DE69816630T2

DE69816630T2 - Durchkontaktierungsanordnung mit isolierten drahtanschlüssen und bauteilsperren

Info

Publication number: DE69816630T2
Application number: DE69816630T
Authority: DE
Inventors: D. James LINT; J. Aureilo GUTIERREZ; H. Victor RENTERIA
Original assignee: Pulse Engineering Inc
Current assignee: Pulse Electronics Inc
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: ATE245849T1; CA2279271A1; CA2279271C; EP1012858A1; EP1012858B1; WO1998034237A1; US6005463A; DE69816630D1; ES2203930T3; CN1192401C; CN1251684A; TW393707B

Description

Die Erfindung betrifft hauptsächlich elektrische und elektronische Nichthalbleiter-Elemente, die in gedruckten Leiterplatten-Anwendungen angewendet werden, und insbesondere eine verbesserte Verpackung und Verfahren zum Verpacken von elektronischen Mikrominiatur-Bauelementen.
2. Beschreibung der verwandten Technologie
Dual In-Line Chipträger-Verpackungen (DIP's) sind im Gebiet der Elektronik gut bekannt. Ein übliches Beispiel eines DIP ist ein integrierter Schaltkreis, welcher typischerweise auf einen Keramikträger gebondet ist und elektrisch mit einem Trägerstreifen verbunden ist, der zwei gegenüberliegende Reihen von parallelen elektrischen Anschlussleitern bereitstellt. Der integriert Schaltkreis und der Keramikträger sind normalerweise in einem schwarzen, rechteckigen Kunststoff-Gehäuse eingekapselt, aus welchem die Anschlussleiter hervorstehen.
Die fortschreitende Miniaturisierung von elektrischen und elektronischen Elementen und das hochdichte Montieren davon haben ansteigende Herausforderungen verursacht, welche die elektrische Isolierung und das mechanische Miteinander-Verbinden betreffen. Insbesondere existiert im Wesentlichen eine Schwierigkeit, zuverlässige und leistungsfähige Anschlüsse zwischen Feinmaß- (AWG 24 bis AWG 50) Kupferdraht-Anschlussleitern zu etablieren, welche unterschiedlichen elektronischen Elementen innerhalb eines vorhanden DIP zugehörig sind. Gegenwärtig bekannte Verbindungs-Verfahren begrenzen ernsthaft die Möglichkeit, kompakte und zuverlässige elektrische Anschlüsse oder eine elektrische Isolation von derartigen Anschlussleitern aus DIP-Ausgangsanschlüssen bereitzustellen.
Eine übliche Vorgehensweise des Stands der Technik zwei oder mehrere Element-Anschlussleiter elektronisch miteinander zu verbinden, ist den Anschluss oder die Verbindung manuell mittels Miteinander-Verdrillens der Drähte auszubilden. Die Verbindung kann dann individuell verlötet oder versiegelt werden, um den Anschluss dauerhafter zu machen. Diese Technik erfordert eine erheblich Arbeit, da jeder Anschluss manuell ausgebildet und verlötet werden muss. Außerdem erfordert solch eine Anordnung Raum, der nicht immer in derartigen Mikrominiatur-Verpackungen verfügbar ist und oft keine adäquate elektrische Trennung für die vergleichsweise hohen Spannungen erlaubt, welche in dem Schaltkreis und zu den Ausgangsanschlüssen übertragen werden können. Ein anderes Problem bei dieser Vorgehensweise ist, dass die Element-Anschlussleiter während des nachfolgenden Verpackungs-Einkapselungs-Verfahrens regelmäßig brechen oder abgeschert werden, weil sie nicht adäquat erfasst oder geschützt werden. Diese Anschlussleiter können auch als das Ergebnis von thermischer Expansion und Kontraktion brechen.
