WO2010099999A1 - Method for embedding an electric assembly - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a method for embedding an electric assembly in a molded body to be formed from a molding compound, wherein the assembly is introduced into an opened mold, the mold is closed and a molding compound volume is introduced into the closed mold in a transfer molding process. According to the invention, at least one molding compound volume is introduced into the opened mold before closing it. The invention further relates to an electric circuit module (1) produced in said way.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Verfahren zum Einbetten einer elektrischen BaugruppeMethod for embedding an electrical assembly
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Baugruppe in einen aus Formmasse zu bildenden Formkörper.The invention relates to a method for embedding an electrical assembly in a molded body to be formed from molding material.
Die Erfindung betrifft ferner ein solcher Art hergestelltes, elektrisches Schaltungsmodul.The invention further relates to such a type manufactured electrical circuit module.
Stand der TechnikState of the art
Elektrische Baugruppen, insbesondere elektronische Schaltungen, die unter erschwerten Umweltbedingungen eingesetzt werden sollen, werden in Formkörper eingehaust, wobei die Baugruppe mit einer fließfähigen Formmasse umspritzt wird, und, insbesondere im Spritzpressverfahren, der Formkörper ausgebildet wird. Aus dem Formkörper ragen lediglich Anschlusselemente der elektrischen Baugruppe zum Anschluss derselben heraus, wohingegen die elektrische Baugruppe in dem Formkörper von der Formmasse vollständig oder teilweise umge- ben eingeschlossen ist. Bei im Stand der Technik bekannten Herstellverfahren zum Ausbilden eines solchen Formkörpers um eine elektrische Baugruppe herum ist das sehr begrenzte Volumen, das dem Formkörper aufgrund prozesstechnischer Vorgaben verliehen werden kann, nachteilig. Insbesondere steht zur Verarbeitung nur ein begrenzter Verarbeitungszeitraum, insbesondere innerhalb der sogenannten Gelzeit der Formmasse, und bei gegebener Vorschubgeschwindigkeit damit letztlich ein begrenztes Volumen zur Verfügung. Formkörper können im Stand der Technik in zwei Herstellungsverfahren gewonnen werden, nämlich durch Formpressen einerseits, wobei ein Gehäuse ohne unmittelbar eingebrachte elektrische Baugruppe entsteht, in das die Baugruppe nachträglich eingehaust werden muss, oder durch Spritzpressen andererseits, wobei dieElectrical assemblies, in particular electronic circuits that are to be used under difficult environmental conditions, are housed in molded bodies, wherein the assembly is molded with a flowable molding compound, and, in particular in the transfer molding process, the shaped body is formed. Only connecting elements of the electrical subassembly for connecting the same project out of the molded body, whereas the electrical subassembly in the molded body is completely or partially surrounded by the molding compound. In known in the prior art manufacturing method for forming such a molded body around an electrical assembly around the very limited volume that can be imparted to the molding due to procedural requirements, is disadvantageous. In particular, for processing only a limited processing period, in particular within the so-called gel time of the molding composition, and thus at a given feed rate thus ultimately a limited volume available. Shaped bodies can be obtained in the prior art in two production processes, namely by compression molding on the one hand, wherein a housing without directly introduced electrical assembly is formed, in which the assembly must be subsequently housed, or by transfer molding on the other hand, the
Formmasse in einen die elektrische Baugruppe bereits aufweisenden Werkzeug- Form-Hohlraum eingebracht wird und in dem Werkzeug um die elektrische Baugruppe herum erstarrt. Nur letztere Variante bietet einen hinreichenden Schutz gegen Umwelteinflüsse, da hier die elektrische Baugruppe von der eingespritzten Formmasse hermetisch eingeschlossen wird. Allerdings sind, wie ausgeführt, das erzielbare Volumen und die Einbringmöglichkeiten der elektrischen Baugruppe begrenzt. Insbesondere ist es nicht möglich, einen nach Bereichen getrennten Aufbau des Formkörpers, beispielsweise zur Bereitstellung bestimmter Funktionalitäten, zu erreichen.Molding compound in a tool assembly already having the electrical assembly Mold cavity is introduced and solidifies in the tool around the electrical assembly around. Only the latter variant offers sufficient protection against environmental influences, since here the electrical assembly is hermetically enclosed by the injected molding compound. However, as stated, the achievable volume and the Einbringmöglichkeiten the electrical assembly are limited. In particular, it is not possible to achieve a structure of the shaped body which is separated according to regions, for example to provide certain functionalities.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß sehr vorteilhaft dadurch behoben, dass in einem Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Baugruppe in einen aus Formmasse zu bildenden Formkörper, wobei die Baugruppe in eine geöffne- te Form eingebracht wird, die Form geschlossen und im Spritzpressverfahren einAccording to the invention, these disadvantages are solved very advantageously by closing the mold in a process for embedding an electrical assembly in a molding to be formed from molding material, the assembly being introduced into an opened mold, and injection molding
Formmassenvolumen in die geschlossene Form eingebracht wird, vorgesehen ist, das in die geöffnete Form vor deren Schließen ebenfalls mindestens ein Formmassevolumen eingebracht wird. Hinsichtlich des Formmassevolumens, das den Formkörper ausbilden soll, sind demzufolge zwei Volumina unterscheid- bar, nämlich ein solches, das vor dem Schließen der Form in diese eingebracht wird, und ein weiteres, das in aus dem Stand der Technik bekannten Spritzpressverfahren nach Schließen der Form in diese eingedrückt wird. Demzufolge ist das in die geschlossene Form einzubringende Formmassevolumen als ein erster Formmassevolumen anzusehen, und das in die noch geöffnete Form ein- gebrachte Formmassevolumen als ein zweites Formmassevolumen. Das erste und das zweite Formmassevolumen bilden zusammen den Formkörper aus.Form mass volume is introduced into the closed mold, is provided, which is introduced into the open mold before closing also at least one molding material volume. With regard to the molding material volume which is intended to form the shaped body, two volumes can therefore be distinguished, namely one which is introduced into the mold before the mold is closed, and another which is known from the prior art injection molding process after closing the mold is pressed into this. Accordingly, the molding material volume to be introduced into the closed mold is to be regarded as a first molding material volume, and the molding material volume introduced into the still open mold as a second molding composition volume. The first and second molding material volumes together form the molding.
