aber ihr Hauptzweck besteht darin,
strukturelle Integrität
bereitzustellen.
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Leider besitzen der Prozess der Montage dieser
herkömmlichen
Peripheriegerätekarte
und die montierte Karte selbst gewisse Nachteile. Erstens muss der
Fertigungsprozess verschiedene Teile ausrichten und befestigen:
die Platine, die Steckerleiste, den Kunststoffrand, die RF-Abschirmungen
und die Metallmäntel.
Dieser mehrstufige Montageprozess ist zeitaufwendig und arbeitsintensiv
und daher ziemlich kostspielig. Zweitens verschwendet die Verwendung
eines Kunststoffrandes wertvolle Leiterplatten-Nutzfläche. Drittens
sind die Metallblechmäntel im
Allgemeinen ziemlich biegsam, was eine relativ schwache externe
Schutzstruktur für
die Platine impliziert. Diese Nachteile könnten durch ein Verfahren zur
Fertigung von Peripheriegerätekarten
beseitigt werden, derart, dass die resultierende Karte ein festes,
einteiliges Gehäuse
aufweisen würde,
das den Kunststoffrand und die Metallmäntel ersetzt.
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US
5 319 522 zeigt eine Schaltung mit einer Spritzform über einer
Schutzhülse,
die vorher durch Schrumpfen auf die Schaltung gewickelt wird. Drähte, die
sich von der Schaltung erstrecken, erstrecken sich über die
Kante der Form, so dass sie sich über die fertiggestellte Form
hinaus erstrecken.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird eine verkappte Schaltung
mit einer Vielzahl von elektrisch gekoppelten Bauteilen und einer
darüber
liegenden spritzgegossenen Verkappung bereitgestellt, und wobei
sich Leiter, die mit der Schaltung gekoppelt sind, zur Außenseite
der Verkappung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die verkappte
Schaltung eine tragbare Peripheriegerätkarte wie z. B. eine PCMCIA-Karte
für ein
elektrisches Gerät
ist, die Leiter einen elektrischen Steckkontakt-Verbindungsstecker umfassen
und die spritzgegossene Verkappung die Bauteile direkt berührt und
einen Teil des elektrischen Verbindungssteckers freiliegend belässt, um
ein festes einteiliges Gehäuse
mit einem freiliegenden Verbindungssteckerteil zur Herstellung eines
elektrischen Steckkontakts mit dem elektrischen Gerät vorzusehen.
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Die Erfindung stellt auch ein Verfahren
zur Verkappung einer Schaltung bereit, wobei eine Vielzahl von elektrisch
gekoppelten Bauteilen in einer Form angeordnet werden, in die ein
Verkappungsmaterial spritzgegossen und in der es gehärtet wird,
und Leiter, die mit der Schaltung gekoppelt sind, so angeordnet
werden, dass sie sich zur Außenseite
der Verkappung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung
eine tragbare Peripheriegerätkarte
wie z. B. eine PCMCIA-Karte für
ein elektrisches Gerät
ist und das Verfahren ferner umfasst: Befestigen eines elektrischen
Steckkontakt-Verbindungssteckers mit einem Verbindungssteckerteil,
der von außen
zugänglich
sein soll, als Verbindungsstecker, der sich zur Außenseite
erstreckt, zur Herstellung eines elektrischen Steckkontakts mit
dem elektrischen Gerät; Treffen
einer Vorkehrung, um zu verhindern, dass Verkappungsmaterial den
Teil des Verbindungssteckers, der von außen zugänglich sein soll, verschmutzt;
und Spritzgießen
des Verkappungsmaterials in direkten Kontakt mit Bauteilen, um ein
festes einteiliges Gehäuse
mit einem freiliegenden Verbindungssteckerteil zur Herstellung eines
elektrischen Steckkontakts mit dem elektrischen Gerät vorzusehen.