Eine zweites Verfahren des Stands der Technik, Element-Anschlussleiter an die Trägerstreifen-Anschlüsse anzuschließen (oder das Miteinander-Verbinden der Anschlussleiter von zwei oder mehreren elektronischen Elementen), ist in US-Patent Nr. 5,015,981 offenbart, was hierin in 1 dargestellt ist. Dieses Verfahren umfasst das Trassieren des Anschlussleiters (der Anschlussleiter) 2 zu einer ungenutzten Trägerstreifen-Rille 3, die an dem Rand des nicht-leitenden Basiselements 10 angeordnet ist, wie in 1 gezeigt. Jede dieser Rillen ist zum Aufnehmen eines einzelnen leitfähigen Trägerstreifen-Ausgangs-Anschlusselements 4 konstruiert, welches, wenn eingebaut, an der Verpackung eine einwärts gerichtete Vorspannung durchsetzt, wodurch der Kontakt zwischen dem leitfähigen Anschlusselement 4 des Trägerstreifens und dem elektrischen Anschlussleiter (den elektrischen Anschlussleitern) 2 erzwungen wird. Dieses Verfahren leidet jedoch unter vielen von denselben Behinderungen wie das vorhergehend beschriebene Verfahren, weil die Drähte zu dem Rand der Verpackung in der Nähe der Ausgangsanschlüsse trassiert werden müssen. Solch eine Anordnung macht die Anschlüsse auch für eine kapazitive Kopplung oder Feldeffekte anfällig, welche sich auf die Ausgangsanschlüsse beziehen.
Eine dritte Vorgehensweise zum Lösen dieser Probleme ist in US-Patent Nr. 5,455,741 dargelegt, welches einen Drahtanschlussleiter durch eine Loch-Verbindungs-Vorrichtung hindurch offenbart, die zum Verpacken elektronischer Bauteile angewendet wird. Wie in dem vorher erwähnten Patent und hierin in 2 und 3 gezeigt, ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch eine nicht-leitende Basis 10 mit einem oder mehreren Bauteil-Hohlräumen 6, eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 15, welche die Dicke der Basis in der Nähe zu den Hohlräume durchdringen, und Ausnehmungen 7 an der. unteren Enden der Durchgangslöcher zum Aufnehmen sowohl von elektrisch leitfähigen gedruckten Schaltkreisstreifen 8 als auch der Lötstelle 50, welche zwischen dem Anschlussleiter und dem leitfähigen Streifen ausgebildet ist. Der elektrische Anschluss zwischen den Ausgangsanschlüssen der Verpackung und den Bauteil-Anschlussleitern 22 wird unter anderem mittels eines leitfähigen Streifens 9 bereitgestellt, der von der vorher erwähnten Lötstelle außen um den Rand oder um den Umfang der Basis verläuft. Diese Durchgangsloch-Konstruktion stellt der Vorrichtung eine flache "erhebungsfreie" Bodenfläche bereit und hilft beim Herstellungs- und Montageprozess durch Ermöglichen einer größeren Wiederholbarkeit und Verlässlichkeit von einer Bauteil-Anordnung und Verbindungs-Bildung, während die benötigte Arbeitskraft reduziert wird. Sie ermöglicht dem Anschluss auch, verlässlicher zwischen den Anschlussleitern und den Ausgangsanschlüssen ausgebildet zu werden. Jedoch wird das Miteinander-Verbinden der Anschlussleiter von unterschiedlichen Elementen innerhalb der Vorrichtung durch Anwenden der oben erwähnten leitfähigen Streifen 8 ausgebildet. Daher wird zum Miteinander-Verbinden von zwei elektronischen Element-Anschlussleitern das Vorhandensein von 1) einem zweitem Durchgangsloch; 2) einem leitfähigen Streifen; und 3) der Ausnehmung benötigt, die notwendig zum Aufnehmen des leitfähigen Streifens und der gelöteten Anschlussleiter ist. Außerdem werden zwei Lötstellen benötigt. Gleichermaßen sind zum Miteinander-Verbinden von drei Anschlussleitern drei Durchgangslöcher und drei Lötstellen notwendig.
Ferner offenbart U.S. 5,402,321 eine Vorrichtung, die ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen und Durchgangslöchern aufweist, die insgesamt im Bereich seitlich der Ausnehmungen angeordnet sind. Durchgangslöcher, die in der Erfindung, wie in U.S. 5,402,321 beschrieben sind, werden zum Halten von Anschlüssen innerhalb des Gehäuses angewendet. Die Anschlüsse von dieser Vorrichtung sind starr innerhalb der Gehäusedurchgangslöcher montiert.
U.S. 4,821,152 offenbart eine Vorrichtung, die eine mehrteilige Konstruktion aufweist, welche einen ersten Teil, welcher auf ein Substrat montiert oder in eins "eingerastet" ist, und einen zweiten Teil aufweist, welcher als ein Bauteilträger funktioniert und von dem ersten Teil aufgenommen ist, um die Anschlussdrähte der Bauteile zu erfassen, die in dem zweiten Teil innerhalb bestimmter Löcher in dem Substrat getragen sind. Die Anschlussdrähte werden durch Führungshülsen trassiert, welche die Anschlussdrähte zu einer bestimmten Stelle an der darunter liegenden Leiterplatte erfassen oder führen, welche mit Perforationen oder Löchern darin übereinstimmt.
