DD276951A1 - CONNECTING ELEMENT OR VERSION ACCORDING TO THE SSC PRINCIPLE - Google Patents

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DD276951A1 DD87305678A DD30567887A DD276951A1 DD 276951 A1 DD276951 A1 DD 276951A1 DD 87305678 A DD87305678 A DD 87305678A DD 30567887 A DD30567887 A DD 30567887A DD 276951 A1 DD276951 A1 DD 276951A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip und findet Anwendung bei der Verbindung vielpoliger Bauelemente untereinander, vorzugsweise zur Verbindung von LCC-Elementen mit Leiterplatten. Sie kann allgemein zur Gestaltung von SSC-Verbindungen (SSC self soldering connectors, selbstloetende Verbindungselemente) genutzt werden. Ziel der Erfindung sind sowohl ein einfaches Verbindungselement nach dem SSC-Prinzip, bei dem das Problem des Dehnungsausgleichs einfach geloest ist, als auch ein kostenguenstiges Verfahren zur Herstellung dieses Elementes. Die Aufgabe besteht darin, eine Loesung fuer den Dehnungsausgleich bei SSC-Elementen zu finden. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe geloest durch Herstellung des Grundkoerpers des SSC-Elementes ganz oder teilweise aus einem Elastomer, auf welches die Kontaktbahnen und Anschlussflaechen aufmetallisiert sind. Das Elastomer gibt bei Verschiebungen nach, so dass die Kraefte auf die Loetverbindungen klein bleiben. In einer besonders guenstigen Ausfuehrung wird die Oberflaeche des Verbindungselementes napf- und/oder warzenartig strukturiert, um die Loetstellen besonders guenstig auszulegen.The invention relates to a connecting element or socket according to the SSC principle and finds application in the connection of multi-pole components with each other, preferably for the connection of LCC elements with printed circuit boards. It can generally be used to design SSC connections (SSC self-soldering connectors). The aim of the invention are both a simple connection element according to the SSC principle, in which the problem of expansion compensation is easily solved, as well as a cost-effective method for producing this element. The task is to find a solution for the strain compensation of SSC elements. According to the invention, this object is achieved by producing the main body of the SSC element entirely or partially from an elastomer onto which the contact tracks and connection surfaces are metallized. The elastomer gives way during shifts so that the forces on the solder joints remain small. In a particularly favorable embodiment, the surface of the connecting element is napf- and / or wart-like structured to design the Loetstellen particularly favorable.

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung bei der Verbindung vielpoliger elektronischer Bauelemente, wie z. B. eines Mikroprozessors 80286 mit der notwendigen Leiterplatte. Die Grundausführung ist ein selbstlötender Verbinder (SSC = self solgering connector), der durch die Erfindung speziell ausgebildet wird. Die Erfindung kann auch besonders günstig dort Anwendung finden, wo Leadless-Chio-Carrier (LCC)-Bauelemente mit Leiterplatten zu verbinden sind. Die Anwendung kann allgemein für die Ausführung von SSC-Verbindungselementen genutzt werden.The invention finds application in the connection of multi-pole electronic components, such. B. a microprocessor 80286 with the necessary circuit board. The basic design is a self-soldering connector (SSC) specially designed by the invention. The invention can also be applied particularly favorably where leadless chio-carrier (LCC) components are to be connected to printed circuit boards. The application can be widely used to run SSC connectors.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Eine besondere Schwierigkeit bei der Ausführung vielpoliger Lötverbindungen stellt bei Materialpaarungen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Ausgleich der Dehnungsunterschiede dar. Erfolgt dieser nicht, können die Lötverbindungen durch häufige Temperaturzyklen zerstört werden. Solche Temperaturzyklen entstehen einfach durch den Gebrauch der Baugruppe durch das Ein- und Ausschalten und die Verlustleistung (Wärmeentwicklung!) des Bauelementes. In einer weiteren Anmeldung des gleichen Erfinders ist ein Kontakt für ein SSC-Bauelement beschrieben. Es handelt sich dabei um einen Kontakt, der sich um drei Seiten des Grundkörpers des Verbinders herumzieht, und nur die „mittlere" Seite des Kontaktes ist mit dem Grundkörpüer fest verbunden. Die beiden Enden des Kontaktstreifens tragen die Lötverbindungen, die für die Realisierung des Dehnungsausgleichs ausreichend verschieblich sind.A particular difficulty in the execution of multi-pole solder joints is in material pairings with different expansion coefficients of the compensation of the expansion differences. If this is not the case, the solder joints can be destroyed by frequent temperature cycles. Such temperature cycles arise simply by the use of the assembly by switching on and off and the power loss (heat generation!) Of the device. In another application by the same inventor, a contact for an SSC device is described. This is a contact that runs around three sides of the main body of the connector, and only the "middle" side of the contact is firmly connected to the base body, and the two ends of the contact strip carry the solder joints needed to make the strain equalization are sufficiently displaceable.

