DD247546A1

DD247546A1 - Anschlusskontaktierte leiterplatte

Info

Publication number: DD247546A1
Application number: DD28858986A
Authority: DD
Inventors: Holger Goepel; Joerg Schmidt
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1987-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine anschlusskontaktierte Leiterplatte, insbesondere fuer Mehrlagenleiterplatten. Ziel ist die Verringerung des Aufwandes und die Verbesserung der Pruef- und Anschlussmoeglichkeit, insbesondere fuer universelle Pruefmoeglichkeit von Ein- und speziell Mehrlagenleiterplatten. Es soll eine Vielzahl von Anschlusspunkten zur beschaedigungsarmen, funktionssicheren, universellen und gut handhabbaren Kontaktierung bereitgestellt werden, ohne dass eine aufwendige und typengebundene Adaptierung erfolgen muss. Erfindungsgemaess sind Anschlusskontaktierungspunkte unterschiedlichster Form und Herstellungsverfahren seitlich am Rand der Leiterplatte angeordnet. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine anschlußkontaktierte Leiterplatte mit elektrischen Leiterbahnen zu äußeren Anschlußkontaktierungspunkten, insbesondere für Mehrlagenleiterplatten. Sie dient der Schaffung von Kontaktierungspunkten auf Leiterplatten, um somit universell einen Zugriff zu jedem beliebigen Potential auf der Leiterplatte zu gewährleisten. Die Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, wo elektrisch leitende Verbindungen zur Leiterplatte durch Antasten hergestellt werden sollen, insbesondere zu Meß- und Prüfzwecken. Speziell für die Mehrebenen-Leiterplatten-Techologie ist die Erfindung von Bedeutung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Schaffung von leitenden elektrischen Verbindungen zu Leiterplatten sind in erster Linie Steckverbinder in mannigfaltigen Variationen bekannt (z. B. Firmenprospekt AMP). Über derartige Steckverbinder werden ausgewählte, für die Funktion oder Steuerung der Leiterplatten, in der Gesamtheit mit anderen Baugruppen oder ähnlichem, wichtige Potentiale bzw. Steuerleitungen von oder zu der Leiterplatte geleitet. Besonders beim Leiterplatten-Test zeigt sich jedoch, daß diese Leitungen zwar pauschal eine Beurteilung des Qualitätszustandes, d. h. der Funktion, zulassen, aber für eine Fehlerlokalisierung zu Reparaturzwecken nicht ausreichen. Aus der Prüftechnik sind deshalb zahlreiche Antastverfahren bekannt (z.B. DE 2.041.280), wo Kontaktierungen mittels Tastspitzen erfolgen, die einen Zugriff auf die gesamte Leiterplatte gestatten. Daher können die Tastspitzen sehr unterschiedliche Formen aufweisen, z.B. kegelförmige Tastnadeln (DE 2.041.280, DE 2.426.337, DE 2.904.360), Nadeln mit Fleischkloperform (DE 1.765.461, DE 2.929.175, EP 0.127.005), Nadeln mit mittiger Ansenkung (DE 2.852.886), Flachkopfnadeln (EP 0.127.005), Nadeln mit stirnseitigen zentrischen Vertiefungen und Kegelform (DE 1.852.886), Hohlnadeln (US 3.774.144) usw.

Ferner sind bereits Bündel von Einzelnadeln zur besseren Kontaktgabe vorgeschlagen worden. Diese Nadelformen erfüllen ihre Aufgaben zur sicheren, schonenden Kontaktgabe und möglichst universellen, sowie wartungsarmen Anwendung unterschiedlich gut, da nicht alle Kontaktierungspunkte auf den Leiterplatten die gleiche geometrische Form aufweisen und in unterschiedlichem Maße Isolationsschichten an ihrer Oberfläche ausbilden, die aus Flußmittelresten, Schmutzteilchen u.a. beätehen.

