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Title:
COMPONENT, USE THEREOF AND METHOD FOR CODING AN ELECTRIC MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/099728
Kind Code:
A1
Abstract:
A component (2) is arranged as a coding means on a circuit carrier in order to code an electric module. Said component comprises a base body (26) made of metal and has a coding (25) for identifying the module fitted with said component, whereby the component (2) can be coded before it is disposed on the circuit carrier (1) or in a position in which it is arranged on the circuit carrier (1) prior thereto.

Inventors:
ZIMMERMANN HARALD (DE)
RAPPL HANS (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/001853
Publication Date:
December 12, 2002
Filing Date:
May 22, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ZIMMERMANN HARALD (DE)
RAPPL HANS (DE)
International Classes:
G06K1/12; (IPC1-7): G06K1/12
Foreign References:
DE2416652A11975-10-16
EP0667642A11995-08-16
EP0121150A11984-10-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 254 (E - 533) 18 August 1987 (1987-08-18)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 01 28 February 1995 (1995-02-28)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bauteil für eine elektronische Baugruppe, mit einem Grundkörper (26) aus Metall, und mit einer Codierung (25) zum Kennzeichnen der mit dem Bauteil bestückten Baugruppe.
2. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Grundkörper (26) eine Aluminiumschicht (22) enthält.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einer Co dierschicht (21) für die Codierung.
4. Bauteil nach Anspruch 2 in Verbindung mit Anspruch 3, bei dem die Codierschicht (21) über der Aluminiumschicht (22) angeordnet ist.
5. Bauteil nach Anspruch 3, bei der die Codierschicht (21) empfindlich für eine Laserbestrahlung ist.
6. Bauteil nach Anspruch 3, bei der die Codierschicht (21) als Eloxaloschicht ausgebildet ist.
7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper eine Kupferschicht (23) enthält.
8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper eine Zinnschicht (24) enthält.
9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Codierung (25) als optische Codierung ausgebildet ist.
10. Verwendung eines Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Codieren einer elektronischen Baugruppe, durch Anordnen des Bauteils (2) auf einem Schaltungsträ ger (1) der elektronischen Baugruppe.
11. Verfahren zum Codieren einer elektronischen Baugruppe, bei dem ein Bauteil (2) aus Metall auf einem Schaltungs träger (1) der Baugruppe angeordnet wird, und bei dem das auf dem Schaltungsträger (1) angeordnete Bauteil (2) anschließend mit einer Codierung (25) verse hen wird.
12. Verfahren zum Codieren einer elektronischen Baugruppe, bei dem ein Bauteil (2) aus Metall mit einer Codierung (25) versehen wird, und bei dem das mit der Codierung (25) versehene Bauteil (2) anschließend auf einem Schaltungsträger (1) der Baugrup pe angeordnet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem das Bauteil (2) auf den Schaltungsträger (1) aufgelötet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem das Bauteil (2) auf den Schaltungsträger (1) geklebt wird.
Description:
Beschreibung Bauteil, Verwendung eines solchen Bauteils sowie Verfahren zum Codieren einer elektronischen Baugruppe Die Erfindung betrifft ein Bauteil, eine Verwendung eines solchen Bauteils sowie ein Verfahren zum Codieren einer e- lektronischen Baugruppe.

Bei elektronischen Geräten mit sicherheitskritischen Funktio- nen innerhalb der Kraftfahrzeugelektronik, wie z. B. Airbag- Steuergeräten, ABS-Steuergeräten etc. muss die Rückverfolg- barkeit (Traceability) jeder einzelnen elektronischen Bau- gruppe des Geräts während des gesamten Fertigungsprozesses sichergestellt werden. Dazu müssen Schaltungsträger einer Baugruppe mit einem eindeutigen und nach Durchführung sämtli- cher Herstellungsschritte der Baugruppe noch sicher automa- tisch lesbaren Code-als Klarschrift, Barcode, 2D-Code wie z. B. Datamatix, etc-versehen werden.