Diese Anordnung ist relativ aufwendig in der Herstellung und bereitet bei der Ausführung sehr hochpoliger kleiner Fassungen Schwierigkeiten bei der Fertigung.This arrangement is relatively expensive to manufacture and prepares in the execution of very hochpoliger small versions manufacturing difficulties.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Verbindungselement oder eine Fassung für vielpolige elektronische Bauelemente nach dem SSC-Prinzip, das in der Herstellung einfach ist und bei der das Problom des Dehnungsausgleichs kostengünstig gelöst ist.The aim of the invention is a connecting element or a socket for multi-pole electronic components according to the SSC principle, which is easy to manufacture and in which the problem of the expansion compensation is solved cost.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

DiG erfindungsgemäßo Aufgabo bestoht darin, eine einfache Möglichkeit des Dehnungsausgleichs, anwendbar bei SSC-Bauolomonton, die als violpolige Vorbindungsolemonto oder als Fassungen benutzt werden, zu finden. Erfindungsgomäß wird diese Aufgabe golöst dadurch, daß dor Grundkörper dos Vorbindungsolementes oder der Fassung wenigstens unterhalb der auf die Oberfläche aufgebrachten Kontaktschicht der Anschlußstellen, vorzugsweise aber vollständig aus oinem Elastomor gefertigt wird. Die Heizvorrichtung ist in den Grundkörper integriert oder auf seine Oberflächen aufgebracht.The task of the invention is to find a simple way of compensating for strain, applicable to SSC-Bauolomonton, which are used as a violent pre-binding account or as sockets. Erfindungsgomäß this object is golöst in that the dor body of Vorbindungsolementes or the version is at least below the surface applied to the contact layer of the connection points, but preferably completely made of oom Elastomor. The heater is integrated into the body or applied to its surfaces.

Durch dio elastischen Eigenschaften des erfindungsgemaßon SSC-Verbindungsolemontes kann dieses beim Gebrauch die bei Tempernturänderungon und unturschiodlichon Ausdehnungskoeffizienten der Matorialpaarungon auftretenden Relotivbowegungen aufnehmon, ohne daß größere Kräfte ontstehon, so daß die Lötverbindungen nicht zulässig belastet werden.Due to the elastic properties of the SSC compound oleamic membrane according to the present invention, it can absorb, in use, the relative deflections occurring in the case of temperature change and inexchioidal expansion coefficients of the paired meteorology, without requiring larger forces, so that the solder joints are not permissibly loaded.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung kann erfolgen z. B. durch Aufdrucken der Heizwendel auf eine Folie, beidseitig^ Auflegen von Elastomerschichten auf diese Folie und Verpressen oder Verkleben der Elastomerschichten mit der die Heizvorrichtung tragenden Folie, Auf galvanisieren einer Metallschicht - vorwiegend Kupfer - auf die Elastomerschichten und anschließendes Herstellen der Anschlußflächen und der Kontaktbahnen durch Laserstrukturieren mittels Einschneiden von Trennzonen. Anwendbar sind auch die galvanischen Verfahren der Leiterplattentechnologie und deren Strukturierungsverfahren.The preparation of the contact device according to the invention can be done z. B. by printing the heating coil on a film, on both sides ^ applying elastomer layers on this film and pressing or bonding the elastomer layers with the heater carrying foil, on galvanizing a metal layer - mainly copper - on the elastomer layers and then producing the pads and the contact tracks by laser structuring by cutting in separating zones. Also applicable are the galvanic processes of printed circuit board technology and their structuring method.