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Die feste, einteilige Verkappung
verkappt die Leiterplatte und die elektrischen Bauteile und legt dennoch
einen Teil des elektrischen Verbindungssteckers frei, um die elektrischen
Verbindungen zwischen der Leiterplatte und dem elektrischen Gerät zu erleichtern.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht das feste, einteilige Gehäuse aus einem wärmehärtbaren
Kunststoff. Das feste, einteilige Gehäuse der Peripheriegerätekarte
ist stärker
und haltbarer als herkömmliche
Peripheriegerätekarten-Gehäuse. Das
feste Gehäuse
ermöglicht
auch die Verwendung der vorher ungenutzten Leiterplatten-Nutzfläche.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung
kann eine PCMCIA-Karte
bereitgestellt werden, die die Leiterplatte beseitigt, aber das
Verkappungsmaterial ist so angeordnet, dass eine Vielzahl von integrierten Schaltungen
verkappt werden und im Wesentlichen ein Mehrchipgehäuse ausgebildet
wird, das eine PCMCIA-Steckerbuchse umfasst.
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In einem Verfahrensaspekt der Erfindung wird
ein Verfahren zum Verkappen einer tragbaren Peripheriegerätekarte
für ein
elektronisches Gerät
offenbart. Ein elektrischer Verbindungsstecker wird an einer Leiterplatte
mit auf der Platte montierten elektrischen Bauteilen befestigt.
Der elektrische Verbindungsstecker bildet eine externe Verbindung
für die auf
der Leiterplatte montierten elektrischen Bauteile. Die Leiterplatte
wird in der Form angeordnet und ein Verkappungsmaterial wird in
die Form eingespritzt, um die Leiterplatte zu verkappen, während ein
Teil des elektrischen Verbindungssteckers freiliegend belassen wird.
Das Verkappungsmaterial wird gehärtet, um
ein festes, einteiliges Gehäuse
auszubilden, das die Leiterplatte derart umgibt, dass ein Teil des
Verbindungssteckers freiliegt, um elektrische Verbindungen mit dem
elektrischen Gerät
zu ermöglichen.
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Ein Verfahren zum gleichzeitigen
Verkappen von mehreren tragbaren Peripheriegerätekarten wird auch offenbart.
Das Verfahren umfasst das Ausbilden einer Platte mit Schlitzen,
die mehrere Leiterplatten abgrenzen, und mehreren Vorsprüngen, die
die Platten miteinander verbinden. Die Karten werden auf der Platte
durch Befestigen von entsprechenden elektrischen Bauteilen an jeder
der Leiterplatten montiert. Ein elektrischer Verbindungsstecker
wird auch an jeder der Leiterplatten befestigt. Die Platte wird
in einer Form mit Kammern derart positioniert, dass jede der Leiterplatten
in einer zugehörigen Kammer
positioniert wird. Ein Verkappungsmaterial wird dann in die Form
eingespritzt, um die Peripheriegerätekarten einzeln zu verkappen.
Anschließend läßt man das
Verkappungsmaterial verfestigen und die Peripheriegerätekarten
werden getrennt. Dieses Verfahren ist bei der Massenproduktion von
verkappten PCMCIA-Karten besonders nützlich.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden
Steckerbuchsen verwendet, die Verfahren umfassen ferner das Anordnen
von Stopfen in Öffnungen
der Steckerbuchsen, um den Fluss des Verkappungsmaterials in die Öffnungen
zu verhindern.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst die Platte oder Leiterplatte Vorsprünge und/oder einen Abgleich
um ihren Umfang und die Positionierungsschritte umfassen das Abstützen der
Platte durch Abstützen
der Vorsprünge und/oder
des Abgleichs durch Kanten der Form. Die Leiterplatten und die an
dieser montierten Bauteile werden somit an einem Kontakt mit den
Bodenflächen
der Formkammern gehindert. Die beschriebenen Verfahren sind insbesondere
auf die Verkappung von PCMCIA-Karten anwendbar. Bei der Verarbeitung
von PCMCIA-Karten wird eingeschätzt,
dass das Verfahren der Erfindung mindestens drei Viertel der Verkappungskosten
beseitigt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung zusammen mit weiteren
Aufgaben und Vorteilen derselben kann am besten durch Bezugnahme
auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
verstanden werden, in denen gilt:
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1 ist
eine Ansicht einer herkömmlichen PCMCIA-Peripheriegerätekarte
in auseinandergezogener Anordnung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer PCMCIA-Peripheriegerätekarte, die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht der PCMCIA-Peripheriegerätekarte, die in 2 dargestellt ist.
