DE10055040C1 - Ceramic circuit board mounting method uses adhesive structure applied to support surface or underside of ceramic circuit board - Google Patents

Ceramic circuit board mounting method uses adhesive structure applied to support surface or underside of ceramic circuit board

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Abstract

The mounting method uses an adhesive applied to the support surface or the underside of the ceramic circuit board (1), before accurate positioning of the latter relative to the support surface and application of pressure for providing an adhesive bond between the ceramic circuit board and the support surface. The adhesive is applied in the form of a trail and/or a required structure, with the bonding pressure applied to the surface of the ceramic circuit board in correspondence to the adhesive structure. An Independent claim for a device for mounting a ceramic circuit board on a support surface is also included.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Befestigung eines elektrischen Schaltungsträgers auf einer Platte, insbesondere für Schaltungsträger aus Keramik. Ein Platte in diesem Sinne kann auch die Wandung eines Gehäuses sein, in dem der elektrische Schaltungsträger montiert werden soll.The invention relates to a method for fastening an electrical Circuit carrier on a plate, in particular for ceramic circuit carriers. A plate in this sense can also be the wall of a housing in which the electrical Circuit carrier to be mounted.

Ein gängiges Verfahren zur Befestigung eines Schaltungsträgers auf einer Platte besteht darin, die Unterseite des Schaltungsträger über einen Kleber auf der Platte in einem Fügeprozess zu fixieren. Dabei wird in einem ersten Schritt auf die Platte und/oder auf die Unterseite des Schaltungsträgers ein Kleber aufgebracht. In einem zweiten Schritt wird dann der Schaltungsträger mit seiner Unterseite positionsgenau auf der Platte positioniert. Dies kann zum Beispiel mit einer den Schaltungsträger an seiner Oberseite haltenden Saugeinrichtung geschehen oder mit einer den Schaltungsträger randseitig haltenden Greifeinrichtung. In einem dritten Schritt wird der Schaltungsträger auf seiner Oberseite über ein Werkzeug mit Druck beaufschlagt, um die Klebeverbindung zwischen dem Schaltungsträger und der Platte zu bewirken. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 39 32 213 A1 bekannt. Dort wird der Kleber vor dem Fügeprozess flächig auf den Schaltungsträger oder die Platte aufgebracht.A common method for attaching a circuit board to a board is to the underside of the circuit carrier using an adhesive on the board in a joining process fix. In a first step, the plate and / or the underside of the Circuit carrier an adhesive applied. In a second step the Circuit board with its underside positioned exactly on the plate. This can for example with a suction device holding the circuit carrier on its upper side happen or with a gripping device holding the circuit carrier on the edge. In In a third step, the top of the circuit carrier is attached using a tool Pressure is applied to the adhesive bond between the circuit carrier and the board to effect. Such a method is known from DE 39 32 213 A1. There the Before the joining process, the surface of the adhesive is applied to the circuit board or the plate.