US 5,042,146 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, wodurch elektrische Anschlüsse durch Löcher oder Perforationen hindurch in einer Leiterplatte oder ein Substrat ausgebildet werden können. Der Anschluss weist eine überlappende Helix auf, welche anfänglich um eine Spindel herum geformt ist, die später entfernt wird. Die überlappende Helix wird unter Anwendung der Spindel in das Leiterplattenloch gepresst, um einen Reibsitz auszubilden. Die überlappende Helix wird ferner sowohl an den Stift eines Bauteils als auch an eine aufgedruckte Schaltkreis-Leitung oder -Pad oder alternativ einfach an die gedruckte Schaltkreis-Leitung gebondet.
U.S. 3,845,435 offenbart einen elektronischen Antrieb zum Miteinander-Verbinden von Elementen. US 3,845,435 lehrt, dass die Anschlussleiter-Drähte an einem fixierten Ausgangsstift angeschlossen sind.
Es wäre deshalb wünschenswert ein Verfahren zum Anschließen zweier oder mehrerer derartiger Anschlussleiter unter Anwendung einer einzelnen Lötstelle bereitzustellen, wobei ein derartiges Verfahren außerdem in einem Verfahrensschritt das gleichzeitige Löten von allen derartigen Verbindungen ermöglicht. Dies würde nicht nur Platz innerhalb der Verpackung sparen, sondern würde auch die Arbeit und die Materialien eliminieren, die mit dem Ausbilden von der Ausnehmung (den Ausnehmungen), des Einbaus der gedruckten Schaltkreiselemente und dem individuellen Verlöten jedes Anschlussleiters verknüpft sind. Idealerweise wären diese Verbindungen intern innerhalb der Verpackung und weg von den Trägerstreifen-Elementen angeordnet zum Minimieren jeder kapazitiven oder elektrischen Wechselwirkung zwischen den Anschlussleitern und den Ausgangsanschlüssen und zum Minimieren der Länge des Drahtverlaufs, der zum Erstellen des Anschlusses benötigt wird.
Zusätzlich zu den vorhergehenden Problemen, die mit der Anschlussleiter/Anschlussleiter-Verbindung verknüpft sind, ist die Anordnung elektronischer Bauteile innerhalb des Gehäuses von Interesse. Die Anordnung von unterschiedlichen Bauelteilen ist vom Standpunkt der elektrischen Trennung (d. h. dem Reduzieren der Wechselwirkung von örtlich begrenzten elektrischen und magnetischen Feldern, welche von den Elementen hervorgehen), der Herstellungs-Wiederholbarkeit und den reduzierten Arbeitskosten und der Zuverlässigkeit der Vorrichtung kritisch. Bis jetzt wurde die Anordnung von elektrischen Elementen innerhalb der Verpackung vor allem von physikalischen Überlegungen diktiert, wie beispielsweise der Reduzierung des Profils oder der Abmessungen der Verpackung, und nicht notwendigerweise mit Rücksicht auf die vorher erwähnten Faktoren. Beispielsweise spricht die Anordnung von Ringspulen, die in den Verbindungsvorrichtungen des Stands der Technik offenbart ist, nicht spezifisch eine elektrische oder magnetische Feld-Wechselwirkung, die Minimierung der Länge des Drahtverlaufs oder eine physikalisches Trennung der Elemente an. Daher wäre es wünschenswert eine Verpackungs-Konstruktion bereitzustellen, welche sowohl ein verbessertes Anschlussleiter-Verbindungs-Verfahren, wie vorhergehend beschrieben, als auch eine verbesserte Bauteil-Anordnung vorsieht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung befriedigt die vorher erwähnten Anforderungen durch Bereitstellen einer verbesserten, mikroelektronischen Bauteil-Verpackung, welche Mehrfach-Anschlussleiter-Innenverbindungslöcher, eine festgelegte Bauelementeanordnung und individuelle Bauteilbarrieren aufweist.
In einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine verbesserte elektrische Mikromininatur-Verbindungsvorrichtung offenbart, welche eine oder mehrere Durchgangslöcher verwendet, wobei jedes Loch zum Unterbringen zweier oder mehrerer elektrischer Anschlussleiter konstruiert ist und in direkter Nähe zu den Elementen angeordnet ist, welche angeschlossen werden. Die Anschlussleiter von diesen Elementen werden ineinander verschlungen und in das nächste Durchgangsloch mit einer vorbestimmten Tiefe angeordnet. Alle Anschlussleiter in der Vorrichtung werden auf gleiche Weise in ihre jeweiligen Durchgangslöcher eingesetzt und schließlich in einem Schritt mittels des unten beschriebenen Verfahrens verlötet. Diese Anordnung schließt den Bedarf für irgendwelche verbindenden, aufgedruckten Schaltkreise oder irgendwelche Ausnehmung dafür, oder zusätzliche Durchgangslöcher oder Lötstellen aus.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung sind Ausnehmungen zum Unterbringen der unterschiedlichen mikroelektronischen Elemente in der Vorrichtung ausgebildet. Diese Ausnehmungen weisen individuelle Barrieren auf zum physikalischen Trennen der Elemente voneinander zum Minimieren einer elektrischen oder magnetischen Wechselwirkung. Diese Ausnehmungen sind ferner innerhalb der Vorrichtung angeordnet, um sowohl die Länge der Anschlussleiter-Drahtverläufe zwischen den miteinander verbundenen Elementen zu standardisieren als auch zu minimieren, um einheitliche räumliche Beziehungen zwischen den Elementen bereitzustellen und um die physikalischen Abmessungen der zusammengebauten Verpackung durch effektive Raumnutzung zu minimieren.
In einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Ausbilden der vorher erwähnten Draht-Anschlussleiter-Verbindung offenbart. Zuerst werden alle elektronischem Elemente in ihren jeweiligen Ausnehmungen eingebaut, ihre Draht-Anschlussleiter werden ineinander verschlungen und innerhalb naher Durchgangslöcher in einer vorbestimmten Tiefe angeordnet. Nach weiterer Montage werden der Boden der Vorrichtung und die vorstehenden, ineinander verschlungenen Anschlussleiter einem Komplettlötungs-Prozess ausgesetzt (wie beispielsweise Tauch- oder Schwalllöten). Jede vorhandene Drahtisolierung an den ineinander verschlungen Anschlussleitern in dem Bereich der Verbindung wird von dem geschmolzenen Lötzinn während des Eintauch- oder des Schwalllötprozesses abisoliert. Überflüssiges Flussmittel wird dann unter Anwendung irgendeiner Anzahl von konventionellen Techniken entfernt.
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, die in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen genommen werden, vollständiger ersichtlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer mikroelektronischen Stand-der-Technik-Verpackungs-Vorrichtung, welche die elektrische Verbindung von Bauteil-Anschlussleitern darstellt, welche den DIP-Ausgangsanschluss und die Rinne anwendet.
2 zeigte einen vertikalen Querschnitt einer Stand-der-Technik-Verbindungsvorrichtung, welche die Details eines Durchgangsloch-Verbindunganschlusses darstellt.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Stand-der-Technik-Durchgangsloch-Verbindungsvorrichtung, welche die Bodenfläche darstellt, welche aufgedruckte Schaltkreiselemente aufweist.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Durchgangsloch-Verbindungsvorrichtung der Erfindung, die eine Mehrzahl von darin eingebauten Ringspulen aufweist.
5 ist eine Querschnittsansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform aus 4, geschnitten entlang Linie 5-5.
6 ist eine Querschnittsansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform aus 4, geschnitten entlang Linie 6-6.
7 ist eine Draufsicht auf eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach der Einkapselung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezug wird nun auf die Zeichnungen genommen, wobei gleiche Bezugsziffern sich durchweg auf gleiche Bauteile beziehen.
4 stellt eine erste bevorzugte Ausführungsform der Durchgangsloch-Verbindungsvorrichtung der Erfindung dar, wie sie vor der endgültigen Vorrichtungsmontage konfiguriert ist. Wie in 4 gezeigt, besteht die Durchgangsloch-Verbindungsvorrichtung hauptsächlich aus einem kistenförmigen Basisteil 10, welches einen Innenhohlraum 12 aufweist. Innerhalb des Hohlraums 12 sind eine oder mehrere Element-Barrieren 14 angeordnet, die den Hohlraum in eine oder mehrere diskrete Ausnehmungen 16 trennen. In dieser Ausführungsform weist jede Barriere ein oder mehrere Durchgangslöcher 15 auf, welche detaillierter unten erläutert werden. Die individuellen Ausnehmungen 16 sind zum Aufnehmen irgendeines von einer Vielzahl von unterschiedlichen elektrischen Elementen geformt, wie beispielsweise Ringinduktionsspulen 18, wie in 4 gezeigt. Während die hierein dargestellte Diskussion spezifisch für die dargestellten Ringinduktionsspulen 18 ist, ist anzunehmen, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen elektronischen Bauteilen mit gleichem Erfolg in Verbindung mit der Erfindung angewendet werden kann.
