DD131612B1

DD131612B1 - ARRANGEMENT FOR THE CONTACT OF PCB CONDUCTORS

Info

Publication number: DD131612B1
Application number: DD19818877A
Authority: DD
Inventors: Hermann Viehweger; Bernd Mai
Original assignee: Hermann Viehweger; Bernd Mai
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1980-02-27
Also published as: DE2813160C2; DD131612A1; DE2813160A1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf die elektrische Verbindung von Kontaktstellen in zwei oder mehreren Ebenen von Leiterplatten.The invention relates to the electrical connection of contact points in two or more levels of printed circuit boards.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Leiterplatte als flächenförmiger Bauelementeträger hat in der Elektrotechnik, speziell in der Elektronik breiteste Anwendung gefunden. Dies ist neben den hinreichend bekannten Vorteilen der Leiterplatte nicht zuletzt dem Umstand zuzuschreiben, daß die Leiterplatte die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl von Lötverbindungen zuläßt, wenn geeignete maschinelle Lötverfahren angewendet werden. Diese Lötung kann aber nur von einer Seite erfolgen, da die andere in der Regel mit Bauelementen bestückt ist. Als Lötseite findet normalerweise die mit dem Leiterbild versehene Plattenseite Verwendung.The printed circuit board as a sheet-like component carrier has found widest application in electrical engineering, especially in electronics. This, in addition to the well-known advantages of the printed circuit board, is attributable not least to the fact that the printed circuit board permits the simultaneous production of a large number of solder joints when suitable mechanical soldering methods are used. This soldering can only be done from one side, because the other is usually equipped with components. As a soldering side is usually provided with the pattern image plate side use.

Können elektrische Schaltungsanordnungen nicht in einer Ebene realisiert v/erden, gelangen Zweiebenen- oder Mehrlagenleitorplatten zum Einsatz· Mit ihnen tritt jedoch gleichzeitig das Problem der elektrischen Verbindung der einzelnen Schaltungsebenen zutage« 'Während bei Mehrlagenleiterpla-cten diese Verbindungen ausschließlichIf electrical circuit arrangements can not be realized in one plane, two-level or multilayer display boards can be used. However, they simultaneously reveal the problem of the electrical connection of the individual circuit levels. In the case of multilayer circuit boards, these connections are exclusive

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auf galvanischem Wege erfolgen, ist mehrfach versucht worden, bei Zweiebenenleiterplatten die nach wie vor teure galvanische durch eine mechanische Durchkontaktierung zu ersetzen, wobei Verbindungselemente in Draht-, Stift-, Prismen-, Hülsen-, Schraubenfeder- oder Geflechtform Anwendung fanden. Allen diesen bekannten mechanischen Durchkontaktierungen haftet der Nachteil an, daß zwaj? deren Lötstellen auf der Lötseite der Leiterplatte gemeinsam mit den anderen Lötstellen hergestellt werden können, die Lötstellen auf der Bestückungsseite aber von Hand vorgenommen werden müssen. Durch Wärmeableitung von der in Bearbeitung befindlichen zur bereits fertigen Lötstelle besteht hierbei die Gefahr einer Veränderung der zuerst hergestellten Lötstelle.done galvanically, has been tried several times to replace the still expensive galvanic in a two-conductor circuit boards by a mechanical through-hole, with fasteners in wire, pin, prism, sleeve, coil spring or mesh found application. All these known mechanical vias adhere to the disadvantage that zwaj? the solder joints on the solder side of the circuit board can be made together with the other solder joints, but the solder joints on the assembly side must be made by hand. By heat dissipation from the already in process to the finished solder joint there is a risk of a change in the solder joint produced first.

