用于制造三維電路裝置的方法和電路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造三維電路裝置、尤其注塑成型電路裝置的方法，以及由此可制造的電路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在空間上擴展的三維注塑成型電路裝置一一所謂的MID電路裝置(模塑互聯(lián)裝置，MID)的制造一般分多個步驟進行。首先在注塑成型方法中制造例如具有多個階梯或凹部的電路載體。隨后將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)施加到電路載體的表面上，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)稍后例如用作印制導(dǎo)線或者連接結(jié)構(gòu)或接觸結(jié)構(gòu)。通過這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)例如可以將各個元件相互電連接。
[0003]為此建立PCK(printed Circuit board kollmorgen:印制電路板科爾摩根)和SKff (Sankyo Kasei Wiring board:三共接線板)注塑成型方法，其中，如此相互組合可金屬化層和不可金屬化層，使得可金屬化層在電路載體表面上形成所期望的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。隨后將金屬化施加到整個電路載體的表面上，但其僅僅在可金屬化層上保持粘附。該金屬化根據(jù)形狀例如形成在表面上的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
[0004]此外，電路載體——例如印制電路板(PCB)——的表面處理是已知的。電路載體的結(jié)構(gòu)化例如可以借助于激光實現(xiàn)。
[0005]此外，沖壓方法是已知的，其中，例如將導(dǎo)電金屬箔施加到電路載體表面上并且將該導(dǎo)電金屬箔通過沖壓沖頭在相應(yīng)的位置上壓到電路載體的表面中。同樣已知的是，通過由導(dǎo)電材料在相應(yīng)位置上的沉積、例如通過汽化滲鍍將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)施加到電路載體表面上。
[0006]這樣的方法一般僅僅允許電路裝置的相對特定的構(gòu)造并且一定程度上是昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)了一種用于制造三維注塑成型電路裝置的方法，該方法能夠以相對小的成本實現(xiàn)不同的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在空間上擴展的電路載體上的構(gòu)造。此外，還實現(xiàn)了一種相應(yīng)的注塑成型電路裝置。
[0008]電路載體的表面例如可以具有多個階梯或凹部，其中，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)也可以至少部分地遵循該高度輪廓。這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)根據(jù)應(yīng)用也能夠從電路載體表面突出或者設(shè)置在表面之下。這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)例如構(gòu)成由多個印制導(dǎo)線區(qū)段組成的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，通過所述多個印制導(dǎo)線區(qū)段可以附加地控制一個或多個設(shè)置在電路載體上的元件。所述印制導(dǎo)線區(qū)段在此也可以通過電路載體一一例如從上側(cè)到下側(cè)地延伸。
[0009]該電路載體以注塑成型方法制造，其中，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在電路載體的制造中已經(jīng)一起引入或集成到電路載體中，其中，在電路載體與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間可以構(gòu)造優(yōu)選材料鎖合連接或者化學(xué)連接。
[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)實現(xiàn)一些優(yōu)點:通過實現(xiàn)材料鎖合連接或化學(xué)連接的方式，可以避免在強應(yīng)力例如振動的情況下導(dǎo)電結(jié)構(gòu)從電路載體松脫；因此，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)固定地包括在電路載體中。由此也可以省去附加的電鍍工藝，在所述電鍍工藝中將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與電路載體材料鎖合地連接。
[0011]這尤其通過以下方式實現(xiàn)，即作為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)使用例如聚合物連同包括在其中的金屬顆粒，例如銀導(dǎo)電膏或焊膏。那么，可以在注塑成型時在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的聚合物與電路載體的在注塑成型方法中注塑的絕緣材料、優(yōu)選塑料之間構(gòu)造材料鎖合連接。此外，在相應(yīng)選擇的材料的情況下也可以導(dǎo)致在塑料與聚合物之間的至少部分的化學(xué)連接，其方式是，它們相互化學(xué)反應(yīng)。
[0012]為了構(gòu)造導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，首先提供至少兩個注塑成型模具，所述注塑成型模具可以接合在一起并且在接合之后在其間形成空腔。為了制造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也可以使用兩個以上的注塑成型模具，它們隨后相應(yīng)地組合地同樣限定一個空腔；因此，該空腔通過注塑成型模具的表面或作用面限界，其中，它們近乎構(gòu)成由電路載體和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)組成的待制造的注塑成型電路裝置的“陰極(Negativ) ”。在此，僅僅將注塑成型模具表面的限界空腔的區(qū)域稱為作用面。作用面可以幾乎任意地成型，它們例如可以是弧形的或者具有多個凸肩。