Falls der Kleber vor dem Fügeprozess nicht vollflächig appliziert wird, sondern in Form einer Kleberaupe, tritt insbesondere bei Schaltungsträgern aus Keramik, die naturgemäß sehr spröde sind, das Problem auf, dass diese beim Fügeprozess, bei dem sich der Kleber erst vollflächig verteilt, infolge der Druckbeaufschlagung brechen oder Risse bekommen. Dabei werden Schaltungsträger aus Keramik aufgrund ihrer guten wärmeleitenden Eigenschaften immer häufiger eingesetzt, insbesondere bei elektrischen Schaltungsaufbauten in Hybridtechnik. Wie groß die Gefahr einer Beschädigung der Schaltungsträger im Fügeprozess ist, hängt unter anderem auch von der Duktilität des verwendeten Klebers ab. Wenn ein Kleber verwendet wird, der leicht verformbar ist, wie zum Beispiel ein Kleber auf Silikonbasis, so ist die Gefahr, daß der Schaltungsträger beim Fügeprozess bricht, geringer als bei Verwendung eines Klebers, der weniger leicht verformbar ist. Die Gefahr der Beschädigung ist folglich besonders groß, wenn ein Schaltungsträger aus Keramik und ein wenig duktiler Kleber verwendet wird. Beides, die Verwendung eines Keramik- Schaltungsträgers und die Verwendung eines schwer verformbaren Klebers, ist jedoch aus bestimmten Gründen oftmals unumgänglich.If the adhesive is not applied over the entire surface before the joining process, but in the form of a Adhesive bead, occurs particularly with circuit boards made of ceramic, which is very natural brittle, the problem is that this occurs during the joining process, in which the glue distributed over the entire surface, break or crack as a result of the pressurization. there circuit carriers made of ceramic due to their good heat-conducting properties increasingly used, especially in electrical circuitry in Hybrid technology. How great is the risk of damage to the circuit carriers in the joining process depends, among other things, on the ductility of the adhesive used. When a Glue is used that is easily deformable, such as an adhesive Silicone base, the risk that the circuit carrier breaks during the joining process is less than when using an adhesive that is less easily deformable. The danger of Damage is therefore particularly large if a circuit carrier made of ceramic and a little ductile adhesive is used. Both the use of a ceramic  Circuit carrier and the use of a difficult-to-deform adhesive, is however out often unavoidable for certain reasons.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Gefahr der Beschädigung des Schaltungsträgers beim Fügeprozess beseitigt wird.The object of the invention is to provide a method in which the risk of Damage to the circuit carrier during the joining process is eliminated.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Kleber in Form Kleberaupe unter Ausbildung einer bestimmten Klebestruktur auf die Platte und/oder die Unterseite des Schaltungsträgers aufgebracht wird, wobei die Druckbeaufschlagung auf der Oberseite des Schaltungsträgers über Andruckflächen erfolgt, deren Anordnung und Lage zur Klebestruktur korrespondiert. Auf diese Weise erfolgt die Krafteinleitung in den Schaltungsträger beim Fügeprozess so, dass keine oder nur geringe Biegekräfte auf den Schaltungsträger wirken, wodurch die Gefahr der mechanischen Beschädigung vermieden wird.This object is achieved in that the adhesive in the form of a bead of adhesive with training a certain adhesive structure on the plate and / or the underside of the circuit carrier is applied, the pressurization on the top of the circuit carrier via pressure surfaces, the arrangement and location of which corresponds to the adhesive structure. In this way, the force is introduced into the circuit carrier during the joining process in such a way that no or only slight bending forces act on the circuit carrier, which increases the risk mechanical damage is avoided.

Die Klebestruktur wird vorzugsweise mit einem Dispenser aufgebracht, der in x,y-Richtung verfahrbar ist. Für den Fall, dass der Fügeprozess (Eindrücken des Schaltungsträgers in den Kleber) mit dem bereits mit elektronischen Bauelementen bestückten Schaltungsträger durchgeführt wird, werden bereits beim Schaltungslayout auf dem Schaltungsträger entsprechend der Klebestruktur Andruckflächen freigehalten, an denen keine druckempfindlichen Bauelemente oder Lötstellen angeordnet werden.The adhesive structure is preferably applied with a dispenser in the x, y direction is movable. In the event that the joining process (pressing the circuit board into the Adhesive) with the circuit board already equipped with electronic components is carried out during the circuit layout on the circuit board according to the adhesive structure, keep pressure surfaces free, on which none pressure sensitive components or solder joints.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below with the aid of the accompanying drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Fügeprozesses nach dem Stand der Technik, Fig. 1 is a schematic representation of the joining process according to the prior art,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Schaltungsträger mit seinen Andruckflächen, die zur Klebestruktur in Fig. 2A korrespondieren, Fig. 2 is a plan view of a circuit carrier with its pressing surfaces that correspond to the adhesive structure in FIG. 2A,

Fig. 2A die Klebestruktur auf einer Platte, die zu den Andruckflächen auf dem Schaltungsträger gemäß Fig. 2 korrespondieren, Fig. 2A, the bonded structure on a plate, corresponding to the pressure surfaces on the circuit substrate shown in FIG. 2,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Schaltungsträger mit seinen Andruckflächen, die zur Klebestruktur in Fig. 3A korrespondieren, Fig. 3 is a plan view of a circuit carrier with its pressing surfaces that correspond to the adhesive structure in FIG. 3A,

Fig. 3A die Klebestruktur auf einer Platte, die zu den Andruckflächen auf dem Schaltungsträger gemäß Fig. 3 korrespondieren, Fig. 3A, the bonded structure on a plate, to the pressure surfaces on the circuit substrate shown in Fig. 3 correspond

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Schaltungsträger mit seinen Andruckflächen, die zur Klebestruktur in Fig. 4A korrespondieren, Fig. 4 correspond to a plan view of a circuit carrier with its pressing surfaces, the adhesive on the structure in Fig. 4A,

Fig. 4A die Klebestruktur auf einer Platte, die zu den Andruckflächen auf dem Schaltungsträger gemäß Fig. 4 korrespondieren. FIG. 4A correspond to the adhesive pattern on a plate to the pressing surfaces on the circuit substrate in FIG. 4.