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4a-4e sind
schematische Ansichten, die Schritte in einem Verfahren zum Verkappen
einer einzelnen Peripheriegerätekarte
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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5a-5e sind
schematische Darstellungen, die Schritte in einem Verfahren zum
gleichzeitigen Verkappen von mehreren Per pheriegerätekarten
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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6a-6c sind
schematische Darstellungen, die Schritte in einem Verfahren zum
Verkappen eines Bauteils zur Chipmontage auf der Platte auf der
Leiterplatte einer Peripheriegerätekarte
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine tragbare Computer-Peripheriegerätekarte 110,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist, ist in 2 und 3 dargestellt. In dem darin dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Peripheriegerätekarte
bemessen und konfiguriert, um die Formfaktoranforderungen einer
PCMCIA-Karte zu erfüllen.
Die Peripheriegerätekarte 110 umfasst
eine Leiterplatte 115 mit einer Vielzahl von auf dieser
montierten Bauteilen, eine Steckerbuchsenleiste 120 und ein
im Wesentlichen festes, einteiliges Gehäuse, das die Leiterplatte und
die auf dieser montierten Bauteile verkappt.
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Wie am besten in 3 zu sehen, enthält die Peripheriegerätekarte 110 eine
Leiterplatte (PC) 115, die an der Steckerleiste 120 durch
Drähte 122 befestigt
ist. Verschiedene Bauteile 123 sind an der Leiterplatte 115 montiert.
Die Bauteile 123 können
typische Schaltungsbauteile umfassen, wie z. B. mit Kunststoff verkappte
integrierte Schaltungen, Widerstände,
Kondensatoren, induktive Elemente, Mehrchipbausteine usw., sowie
integrierte Schaltungen, die unter Verwendung von herkömmlichen
Verfahren zur Chipmontage auf der Platte und Chipmontage auf Band
direkt auf der Leiterplatte 115 montiert werden. Die Bauteile 123 können auf
einer Seite oder beiden Seiten der Leiterplatte 115 montiert
sein. Das gezeigte Ausführungsbeispiel
ist eine drahtlose Kommunikationseinrichtung. Wie am besten in 2 zu sehen, ist ein Vorsprungteil 112 vorgesehen.
Der Vorsprungteil ist wahlfrei und tatsächlich würde in den meisten Ausführungsbeispielen
der Vorsprung nicht vorgesehen werden. Wenn er vorhanden ist, würde sich
der Vorsprungteil typischerweise außerhalb das Gehäuse eines
Computers oder elektronischen Geräts erstrecken, wenn die Peripheriegerätekarte
eingesteckt ist. In der gezeigten drahtlosen Kommunikationseinrichtung
enthält
der Vorsprungteil eine Antenne für
eine Karte einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung. Der Vorsprungteil
könnte
natürlich bei
Wunsch ebenso bei anderen Arten von Karten vorgesehen werden.
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Wie bei der herkömmlichen PCMCIA-Verkappungstechnologie
für drahtlose
Kommunikationseinrichtungen können
einige der Bauteile 123 innerhalb einer Metall-RF-Abschirmung 125 eingeschlossen
werden, um eine Störung
des Computers oder elektronischen Geräts zu verhindern. Diese Abschirmung 125 befindet
sich im Allgemeinen in dem Teil der Karte 110, der in den
Computer eingesetzt wird, und nicht am Vorsprung 112, der
außerhalb
des Computers bleibt.
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Ein festes, einteiliges Gehäuse 140 verkappt die
Leiterplatte 115 und ersetzt die Anordnung aus Kunststoffrand
plus Metallblechmantel einer herkömmlichen PCMCIA-Verkappung.
Das Gehäuse 140 besteht
vorzugsweise aus Kunststoff, obwohl andere geeignete Materialien
verwendet werden können.
Wärmehärtbarer
Kunststoff scheint für
den nachstehend beschriebenen Spritzgießprozess besonders zugänglich zu
sein. Das feste Kunststoffgehäuse
weist mehrere Vorteile gegenüber
herkömmlichen
Peripheriegerätekarten-Verkappungsverfahren auf.