Eine Induktionsspule 18 weist typischerweise einen Doughnutförmiges Eisenkernteil 20 auf, um welchen Spulen mit dünn bemessenen Draht gewickelt sind, wobei die Enden des Drahtes sich nach außen erstrecken und Anschlussenden oder Anschlussleiter 22 ausbilden. Die Induktionsspulen 18 der vorliegenden Ausführungsform sind in dem Hohlraum 12 und dessen jeweiligen Ausnehmungen 16 derartig angeordnet, dass die Zentralachse jedes Spulen-Elements mit der von all den anderen Spulen-Elementen ausgerichtet ist, wie in 4 gezeigt. Diese Anordnung ist wünschenswert, da ein Minimum an Raum zum Unterbringen einer gegebenen Anzahl von Spulen benötigt wird und die Feld-Wechselwirkungen zwischen jedem Spulen-Element und dessen benachbarten Element (Elementen) im Allgemeinen räumlich gleichförmig und von Spule zu Spule konsistent sind. Dies hilft jedes Potential (Spannung), welches von wechselnden magnetischen oder elektrischen Feldern erzeugt wird, zu verteilen, die während des Betriebs gleichmäßiger entlang den Windungen jedes Elements präsent sind, wodurch die Gesamtlebensdauer der Vorrichtung erhöht wird und das "Abstimmen" der elektrischen Antwort auf die Verpackung als ein Ganzes erlaubt wird. Andere Spulenanordnungen, welche in Übereinstimmung mit diesen Aufgaben sind, können jedoch auch verwendet werden.
Die Barrieren 14, die den Hohlraum 12 in einzelne Element-Ausnehmungen 16 definieren, sind zum Erleichtern der vorangehenden Lagebeziehung der Spulenelemente 18 in dem Hohlraum ausgebildet oder angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform sind diese Barrieren einstückig mit dem Basisteil 10. Das Basisteil ist ferner mit einer Mehrzahl von Stegen 26 und komplementären Nuten 28 versehen, welche sich entlang der oberen Fläche 30 und vertikal entlang den Seiten 32 des Basisteils 10 herunter erstrecken. Diese Stege 26 und Nuten 28 erleichtern den Anschluss der Spulenelement-Anschlussleiter 22 an die individuellen Ausgangsanschlüsse 4 der Tragstreifen-Anschlüsse gemäß den existierenden Stand der-Technik-Verfahren, wie in 1 gezeigt. Das Basisteil 10 und die Barrieren 14 sind vorzugsweise aus einem geeigneten gegossenem nicht-leitenden Material konstruiert, wie beispielsweise einem Hochtemperatur-Flüssigkristallpolymer, wie beispielsweise jenes, welches unter dem Warenzeichen RTP 3407-4 erhältlich ist, oder das Äquivalent davon. Das Material sollte einen Temperaturwiderstand von ungefähr vierhundert-neunzig Grad Fahrenheit (zweihundert-vierundfünfzig Grad Celsius) oder höher für zwischen drei oder zehn Sekunden haben. Die Dicke der Seitenwände 24 des Basisteils sollte in der Minimal-Größenordnung von ungefähr 0,015 Zoll (0,381 mm) sein.
Nun mit Bezug auf die 5 und 6, es ist zu sehen, dass die Ausnehmungen 16 in dem Basiselement 10 vorzugsweise eine Tiefe von grob der Hälfte der Gesamthöhe der Spulenelemente 18 und eine Breite haben, welche das Positionieren des Spulenelements innerhalb der Ausnehmung 16 ohne unangemessenes seitliches Spiel unterbringt.