In einer bevorzugten Verfahrensausbildung ist das Formmassenmaterial des ersten Formmassevolumens gleich und/oder unterschiedlich zum Formmassemate- rial des zweiten Formmassevolumens. Im beschriebenen Verfahren lassen sich vorteilhaft verschiedene Formmassevolumen kombinieren, um dem vom Körper spezifische, erwünschte Eigenschaften zu geben. Insbesondere ist es hierbei beispielsweise möglich, das erste Formmassevolumen zur Ausbildung einer dicht schließenden Umhüllung im Spritzpressverfahren einzuspritzen, wohingegen das zweite Formmassevolumen aus einem solchen Formmassematerial besteht, das zwar als Umhüllung weniger geeignet ist, aber beispielsweise sehr gute wärme- ableitende Eigenschaften aufweist, so dass sich ein sehr guter Temperaturausgleich innerhalb des Formkörpers im Bereich der elektrischen Baugruppe und ein guter Wärmeabtransport hinzu einer Außenseite des auszubildenden Formkörpers ergibt, wodurch sehr vorteilhaft thermisch bedingte Spannungen innerhalb des Formkörpers vermieden werden können.In a preferred process embodiment, the molding material of the first molding material volume is the same and / or different from the molding material of the second molding material volume. In the method described, different molding material volumes can advantageously be combined in order to give the body-specific, desired properties. In particular, in this case it is possible, for example, to inject the first molding material volume to form a tightly closed covering by the transfer molding method, whereas the second molding material volume consists of such a molding material which, although less suitable as a coating, is for example very good heat transfer. has dissipative properties, so that there is a very good temperature balance within the molding in the electrical assembly and a good heat dissipation addition to an outside of the trainees molding, which can be avoided very advantageous thermally induced stresses within the molding.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensausbildung besteht das zweite Formmassevolumen aus verschiedenen Formmassematerialien. Das zweite Formmassematerial, das vor Schließen der Form in diese eingebracht wird, ist demzufolge seinerseits ein Gemisch oder eine Schichtung oder eine Anordnung unterschiedlicher Formmassevolumina, so dass bereichsweise, bezogen auf Querschnitt oder Schichtaufbau des Formkörpers, bestimmte, erwünschte Eigenschaften beigegeben werden können. Dadurch, dass das zweite Formmassevolumen vor Schließen der Form eingebracht wird, ist es beispielsweise möglich, die Formmassematerialien, aus denen es zusammengesetzt wird, in einer erwünschten geometrischen Anordnung in die Form einzubringen und so die Verteilung der unterschiedlichen Formmassevolumina um die Baugruppe herum o- der im Bereich der Baugruppe gezielt zu steuern. Im Stand der Technik ist dies aufgrund der vorgegebenen Prozesstechnik des Spritzpressverfahrens nicht möglich. Erfindungsgemäß wird sehr vorteilhaft die Ausbildung von unterschiedlichen Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften, beispielsweise Wärmeleitfähigkeit oder mechanische Festigkeit.In a particularly preferred process embodiment, the second molding material volume consists of various molding material materials. The second molding material, which is introduced into this before closing the mold, is therefore in turn a mixture or a layering or an arrangement of different molding material volumes, so that in certain areas, based on cross-section or layer structure of the molding, certain desired properties can be added. By introducing the second molding material volume prior to closing the mold, it is possible, for example, to introduce the molding compound materials from which it is assembled into the mold in a desired geometric arrangement and thus distribute or distribute the various molding compound volumes around the assembly to control specifically in the area of the assembly. In the prior art, this is not possible due to the given process technology of the transfer molding process. According to the invention, the formation of different regions of different properties, for example heat conductivity or mechanical strength, is very advantageous.