Anfänglich
ist es stärker
als die Anordnung aus Rand plus Mantel und sieht eine luftdichte
Abdichtung um die Leiterplatte 115 vor, wobei somit eine
Beschädigung
und Verunreinigung der Schaltungsbauteile 123 und der Leiterplatte
selbst begrenzt werden. Durch Beseitigen des Randes stellt das feste
Gehäuse 140 einen
größeren Raum
oder "Nutzfläche"
für die Bauteile 123 auf
der Platte 115 bereit. Zusätzlich zu seiner strukturellen Überlegenheit
ist das Gehäuse 140 kostengünstiger
herzustellen und zu montieren als die Anordnung des Standes der
Technik aus Kunststoffrand plus Metallmantel. Unter Verwendung der
nachstehend beschriebenen Fertigungsverfahren können ungefähr drei Viertel der PCMCIA-Peripheriegerätekarten-Verkappungskosten
im Vergleich zu derzeitigen Verfahren gespart werden. Ferner stellt
die beschriebene Struktur eine luftdichte/wasserdichte Abdichtung
bereit, um die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile besser
zu schützen.
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Ein Verfahren, das sich zum Verkappen
der tragbaren Peripheriegerätekarte 110 eignet,
wird nun mit Bezug auf Fig. 4a–4e beschrieben.
Anfänglich werden
die Bauteile 123 der Karte auf einer geeigneten Leiterplatte 115 in
einer beliebigen geeigneten herkömmlichen
Weise montiert, wie in 4a gezeigt.
Wenn eine RF-Abschirmung 125 verwendet wird, kann sie ebenso
bereitgestellt werden.
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Der Verbindungsstecker 120 (der
die Form einer Standard-PCMCIA-Steckerbuchse
annehmen kann) wird dann in einer herkömmlichen Weise an der Leiterplatte 115 befestigt.
Dies kann in einer beliebigen geeigneten Weise durchgeführt werden.
Als Beispiel können
sich Drähte 122 zwischen
den Leiterplatten-Leiterbahnen und dem Verbindungsstecker 120 erstrecken,
wie in 4b gezeigt, oder
die Leiterplatten-Leiterbahnen können
direkt mit dem Verbindungsstecker 120 gekoppelt werden.
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Die Anordnung aus Steckerleiste mit
der Leiterplatte wird dann in einer Form 142 in einer offenen Position
angeordnet, wie in 4c gezeigt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
bleibt der Teil der Steckerleiste 120 außerhalb
der Form freiliegend, um zu verhindern, dass das Formmaterial in
die Steckerbuchsen im Verbindungsstecker
120 gelangt. In
alternativen Ausführungsbeispielen
kann die gesamte Anordnung in die Form eingesetzt werden und ein Stopfen
oder dergleichen kann in die Steckerbuchsen im Verbindungsstecker 120 von
einer Seite eingesetzt werden oder andere geeignete Vorkehrungen
können
getroffen werden, um zu verhindern, dass das Formmaterial die Stecherbuchsen
verschmutzt. Die Verstopfungsprozedur kann in Abhängigkeit
davon, auf welcher Seite sie eingesetzt werden, variieren. Wenn
die Stopfen am Äußeren des Verbindungssteckers
eingesetzt werden, können
mechanische Stopfen verwendet werden. Wenn es von innen durchgeführt wird,
werden die Stopfen gewöhnlich
zu einem Teil der verkappten Karte. Geeignete Stopfen können aus
Vergussverbindungen oder Kunststoffstopfen hergestellt werden. Stützen 144 können erforderlich
sein, um zu verhindern, dass die Platte 115, ihre Bauteile 123 oder
die RF-Abschirmung 125 mit einer Bodenfläche 146 der
Form 142 in Kontakt kommen. Diese Stützen 144 können besonders
nützlich
sein, wenn die PC-Platte 115 nicht
groß genug
ist, um die vom Verbindungsstecker entfernte Kante der Form zu erreichen.
(Dies ist in 4a–e die linke Seite).
Während
des Formens können
diese Stützen
in einer koordinierten Weise zurückgezogen werden,
um das Aussetzen der Leiterplatte 115 zu minimieren.
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Die gerade mit Bezug auf 4a–c beschriebenen
Schritte können
leicht ausgetauscht werden. Die Steckerleiste 120 kann
beispielsweise befestigt werden, nachdem die Leiterplatte 115 in
der Form 142 positioniert ist. Ebenso können die Bauteile 123 auf
der Platte 115 nach der Befestigung der Steckerleiste 120 oder
nach dem Positionieren der Platte 115 in der Form 142 montiert
werden.