In der bevorzugten Ausführungsform sind drei Durchgangslöcher in jeder Barriere vorgesehen, wobei eines von denen 15 in 5 dargestellt ist. Diese drei Durchgangslöcher durchqueren die Vertikal-Dicke der Barriere, wobei sie einen Durchgang zwischen der oberen Fläche jeder Barriere und der Bodenfläche 36 des Basisteils 10 bilden. Wie zu sehen ist, vereinfacht diese Anordnung die elektrische Verbindung der Anschlussleiter von einem Spulenelement 18 an ein oder mehrere andere Elemente. Demgemäß ist ein Durchgangsloch-Durchmesser, jeder mit einem gewissen Grad an Übergröße, zum Aufnehmen von zwei oder mehreren Spulen-Anschlussleitern 22 dimensioniert. Die Länge der Durchgangslöcher (ausschließlich des unten diskutierten Führungsmittels 38) ist zum Steuern des Effekts des Flussmittels dimensioniert, welches während des Lötprozesses via der Dochtwirkung die Anschlussleiter 22 hinauf fließt; diese Länge wird basierend auf der Größe und Anzahl der Anschlussleiter innerhalb des Durchgangslochs und den Eigenschaften des verwendeten Flussmittels festgelegt. Typischerweise reicht ein Durchgangsloch von einer Länge von größer als ungefähr 0,050 Zoll (1,25 mm) aus, um die Effekte des via der Dochtwirkung fließenden Flussmittels zu lindern. Die Anschlussleiter 22 werden vor der Montage miteinander verdrillt, wobei der sich ergebende Verbund-Anschlussleiter 23 durch das zugehörige Loch 15 hindurch in eine vorbestimmte Tiefe eingefädelt wird, wie unten diskutiert. Die Anordnung der Löcher innerhalb der Barrieren 14 minimiert den zusätzlichen Drahtverlauf, der zum Ausbilden einer Verbindung zwischen zwei oder mehreren elektronischen Elementen benötigt wird und hilft jedweden kapazitiven Effekte oder eine Spulen"Umführung" während des Betriebs zu lindern, was mit dem Anordnen der Spulenverbindung näher zu den Tragstreifen-Ausgangsanschlüssen 4 verknüpft sein kann. Es ist jedoch anzumerken, dass die oben erwähnten Durchgangslöcher in jeder Anzahl von unterschiedlichen Stellen und in einer Vielzahl von unterschiedlichen Orientierungen innerhalb der Verpackungen angeordnet werden können, während sie immer noch die Aufgaben der Erfindung erfüllen.
Zusätzlich sind die Durchgangslöcher 15 der vorliegenden Ausführungsform je mit Führungsmitteln 38 versehen, welche in der dargestellten Ausführungsform die Form von halb-konischen Flächen 39 annehmen. Wie in 5 und 6 gezeigt, weist die Führung 38 zusammen mit dem Durchgangsloch 15 eine typische Trichter-Konfiguration auf. Diese Führungen ermöglichen ein schnelles und einfaches Einführen der Anschlussleiter der Bauteile in ihre jeweiligen Durchgangslöcher, wie die Bauteile in ihre Ausnehmungen während der Montage angeordnet werden. Diese Einrichtung hilft, die benötigte Arbeitszeit zum Einsetzen der Anschlussleiter in die Durchgangslöcher zu verringern und verbessert die Wiederholbarkeit und Verlässlichkeit des Fertigungsprozesses. Natürlich können die Führungsmittel 38 aus jeder Vorrichtungs-Konfiguration oder anderen Elementen bestehen, welche zum einfachen Einsetzen der Anschlussleiter in deren zugehörige Durchgangslöcher bereitgestellt sind.
7 stellt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Durchgangsloch-Verbindungsvorrichtung der Erfindung dar. In dieser Ausführungsform sind eine Mehrzahl von elektronischen Element-Ausnehmungen 16 innerhalb des Hohlraums 12 mittels Barrieren 14 ausgebildet, die derart konfiguriert sind, dass die Ausnehmungen 16 in einer üblichen Orientierung und im Wesentlichen in zwei parallelen Reihen 27, 29 definiert sind. Jede Ausnehmung 16 in jeder Reihe ist mittels der jeweiligen Barrieren 14a, 14b von der nächsten getrennt und die erste und die zweite Reihe 27, 29 sind insgesamt von einer Barriere 25 getrennt, welche entlang der Länge des Hohlraums 12 verläuft. Die Anzahl von Ausnehmungen in der ersten Reihe 27 ist geringer als jene für die zweite Reihe 29, um die Einlagerung einer Serie von Durchgangslöchern 15 in den verdickten Barrieren 14b der zweiten Reihe 29 zu ermöglichen. Diese Durchgangslöcher erlauben das Miteinander-Verbinden von Anschlussleiter der unterschiedlichen elektronischen Elemente 18, welche in den Ausnehmungen eingebaut sind, wodurch bei der Trassierung und dem Miteinander-Verbinden der Anschlussleiter eine größere Flexibilität während sowohl der Konstruktions- als auch der Montage-Phasen bereitgestellt wird. Außerdem sind wie in der ersten Ausführungsform die Durchgangslöcher im ausreichenden Abstand von den Trägerstreifen-Anschlussnuten 28, sodass jede Feld-Wechselwirkung zwischen den Element-Anschlussleitern und den Anschlüssen minimiert wird.