An der Heizvorrichtung sind kontaktierbare Anschlußflächen für die Zuführung der elektrischen Heizenergie vorgesehen. Zum Gebrauch der erfindungsgemäßen Lösung werden die Anschlußflächen auf beiden Seiten z.B. mittels Siebdruck mit Reflow-Lötpaste versehen oder auf andere Weise mit Lot versorqt („vorverzinnen"), das erfindungsgemäße Verbindungselement auf die Leiterplatte gesetzt und auf dieses Verbindungselement wird das Bauelement, z. B. ausgeführt als Leadless-Chip-Carrier, aufgesetzt. Anschließend wird über die Kontakte der Heizvorrichtung dieser Energie zugeführt und damit die Lotpaste oder das Lot aufgeschmolzen. Mit dem Abkühlen nach Abschalten der Heizenergie ist die beidseitige Verbindung ausgeführt. Ein Lösen des Bauelementes erfolgt durch neuerliches Aufheizen und Abziehen des Bauelementes nach Schmelzen des Lotes.At the heater contactable pads for the supply of electrical heating energy are provided. For use of the solution according to the invention, the pads on both sides are e.g. provided by screen printing with reflow solder paste or otherwise supplied with solder ("pre-tinning"), the connecting element of the invention placed on the circuit board and on this connecting element, the device, for example, designed as a leadless chip carrier, placed This energy is supplied via the contacts of the heating device and thus the soldering paste or the solder is melted down.When the heating energy is switched off, the two-sided connection is carried out.

Bei Temperaturzyklen, die auf die Kombination von Leiterplatte, Verbindungselement und Bauelement während ihrer Nutzung wirken, nimmt die erfindungsgemäße Aufnahme wegen ihrer elastischen Eigenschaften die Wege und Kräfte auf, die infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen auftreten.In temperature cycles, which act on the combination of printed circuit board, connecting element and component during their use, the recording of the invention takes because of their elastic properties on the paths and forces that occur as a result of different thermal expansion.

Ausführungsbeispielembodiment

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Verbindungselement. Fig. 1 a stellt die Seitenansicht, Fig. 1 b die Draufsicht dar. Es ist 1 die Leiterplatte mit Leiterzügen 1 a, mit der das LCC-Bauelement 2 zu verbinden ist. Zwischen beiden befindet sich das erfindungsgemäße Verbindungselement 3. Dieses ist ebenso wie die Leiterplatte 1 und das Bauelement 2 teilweise geschnitten dargestellt und besteht aus der Heizwendel 4, hier beidseitig aufgebracht auf eine Folie 5, den beiden Elastomerschichten 6 und 7 und den auf diese aufgebrachten Kontaktbahnen 8, die sich an den Enden zu den Anschlußfahnen 9 erweitern, auf die das Lot 10 aufgebracht wurde, welches das Bauelement 2 mit dem Verbindungselement 3 bzw. der Leiterplatte 1 verbindet. Mit 11 sind die Kontakte der Heizvorrichtung bezeichnet, hier ausgeführt als Stifte. Es ist möglich, eine gleichartige Konstruktion auch unter Fortlassung der Folie 5 auszuführen, indem die Heizvorrichtung z.B. mittels Siebdruck auf die Innenseite der einen Elastomerschicht aufgebracht wird und anschließend die zweite Elastomerschicht auf die erste aufgebracht wird, z. B. mittels Kleben.Fig. 1 shows an example of a connecting element according to the invention. Fig. 1 a represents the side view, Fig. 1 b is the top view. It is 1, the circuit board with conductor tracks 1 a, with the LCC component 2 is to be connected. This is just like the printed circuit board 1 and the component 2 is shown partially cut and consists of the heating coil 4, applied here on both sides of a film 5, the two elastomer layers 6 and 7 and applied to these contact paths 8, which extend at the ends to the terminal lugs 9, on which the solder 10 has been applied, which connects the component 2 with the connecting element 3 or the printed circuit board 1. With 11, the contacts of the heater are referred to, here executed as pins. It is possible to carry out a similar construction even with the foil 5 omitted, by using the heating device e.g. is applied by screen printing on the inside of an elastomeric layer and then the second elastomeric layer is applied to the first, z. B. by gluing.