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Nach dem Positionieren der Platte 115 in
der Form 142 wird die Form geschlossen, wie in 4d dargestellt, und ein
Verkappungsmaterial 140 wird in die Form eingespritzt.
Wie vorher angegeben, ist das Verkappungsmaterial 140 vorzugsweise
wärmehärtbares
Kunststoffmaterial, obwohl andere Materialien, einschließlich herkömmlicher
Thermoplaste, verwendet werden können.
Die niedrige Viskosität
von wärmehärtbarem
Kunststoff bei relativ niedrigen Einspritztemperaturen ermöglicht sein
Einspritzen in die Form 142 bei niedrigen Drücken. Dieser
niedrige Druck und diese niedrige Viskosität verringern die Möglichkeit
einer Beschädigung
an den Bauteilen 123 und Drähten 122. Die Fähigkeit,
bei relativ niedrigeren Temperaturen einzuspritzen, verhindert eine thermische
Beschädigung
an den Bauteilen 123. Als Beispiel sind geeignete Bereiche
für Drücke des
eingespritzten wärmehärtbaren
Kunststoffs etwa 100 bis 500 Pfund pro Quadratinch und bei einer
Formtemperatur von entsprechend etwa 150 bis 200 Grad Celsius. Eine
Pastenform von wärmehärtbarem Kunststoff
wird typischerweise in die erhitzte Form eingespritzt. Bei Kontakt
mit dieser erhitzen Umgebung erleidet der wärmehärtbare Kunststoff eine chemische
Reaktion, die verursacht, dass er weniger viskos wird und dann automatisch
innerhalb einer festgelegten Zeit härtet. Die niedrige Einspritztemperatur des
wärmehärtbaren
Kunststoffs vermeidet das Überhitzen
der Leiterplatten 115, wodurch die Gefahr eines Lötmittelrückflusses
der Plattenverbindungen vermieden wird. Geeignete wärmehärtbare Kunststoffe
umfassen polymere Hybridmaterialien, wie z. B. die AlmecTM Harzsysteme, die von ThermosetTM in Indianapolis, Indiana, erhältlich sind.
Im Gegensatz dazu werden thermoplastische Materialien bei Erhitzen
im Allgemeinen flüssig
und härten
nach Kühlen. Daher
erfordern thermoplastische Materialien gewöhnlich das Erhitzen des Thermoplasts
selbst vor dem Einspritzen in die Form 142 auf Temperaturen, die
zu extrem sind, um einen Lötmittelrückfluss
zu verhindern.
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Nach dem Einspritzschritt wird das
Verkappungsmaterial 140 gehärtet, um ein festes, einteiliges
Gehäuse 140 auszubilden,
wie in 3 und 4e dargestellt. Dieser Härtungsschritt
kann lediglich umfassen, das Verkappungsmaterial 140 in
der Form 142 sitzen zu lassen, bis das Material härtet, oder
er kann eine Folge von Schritten des aktiven Erhitzens oder Kühlens des
Verkappungsmaterials 140 umfassen. Wie vorstehend angemerkt,
wenn wärmehärtbarer
Kunststoff verwendet wird, ist der Härtungsschritt automatisch und
ist für
die chemischen Eigenschaften des wärmehärtbaren Kunststoffs charakteristisch.
Im Gegensatz dazu ist es wiederum im Allgemeinen vorteilhaft, Thermoplast
zu kühlen,
um seine Verfestigung zu beschleunigen.
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Das beschriebene Verfahren zur Fertigung der
Peripheriegerätekarten
weist mehrere Vorteile gegenüber
der Herstellung von herkömmlichen
Peripheriegerätekarten
auf. Anfänglich
ist der Prozess weitaus weniger zeitaufwendig und arbeitsintensiv als
herkömmliche
Verkappungsverfahren. Es wird angenommen, dass das beschriebene
Fertigungsverfahren in der Größenordnung
von ungefähr
drei Viertel der PCMCIA-Peripheriegerätekarten-Verkappungskosten
im Vergleich zu herkömmlichen
Verfahren einspart. Zusätzliche
Einsparungen können durch
die nachstehend beschriebenen Massenproduktionsverfahren zur Verkappung
erzielt werden. Die Einsparungen erstrecken sich über einfaches Einsparen
von Kosten des Verkappungsmaterials (die ziemlich wesentlich sind)
hinaus. Der beschriebene Prozess kann beispielsweise verwendet werden,
um mehrere Arten von Peripheriegerätekarten zu verkappen, ohne
eine Verkappungsanlageneinrichtung zu verändern und ohne die Konstruktion
der zweckgebundenen Kunststoffränder,
die in herkömmlichen
Gehäusen
verwendet werden, zu erfordern. Daher können die Herstellungsanlagenkosten über mehrere
Produktlinien amortisiert werden und Barrieren für den Markteintritt für neue Produktlinien können drastisch
verringert werden.