In einer weiteren Verfahrensausbildung wird in die geöffnete Form mindestens ein Formkörperträger eingebracht. Unter Formkörperträger wird hierbei ein Festkörper verstanden, im Unterschied zu Formmassematerial, das im Wesentlichen einer Umgestaltung während des Formens des Formkörpers in der Form unterliegt. Der Formkörperträger kann hierbei tatsächlich als Träger ausgebildet sein, insbesondere in einer solchen Art und Weise, dass er den noch auszubildenden Formkörper in einer Anordnung, in der der Formkörper verwendet werden soll, hält. Weiter ist es insbesondere möglich, den Formkörperträger als Tragelement für die einzubringende elektrische Baugruppe auszubilden, also dergestalt, dass die elektrische Baugruppe innerhalb der Form, in der der Formkörper durch Einbringen von Formmasse ausgebildet wird, in einer bestimmten räumlichen Positi- on gehalten ist. Bevorzugt ist in einer Verfahrensausbildung vorgesehen, dass am noch nicht umspritzten/angespritzten Formkörperträger mindestens ein Formmassevolumen gehalten ist. Die Einbringung des Formmassevolumens in die Form, also insbesondere des zweiten Formmassevolumens, das in die geöffnete Form einge- bracht wird, lässt sich besonders bevorzugt so durchführen, dass dieses Formmassevolumen oder ein Teil dessen an dem Formkörper gehalten ist, also beispielsweise unter- oder oberseitig des Formkörperträgers gehalten. Hierdurch lässt sich eine ganz gezielte, definierte räumliche Festlegung von Bereichen erreichen, in denen eben dieses zweite Formmassevolumen nach Ausbildung des Formkörpers angeordnet sein soll. Dem Formkörper lassen sich hierdurch, relativ zum Formkörperträger und/oder zur elektrischen Baugruppe, bestimmte Materialeigenschaften in bestimmten räumlichen Bereichen gezielt zuweisen.In a further process training, at least one molded article carrier is introduced into the opened mold. In this case, a shaped article carrier is understood to be a solid, in contrast to a shaped article material which essentially undergoes a transformation during the shaping of the shaped article in the mold. The shaped-body carrier can in this case actually be designed as a carrier, in particular in such a manner that it holds the still-to-be-formed shaped body in an arrangement in which the shaped body is to be used. Furthermore, it is possible, in particular, to form the shaped-body carrier as a support element for the electrical subassembly to be introduced, ie in such a way that the electrical subassembly is held in a specific spatial position within the mold in which the shaped body is formed by introducing molding compound. It is preferably provided in a process training that at least one molding material volume is held on the not yet molded / molded molding carrier. The incorporation of the molding material volume into the mold, that is to say in particular of the second molding material volume introduced into the opened mold, can be carried out in a particularly preferred manner such that this molding material volume or a part thereof is held on the mold body, that is, for example, under or on top held the mold carrier. This makes it possible to achieve a very specific, defined spatial definition of areas in which it is intended to arrange this second molding material volume after the formation of the molding. In this way, relative to the shaped body carrier and / or to the electrical assembly, the shaped body can be specifically assigned specific material properties in specific spatial areas.
Bevorzugt wird der Formkörperträger aus Kunststoff, Metall und/oder Glasfaser bestehend gewählt. Hierbei ist es möglich, bereits in der Materialauswahl demPreferably, the molded body carrier made of plastic, metal and / or glass fiber is selected. It is possible, already in the material selection the
Formkörperträger eine bestimmte Funktionalität zuzuweisen. Beispielsweise kann bei Ausbildung des Formkörperträgers aus Metall eine Abschirmung der e- lektrischen Baugruppe in besonders einfacher und vorteilhafter weise erreicht werden, wohingegen bei einer Ausbildung aus Kunststoff und bevorzugt aus Glasfaser eine sehr gute Elastizität und Verzugsfestigkeit erzielbar ist. Insbesondere ist es auch möglich, dass der Formkörperträger selbst aus einem Verbund unterschiedlicher Materialien besteht, also beispielsweise ein Metall und zusätzlich Glasfasern in beispielsweise verschiedenen Lagen aufweist, so dass auch der Formkörperträger selbst unterschiedliche Funktionen wahrnehmen kann.Molded body to assign a specific functionality. For example, in the case of formation of the metal mold carrier, a shielding of the electrical component can be achieved in a particularly simple and advantageous manner, whereas in the case of an embodiment made of plastic and preferably of glass fiber, a very good elasticity and resistance to distortion can be achieved. In particular, it is also possible that the molded body carrier itself consists of a composite of different materials, that is, for example, a metal and additionally comprises glass fibers in, for example, different layers, so that even the shaped body carrier itself can perform different functions.
In einer weiteren Verfahrensausbildung ist vorgesehen, einen gewebeartigen Formkörperträger zu verwenden. Unter gewebeartig ist hier einerseits gemeint, dass der Formkörperträger tatsächlich in der Art eines Gewebes aus einzelnen Materialbändern oder Materialfäden zusammengesetzt ist, also im Wesentlichen eine gewobene oder geflochtene Struktur aufweist; es ist hierunter aber auch gemeint, dass der Formkörper eine nur optisch gewebeartig anmutende Struktur aufweist, beispielsweise eine Lochstruktur, dergestalt, dass in den Formkörper eine Mehrzahl von Durchbrüchen gleicher oder unterschiedlicher Größe eingebracht ist. In einer solchen Ausbildung ist es beispielsweise möglich, den Form- körperträger aus Metall auszubilden und ihm hierbei sowohl die Eigenschaften einer elektromagnetischen Abschirmung wie auch einer mechanischen Verzugssicherung zu geben.In a further method training is provided to use a fabric-like molded article carrier. By fabric is here meant, on the one hand, that the molded article carrier is actually composed in the manner of a fabric of individual material bands or material threads, that is to say essentially has a woven or braided structure; However, it is also meant by this that the shaped body has a structure that only looks like an optical fabric, for example a hole structure, such that a plurality of apertures of the same or different size are introduced into the shaped body. In such an embodiment, it is possible, for example, to form the molded body carrier from metal and in this case both its properties an electromagnetic shielding as well as a mechanical distortion protection.
Weiter wird ein elektrisches Schaltungsmodul mit einer elektrischen Baugruppe vorgeschlagen, die in einen aus Formmasse gebildeten Formkörper eingebettet ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Formkörper aus mindestens einem in einem Spritzpressverfahren eingebrachten Formmassevolumen und aus mindestens einem im Formpressverfahren eingebrachten Formmassevolumen besteht. Das im Formpressverfahren eingebrachte Formmassevolumen wird in die geöffnete Form eingebracht, wie vorstehend beschrieben, wohingegen das im Spritzpressverfahren eingebrachte Formmassevolumen in die geschlossene Form einge- presst/eingespritzt wird.Next, an electrical circuit module is proposed with an electrical assembly, which is embedded in a molded body formed from molding material. It is provided that the shaped body consists of at least one introduced in a transfer molding molding material volume and at least one introduced in the molding process molding material volume. The molding material volume introduced in the molding process is introduced into the opened mold as described above, whereas the molding material volume introduced in the transfer molding process is pressed / injected into the closed mold.