in der praktischen Ausführung liegt die Stärke der in Fig. 1 dargestellten Lösung bei 1 mm und darunter.in the practical embodiment, the strength of the solution shown in Fig. 1 is 1 mm and below.

Die Kontaktstifte für die Zuführung der Heizenergie können durch Kontaktflächen ersetzt werden.The contact pins for the supply of heating energy can be replaced by contact surfaces.

Die Nutzung des Elastomers und die Laserbearbeitung erlauben eine spezielle Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungselementes, die durch ein Strukturierung der Oberfläche gekennzeichnet ist. Diese wurde so gestaltet, daß die Lötverbindungen besonders sicher ausgeführt werden können. So können Bauelemente mit Anschlußstiften mit diesen in napfartig gestaltete Oberflächenelemente, die Lotpaste enthalten, eingreifen, und auf der der Leiterplatte zugewandten Seite können die Anschlußflächen auf warzenähnlichen Ausstülpungen der Elastomerschicht aufgebracht sein, so daß die Lotpaste örtlich definiert auch bei Druck verbleibt. Vorteilhafterweise ist die Metallschicht der Kontaktbahnen abgesehen von den Anschlußflächen mit einer lotabweisenden Schicht bedeckt, um ein „Absaugen" des Lotes durch die Kontaktbahnen zu vermeiden. Weiterkann der Kern des Verbindungselementes, der auch die Heizvorrichtung trägt, so oberflächenstrukturiert sein, daß nur eine dünne, relativ gleichmäßige Schicht des Elastomers über diesen aufzubringen ist, um die gewünschte Oberflächenstruktur des Verbindungselementes zu erhalten.The use of the elastomer and the laser processing allow a special embodiment of the connecting element according to the invention, which is characterized by a structuring of the surface. This was designed so that the solder joints can be carried out very safely. Thus, components with pins with these in cup-shaped surface elements containing solder paste, engage, and on the circuit board side facing the pads can be applied to wart-like protuberances of the elastomer layer, so that the solder paste remains defined locally even under pressure. Advantageously, the metal layer of the contact tracks is covered with a solder-repellent layer, apart from the pads, in order to avoid "sucking off" the solder by the contact tracks.Furthermore, the core of the connecting element, which also carries the heating device, may be so surface-structured that only a thin, relatively uniform layer of the elastomer is applied over this in order to obtain the desired surface structure of the connecting element.

Figur 2 zeigt eine entsprechende Ausführung eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes mit einer für die Lötung günstig gestalteten Oberflächenstruktur.Figure 2 shows a corresponding embodiment of a connecting element according to the invention with a favorable design for the soldering surface structure.

Es ist wiederdie Leiterplatte 1 mit den Leiterzügen 1 a dargestellt. Das anzuschließende Bauelement 2 hat hier Pins 12,diein die napfartigen Strukturen 13 des Verbindungselementes 3 eingreifen. Auf der anderen Seite des Verbindungselementes ist die Struktur warzenartig gestaltet. Das Lot 10 befindet sich zwischen den Anschlußfahnen 9 und der Leiterplatte bzw. zwischen den Pins un J den die Wand des Napfes bildenden „Anschlußfahnen". Die Kontaktbahnen 9 sind durch Lötstoplack 14 abgedeckt.It is again the printed circuit board 1 with the circuit traces 1 a shown. The component 2 to be connected here has pins 12, which engage in the cup-like structures 13 of the connecting element 3. On the other side of the connecting element, the structure is designed like a wart. The solder 10 is located between the terminal lugs 9 and the printed circuit board or between the pins and J the "terminal lugs" forming the wall of the cup.