Die Bauform und Tastspitzenverteilung der Adapter ist in hohem Maße vom Leiterplattentyp abhängig. Universaladapter, also Adapter ohne Maskenzwischenlage zwischen Tastspitzen und Prüfling sind deshalb so gut wie nicht möglich. Die Maskenzwischenlage erfordert jedoch wiederum einen höheren bedienungs- und wartungstechnischen Aufwand. Speziell mit Einführung von Mehrebenenleiterplatten und Oberflächenbauelementen treten weitere Probleme auf. Es ist nicht mehr möglich, alle Potentiale zur Kontaktierung auf die Leiterseite der äußeren zugänglichen Leiterplattenebene zu bringen. Selbst wenn diese Form der Kontaktierung für nur ausgewählte Potentiale der Mehrebenenleiterplatte angewendet werden soll, erfordert die Herstellung der Leiterplatten zusätzliche Topologien, wie Leitungsführungen, Lötstützpunkte und Durchkontaktierungen, nur dür die Prüf- und Meßzwecke, was jedoch erstens aus Platzgründen in den seltensten Fällen möglich erscheint und zweitens die Herstellung der Leiterplatten wesentlich verteuert, so daß der Aufwand unvertretbar hoch wäre. Außerdem muß für die meisten Anwendungsfälle die Topologie kompromißlos auf die Funktion, Störsicherheit und Zuverlässigkeit ausgerichtet sein. Andererseits ist für Leiterplattensysteme und Baugruppen, die nicht im vollen Umfang prüf- und testfähig sind, nicht nur das Anwendungsrisiko zu hoch, sondern auch die Fehlersuche und -lokalisierung im Havariefall wird erschwert, so daß der Serviceaufwand sehr hoch ist. Hinzu kommt, daß eine Antastung am Lötstützpunkte und Leiterzuge der Leiterplatte eine Bescheidigungsgefahr der zur Funktion der Leiterplatte erforderlichen Topologie (z. B. durch Eindringen der Tastspitzen oder durch verkratzen usw.) in sich birgt. Dem konnte man zwar prinzipiell entgegenwirken, wenn zur Antastung spezielle Kontaktierungspunkte in der Topologie vorgesehen werden, was aber gerade bei Fehlerlokalisierbarkeit der Prüfung infolge der hohen geforderten Anzahl dieser Kontaktierungspunkte in der Regel schon allein aus Platzgründen scheitern dürfte.

Um eine funktionssichere Kontaktierung zu erreichen, sind entsprechende Andruckkräfte an die Leiterplatte erforderlich, welche die Leiterplatte mechanisch stark belasten könnten, so daß bei Verbiegungen die Gefahr der Entstehung von Haarrissen in den Leiterzügen gegeben ist, welche die Funktion der Leiterplatte einschränken.

Eine Vakuumantastung des Adapters an die Leiterplatte (z. B. bei In-Circuit-Test) ist mit relativ hohem technisch-ökonomischem Aufwand verbunden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verringerung des Aufwandes, die Verbesserung der Prüf- und Anschlußmöglichkeit, insbesondere für eine universelle Prüfmöglichkeit von Ein- und speziell Mehrlagenleiterplatten sowie die Erhöhung der Zuverlässigkeit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen und unkomplizierten Mitteln bei einfachster und vorteilhaftester (z. B. kürzester oder störsicherster) Leiterplattentopologie eine Vielzahl von elektrischen Prüf- und Anschlußpunkten, insbesondere bei Mehrebenenleiterplatten, zur beschädigungsarmen, universellen, funktionssicheren, zuverlässigen sowie gut handhabbaren Kontaktierung bereitzustellen, ohne daß eine typengebundene Adaptierung, besonders über Vakuumantastung, erfolgen muß.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer anschlußkontaktierten Leiterplatte mit elektrischen Leiterbahnen zu äußeren Anschlußkontaktierungspunkten, insbesondere für Mehrlagenleiterplatten, dadurch gelöst, daß die Anschlußkontaktierungspunkte seitlich am Rand der Leiterplatte angeordnet sind.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer solchen anschlußkontaktierten Leiterplatte ist es vorteilhaft, wenn an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte seitlich in die Kante der Leiterplatte Vertiefungen, wie Bohrungen, Einfräsungen u. ä., eingebracht werden, die mit elektrischer Verbindung zur jeweiligen Leiterbahn mit elektrisch leitfähigen Material, insbesondere mit metallischem Lot, überzogen bzw. ausgefüllt werden. Für ein Verfahren zur Herstellung einer solchen anschlußkontaktierten Leiterplatte ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn vorder Endbearbeitung der Außenkonturen der Leiterplatte an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte in die Leiterplatte senkrecht zu deren Ebene Einstanzungen oder Bohrungen eingebracht werden, die unter elektrischer Kontaktgabe zur jeweiligen Leiterbahn mit metallischen Material ausgefüllt werden, und wenn danach die Leiterplatte bis zum den elektrischen Kontakt gebenden seitlichen Anschlußkontaktierungspunkt auf das erforderliche Maß bearbeitet wird.

Zweckmäßig ist es auch zur Herstellung einer anschlußkontaktierten Leiterplatte, wenn an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte seitlich an die Kante der Leiterplatte elektrisch leitfähige Kontaktierungsplättchen mit elektrischer Kontaktgabe zur jeweiligen Leiterbahn, z.B. durch Kleben, Löten o.a., aufgesetzt werden. Ferner ist es für ein Verfahren zur Herstellung einer anschlußkontaktierten Leiterplatte von Vorteil, wenn an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte seitlich in die Leiterplatte keil- oder kegelförmige Metallbolzen eingeschlagen bzw. eingedrückt werden, die jeweils eine elektrische Verbindung zur korrespondierenden Leiterbahn herstellen.