In einer weiteren Ausführungsform des Schaltungsmoduls ist vorgesehen, dass das Material des im Spritzpressverfahren eingebrachten Formmassevolumens gleich oder unterschiedlich zum Material des im Formpressverfahren eingebrachten Formmassevolumens ist, wodurch sich besonders vorteilhaft unterschiedliche Materialeigenschaften in einem Formkörper und damit in einem Schaltungsmodul integrieren lassen.In a further embodiment of the circuit module, it is provided that the material of the molding compound volume introduced in the transfer molding process is the same or different from the material of the molding material volume introduced in the molding process, whereby it is particularly advantageous to integrate different material properties in a molding and thus in a circuit module.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform befindet sich in dem Formkörper mindestens ein eingebetteter Formkörperträger. Der Formkörperträger dient hierbei in ein- oder angespritzter Form dem Halten des elektrischen Schaltungsmoduls in einer Anordnung, in die dieses Schaltungsmodul bestimmungsgemäß eingebracht wird, dem Halten während weiterer Verarbeitungsschritte oder beispielsweise der Stabilisierung des Schaltungsmoduls insbesondere in mechanischer Hinsicht.In a further preferred embodiment, at least one embedded molded article carrier is located in the shaped article. The molded article carrier serves in one or injection molded form to hold the electrical circuit module in an arrangement in which this circuit module is inserted as intended, the holding during further processing steps or, for example, the stabilization of the circuit module in particular in mechanical terms.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsmoduls besteht der Form- körperträger aus Kunststoff, Metall und/oder Glasfaser. Hierdurch ist es möglich, ihm bestimmte funktionale Eigenschaften zuzuweisen, wie bereits oben beschrieben.In a preferred embodiment of the circuit module, the molded body carrier consists of plastic, metal and / or glass fiber. This makes it possible to assign him certain functional characteristics, as already described above.
Besonders bevorzugt ist der Formkörperträger ein Wärmeableitelement, kann al- so als Wärmesenke für die in dem Schaltungsmodul eingebettete elektrischeThe shaped-body carrier is particularly preferably a heat-dissipating element, thus it can serve as a heat sink for the electrical components embedded in the circuit module
Baugruppe dienen. Ferner ist es auf diese Weise möglich, eine beispielsweise nur punktuell oder an wenigen Orten der elektrischen Baugruppe auftretende Wärmeentwicklung über einen größeren flächigen Bereich zu verteilen, wodurch thermische Spannungen und/oder thermischer Verzug vorteilhaft verringert werden können.Serve assembly. Furthermore, it is possible in this way, for example To distribute heat development occurring only at certain points or in a few places of the electrical assembly over a larger area, whereby thermal stresses and / or thermal distortion can be advantageously reduced.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Formkörperträger eine elektrische Abschirmung bildet. Dies ist insbesondere durch Ausbildung des Formkörperträgers aus Metall, also beispielsweise aus einem Metallblech in durchgehender oder gelochter Ausführungsform oder in Form eines Metall auf- weisenden Gewebes möglich.In a further embodiment, it is provided that the shaped-body carrier forms an electrical shield. This is possible in particular by forming the shaped metal carrier made of metal, that is to say, for example, from a metal sheet in a continuous or perforated embodiment or in the form of a metal having tissue.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ragt der Formkörperträger aus dem Formköper heraus oder ist teilweise von diesem umspritzt. Dadurch kann der Formkörperträger hierbei beispielsweise als Halterung für nachfolgende Pro- zesse oder zum Halten des elektrischen Schaltungsmoduls in einer vorgegebenen Anordnung, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, dienen. In solchen Anwendungen, in denen der Formkörperträger als Abschirmung ausgebildet ist, also insbesondere ein Massepotential aufweisen soll, lässt sich besonders bevorzugt hierdurch ein Masseanschluss bilden, wodurch insbesondere in automobilen Umgebungen eine einfache Anbindung an das Massepotential einer Fahrzeugkarosserie erfolgen kann, dergestalt, dass der Formkörperträger aus Metall besteht und aus dem Formkörper in Form eines solchen elektrischen Masseanschlusses herausragt, beispielsweise als Öse, Stift oder in einer anderen geeigneten Weise.In another preferred embodiment, the molded article carrier projects out of the molded article or is partially encapsulated by it. As a result, the shaped-body carrier can serve, for example, as a holder for subsequent processes or for holding the electrical circuit module in a predetermined arrangement, for example in a motor vehicle. In such applications, in which the molded body carrier is designed as a shield, so in particular should have a ground potential, can thereby be particularly preferably form a ground connection, which in particular in automotive environments, a simple connection to the ground potential of a vehicle body can take place, such that the molded article carrier consists of metal and protrudes from the molding in the form of such an electrical ground connection, for example as an eyelet, pin or in any other suitable manner.