Bei dem Aufbringen eines LCC-Bauelementes auf die Leiterplatte mittels der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung oder Fassung kann deren Struktur auch auf beiden Seiten warzenartig sein.When applying an LCC component to the printed circuit board by means of the connecting device or socket according to the invention, its structure can also be wart-like on both sides.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß bei ihrer Anwendung auch Kontakte unter den Bauelementen und nicht nur an ihrem Rande ausgeführt werden können, was eine weitere Erhöhung der Packungsdichte auch bei LCC-Elementen erlauben.A particular advantage of the solution according to the invention is that, when used, it is also possible for contacts to be made under the components and not only at their edge, which allows a further increase in the packing density, even in the case of LCC elements.

Als Elast ist z.B. geeignet DURAPOT 861 (Hochtemperatur-Epoxidharz) von Kager.As elast is e.g. suitable DURAPOT 861 (high-temperature epoxy resin) from Kager.

Claims (5)

1. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip, gekennzeichnet dadurch, daß der Grundkörper vollständig, wenigstens aber unterhalb der Anschlußfahnen, aus einem Elastomer hergestellt ist, wobei die für SSC-Elemente typische Heizvorrichtung in den Grundkörper integriert oder auf seine Oberfläche aufgebracht ist.1. connecting element or socket according to the SSC principle, characterized in that the basic body is completely, but at least below the terminal lugs, made of an elastomer, wherein the typical of SSC heating device is integrated into the body or applied to its surface. 2. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche napfartig und/oder warzenartig strukturiert ist, um eine günstige Gestaltung der Lötstellen zu erreichen.2. connecting element or socket according to the SSC principle according to claim 1, characterized in that the surface is cup-shaped and / or wart-like structured in order to achieve a favorable design of the solder joints. 3. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip nach vorstehenden Punkten, gekennzeichnet dadurch, daß die Kontaktbahnen des Verbindungselementes bis auf die Lötstellen mit einer lotabweisenden Schicht, z. B. einem Lötstopplack, bedeckt sind,3. connecting element or socket according to the SSC principle according to the above points, characterized in that the contact paths of the connecting element except for the solder joints with a solder-repellent layer, for. B. a solder mask, are covered, 4. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip nach vorstehenden Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verbindungselement oder Fassung aus einer ersten flachen, auch strukturierten Elastomerschicht besteht, auf deren Innenseite die Heizvorrichtung ζ. B. in Form einer Heizwendel und beispielsweise galvanisch oder mittels Siebdruck aufgebracht wurde, diese von einer zweiten Elastomerschicht bedeckt wird und beide verbunden sind, und beide Schichten äußerlich mit Kontakten versehen sind.4. connecting element or socket according to the SSC principle according to the above points 1 and 2, characterized in that the connecting element or socket consists of a first flat, even structured elastomer layer on the inside of the heater ζ. B. in the form of a heating coil and, for example, was applied by electroplating or by screen printing, this is covered by a second elastomeric layer and both are connected, and both layers are externally provided with contacts. 5. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip, gekennzeichnet dadurch, daß diese besteht aus einem auch entsprechend Punkt 2 strukturierten Kern, ζ. B. auch einem festen Kern beispielsweise aus Keramik, der die Heizvorrichtung trägt, und dieser Kern mit einer Elastomerschicht überzogen ist, die die Lötstellen oder Anschlußstellen trägt.5. connecting element or socket according to the SSC principle, characterized in that it consists of a structured according to point 2 core, ζ. Example, a solid core, for example made of ceramic, which carries the heater, and this core is coated with an elastomer layer, which carries the solder joints or connection points.
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