In Fig. 1 ist schematisch der Fügeprozess nach dem Stand der Technik dargestellt. Zwischen dem Schaltungsträger (1) und der Platte (2) befindet sich eine auf die Platte dispenste Kleberaupe (3). Dabei erfolgt die Druckbeaufschlagung des Schaltungsträgers (1) meistens randseitig, die eine erhebliche Biegebeanspruchung des Schaltungsträgers (1) und damit ein Brechen des Schaltungsträgers zur Folge hat.The joining process according to the prior art is shown schematically in FIG. 1. Between the circuit carrier ( 1 ) and the plate ( 2 ) there is an adhesive bead ( 3 ) dispensed onto the plate. The circuit carrier ( 1 ) is usually pressurized at the edge, which results in considerable bending stress on the circuit carrier ( 1 ) and thus in the circuit carrier breaking.

Fig. 2B zeigt eine Platte (2) mit einer speziellen darauf aufgebrachten Klebestruktur (3). Diese Klebestruktur ist "hantelförmig" und besteht aus einer mittig auf dem Schaltungsträger (1) angeordneten und in Längsrichtung des Schaltungsträgers (1) verlaufenden Kleberaupe, an deren Enden sich jeweils eine V-förmige Kleberaupe anschließt. Beim Zusammendrücken dieser Klebestruktur (3) verteilt diese sich in vorteilhafter Weise gleichmäßig ohne störende Lufteinschlüsse zwischen dem Schaltungsträger (1) und der Platte (2). Dabei erreicht der Kleber (3) nahezu gleichzeitig alle Randbereiche des Schaltungsträgers (1). Außerdem wird durch das Design dieser Klebestruktur ein vorzeitiges Herausquillen des Klebers in bestimmten Randbereichen vermieden. Fig. 2A zeigt die Oberseite des Schaltungsträgers (1), der mit der Platte (2) gemäß Fig. 2B zusammengefügt werden soll. Dabei sind die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Andruckflächen (4) durch schwarze Kreis kenntlich gemacht. Wie deutlich zu erkennen ist, korrespondiert die Anordnung und die Lage dieser Andruckflächen (4) mit der Klebestruktur (3). Eine Andruckfläche (4) liegt im Mittelpunkt der Klebestruktur, und zwar in der Mitte der länglichen Kleberaupe. An den Enden dieser länglichen Kleberaupe, wo diese sich mit den V-förmigen Kleberaupenfortsätzen kreuzt, liegt jeweils eine weitere Andruckfläche (4). Weitere Andruckflächen (4) finden sich jeweils an den Enden der V-förmigen Kleberaupen. Fig. 2B shows a plate (2) with a special adhesive applied thereon structure (3). This adhesive structure is "dumbbell-shaped" and consists of a bead of adhesive arranged centrally on the circuit carrier ( 1 ) and running in the longitudinal direction of the circuit carrier ( 1 ), at the ends of which a V-shaped adhesive bead follows. When this adhesive structure ( 3 ) is pressed together, it advantageously distributes itself evenly without interfering air pockets between the circuit carrier ( 1 ) and the plate ( 2 ). The adhesive ( 3 ) reaches all edge areas of the circuit carrier ( 1 ) almost simultaneously. In addition, the design of this adhesive structure prevents the adhesive from swelling out prematurely in certain edge areas. FIG. 2A shows the upper side of the circuit carrier ( 1 ) which is to be assembled with the plate ( 2 ) according to FIG. 2B. The pressure surfaces ( 4 ) used for the method according to the invention are identified by a black circle. As can be clearly seen, the arrangement and the position of these pressure surfaces ( 4 ) correspond to the adhesive structure ( 3 ). A pressure surface ( 4 ) lies in the center of the adhesive structure, in the middle of the elongated bead of adhesive. At the ends of this elongated bead of adhesive, where it intersects with the V-shaped bead of adhesive beads, there is a further pressure surface ( 4 ). Additional pressure surfaces ( 4 ) can be found at the ends of the V-shaped adhesive beads.

Auf den Fig. 3 und 3A sowie 4 und 4A sind jeweils alternative Kleberstrukturen (in diesem Fall unterschiedlich gekreuzte Kleberaupen) sowie die erfindungsgemäß korrespondierenden Andruckflächen dargestellt.In FIGS. 3 and 3A and 4 and 4A, as well as according to the invention corresponding pressure surfaces are each alternative structures adhesive (adhesive beads different crossed in this case), respectively.