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Schaltungsmoduls dient der Formkörperträger als Mittel zur Verteilung und/oder Reduktion von Zugspannungen. Durch die Ausbildung des Formkörpers in vorstehend beschriebener Weise um die elektrische Baugruppe herum können Zugspannungen im Formmassematerial auftreten, insbesondere während dessen Aushärtung. Ferner können durch ungleichmäßige thermische Belastung im Betrieb der elektrischen Baugruppe solche Zugspannungen auftreten, die eine mechanische Beanspruchung des Formkörpers darstellen und in ungünstigen Fällen lebensdauerbegrenzend wirken können. Solche Zugspannungen lassen sich durch den Form körperträger, der hierzu in geeigneter Weise ausgebildet ist und aus geeignetem Material besteht, beispielsweise wie vorstehend beschrieben aus Glasfa- ser oder aus einem Metall, sehr gut verteilen und insgesamt reduzieren, so dass keine bereichsweisen Zugspannungsspitzen im Formkörper auftreten. Die mechanische Belastung des Formkörpers lässt sich auf diese Weise sehr vorteilhaft reduzieren und seine Lebensdauer erhöhen. Beispielsweise ist es hierbei mög- lieh, eine gewebeartige Struktur, beispielsweise aus Glasfaser, als Formkörperträger einzubringen, wobei sich das Formmassematerial bei Ausbildung des Formkörpers mit dieser gewebeartigen Struktur verbindet, die die Zugspannungen aufnimmt und verteilt. Gleichermaßen geeignet ist etwa ein metallischer Formkörperträger, der eine Gitterstruktur oder eine Struktur aus zumindest be- reichsweise Kraftangriffselemente ausbildenden Lochungen oder Materialerhebungen aufweist. Wesentlich ist hierbei, dass über den Bereich des Formkörperträgers verteilt Kraftangriffselemente vorliegen, die die Zugspannungen jeweils in ihrem Bereich aufnehmen und in den Formkörperträger einleiten, so dass dieser die Zugspannungen über einen großen Bereich verteilen kann. Selbstverständ- lieh lässt sich die Funktion des Formkörperträgers als Mittel zur Verteilung und/oder Reduktion von Zugspannungen besonders vorteilhaft mit anderen Funktionen, beispielsweise der elektromagnetischen Abschirmung bei Ausbildung als metallischer Form körperträger, verbinden.In a further, preferred embodiment of the electrical circuit module, the shaped-body carrier serves as a means for distributing and / or reducing tensile stresses. Due to the formation of the shaped body in the manner described above about the electrical assembly around tensile stresses can occur in the molding material, in particular during its curing. Furthermore, by uneven thermal load during operation of the electrical assembly such tensile stresses may occur, which represent a mechanical stress on the molding and may have a life-limiting effect in unfavorable cases. Such tensile stresses can be caused by the shape of the body carrier, which is designed for this purpose in a suitable manner and consists of suitable material, for example, as described above made of glass fiber. or a metal, very well distributed and reduce overall, so that no area tensile peaks occur in the molding. The mechanical load of the molding can be reduced in this way very advantageous and increase its life. For example, in this case it is possible to introduce a fabric-like structure, for example made of glass fiber, as a shaped body carrier, wherein the shaped mass material, when the shaped body is formed, bonds with this fabric-like structure, which absorbs and distributes the tensile stresses. Equally suitable is, for example, a metallic shaped-body carrier which has a grid structure or a structure of perforations or material elevations forming at least some of the force-applying elements. It is essential here that there are force application elements distributed over the area of the molded body carrier, which absorb the tensile stresses in their respective areas and introduce them into the shaped body carrier, so that the latter can distribute the tensile stresses over a large area. Of course, the function of the molded article carrier as a means for distributing and / or reducing tensile stresses can be particularly advantageously combined with other functions, for example the electromagnetic shielding in the form of a metallic mold carrier body.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and combinations thereof.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment, but without being limited thereto.
Es zeigenShow it
Figur 1 ein elektrisches Schaltungsmodul mit einer elektrischen Baugruppe in einem aus Formmasse gebildeten Formkörper und1 shows an electrical circuit module with an electrical assembly in a molded body formed from molding compound and
Figur 2 die Herstellung eines solchen Formkörpers zum Einbetten eines elektrischen Schaltungsmoduls.2 shows the production of such a shaped body for embedding an electrical circuit module.