[0013]導(dǎo)電結(jié)構(gòu)以優(yōu)選膠狀或糊狀的導(dǎo)電材料、例如具有聚合物和導(dǎo)電顆?！缃饘兕w粒一一的膏、尤其銀導(dǎo)電膏或焊膏的形式施加到所述注塑成型模具中的至少一個注塑成型模具的作用面上，其中，以導(dǎo)電材料“書寫”或“繪制”由多個印制導(dǎo)線區(qū)段組成的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。該施加在此例如可以通過印制(噴涂式)或點膠(Dispensen)實現(xiàn)，其中，在印制時連續(xù)提供該材料并且在點膠時是點滴式的。但其他施加方法也是可能的。
[0014]在該狀態(tài)中，該導(dǎo)電材料可以首先是弱導(dǎo)電的，因為金屬顆粒在聚合物中具有相互間相對大的間隔。如果隨后使導(dǎo)電材料固化，其方式是，例如通過加熱使其硬化，則導(dǎo)電材料尤其聚集在一起，由此其體積減小并且金屬顆粒相互拉近(aneinander gezogen)直至顆粒中的大部分接觸；因此導(dǎo)電材料變得更能導(dǎo)電。
[0015]由此可以實現(xiàn)如下優(yōu)點，即以簡單方式可以幾乎任意調(diào)節(jié)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的走向，因為可以任意“書寫”注塑成型模具的作用面，其中，靈活性僅僅受硬化的導(dǎo)電材料的粘性和最小直徑限制。因此對于施加金屬化不再受事先要耗費地制造的3D掩膜約束并且可以將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的走向快速匹配于新的應(yīng)用。也可以調(diào)節(jié)并因此在不同的范圍上改變導(dǎo)電材料的高度或直徑。
[0016]在導(dǎo)電材料固化或硬化之后如此組合注塑成型模具，使得作用面與施加在其上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)構(gòu)造空腔。隨后將絕緣材料例如塑料，例如通過在注塑成型模具之一中的小開口注塑到該空腔中，從而塑料施加到作用面上并且施加到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上，其中，這些作用面和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)也可以至少部分地由塑料包圍。在空腔中排擠的空氣可以通過附加的通風(fēng)口逸出。在此可以已經(jīng)構(gòu)成在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所填充的塑料之間的材料鎖合連接或化學(xué)連接，其方式是，膏的聚合物與塑料化學(xué)反應(yīng)。因此有用的是，用于導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的材料可以與注塑的絕緣材料至少部分地化學(xué)連接(chemische Verbindung)或者與之材料鎖合連接。
[0017]如果空腔完全充以塑料，則使該塑料硬化并且隨后又去除注塑成型模具。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在此可以容易地從作用面松脫，因為與塑料的連接比與注塑成型模具作用面的連接更強。也可能的是，在施加導(dǎo)電材料之前附加地處理作用面，從而導(dǎo)電結(jié)構(gòu)還可以更簡單地松脫。
[0018]剩下具有電路載體的注塑成型電路裝置，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)添加到電路載體中。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的表面和注塑成型電路載體的表面優(yōu)選過渡到彼此中，因為兩者直接貼靠在注塑成型模具的作用面上并且所注塑的塑料可以流入到可能構(gòu)成的間隙中。
[0019]因此，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在電路載體上的走向有利地與完成的電路載體的附加的處理或結(jié)構(gòu)化無關(guān)，而是可以已經(jīng)事先確定。因此，在注塑成型之后該裝置在大小和整體上是已經(jīng)完成的。僅僅附加的電子元件或電元件或例如到用電器的電連接端可以與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)連接，其中，為此可以設(shè)有另外的連接結(jié)構(gòu)，例如金屬片，所述金屬片同樣可以在注塑成型之前已經(jīng)施加到注塑成型模具的作用面上并且可以與導(dǎo)電材料處于連接中。該連接結(jié)構(gòu)使電過渡變得容易，例如通過與例如電線的焊接或粘接。
[0020]有利地，也能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的更復(fù)雜的走向。例如也可以將導(dǎo)電材料的多個層相疊地施加到作用面上，其中，這些層可以通過絕緣層相互分離。因此也可能的是，在注塑成型電路裝置中制造交叉的印制導(dǎo)線。此外，在注塑成型之前也可以將另外的電元件或電子元件一一例如電阻或晶體管施加到作用面上并且將其與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)連接，從而這些電元件或電子元件在注塑塑料時同樣被一起塑封。由此也可以有利地保護這些元件免受環(huán)境影響。
【附圖說明】
[0021]圖la、b:兩個注塑成型模具，其具有構(gòu)造在其作用面上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0022]圖2:根據(jù)圖1a的具有附加結(jié)構(gòu)的注塑成型模具的作用面；
[0023]圖3:在組合狀態(tài)下在注塑塑料之前的注塑成型模具；
[0024]圖4:根據(jù)第一實施方式的完成的注塑成型電路裝置；
[0025]圖5:根據(jù)第二實施方式的完成的注塑成型電路裝置；以及
[0026]圖6:根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1a和Ib示出了兩個注塑成型模具1、2，其中，第一注塑成型模具I實施為長方體而第二注塑成型模具2實施為具有凹部3的長方體。兩個注塑成型模具1、2的基本面的棱邊長度幾乎相同，從而兩個注塑成型模具1、2可以相互平齊地放置。注塑成型模具1、2以其實施為作用面的表面1.1、2.1和側(cè)面2.2限定待制造的注塑成型電路裝置4的外形，也就是說它們形成注塑成型電路裝置4的“陰極”，所述注塑成型電路裝置4在圖4和5中的兩個例子中示出。這兩個所示出的注塑成型模具1、2在此僅僅表示簡單的實施方式；然而也可以應(yīng)用兩個以上例如具有多個階梯和凹部的注塑成型模具，以便獲得復(fù)雜的在空間上擴展的注塑成型電路裝置4。
[0028]為了制造在圖4和5中示出的注塑成型電路裝置4，首先在第一步驟Stl中將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)6.1,6.2施加到注塑成型模具1、2上。為此，將導(dǎo)電材料5例如粘性膏、尤其銀導(dǎo)電膏或焊膏施加到注塑成型模具1、2上。根據(jù)圖la，將導(dǎo)電