Die erfindungsgemäße Wirkung erzielt man auch dann, wenn die Andruckflächen nicht vollständig im Bereich der Kleberaupe liegen, sondern nur teilweise oder nur in der Nähe davon, da auch in diesen Fällen die Biegekräfte beim Fügeprozess klein genug gehalten werden können.The effect according to the invention is also achieved when the pressure surfaces are not completely in the area of the adhesive bead, but only partially or only in the vicinity of this, because in these cases the bending forces during the joining process are kept small enough can be.

Das Werkzeug (nicht dargestellt), mit dem der Fügeprozess durchgeführt wird, weist Stempel zur Druckbeaufschlagung der Oberseite des Schaltungsträgers auf, deren Anordnung und Lage so ausgebildet ist, dass die Stempel im wesentlichen im Bereich der Klebestruktur oder zumindest in der Nähe dazu angeordnet sind. Für unterschiedliche Klebestrukturen werden also unterschiedliche Stempelstrukturen verwendet.The tool (not shown) with which the joining process is carried out has stamps to pressurize the top of the circuit board, its arrangement and Layer is designed so that the stamp essentially in the area of the adhesive structure or are arranged at least in the vicinity. For different adhesive structures so different stamp structures used.

Da bereits beim Schaltungslayout die Lage und Anordnung der Andruckflächen entsprechend der jeweiligen Klebestruktur in der Weise berücksichtigt wurde, dass dort keine Bauelemente angeordnet sind, ist das Höhenniveau der Andruckflächen einheitlich, wodurch die Herstellungskosten für das Andruckwerkzeug reduziert werden können.As the position and arrangement of the pressure surfaces correspond to the circuit layout the respective adhesive structure was taken into account in such a way that there were no components are arranged, the height level of the pressure surfaces is uniform, whereby the Manufacturing costs for the pressure tool can be reduced.

Claims (3)

1. Verfahren zur Befestigung eines elektrischen Schaltungsträgers auf einer Platte, insbesondere für Schaltungsträger aus Keramik, wobei
in einem ersten Schritt auf die Platte und/oder die Unterseite des Schaltungsträgers (1) ein Kleber aufgebracht wird,
in einem zweiten Schritt der Schaltungsträger mit seiner Unterseite positionsgenau auf der Platte positioniert wird,
in einem dritten Schritt der Schaltungsträger auf seiner Oberseite mit Druck beaufschlagt wird, um eine Klebeverbindung zwischen dem Schaltungsträger und der Platte zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kleber (3) in Form einer Kleberaupe unter Ausbildung einer Klebestruktur auf die Platte (2) und/oder die Unterseite des Schaltungsträgers (1) aufgebracht wird,
die Druckbeaufschlagung auf der Oberseite des Schaltungsträgers (1) über Andruckflächen (4) erfolgt, deren Anordnung und Lage zur Klebestruktur korrespondiert. 1. A method for fastening an electrical circuit carrier on a plate, in particular for circuit carriers made of ceramic, wherein
in a first step, an adhesive is applied to the plate and / or the underside of the circuit carrier ( 1 ),
in a second step, the underside of the circuit carrier is positioned precisely on the plate,
in a third step, the top of the circuit carrier is pressurized to bring about an adhesive connection between the circuit carrier and the plate,
characterized in that
the adhesive ( 3 ) is applied in the form of an adhesive bead to form an adhesive structure on the plate ( 2 ) and / or the underside of the circuit carrier ( 1 ),
the pressure is applied to the top of the circuit carrier ( 1 ) via pressure surfaces ( 4 ), the arrangement and position of which corresponds to the adhesive structure. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebestruktur aus einer länglichen Kleberaupe besteht, an deren Enden sich jeweils eine V-förmige Kleberaupe anschließt.2. The method according to claim 1, characterized in that the adhesive structure consists of an elongated bead of adhesive, at the ends of which there is one V-shaped adhesive bead connects. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Werkzeug mit Stempeln zur Druckbeaufschlagung der Oberseite des Schaltungsträgers, wobei die Anordnung und Lage dieser Stempel zur Anordnung und Lage zur Klebestruktur korrespondiert.3. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a tool with stamps for pressurizing the top of the circuit carrier, the arrangement and location of these stamps for arrangement and Position corresponds to the adhesive structure.
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