Figur 1 zeigt ein elektrisches Schaltungsmodul 1 , mit einer elektrischen Bau- gruppe 2, die aus einzelnen elektronischen Bauteilen 3 gebildet ist, die in geeigneter Weise auf einem Substrat 4, beispielsweise einer Leiterplatte 5, angeordnet und in geeigneter Weise elektrisch miteinander verbunden sind. Zur elektrischen Verschaltung und/oder Anbindung der elektrischen Baugruppe 2 nach außen weist das Schaltungsmodul 1 Kontaktstifte 6 auf, die mit Bauteilen 3 der elektrischen Baugruppe 2 und/oder mit der Leiterplatte 5 (beispielsweise auch auf Ke- ramik-Basis) beziehungsweise mit auf dieser angeordneten, hier nicht dargestellten Leiterbahnen, elektrisch leitend verbunden sind, beispielsweise über wire bonds 7. Die elektrische Baugruppe 2 ist zur Ausbildung des Schaltungsmoduls 1 in einen Formkörper 8 eingehaust, der aus Formmasse 9 gebildet ist. Die Formmasse 9 ist ein elektrisch nicht leitender Kunststoff 10, wobei dieser Kunststoff 10 aus Formmassematerial 1 1 besteht. In das Formmassematerial 1 1 ist einFigure 1 shows an electrical circuit module 1, with an electrical assembly 2, which is formed of individual electronic components 3, which in a suitable manner on a substrate 4, for example, a printed circuit board 5, respectively and are electrically connected together as appropriate. For electrical interconnection and / or connection of the electrical assembly 2 to the outside, the circuit module 1 contact pins 6, which with components 3 of the electrical assembly 2 and / or with the circuit board 5 (for example, based on Ke ramik) or on this arranged, not shown here interconnects, are electrically connected, for example via wire bonds 7. The electrical assembly 2 is housed to form the circuit module 1 in a molded body 8, which is formed from molding compound 9. The molding compound 9 is an electrically non-conductive plastic 10, wherein this plastic 10 consists of molding material 1 1. In the molding material 1 1 is a
Formkörperträger 12 unterseitig des Substrats 4 und ein weiterer Formkörperträger 13 oberhalb der Bauteile 3 der elektrischen Baugruppe 2 in das Formmassematerial 1 1 eingebracht. Der Formkörperträger 12 ist hierbei beispielsweise aus Glasfaser 14 gebildet und dient als Mittel 29 zur Verteilung und Reduktion von Zugspannungen des Kunststoffs 10 des Schaltungsmoduls 1 im Bereich seiner Einbringung. Der weitere Formkörperträger 13 besteht beispielsweise aus einem (durchgehenden oder lochstrukturierten) Metall 15 und dient in seiner Anbringung im Formmassematerial 1 1 oberhalb der Bauteile 3 der elektrischen Baugruppe 2 als Wärmeableitelement 16 und als elektrische Abschirmung 17 zur Verbesserung der EMV-Verträglichkeit, also zur Vermeidung oder Verringerung der Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung durch die elektrische Baugruppe 2 und/oder als Schutz gegen die Aufnahme von außen kommender elektromagnetischer Strahlung durch die elektrische Baugruppe 2. Besonders vorteilhaft lässt sich in einer Ausbildung des weiteren Formkörperträgers 13 aus Metall 15 auch eine von einzelnen elektronischen Bauteilen 3 der elektrischen BaugruppeMolded body carrier 12 below the substrate 4 and a further molded body carrier 13 above the components 3 of the electrical assembly 2 in the molding material 1 1 introduced. The molded body carrier 12 is in this case for example made of glass fiber 14 and serves as a means 29 for distribution and reduction of tensile stresses of the plastic 10 of the circuit module 1 in the region of its introduction. The further molded body support 13 consists for example of a (continuous or hole-structured) metal 15 and serves in its attachment in the molding material 1 1 above the components 3 of the electrical assembly 2 as a heat sink 16 and as electrical shield 17 to improve the EMC compatibility, ie to avoid or reduction of the emission of electromagnetic radiation by the electrical assembly 2 and / or as protection against the absorption of electromagnetic radiation coming from the outside by the electrical assembly 2. Particularly advantageous in a formation of the further molded article carrier 13 of metal 15 also one of individual electronic components 3 of the electrical assembly
2 verursachte, nur punktuelle Wärmebelastung des Formkörpers 8 ausgleichen, indem die Verlustwärme solcher Bauteile 3 über eine größere Fläche des Formkörpers 8 verteilt wird. Dies verbessert die thermische und elektrische Langzeitstabilität des Schaltungsmoduls 1 erheblich. Abweichend von der hier gezeigten Darstellung ist es auch möglich, den Formkörperträger 12 oder den weiteren2 caused, only selective heat load of the shaped body 8 compensate by the heat loss of such components 3 is distributed over a larger area of the shaped body 8. This significantly improves the thermal and electrical long-term stability of the circuit module 1. Notwithstanding the illustration shown here, it is also possible for the molded body carrier 12 or the other
Formkörperträger 13 so auszubilden, dass er aus dem Formkörper 8 herausragt, diesen also zumindest bereichsweise an seiner Peripherie überragt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den Formkörperträger 12 oder den weiteren Formkörperträger 13 beispielsweise als Halterung für nachfolgende Prozesse, etwa das Einsetzen des Schaltungsmoduls 1 in eine größere, elektrische Schaltung oder einen Schaltungsverbund (nicht dargestellt) oder zum Halten des Schaltungsmoduls 1 , beispielsweise durch Klemmen oder Schrauben, zu nutzen.Shaped body carrier 13 so that it protrudes from the shaped body 8, so this at least partially surmounted at its periphery. This makes it possible, for example, the molded body carrier 12 or the other mold carrier body 13, for example, as a holder for subsequent processes, such as the insertion of the circuit module 1 in a larger electrical circuit or a circuit composite (not shown) or to hold the circuit module 1, for example by clamping or screws to use.