Das Montageverfahren der Durchgangsloch-Verbindungsvorrichtung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 4 und 5 erläutert. Zuerst werden die Spulenelement-Anschlussleiter 22 von den einzubauenden elektronischen Elementen zu Anschlussleiter-"Gruppen" verdrillt, um einen adäquaten Kontakt sicherzustellen. Diese Gruppen werden dann in den Oberteil der Durchgangslöcher 15 derart eingeführt, dass sie leicht unter der Bodenfläche 36 (ungefähr 0,01–0,05 Zoll; 0,254–1,27 mm) vorstehen, wie durch die Pfeile 37 in 6 gezeigt. Wenn alle derartigen Elemente und Anschlussleiter-Gruppen in ihren jeweiligen Ausnehmungen und Durchgangslöchern eingeführt worden sind und korrekt positioniert sind, werden die verbleibenden Bauelemente einschließlich der Trägerstreifenanschlüsse 4 auf der Vorrichtung wie in US Patent Nr. 5,015,981 erläutert montiert, obwohl anzumerken ist, dass ein vergleichbarer Montageprozess verwendet werden kann. Als nächstes werden die Anschlussleitergruppen und die Trägerstreifen-Anschlüsse gleichzeitig gelötet, unter Anwendung von Schwalllöten, Tauchlöten oder anderen vergleichbaren Techniken, von denen alle in der Technik gut verstanden werden. Das Anwenden dieser Techniken für diese Verwendung bietet die Vorteile von einer reduzierten Fertigungsarbeit und einer vereinfachten Bearbeitung an, da keine individuelle Lötstelle benötigt wird. Außerdem, weil die miteinander verbundenen Anschlussleiter, wie bei den Stand-der-Technik-Verfahren, nicht starr an irgendeinen Abschnitt des Basiselements 10 montiert sind, werden die schädlichen Effekte thermischer Expansion/Kontraktion während des Verpackens eliminiert, weil jede Lötstelle 50 ein wenig frei zu bewegen ist, sowohl längs als auch seitlich innerhalb ihres jeweiligen Durchgangslochs 15. Diese Anordnung stellt den miteinander verbundenen Anschlussleitern und den Lötstellen auch einem gewissen Grad einer mechanische Stabilität bereit, sodass keine unzulässige mechanische Belastung an den Anschlussleitern 22 während der Montage oder des Einkapselungsprozesses angelegt wird (d. h. die Verbindungsstelle ist innerhalb ihres Durchgangsloch effektiv "eingefangen", wodurch den angeschlossenen Spulelementen 18 und der ganzen Baugruppe Stabilität verliehen wird).
Wenn der oben erwähnte Lötprozess beendet ist, wird das Flussmittel dann mit einem Isopropyl-Alkohol unter Anwendung eines Ultraschallreinigers oder einem vergleichbaren Mitteln gereinigt. Nachdem die Vorrichtung inspiziert ist, wird sie dann in einem geeigneten Kunststoff- oder Polymermaterial eingekapselt, welches Material eine glatte rechteckige Verpackung bildet, wie in 8 dargestellt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise in einem wärmeausgehärteten IC Qualitäts-Epoxydharz 56 eingekapselt, wie beispielsweise jenes, welches von Dexter unter dem Warenzeichen HYSOL MG25F-05 erhältlich ist, oder ein Äquivalent davon. Danach wird der Trägerstreifen geschnitten und in einer Gesenkpresse oder dergleichen geformt, um die Ausgangsanschlüsse 4 in einer geeigneten Form fertig zu bearbeiten, entweder zum Schraub- oder Steck-Montieren, wie gewünscht.