Auch war es bei vielen dieser mechanischen Durchkontaktierungen bisher nicht möglich die Durchkontaktierungsstelle gleichzeitig zur Aufnahme eines Bauelementeanschlusses zu nutzen, wodurch letztlich ein erhöhter Platzbedarf einkalkuliert werden mußte. Änderen, diesen letzteren Nachteil nicht aufweisenden Durchkontaktierungen stehen technologische Probleme bei der massenhaften dimensionsgerechten Herstellung dieser Durchkontaktierungen entgegen.Also, it was not possible in many of these mechanical vias yet the Durchkontaktierungsstelle used simultaneously to accommodate a component connection, which ultimately increased space requirements had to be taken into account. Changing, this latter disadvantage not having vias are technologically difficult problems in the mass production of these dimensionally vias.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Herstellung von Durchkoncaktierungen zu verringern und gleichzeitig deren Qualität zu erhöhen.The aim of the invention is to reduce the effort for the production of Durchkoncaktierungen and at the same time to increase their quality.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Durchkontaktierung von ein- oder mehrlagigen Leiterplatten zu schaffen, bei der das manuelle Löten der Durchkontaktierungen auf der Bestückungsseite entfällt. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein in den Durchbruch zwischen Besbückungs- und Lötseite eines Trägers einbring-The object of the invention is to provide an arrangement for the through-connection of single-layer or multi-layer printed circuit boards, in which the manual soldering of the plated-through holes on the component side is eliminated. The object is achieved in that an inserting in the breakthrough between Besbückungs- and Lötseite a carrier

bares, aus drahtförmigem. lötfähigem Material bestehendes Element einen in dem Durchbruch sich erstreckenden und einseitig herausragenden schraubenförmig gewickelten Schaft und einen an die Oberseite des Trägers sich anlegenden spiralig gewickelten Bund besitzt und mittels Lot mit allen an das Element angrenzenden Kontaktflächen eine homogene Lötstelle bildet.bares, of wire-shaped. element consisting of solderable material has a helically wound shank extending in the opening and protruding on one side and a spirally wound collar abutting the upper side of the support and forming a homogeneous solder joint by means of solder with all contact surfaces adjoining the element.

V/eitere Kennzeichen der Erfindung sind einmal, daß der Schaft des Elements zylind-rische, prismatische, pyramiden- oder kegelstumpfförmige Gestalt aufweist, und zum anderen, daß die Elemente ein- oder mehrgängig gewickelt sind. Ein Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß das Element mit einem am Schaftende diametral verlaufenden Steg einen definierten unteren Abschluß beim Einsetzen von Bauelementanschlüssen in den Schaft besitzt. Für die Erfindung ist weiter kennzeichnend, daß das Element zur Lötverbindung von und mit leitfähigen Ebenen in Kehrlagenanordnungen eingesetzt ist.V / eeere features of the invention are once that the shaft of the element has cylindrical, prismatic, pyramidal or frusto-conical shape, and on the other hand that the elements are wound one or more continuous. A feature of the invention is also that the element having a diametrically extending at the shank end web has a defined lower termination when inserting component terminals in the shaft. It is further characteristic of the invention that the element is used for soldering of and with conductive planes in Kehrlagenanordnungen.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung v/ird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.

In Fig. 1 ist der Querschnitt und in Fig. 2 die Draufsicht einer einfachen Durchkontaktierungsstelle vor ihrer Verlötung dargestellt. Zur Erreichung des 'Ziels der Durchkontaktierung an sich, die elektrische Verbindung von einem oberen Leiterzug 9 mit einem Lötauge 7 zu einem unteren Leiterzug mit einem Lotauge 8 herzustellen, ist in dem isolierenden Träger 5 ein Durchbruch 6 angebracht, der auch die Lötaugen 7, 8 einschließt. In diesen Durchbruch 6, hier als Bohrung gezeichnet, ist ein aus drahtförmi gern, lot fei hi gem Material gewickeltes Element 1 eingelegt, dessen Windungen unmittelbar aneinanderliegen. Ein Teil dieser Windungen bildet dabei einen zylindrischenIn Fig. 1, the cross section and in Fig. 2, the plan view of a simple Durchkontaktierungsstelle is shown prior to their soldering. To achieve the 'goal of the via itself to make the electrical connection from an upper conductor 9 with a pad 7 to a lower conductor with a Lotauge 8, in the insulating support 5, an opening 6 is attached, which also the pads 7, the eighth includes. In this breakthrough 6, drawn here as a bore, an element 1 wound from Drahtförmi like, lot fei hi material is inserted, the windings lie directly against each other. Part of these turns forms a cylindrical