Figur 2 zeigt ein Werkzeug 18 zum Einbetten der elektrischen Baugruppe 2 (etwa wie in Figur 1 beschrieben) in einem im Werkzeug 18 auszubildenden Formkörper 8 (vergleiche Figur 1 ), wozu das Werkzeug 18 eine den Formkörper 8 negativ darstellende Form 19 aufweist. Das Werkzeug 18 und damit die Form 19 sind vorliegend in geschlossenem Zustand gezeigt. Zur Ausbildung des Formkörpers 8 in der Form 19 wurde vor dem Schließen der Form 19 Formmassematerial 1 1 in die Form 19 eingebracht, nämlich ein zweites Formmassevolumen 20, wobei das zweite Formmassevolumen 20 aus verschiedenen, unterschiedliche Eigenschaften aufweisenden Formmassematerialien 1 1 besteht. Das zweite Formmassevolumen 20 wird vom Formkörperträger 12 an der elektrischen Baugruppe 2 gehalten und bildet dadurch ein Formmassevolumenmodul 21 aus, das vor Einbringen der elektrischen Baugruppe 2 in die Form 19 des Werkzeugs 18 mit der elektrischen Baugruppe 2 mechanisch verbunden werden kann, um die Handhabung und die Durchführung des Ausformungsprozesses des Schaltungsmoduls 1 (vergleiche Figur 1 ) zu vereinfachen und zu beschleunigen. Zusätzlich ist es selbstverständlich möglich, in die Form 19 weitere Formmassenvo- lumina 26, nämlich zweite Formmassevolumina 20, einzubringen oder die Einbringung von zweitem Formmassevolumen 20 nicht als Formmassevolumenmodul 21 in mechanischer Verbindung zur elektrischen Baugruppe 2, sondern separat zur elektrischen Baugruppe 2 vorzunehmen. Ein erstes Formmassevolumen 22 befindet sich nach Schließung der Form 19 in einer Presskammer 23, deren Volumen durch einen Pressstempel 24 zügig reduzierbar ist, um das erste Formmassenvolumen 22 durch Spritzkanäle 25 in die Form 19 einzubringen. Mit Einbringung des ersten Formmassevolumens 22 durch die Spritzkanäle 25 in die Form 19 wird ein aus dem Stand der Technik bekanntes Spritzpressverfahren angewandt, wobei sich das erste Formmassevolumen 22 in der Form 19 um dort bereits befindliche Komponenten, nämlich die elektrische Baugruppe 2 mit dem zweiten Formmassevolumen 20 schließt und sich verbindet und dabei den Formkörper 8 ausbildet. Nach Ausbildung des Formkörpers 8, also nach Ablauf der hierauf entfallenden Prozesszeit, wird die Form 19 des Werkzeugs 18 geöffnet und das so gebildete Schaltungsmodul 1 mittels Auswerfern 28 aus der Form 19 entfernt. Dadurch, dass das Formmassematerial 1 1 in unterschiedlichen Formmassevolumina 20, 22 in die Form 19 eingebracht wird, kann insgesamt ein grö- ßeres Formmassevolumen 26 erzielt werden und das Schaltungsmodul 1 beziehungsweise der Formkörper 8 mit einem größeren Volumen ausgebildet werden als im Stand der Technik bislang bekannt; im Stand der Technik ist es aufgrund der Begrenzung der Gelzeit des Formmassematerials 1 1 nicht möglich, beliebig große Volumina auszubilden. Innerhalb der Gelzeit, die die Prozesszeit zur Ausbildung des Formkörpers 8 bestimmt, muss die gesamte Einbringung des Formmassematerials 1 1 in die Form 19 erfolgen. Diese Beschränkung wird erfindungsgemäß vorteilhaft dadurch vermieden, dass der Formkörper 8 aus unterschiedlichen Formmassevolumina 26, 20, 22 gebildet wird. Das zweite Form- massevolumen 20 wird nämlich bereits vor Einbringung des ersten Formmassevolumens 22 im Bereich der elektrischen Baugruppe 2 angeordnet und damit in die Form 19 eingebracht. Es muss deshalb bei Einbringung des ersten Formmassevolumens 22 im Wege des Spritzpressverfahrens hinsichtlich der Gel- und Prozesszeit keine Berücksichtigung finden. Hierdurch ist es weiter insbesondere sehr vorteilhaft möglich, unterschiedliche Formmassevolumina 26, 20, 22 zu verwenden, also solche, die sich etwa durch ihr jeweiliges Volumen und durch das jeweils verwendete Formmassematerial 1 1 unterscheiden, wodurch sich Bereiche 27 im Formkörper 8 gezielt herstellen lassen, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, insbesondere dadurch, dass sie funktional erwünsch- tes Material aufweisen oder aus solchem bestehen. Besonders vorteilhaft wird das zweite Formmassevolumen 20 seinerseits aus unterschiedlichen Formmassematerialien 1 1 gebildet, so dass drei oder mehr unterschiedliche Formmassematerialien im Formkörper 8 gezielt in Bereiche 27, je nach erwünschten Eigenschaften, eingebracht werden können. FIG. 2 shows a tool 18 for embedding the electrical assembly 2 (approximately as described in FIG. 1) in a shaped body 8 to be formed in the tool 18 (cf. FIG. 1), for which purpose the tool 18 has a shape 19 that negatively represents the shaped body 8. The tool 18 and thus the mold 19 are shown here in the closed state. To form the shaped body 8 in the mold 19, prior to closing the mold 19, molding material 1 1 was introduced into the mold 19, namely a second molding material volume 20, the second molding material volume 20 consisting of different molding material materials 1 1 having different properties. The second molding material volume 20 is held by the shaped body carrier 12 to the electrical assembly 2 and thereby forms a molding material volume module 21, which can be mechanically connected to the electrical assembly 2 before introducing the electrical assembly 2 in the mold 19 of the tool 18 to the handling and to simplify and accelerate the execution of the molding process of the circuit module 1 (see FIG. 1). In addition, it is of course possible to introduce into the mold 19 further molding compound volumes 26, namely second molding material volumes 20, or to introduce the second molding material volume 20 not as a molding material volume module 21 in mechanical connection to the electrical assembly 2, but separately from the electrical assembly 2. A first molding material volume 22 is located after closure of the mold 19 in a pressing chamber 23, the volume of which can be rapidly reduced by a press die 24 in order to introduce the first molding composition volume 22 into the mold 19 through injection channels 25. With introduction of the first molding compound volume 22 through the injection channels 25 into the mold 19, a known from the prior art transfer molding method is applied, wherein the first molding material volume 22 in the form 19 there are already existing components, namely the electrical assembly 2 with the second molding material volume 20 closes and connects and thereby forms the shaped body 8. After formation of the shaped body 8, ie after expiry of the process time attributable thereto, the mold 19 of the tool 18 is opened and the circuit module 1 thus formed is removed from the mold 19 by means of ejectors 28. As a result of the fact that the molding material 1 1 is introduced into the mold 19 in different molding compound volumes 20, 22, a total of approx. ßeres molding material volume 26 can be achieved and the circuit module 1 and the molded body 8 are formed with a larger volume than previously known in the art; In the prior art, it is not possible to form arbitrarily large volumes due to the limitation of the gel time of the molding material 1 1. Within the gel time, which determines the process time for the formation of the shaped body 8, the entire introduction of the molding material 1 1 in the mold 19 must take place. This restriction is advantageously avoided according to the invention in that the molded body 8 is formed from different molding material volumes 26, 20, 22. Namely, the second molding material volume 20 is already arranged in the region of the electrical assembly 2 prior to introduction of the first molding compound volume 22 and thus introduced into the mold 19. It must therefore be taken into account when introducing the first molding compound volume 22 by way of the transfer molding process in terms of gel and process time. As a result, it is furthermore possible, in particular, very advantageously, to use different molding material volumes 26, 20, 22, ie those which differ approximately by their respective volume and by the molding material 1 1 used in each case, whereby regions 27 can be selectively produced in the molding 8, each having different properties, in particular the fact that they have functionally desirable material or consist of such. In a particularly advantageous manner, the second molding material volume 20, in turn, is formed from different molding materials 1 1 so that three or more different molding materials can be introduced into the molding body 8 selectively into regions 27, depending on the desired properties.