Bekannt sind unterschiedliche Lösungen zur Codierung einer elektronischen Baugruppe. Bislang wurden beispielsweise be- druckte Kunststoffetiketten auf eine solche elektronische Baugruppe aufgeklebt.

Nachteil dieser Codierung ist, dass solche Etiketten gewöhn- lich einen großen Bauraum beanspruchen. Zudem sind nur wenige Etikettenmaterialen und/oder Etikettenklebstoffe geeignet, um sämtlichen Herstellungsschritten einer elektronischen Bau- gruppenfertigung standzuhalten.

Alternativ werden Schaltungsträger einer elektronischen Bau- gruppe direkt mittels eines Tintenstrahls bedruckt.

Hier ist jedoch die Lesbarkeit des derart aufgedruckten Codes stark abhängig vom Kontrast zwischen der Tintenfarbe und der Oberfläche des Schaltungsträgers.

Ferner ist bekannt, dass Schaltungsträger mittels Lasersyste- men direkt beschriftet werden. Hierbei wird bei der betref- fenden Leiterplatte der Lötstopplack von darunter liegenden Kupferfläche abgetragen und somit ein von Scannern oder CCD- Kameras lesbarer Hell-Dunkel-Kontrast erzeugt.

Auch hier kann der Kontrast zwischen Codeschrift und Hinter- grund nicht ausreichend sein, insbesondere wenn produktions- bedingte Variationen des Lötstopplacks den Prozess des Abla- sens beeinträchtigen oder aber bereits starke Oxidation des Kupfers eingesetzt hat. Bei keramischen Schaltungsträgern müssen zudem auf die Keramik abgestimmte Schichten auf selbi- ge aufgebracht werden, damit nach dem anschließenden Laser- prozess ein ausreichender Kontrast gewährleistet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Codierungsmittel, eine Verwendung des Codierungsmittels sowie ein Codierungs- verfahren für eine elektronische Baugruppe anzugeben, bei dem die Lesbarkeit des Codes auch nach sämtlichen Herstellungs- schritten der elektronischen Baugruppe noch sichergestellt ist.

Der das Codierungsmittel betreffende Teil der Aufgabe wird durch das Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ge- löst.

Der auf die Verwendung des Codierungsmittels gerichtete Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst.

Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale der nebengeordneten Anspruche 11 und 12 gelöst.

Als Codierungsmittel wird dabei ein Bauteil mit einem Grund- körper aus Metall und mit einer Codierung verwendet.

Dieses vorzugsweise in Form eines Metallplättchens ausgebil- deten Bauteil ist insbesondere bezüglich eines Schaltungsträ- gers der Baugruppe SMD (Surface Mounted Device)-bestückbar.

Demgemäß kann das Bauteil auf den Schaltungsträger geklebt oder gelötet werden. Dabei kann das Bauteil mit jedem Bestü- ckungssystem-insbesondere von Hand, semiautomatisch-wie ein beliebiges elektrisches Bauelement auf den Schaltungsträ- ger für die elektronische Schaltung aufgebracht werden.

Das Bauteil als Codierungsmittel kann in beliebiger Form vor seiner Weiterverarbeitung verpackt sein, z. B. als Schüttgut, gegurtet oder auf einem Klebefilm. Die Verpackung wird verar- beitungsspezifisch definiert.

Vorzugsweise enthält das Bauteil eine Codierschicht, insbe- sondere eine Eloxal"schicht, in die mittels eines Lasers eine geeignete Codierung eingebrannt werden kann. Dabei ist die Eloxalschicht vorzugsweise über einer Aluminiumschicht des Bauteils angeordnet, so dass das Laserbeschriften auf einer eloxierten Aluminiumoberfläche erfolgt. Damit wird ein opti- maler Kontrast erreicht.

Der Platzbedarf für dieses Bauteil richtet sich ausschließ- lich nach dem Beschriftungsinhalt. Bei einer Codierung mit- tels Laserbestrahlung kann eine deutlich geringere Codierflä- che erzielt werden als bei einer direkt auf den Schaltungs- träger mit einem Tintenstrahl aufgebrachten Codierung oder einem Codierungsetikett.