Erfindungsgemäß befinden sich die Anschlußkontaktierungsstellen der Ein- oder Mehrebenenleiterplatte nicht auf der Leiterseite der (äußeren) Leiterplatte, sondern seitlich am Rand der Leiterplatte an einer oder mehreren Seiten bzw. über den ganzen Leiterplattenumfang verteilt. Alle zur Prüfung der Leiterplatte notwendigen Potentiale werden auf Leiterbahnen in Abhängigkeit von Lage und konstruktiver Möglichkeit bis zum Anschlußkontaktierungspunkt seitlich am Rand herangeführt. Bei Mehrebenenleiterplatten können diese Verbindungen auf einer Ebene (ggf. auf einer gesonderten Ebene) mit entsprechenden Durchkontaktierungen zu den anderen Ebenen oder auf mehreren bzw. allen Ebenen (z. B. für jede Ebene separat) erfolgen. Die seitlichen Anschlußkontaktierungspunkte können, wie vorgenannt, technologisch auf vielfältige Weise hergestellt werden. Mit der Erfindung können auf dem zur Anschlußkontaktierung bislang nicht genutzten Rand der Leiterplatte eine Vielzahl von Anschlußkontaktierungsstellen geschaffen werden, die ausreichen, auch Mehrebenenleiterplatten vollständig und mit Fehlerlokalisierbarkeitzu messen und prüfen. Diese Anschlußkontaktierung kann zweckmäßigerweise in Form eines Rasters zur Schaffung universell einsetzbarer Prüfadapter erfolgen. Die Adaptierungsstellen sind nicht zwingend identisch mit den Lötaugen und Leiterbahnen zur Funktion der Leiterplatte, so daß die Prüfung keinerlei Beschädigungsgefahr der Leiterplatte darstellt. Die Art der Kontaktierungsstellen ermöglicht ferner Ansätze für neue Adaptierungsmöglichkeiten, wodurch der bisherige Aufwand (z. B. Vakuum zum Ansaugen) verringert werden könnte. Dem Vorteil der Schaffung aufwandgeringer (ggf. Universal-) Adapter steht ein nur geringer Mehraufwand bei der Leiterplattenkonstruktion und -fertigung gegenüber.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: Leiterplatte mit einem Raster elektrischer Anschlußkontaktierungspunkte sowie einzelne elektrische Verbindungen zu

Lötaugen

Fig. 2: Prinzip der elektrischen Verbindung eines Anschlußkontaktierungspunktes mit einem Lötauge über mehrere Leiterplattenebenen.

Fig. 3: Anschlußkontaktierungspunkt in Form einer metallisierten Ausfräsung. Fig.4: Anschlußkontaktierungspunkt in Form einer elektrisch leitfähig ausgefüllten Bohrung am abzutrennenden Leiterplattenrand.

Fig. 5: Anschlußkontaktierungspunkt in Form eines auf den Rand elektrisch leitfähig aufgekitteten Metallplättchens. Fig. 6: Anschlußkontaktierungspunkt in Form einer elektrisch leitfähig ausgefüllten seitlichen Bohrung. Fig.7: Anschlußkontaktierungspunkt durch in den Rand der Leiterplatte eingepreßten Metallbolzen.

Die gemeinsamen Wesensmerkmale aller Ausführungsb<^piele sind Anschlußkontaktierungspunkte 1 unmittelbar seitlich am Rand, wobei in Figur 1 diese Anschlußkontaktierungspunkte 1 rasterförmig über den gesamten Umfang einer Leiterplatte 2 verteilt angeordnet sind. Von den Anschlußkontaktierungspunkten 1 verlaufen elektrische Leiterzüge 3, die bei der Konstruktion und Fertigung berücksichtigt werden müssen, zu entsprechenden Lötaugen 4, an welchen die zu übertragenden bzw. zu adaptierenden Potentiale der Leiterplatte 2 anliegen. Der Verlauf der Leiterzüge richtet sich dabei nach der Lage der Lötaugen 4, nach der Topologie der Leiterplatte 2 sowie nach an sich bekannten Kriterien, z. B. der Störsicherheit, Übersprechdämpfung, möglichst kurze Leiterzuglänge usw.

In Figur 2 ist der Verlauf einer solchen elektrischen Verbindung zwischen dem Anschlußkontaktierungspunkt 1 zu dem Lötauge 4 über unterschiedliche Ebenen einer Mehrebenenleiterplatte dargestellt. Die Leiterplatte 2 besteht aus vier Ebenen 5,6, 7,8, wobei die Leiterzüge 3 zwischen der ersten und zweiten Ebene 5,6 sowie zwischen der dritten und vierten Ebene 7,8 verlaufen und über eine Durchkontaktierung 9 durch die gesamte Leiterplatte 2 miteinander elektrisch in Verbindung stehen.