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hohlen Schaft 2, der am oberen Lötauge 7 in einen spiralig gewickelten Bund 3 übergeht, welcher unmittelbar auf dem oberen Lötauge 7 aufliegt. Einen unteren Abschluß des Schaftes 2, der zu einem Teil aus dem Durchbruch 6 herausragt } bewirkt ein diametral verlaufender Steg 4. Außer der hier verwendeten zylindrischen sind auch kegelige, rechteckige, quadratische ohner ähnliche, dem Querschnitt des Durchbruches angepaßte Formen des Elements 1 herstellbar. Auch die Wicklung des Elements 1 kann ein- oder mehrgängig erfolgen, je nach den technologischen Voraussetzungen des Herstellers. In Fig. 2 ist eine zweigängige Wicklung dargestellt. Die fertige Darchkontaktierung nach !Beendigung des Lötprozesses zeigt Fig. 3 ebenfalls in einem Querschnitt. Der Lötvorgang selbst wird in jedem Falle nur von der Seite des Trägers.5 vorgenommen, aus der die Schaftenden der Elemente 1 herausragen. Hierzu kann eines der bekannten maschinellen Lötverfahren, beispielsweise das Schwailöten, angewendet werden. Durch eine komplexe ilusdes Kapillar ef fekt<5 als auch der Adhäcioris- undhollow shaft 2, which merges at the upper land 7 in a spirally wound collar 3, which rests directly on the upper land 7. A lower end of the shaft 2, which protrudes to a part of the opening 6 causes a diametrically extending web 4. In addition to the cylindrical used here are also conical, rectangular, square ohner similar, adapted to the cross section of the breakthrough shapes of the element 1 produced. The winding of the element 1 can also be single or multi-speed, depending on the technological requirements of the manufacturer. 2, a double-flighted winding is shown. The finished Darchkontaktierung after! End of the soldering process, Fig. 3 also in a cross section. The soldering process itself is made in each case only from the side of the Träger.5, protrude from the shaft ends of the elements 1. For this purpose, one of the known mechanical soldering, for example, the Schwailöten be applied. By means of a complex ilus of the capillary effector, as well as of the adhesory and

äfte wird, dabei eiiie vollkommen homogene Lötstelle erhielt, Ί)β& Hauptanteil steuert daau die von den eng anoinander-lieGönden, schraubenförmig vcrlc.uf enden Windungen des Elements 1 auDger.ejide Kapillarwirkung bei, die das flüssige Lot 10 in dem Element 1 bis an äie Hestü.ckun^sseite des '-Tracers Ъ hochsteiger, und im gescjriuoii Bereich dc-3 ßaaclos 3 aus breite?! läfot, Einzige Зэ din guns neben der« Vorhacdensoin. eines uxiunterbrochenen Kapillarspaltes ist-dabei, daß das Lei; 10 d;.e Oberfläche des Materials, aus dem aas Element Л gefertigt ist-_t zu oenetze/i vermag. Das bedeutet₅ daß das Eleiaenx; 1, wenn gs die vorgexi8jan";eri Eigenschaften ізиіЧѵеівт^ die Elektrizität selbst nicht zu. leiten braucht, praktisch aber an der Leitung des 3 tr ore es zv/angsiäufif.; toilninrat, da das EleLiex.it 1 &us gut lötbsrem LIaterial bestent, welches in der Regel ein guter elektrischer Leiter ist« Im Gegensatz au einigenIn this case, the fully soldered joint is obtained, and the main part of the molecule contributes to the capillary action of the element 1, which extends from the close-to-anorandom, helical, ends, in the element 1 to on the east side of the 'tracer Ъ high-risers, and in the south-west range dc-3 ßaaclos 3 out of wide ?! lafot, the only dэ din guns in addition to the «pre-hacdensoin. of an interrupted capillary gap is that the lei; 10 d; .e surface of the material made from the aas element Л is t- _t oenetze / i able. That means ₅ that the Eleiaenx; 1, if it does not require the electricity itself, but practically at the direction of the third door it is necessary, since the electrolyte consists of good solderable material; which is usually a good conductor of electricity. "

Durchkontaktierungselementen des Standes der Technik übt das Element 1 als lediglich Lotträger keinerlei Federwirkung aus.Through-hole contacting elements of the prior art exerts the element 1 as only solder carrier no spring action.