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Ein Verfahren zum gleichzeitigen
Verkappen von mehreren tragbaren Peripheriegerätekarten 110 wird
nun mit Bezug auf 5a–5f beschrieben. Ein solches
Verfahren ist für
die Massenproduktion besser geeignet als das mit Bezug auf 4a–4e beschriebene
Verkappungsverfahren und nutzt herkömmliche Leiterplatten-Montageverfahren
auf Streifenbasis aus. Das Verfahren beginnt mit dem Ausbilden einer
herkömmlichen
Platte 148 aus einem Material, das sich für Leiterplatten
eignet. Die Platte 148 weist mehrere Schlitze 150,
die Leiterplatten 115 abgrenzen, einen Abgleich 154,
der die Leiterplatten umgibt, und Vorsprünge 152, die die Leiterplatten
mit dem Abgleich verbinden, auf. 5a zeigt
eine Platte 148 mit vier Leiterplatten 115, obwohl
die Platte natürlich
eine beliebige geeignete Anzahl von Leiterplatten 115 aufweisen
könnte.
Geeignete Bauteile 123 werden an den Leiterplatten 115 befestigt,
um die gewünschten
Schaltungen auszubilden, wie z. B. Modems, drahtlose Kommunikationseinrichtungen, Speicherbauelemente
etc. Man muss nicht dieselbe Art Schaltung an jeder Karte montieren,
obwohl dies normalerweise der Fall wäre. Die Verbindungsstecker 120 werden
ebenso an den Leiterplatten 115 in einer herkömmlichen
Weise befestigt.
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Die Platte 148 wird in einer
Form mit mehreren Kammern derart positioniert, dass jede Leiterplatte 115 in
einer zugehörigen
Kammer positioniert wird. Eine Draufsicht auf eine untere Hälfte einer
solchen Form 156 mit vier Kammern 158 ist in 5b gezeigt. Diese Kammern
sind in 5a durch die
gestrichelten Rechtecke umrissen. Sobald die Form korrekt positioniert
ist, wird ein geeignetes Verkappungsmaterial (wie z. B. der vorstehend
beschriebene wärmehärtbare Kunststoff)
in jede Form eingespritzt, um die vier Gehäuse auszubilden.
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Neben dem klaren Vorteil der Fähigkeit, mehrere
Peripheriegerätekarten
gleichzeitig herzustellen, ermöglicht
das beschriebene Verfahren die Beseitigung der vorstehend mit Bezug
auf 4c–d erörterten
Stützen 144.
Insbesondere werden in diesem Ausführungsbeispiel die Leiterplatten
in den Formen durch die Kantenmaterialien (d. h. die Vorsprünge 152 und
den Abgleich 154) abgestützt, die durch die Form 156 an
die Stelle geklemmt werden. Die Beseitigung des Bedarfs, die Stützen 144 bereitzustellen,
hat den Vorteil der Bereitstellung von zusätzlicher brauchbarer Nutzfläche auf
den Leiterplatten 115. 5c neigt
eine Weiterentwicklung dieser Idee, bei der der Abgleich der Platte 148' entfernt wurde
und nur die Vorsprünge 152' und 160' bleiben. Somit
verbinden die Vorsprünge 152' direkt
die Leiterplatten 115' miteinander und die Form 156' stützt die
Platte 148' nur durch die Vorsprünge 152' und 160' ab.