Claims

Elektronische-Element-Verbindungsvorrichtung, aufweisend: ein Basisteil (10), welches einen Außenboden (36) und Seitenflächen (32) und einen Innen-Hohlraum (12) aufweist; zwei oder mehrere elektronische Elemente (18), wobei jedes elektronische Element mindestens einen diesem zugehörigen elektrischen Anschlussleiter (22) aufweist; eine Barriere (14), die in dem Hohlraum angeordnet ist, sodass darin eine Mehrzahl von Ausnehmungen (16) ausgebildet wird, wobei jede der Ausnehmungen zum Aufnehmen eines der elektronischen Elemente gestaltet ist; und ein Durchgangsloch (15), welches sich zwischen dem Innen-Hohlraum und mindestens einem der Boden- oder Seitenflächen erstreckt; die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Anschlussleiter von zwei oder mehreren der elektronischen Elemente miteinander verdrillt sind und sich durch das Durchgangsloch erstrecken, nicht an dem Basisteil montiert sind, sodass die elektrischen Anschlussleiter sich in Bezug auf das Durchgangsloch bewegen können.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Basisteil eine hauptsächlich rechteckige Außenkonfiguration aufweist.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Durchgangsloch das Basisteil im Bereich der Überlappung des Basisteils und der Barriere durchdringt.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Durchgangsloch im Wesentlichen innerhalb der Barriere angeordnet ist.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Element eine Mikrominiatur-Induktionsspule ist.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ausnehmungen im Wesentlichen in einer Reihe angeordnet sind.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine dem Durchgangsloch zugehörige Draht-Anschlussleiter-Einfügungs-Führung (38) aufweist.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verbindungsvorrichtung eine Mehrzahl von Nuten (28) aufweist, wobei jede Nut (28) zum Aufnehmen eines leitfähigen elektrischen Trägerstreifen-Ausgangs-Anschlusselements (4) ausgerichtet ist, und wobei das Durchgangsloch im Wesentlichen im Abstand zu der Mehrzahl von Nuten angeordnet ist.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das elektronische Element elektrisch an einen einzelnen elektrischen Anschluss (4) angeschlossen ist, der in einem der Mehrzahl von Nuten aufgenommen ist.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass sie ein nichtleitendes Material aufweist, welches das Basisteil, die Barriere und die elektronischen Elemente einkapselt.
Verbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Basisteil aus einem Hochtemperatur-Flüssigkristall-Polymer konstruiert ist.
Verfahren zum Ausbilden einer elektronischen Verbindungsvorrichtung, aufweisend: Ausbilden eines Basisteils (10), aufweisend: – Seiten- (32) und Boden- (36) Außenflächen, – eine Barriere (14), die in dem Hohlraum angeordnet ist, sodass darin eine Mehrzahl von Ausnehmungen (16) ausgebildet wird, wobei jede der Ausnehmungen zum Aufnehmen eines der elektronischen Elemente gestaltet ist, und – ein Durchgangsloch (15), welches sich zwischen dem Innen-Hohlraum und mindestens einem der Boden- oder Seitenflächen erstreckt; Anordnen eines ersten und eines zweiten elektronischen Elements, wobei jedes mindestens einen elektrischen Anschlussleiter (22) aufweist, in den Ausnehmungen des Basisteils; Verdrillen des mindestens einem Anschlussleiters des ersten elektronischen Elements mit mindestens einem Anschlussleiter des zweiten elektronischen Elements; und Einsetzen der verdrillten Anschlussleiter des ersten und des zweiten elektronischen Elements in das mindestens eine Durchgangsloch; das Verfahren, dadurchgekennzeichnet, dass die verdrillten Anschlussleiter durch das mindestens eine Durchgangsloch derart eingesetzt sind, aber nicht an dem Basisteil montiert sind, dass sich die verdrillten Anschlussleiter in Bezug auf das mindestens eine Durchgangsloch bewegen können.
Verfahren gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend: elektrisches Anschließen des mindestens einen Anschlussleiters des ersten elektronischen Elements an einen elektrischen Anschluss (4); und Einkapseln des Basisteils, des ersten und des zweiten elektronischen Elements und des elektrischen Anschlusses mit einem nichtleitenden Material, sodass ein Vorrichtungs-Gehäuse ausgebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Verfahren den Schritt des Lötens von elektrischen Anschlussleitern, welche dem ersten und dem zweiten elektronischen Element zugehörig sind, aufweist, wobei das Löten unter Verwendung eines Schwalllötprozesses durchgeführt wird.