Die Codierung weist hohe mechanische und thermische Bestän- digkeit auf über den gesamten Herstellungsprozess einer e- lektronischen Baugruppe hinweg. Damit wird eine hohe Lesesi- cherheit sowohl im gesamten Produktionsfluss als auch während des späteren Betriebs der Baugruppe erreicht. Die Beschrif- tungs-und Lesesicherheit bei Verwendung der beschriebenen metallenen Bauteile sind im Vergleich zum Laserdirektbe- schriften und Tintenstrahlaufdruck auf den Schaltungsträger

unabhängig von der Oberfläche bzw. der Oberflächenqualität des Schaltungsträgers.

Vorzugsweise ist das Bauteil lötbar, d. h. für Standard-SMD- Prozesse auf Leiterplatten verwendbar. Dabei weist das Bau- teil auf der einen Seite eine eloxierte Aluminiumoberfläche für die Laserbeschriftung auf, auf der Rückseite eine Zinn- schicht zur Anbindung des Bauteils mit dieser seiner Lötseite an einen Schaltungsträger. Die Zinnschicht ist dabei vorzugs- weise auf eine Kupferschicht aufgebracht. Der Kupferschicht wiederum folgt die vorbeschriebenen Aluminiumschicht sowie die Codierschicht.

Das Bauteil wird als Codierungsmittel für eine elektronische Baugruppe und insbesondere einen Schaltungsträger dieser e- lektronischen Baugruppe verwendet. Dazu wird das Bauteil auf dem Schaltungsträger angebracht. Dies erfolgt im Sinne einer schwer lösbaren Verbindung, so dass stets die Codierung dem jeweiligen Schaltungsträger zugeordnet bleibt.

Die Lage und Orientierung des Bauteils auf dem Schaltungsträ- ger ist zunächst beliebig, ist aber abhängig von dem Layout der Schaltung sowie der Anordnung der Lesesysteme. in der Pro- duktion.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils bewirkt auf- grund der hohen mechanischen und thermischen Beständigkeit der darauf aufgebrachten Codierung in der gesamten Herstel- lungskette der elektronischen Baugruppe eine hohe Lesesicher- heit im gesamten Produktionsfluss.

Erfindungsgemäß werden zwei Herstellungsverfahren für eine codierte elektronische Baugruppe vorgeschlagen : Gemäß einer ersten Variante wird ein erfindungsgemäßes Bau- teil auf einen Schaltungsträger der Baugruppe aufgebracht.

Anschließend wird das auf dem Schaltungsträger angeordnete Bauteil mit einem Code versehen.

Alternativ wird das Bauteil vor dem Bestücken des Schaltungs- trägers codiert, d. h. das Bauteil ist bereits im Anlieferzu- stand am Bestückungsautomaten codiert. Dabei empfiehlt sich, die Bauteile im Vorfeld mit einer laufenden Nummer zu codie- ren und die Bauteile in gegurteter Form dem Bestückungsauto- maten zuzuführen. Bei der ersten Variante dagegen kann auf einfache Art und Weise ein individueller Code festgelegt wer- den. Die Bauteile werden uncodiert als gegurtete Metallplätt- chen oder im sogenannten"Bulk case"bereitgestellt.

Das Befestigen der Bauteile auf den Schaltungsträgern erfolgt vorzugsweise durch SMD-Lötprozesse. Dabei kann auf besonders einfache Art und Weise das Bauteil zusammen mit anderen e- lektronischen Bauelementen in einem Herstellungsschritt auf dem Schaltungsträger angebracht werden.

Alternativ kann das Bauteil auf den Schaltungsträger geklebt werden. In diesem Fall kann sich beispielsweise die Kupfer- schicht des Grundkörpers des Bauteils erübrigen.