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Eine Seitenquerschnittsansicht der
Platte 148, die in der offenen Form 156 positioniert
ist, ist in 5d entsprechend
der in 5a gezeigten
Draufsicht dargestellt. Der Abgleich 154 ist auf Formoberflächen angeordnet,
um die Platte 148 in einer Position abzustützen, so
dass die Leiterplatten 115 von den, unteren Hälften der
Formkammern 158 beabstandet sind. Nach dem Positionieren
der Platte 148 in der Form 156 wird die Form geschlossen,
wie in 5e gezeigt. Wie
bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Verkappen von einzelnen
PCMCIA-Karten wird
das Verkappungsmaterial 140 (nicht dargestellt) in die
Formkammern 158 eingespritzt und läßt man verfestigen, um vier
einzelne feste, einteilige Gehäuse 140 um
die vier Leiterplatten 115 auszubilden. Wie vorher besteht
die Verkappung 140 vorzugsweise aus wärmehärtbarem Kunststoff, aber andere
geeignete Materialien können
verwendet werden. Die Karten werden dann voneinander getrennt, um
vier PCMCIA-Karten 110 mit einzelnen festen, einteiligen
Gehäusen 140 auszubilden,
die jeweils eine einzelne Leiterplatte 115 enthalten.
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Es sollte zu erkennen sein, dass
das beschriebene Fertigungsverfahren auf Plattenbasis für automatisierte
Produktionslinien besonders gut geeignet ist, bei denen die verschiedene
Bauteile und die PCMCIA-Verbindungsstecker durch einen Robotergreifer
auf den Leiterplatten montiert werden und die Anordnung dann automatisch
in die Form überführt wird,
in der das Spritzgießen
stattfindet. Es sollte auch zu erkennen sein, dass das Abgleichs- und/oder
Vorsprungstützkonzept
auch verwendet werden kann, um bei Herstellungsverfahren, die die Peripheriegerätekarten
einzeln verkappen, eine einzelne Leiterplatte in einer Form abzustützen.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen
Verkappungsanordnung für
Peripheriegerätekarten
ist die Tatsache, dass sie die Verwendung einer angeschlossenen
integrierten Schaltung mit Leiterplatte mit drahtgebondetem Chip
und/oder foliengebondetem Chip unterstützt. Die Montage einer solchen
integrierten Schaltung auf der Leiterplatte 115 kann unter Verwendung
von herkömmlichen
Verfahren durchgeführt
werden. Als Beispiel ist ein geeignetes Schema zur Chipmontage auf
der Platte in 6a–d schematisch dargestellt.
Ein integrierter Schaltungschip 162 ist an der Leiterplatte 115 in 6a befestigt. Um den Chip 162 elektrisch
mit der Leiterplatte 115 zu verbinden, werden Bonddrähte 164 zwischen
Chipkontaktstellen auf dem Chip 162 und zugehörigen Leiterbahnen
auf der Leiterplatte 115 befestigt, wie am besten in 6b dargestellt. Um diese
Drähte 164 während des
Einspritzens des Verkappungsmaterials 140 zu schützen, kann
eine Klümpchenabdeckung 166 wahlweise
aufgebracht werden, wie in 6c dargestellt.
Die Peripheriegerätekarte
kann dann unter Verwendung von einem der beschriebenen Verfahren verkappt
werden.
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Im Zusammenhang mit der Konstruktion
einer Computer-Peripheriegerätekarte 110 können die mit
Bezug auf Fig. 6a–c beschriebenen
Schritte mit den mit Bezug auf 4a–c und 5a–d beschriebenen
Positionierungsschritten vertauscht werden. Der integrierte Schaltungschip 162 kann
beispielsweise an der Leiterplatte 115 befestigt werden,
nachdem entweder die Leiterplatte 115 oder die Platte 148 in
der Form 142 oder 156 positioniert ist. Ebenso
können
die 6b und 6c zugeordneten Schritte
durchgeführt
werden, bevor oder nachdem die Leiterplatte 115 oder Platte 148 in
entweder der Form 142 oder 156 positioniert ist.
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In noch weiteren Ausführungsbeispielen
der Erfindung kann die Peripheriegerätekarte angeordnet werden,
um eine Vielzahl von Bauteilen und/oder integrierten Schaltungen
in einer Weise zu verkappen, die den Bedarf für eine Leiterplatte insgesamt beseitigt.