Eine weitere Durchkontaktierung 10 in der vierten Ebene 8 der Leiterplatte 2 verbindet den in der Zeichnung oberen Leiterzug 3 mit dem Lötauge 4.

Die geometrische Form der Anschlußkontaktierungspunkte 1 sowie ihre technologischen Herstellungsverfahren können sehr unterschiedlich sein.

In Figur 3 besteht der Anschlußkontaktierungspunkt 1 aus einer seitlich in den Rand der Leiterplatte 2 eingefräßten nutförmigen Vertiefung 11, wobei der Leiterzug 3 bis unmittelbar an die Vertiefung 11 herangeführt ist. Nach der Einfräßung der Vertiefung 11 wird diese elektrisch leitfähig mit einem galvanischen Überzug versehen, der gleichzeitig die Verbindung zum Leiterzug 3 herstellt. In Figur 4 ist in das Randgebiet der noch nicht zugeschnittenen Leiterplatte 2 eine Bohrung senkrecht zur Leiterplattenebene eingebracht, wobei der Leiterzug 3 bis unmittelbar an den Rand der Bohrung 12 herangeführt ist. Die Bohrung 12 wird mit metallischem Lot ausgefüllt, das gleichzeitig eine feste und elektrisch leitende Verbindung zum Leiterzug 3 herstellt. Nach Ausfüllen der Bohrung 12 wird die Leiterplatte 2 zugeschnitten (durch dargestellte Pfeile angedeutet), deren Rand 13 durch die ausgefüllte Bohrung 12 verläuft und an dieser so einen Anschlußkontaktierungspunkt bildet.

In Figur 5 verläuft der Leiterzug 3 bis zum Rand 13 der Leiterplatte 2, auf den mit elektrisch leitfähigen Kitt ein Metallplättchen 14 aufgeklebt wird.

In Figur 6 wird seitlich in den Rand 13 der Leiterplatte 2 (horizontal zur Leiterplattenebene) eine Bohrung 15 (bzw. Ausfräsung) eingebracht, die bis zum in der Leiterplatte 2 (zwischen nicht separat dargestellten Einzelebenen der Leiterplatte 2) verlaufenden Leiterzug 3 heranreicht. Die Bohrung 15 wird ebenfalls mit metallischem Lot ausgegossen, das gleichzeitig die Verbindung zum Leiterzug 3 herstellt.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des Anschlußkontaktierungspunktes 1 besteht im Einpressen eines Metallbolzen 16 (in Figur 7 kegelförmig) in den Rand 13 der Leiterplatte 2, so daß der Mantel des Metallbolzens 16, z.B. unter mechanischer Spannung, den Leiterzug 3 berührt.

Claims

Patentansprüche:

1. Anschlußkontaktierte Leiterplatte mit elektrischen Leiterbahnen zu äußeren Anschlußkontaktierungspunkten, insbesondere für Mehrlagenleiterplatten, gekennzeichnet dadurch, daß die Anschlußkontaktierungspunkte seitlich am Rand der Leiterplatte angeordnet sind.
2. Verfahren zur Herstellung einer anschlußkontaktierten Leiterplatte gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte seitlich in die Kante der Leiterplatte Vertiefungen, wie Bohrungen, Einfräsungen u.a., eingebracht werden, die mit elektrischer Verbindung zur jeweiligen Leiterbahn mit elektrisch leitfähigem Material, insbesondere mit metallischem Lot, überzogen bzw. ausgefüllt werden.
3. Verfahren zur Herstellung einer anschlußkontaktierten Leiterplatte gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß vor der Endbearbeitung der Außenkonturen der Leiterplatte an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte in die Leiterplatte senkrecht zu deren Ebene Einstanzungen oder Bohrungen eingebracht werden, die unter elektrischer Kontaktgabe zur jeweiligen Leiterbahn mit metallischem Material ausgefüllt werden, und daß danach die Leiterplatte bis zum den elektrischen Kontakt gebenden seitlichen Anschlußkontaktierungspunkt auf das erforderliche Maß bearbeitet wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer anschlußkontaktierten Leiterplatte gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte seitlich an die Kante der Leiterplatte elektrisch leitfähige Kontaktierungsplättchen mit elektrischer Kontaktgabe zur jeweiligen Leiterbahn, z. B. durch Kleben, Löten o. ä., aufgesetzt werden.
5. Verfahren zur Herstellung einer anschlußkontaktierten Leiterplatte gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an den Stellen der Anschlußkontaktierungspunkte seitlich in die Leiterplatte keil- oder kegelförmige Metallbolzen eingeschlagen bzw. eingedrückt werden, die jeweils eine elektrische Verbindung zur korrespondierenden Leiterbahn herstellen.