Die Erfindung führt insgesamt zu einer reduzierten Anzahl von Bearbeitungsschritten und einem reduzierten Platzbedarf auf dem Schaltungsträger. Zudem muss die Güte der Schaltungsträ- geroberfläche nicht aufgrund der Codierung hoch gehalten wer- den.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen :

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Bauteil auf einem Schaltungs- träger im Querschnitt ; Figur 2 einen Querschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Bauteil ; Figur 3 einen Querschnitt durch ein weiteres erfindungsgemä- ßes Bauteil ; Figur 4 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Schal- tungsträgers mit einem erfindungsgemäßen Bauteil.

Gleiche Elemente erhalten figurenübergreifend gleiche Bezugs- zeichen.

Figur 1 zeigt ein Bauteil 2 als Codiermittel auf einem Schal- tungsträger 1. Das Bauteil 2 ist dabei auf dem Schaltungsträ- ger 1 durch einen SMD-Prozess angelötet. Das Lötzinn 3 ist zwischen dem Bauteil 2 und dem Schaltungsträger 1 ersicht- lich.

Das Bauteil 2 enthält einen Grundkörper 26 aus Metall. Das Bauteil 2 enthält weiterhin eine Codierung 25, so dass der mit dem Bauteil 2 verbundene Schaltungsträger 1 durch die Co- dierung 25 eindeutig festgelegt ist. Aufgrund dieser Codie- rung 25 kann der Fertigungsweg der elektronischen Baugruppe mit dem Schaltungsträger 1 nachvollzogen werden.

Figur 2 zeigt im Querschnitt eine singuläres erfindungsgemä- ßes Bauteil 2, welches zum Aufkleben auf einen Schaltungsträ- ger ausgebildet ist. Der Grundkörper des Bauteils 2 enthält lediglich eine Aluminiumschicht 22. Auf der Aluminiumschicht 22 ist eine Codierschicht 21 aufgebracht, in diesem Falle ei- ne Eloxal schicht, welche im folgenden mit einem Laser bear- beitet werden kann. Mit dem Laser können Strukturen aus der Eloxal°schicht herausgelöst werden, so dass je nach Laserfüh- rung ein bestimmtes Codemuster entsteht. Die bestehen blei- benden Codeschichtstege bilden zusammen mit den ausgelösten Stellen einen Code, der, insbesondere optisch-auch automa- tisiert-ausgelesen werden kann. Das Bauteil 2, das in Figur

2 als Querschnitt dargestellt ist, hat in der Draufsicht eine rechteckige Grundfläche. Bei dem Bauteil 2 handelt es sich somit um ein Metallplättchen.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungs- gemäßen Bauteils 2. Über die Aluminiumschicht 22 sowie die Codierschicht 21 hinaus-welche bereits aus der Ausführungs- form nach Figur 2 bekannt sind-, sind eine Kupferschicht 23 und eine Zinnschicht 24 vorgesehen. Der Grundkörper des Bau- teils 2 ist also aus Kupfer und Aluminium hergestellt. Die Codierschicht 21 wird entsprechend der Ausführungen zu Figur 2 bearbeitet. Die Zinnschicht 24 dient zum Anlöten des Bau- teils 2 auf einen Schaltungsträger.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Schaltungsträgers 1. Dabei sind metallene Kontaktflächen 5 auf dem Schaltungsträger 1 ersichtlich. Mittig in dem Aus- schnitt ist ein Bauteil 2 mit einer Codierung 25 auf einer großen Kontaktfläche 5 angeordnet. Dabei ist auch das Lötzinn 3 der Lötverbindung zwischen Bauteil 2 und Kontaktfläche 5 ersichtlich. Neben dieser Bauteilanordnung sind weitere SMD- Bauelemente 4, beispielsweise in Form von elektrischen Wider- ständen, im SMD-Prozess auf zugeordneten Kontaktflächen 5 an- gelötet.

Das Bauteil 2 in Figur 4 dient ausschließlich der Codierung des Schaltungsträgers. Die Codierung 25 enthält dabei eine quadratische Matrix aus einzelnen Pixeln, die ein bestimmtes Codemuster darstellen. Dieses Codemuster wird von einem Lese- gerät erfasst. Die Kontaktfläche 5 für das Bauteil 2 hat kei- nerlei elektrische Verbindung mit den übrigen Kontaktflächen 5.