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Baugruppe in einen aus Formmasse zu bildenden Formkörper, wobei die Baugruppe in eine geöffnete Form eingebracht, die Form geschlossen und im Spritzpressverfahren ein Formmassenvolumen in die geschlossene Form eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die geöffnete Form vor deren Schließen ebenfalls mindestens ein Formmassevolumen eingebracht wird.1 . A method for embedding an electrical assembly in a molded body to be formed from molding material, wherein the assembly is introduced into an open mold, closed the mold and in the transfer molding a molding material volume is introduced into the closed mold, characterized in that in the open mold before closing also at least one molding material volume is introduced.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das in die ge- schlossene Form eingebrachte Formmassevolumen ein erstes Formmassevolumen und dass das in die geöffnete Form eingebrachte Formmassevolumen ein zweites Formmassevolumen ist.2. Method according to claim 1, characterized in that the molding material volume introduced into the closed mold is a first molding material volume and that the molding material volume introduced into the opened mold is a second molding material volume.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Formmassematerial des ersten Formmassevolumens gleich und/oder unterschiedlich zum Formmassematerial des zweiten Formmassevolumens ist.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the molding material of the first molding material volume is the same and / or different from the molding material of the second molding material volume.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das zweite Formmassevolumen aus verschiedenen Formmassematerialien besteht.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second molding material volume consists of different molding materials.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die geöffnete Form mindestens ein Formkörperträger ein- gebracht wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the open mold at least one molded article carrier is introduced.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am noch nicht umspritzten/angespritzten Form körperträger mindestens ein Formmassevolumen gehalten ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the not yet encapsulated / molded mold body carrier at least one molding material volume is maintained.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörperträger aus Kunststoff, Metall und/oder Glasfaser besteht.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the shaped body carrier made of plastic, metal and / or glass fiber.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gewebeartiger Formkörperträger verwendet wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a fabric-like shaped body carrier is used.
9. Elektrisches Schaltungsmodul (1 ) mit einer elektrischen Baugruppe (2), die in einen aus Formmasse (9) gebildeten Formkörper (8) eingebettet ist, da- durch gekennzeichnet, dass der Formkörper (8) aus mindestens einem in einem Spritzpressverfahren eingebrachten Formmassevolumen (26) und aus mindestens einem im Formpressverfahren eingebrachten Formmassevolumen (26) besteht.9. Electrical circuit module (1) with an electrical assembly (2) embedded in a molding compound (9) molded body (8), characterized in that the shaped body (8) of at least one introduced in a transfer molding molding material volume (26) and consists of at least one introduced in the molding process molding material volume (26).
10. Elektrisches Schaltungsmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmassenmaterial (1 1 ) des im Spritzpressverfahren eingebrachten Formmassevolumens (26) gleich oder unterschiedlich zum Formmassenmaterial (1 1 ) des im Form pressverfahren eingebrachten Formmassevolumens (26) ausgebildet ist.10. Electrical circuit module according to claim 9, characterized in that the molding material (1 1) of the molding compound volume introduced by the transfer molding process (26) is the same or different from the molding material (1 1) of the molding process introduced in the molding compound volume (26).
1 1 . Elektrisches Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Formkörper (8) mindestens ein eingebetteter Formkörperträger (12) befindet.1 1. Electrical circuit module according to one of the preceding claims, characterized in that in the molded body (8) is at least one embedded molded article carrier (12).
12. Elektrisches Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form körperträger (12) aus Kunststoff (10), Metall (15) und/oder Glasfaser (14) besteht.12. Electrical circuit module according to one of the preceding claims, characterized in that the mold body carrier (12) made of plastic (10), metal (15) and / or glass fiber (14).
13. Elektrisches Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form körperträger (12) ein Wärmeableitelement (16) ist.13. Electrical circuit module according to one of the preceding claims, characterized in that the shape of the body carrier (12) is a heat dissipation element (16).
14. Elektrisches Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form körperträger (12) eine elektrische Abschirmung (17) bildet. 14. Electrical circuit module according to one of the preceding claims, characterized in that the mold body carrier (12) forms an electrical shield (17).
15. Elektrisches Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form körperträger (12) aus dem Formkörper (8) herausragt oder teilweise von diesem umspritzt ist.15. Electrical circuit module according to one of the preceding claims, characterized in that the mold body carrier (12) protrudes from the molded body (8) or is partially encapsulated by this.
16. Elektrisches Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form körperträger (12) als Mittel (29) zur Verteilung und/oder Reduktion von Zugspannungen im Formkörper (8) dient. 16. Electrical circuit module according to one of the preceding claims, characterized in that the mold body carrier (12) as a means (29) for distribution and / or reduction of tensile stresses in the shaped body (8) is used.
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