In Fig. 4 ist eine Durchkontaktierungsstelle dargestellt, welche gleichzeitig der Verbindung mit einem elektronischen Bauelement dient. Der Bauelementeanschluß 11 wird dabei einfach in den Schaft 2 eingebracht, wobei der durch den Steg Ц- gebildete untere Abschluß des Elements 1 verhindert, daß der Anschluß 11 Undefiniert durch das Element 1 hindurch und damit verschieden weit aus der LotSeitenfläche des'Trägers 5 herausragen kann. Daraus resultiert unmittelbar ein guter optischer-Eindruck und lGtztendlich kann so leicht eine Abstandsbestückung insbesondere temperaturgefährdeter Bauelemente realisiert v/erden.FIG. 4 shows a through-connection point which at the same time serves to connect to an electronic component. The component connection 11 is thereby simply introduced into the shaft 2, wherein the lower termination of the element 1 formed by the web verhindert prevents the connection 11 from protruding through the element 1 in an undefined manner and thus far from the solder side surface of the support 5 , This immediately results in a good visual impression and, finally, it is thus easy to implement a spacing arrangement, in particular of components subject to temperature.

Mit Fig. 5 werden v/eitere Möglichkeiten der Nutzung des Elements 1 angedeutet, hier beispielsweise die Verlötung eines Bauelemcntanschlusses 11 mit einem Leiterzug mit Lötauge 7 auf der Bestückungsseite von der Lötseite des Trägers 5 aus.With Fig. 5 v / eitere possibilities of using the element 1 are indicated here, for example, the soldering of a Bauelemcntanschlusses 11 with a conductor with solder 7 on the component side of the solder side of the carrier 5 from.

Zur Verbesserung der Lötstellenqualität ist es ohne weiteres möglich, eine ähnliche Anordnung wie in Fig, 5 zur Anwendung zu bringen, bei der sich das Lötauge 7 einschließlich Leiterzug nicht auf der Bestückungsseite, sondern auf der Lötseite befindet,To improve the solder joint quality, it is readily possible to use a similar arrangement as in Figure 5, in which the pad 7 including conductor is not on the component side, but on the solder side,

Fig. 6 schließlich zeigt die universelle Verwendbarkeit des Elements 1 auch für Mehrlagenanordnungen. Die Durchkontakt ieruiig dient hier nicht nur der Ausbildung einer elektrischen Leitung von einem oberen zu einem unteren Leiterzug, sondern auch der Verbindung zu und zwischen weiteren elektrisch leitfähigen Ebenen 12, die zwischen den isolierenden Trägerschicht en 13 angeordnet sind«. Die Vorbindung zwischen ausschließlich leitfähigen Ebenen kann wie schon in Fig. 5 angedeutet, auch ohne das Vorhandensein von oberen oder unteren Lötaugen erfolgen«Finally, FIG. 6 shows the universal usability of the element 1 also for multilayer arrangements. The through-contact here serves not only to form an electrical line from an upper to a lower conductor, but also the connection to and between other electrically conductive levels 12, which are arranged between the insulating support layer en 13 «. The pre-binding between exclusively conductive planes can, as already indicated in FIG. 5, also take place without the presence of upper or lower pads. "

Claims

Erfindungeanspruch

1, arrangement for the through-connection of single or multilayer printed circuit boards in a single soldering operation, characterized in that a in the opening (6) between the assembly and solder side of a support (5)

incorporated, consisting of wire-shaped, solderable material element (1) has a in the opening extending and projecting on one side, helically wound shaft (2) and a by solder with all an.das the element (1) adjacent contact surfaces (7, 8, 11, 12) forms a homogeneous solder joint.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that the shank of the element (1) is cylindrical, prismatic, pyramidal or truncated cone-shaped.

3 * arrangement according to item 1, characterized in that the element (1) is wound one or more continuous.

4 · Arrangement according to item 1, characterized in that the element (1) with a diametrically extending on the shaft end web (4) has a defined lower termination when inserting component terminals in the shaft (2).

To this end, drawings are drawings