Typischerweise würden
die Bauteile und/oder Chips in solchen Ausführungsbeispielen auf einem
Substrat oder einem anderen geeigneten Träger montiert oder in dieses
oder diesen integriert werden, obwohl ein solcher Träger nicht
notwendig ist. In solchen Ausführungsbeispielen
können
die verschiedenen integrierten Schaltungen und die PCMCFA-Steckerbuchse 120 in
einer beliebigen herkömmlichen
Weise wie z. B. durch Verwendung eines Mehrchipsubstrats, durch
Drahtbonden, durch die Verwendung eines Leiterrahmens usw., miteinander verbunden
werden, um die elektrischen Verbindungen zu bewerkstelligen. Der
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ungeachtet
dessen, wie die Chips und/oder Bauteile abgestützt werden, sie unter Verwendung
von Spritzgießverfahren
verkappt werden können,
um eine relativ starke und kostengünstige Peripheriegerätekarten-Verkappung bereitzustellen.
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Obwohl nur einige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben wurden, sollte
es selbstverständlich
sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen
verkörpert
werden kann, ohne vom Gedanken oder Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Insbesondere
kann die Reihenfolge der Schritte des Montierens von elektrischen
Bauteilen auf der Leiterplatte, des Befestigens des Verbindungssteckers 120 an
der PC-Platte und des Positionierens der PC-Platte oder der Platte
in den Formen vertauscht werden. Die Art und Weise, in der die ICs
verkappt und/oder an der Leiterplatte oder am Substrat befestigt
werden, ist natürlich
für die
Erfindung nicht wichtig. Somit können
Automatikfilmbonden (TAB), Flip-Chip und Verkappung mit gebondetem
Verbindungsstift (BIP) und beliebige andere geeignete Bauteilverkappung verwendet
werden. Wenn Verkappung mit Chipmontage auf der Leiterplatte und/oder
Chipmontage auf dem Substrat verwendet wird, ist das beschriebene Klümpchenabdeckungsverfahren
vollständig
wahlfrei und kann im Ermessen des Herstellers verwendet werden.
Die Leiterplatte muss nichtrechteckig sein und die Anordnung von
Leiterplatten ist nicht auf die in den Figuren gezeigten eingeschränkt. Die
Platte und ihre Leiterplatten können
durch PC-Platten oder Träger
unterhalb der Platte oder Formen in einer breiten Vielfalt von Weisen
abgestützt
werden. Der Umriss der Form kann beispielsweise nicht dieselbe Größe aufweisen
wie entweder die Platte oder einzelne Leiterplatten.
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Obwohl die Erfindung hauptsächlich in
Verbindung mit PCMCIA-Peripheriegerätekarten beschrieben wurde,
hat sie auch Anwendungen außerhalb
der derzeitigen PCMCIA-Peripheriegerätekartennormen.
Die Funktionen der Peripheriegerätekarten
und der Schaltungsbauteile, die zum Erfüllen dieser Funktionen verwendet
werden, können
natürlich umfangreich
verändert
werden, um eine beliebige spezielle erforderliche Aufgabe zu erfüllen. Wärmehärtbare Kunststoffe
wurden als bevorzugtes Verkappungsmaterial beschrieben, es sollte
jedoch zu erkennen sein, dass andere Kunststoffe wie z. B. verschiedene
Thermoplaste anstelle des wärmehärtbaren
Kunststoffs verwendet werden können.
wenn erwünscht,
kann das Kunststoffverkappungsmaterial ferner mit einem geeigneten
Leiter wie z. B. Eisen dotiert werden, um RF-Signale, die von einer
drahtlosen Kommunikationseinrichtung erzeugt werden, zu unterdrücken. Diese
Dotierung kann den Bedarf für
die RF-Abschirmungen 125 vermeiden. Metallmäntel können auch
durch ein Vakuum gegen die Wände der
Formen gehalten werden, um äußere Metalloberflächen der
PCMCIA-Karten auszubilden. Diese Mäntel können die Entladung von statischer
Elektrizität
erleichtern und die Bauteile des elektronischen Geräts vor Strahlung,
die von der Karte erzeugt wird, schützen. Angesichts des vorangehenden
sollte es ersichtlich sein, dass die vorliegenden Beispiele als erläuternd und
nicht einschränkend
betrachtet werden sollen, und die Erfindung soll nicht auf die hierin angegebenen
Einzelheiten begrenzt werden, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs
der beigefügten
Ansprüche
modifiziert werden.