DE102006053312A1 - Elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten Schaltung und Verfahren zu deren Verbindung mit einer zweiten Schaltung - Google Patents

Elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten Schaltung und Verfahren zu deren Verbindung mit einer zweiten Schaltung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung (1) mit mindestens einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) und einer auf einem starren Substrat (8) angeordneten zweiten Schaltung (6), wobei die beiden Schaltungen (2, 6) über mindestens eine elektrische Verbindung (15) miteinander elektrisch verbunden sind. Es ist vorgesehen, dass die beiden Schaltungen (2, 6) flächig aufeinanderliegend angeordnet und mittels der elektrischen Verbindung (15) sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung (15) als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) mit einer auf einem starren Substrat (8) angeordneten zweiten Schaltung (6), mit folgenden Schritten: - Anordnung der flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage (17), - Aufbringen eines Leitklebers oder von Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung (2) und/oder der zweiten Schaltung (6), - flächiges Aufeinanderlegen der beiden Schaltungen (2, 6) unter Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildeten elektrischen Verbindung (15), wobei im Falle der Lötverbindung und/oder Leitklebeverbindung zusätzlich eine Wärmebeaufschlagung erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung nach Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung mit einer auf einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung.
  • Stand der Technik
  • Elektronische Schaltungsanordnungen werden in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens verwendet. Zu ihrer Herstellung werden, je nach Anwendungsbereich, häufig flexible gedruckte Schaltungen verwendet, die mit anderen Schaltungen, die auf einem starren Substrat angeordnet sind, oder mit Anschlüssen nach Außen verbunden werden müssen. Hierzu ist es bekannt, die auf einem starren Substrat angeordneten Schaltungen beziehungsweise die nach Außen führenden Anschlüsse zu bonden, also über Kontaktstellen sowohl an der flexiblen elektronischen Schaltung als auch an der elektronischen Schaltung auf dem starren Substrat Bonddrähte zu befestigen um Bondverbindungen zu erstellen. Daran ist nachteilig, dass das Bonden als sequenzieller Vorgang ausgeführt werden muss, das heißt, jeder einzelne Kontaktpunkt muss vom Sonder angefahren und die Bondverbindung zwischen den jeweils entsprechenden beiden Kontaktstellen hergestellt werden. Dies ist verfahrenstechnisch aufwendig und langwierig und erfordert eine hochpräzise, dabei fehleranfällige Technik, beispielsweise in Form von Roboterarmen, die das Bonding ausführen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Schaltungsanordnung vorzustellen, die die genannten Nachteile vermeidet. Ebenso soll ein Verfahren zum Verbinden zweier elektronsicher Schaltungen vorgestellt werden, das die genannten Nachteile vermeidet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Hierzu wird eine elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung und mindestens einer auf mindestens einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung vorgeschlagen, wobei mindestens eine erste Schaltung mit mindestens einer zweiten Schaltung über mindestens eine elektrische Verbindung miteinander elektrisch verbunden sind. Es ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Schaltung und die mindestens eine zweite Schaltung flächig aufeinanderliegend angeordnet und mittels der elektrischen Verbindung sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung als Leitklebe- oder Lötverbindung ausgebildet ist. Abweichend vom Bondverfahren wird folglich eine direkte elektrische Verbindung der miteinander zu verbindenden elektronischen Schaltungen hergestellt, die zu diesem Zweck flächig aufeinander gelegt werden. An den Kontaktstellen werden elektrische Verbindungen als Leitklebe- oder Lötverbindungen aufgebracht, die nicht nur die elektrischen Verbindungen bewirken, sondern auch eine mechanische Fixierung der Schaltungen relativ zueinander bewirken. Hierbei können sämtliche elektrische Verbindungen zwischen den elektronischen Schaltungen in einem Zuge, also parallel, hergestellt werden, also sämtliche elektrische Verbindungen (Leitklebe- oder Lötverbindungen) in einem Arbeitsgang erstellt werden. Dies bewirkt einen erheblichen Zeitvorteil gegenüber dem sequenziellen Bonden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die flexible gedruckte erste Schaltung als FPC ausgebildet, also als ein Flexible Printed Circuit. Diese aus dem Stand der Technik bekannten flexiblen gedruckten Schaltungen können auf alle möglichen Arten hergestellt werden, beispielsweise im Siebdruckverfahren et cetera, wobei sie aufgrund ihres flexiblen Trägers sehr vielseitig in der Anwendung und der Herstellung sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die auf einem starren Substrat angeordnete zweite Schaltung sich auf einem DSH (also ein Dickschichthybridbaustein), einem DSHB (also ein Dickschichthybridbaustein, der mit Bauteilen bestückt ist), einem LTTC (also ein Low Temperature Cofired Ceramics-Baustein) befindet, wobei diese mit oder ohne Bauelement-Bestückung vorliegen kann oder sich auf einer starren bestückten Leiterplatte befindet. Gerade die Verwendung der genannten (DSH, DSHB oder LTTC) zweiten Schaltungen setzte bislang im Stand der Technik bevorzugt den Einsatz des Bonding-Verfahrens voraus. Durch die Verwendung einer starren Leiterplatte ist eine Kombination teurer und kostengünstigerer Leiterplatten in einer gemeinsamen Schaltung möglich, wie zum Beispiel die Kombination von HDI-(High Density Interconnection-) und Standard-Leiterplatten oder allgemein Leiterplatten und Keramiken.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Schaltung mindestens eine Durchkontaktierung aufweist, die mit der Leitklebe- oder Lötverbindung versehen ist. Über die Durchkontaktierung kann die nicht die Bauteile aufweisende Seite, insbesondere die auch keine Leiterbahn aufweisende Seite der zweiten Schaltung in Gegenüberlage zur ersten Schaltung treten, wobei diese mit der zweiten Schaltung an den Stellen der Durchkontaktierung über die dort angeordneten Leitklebe- oder Lötverbindungen verbunden wird. Über die Durchkontaktierungen werden die auf der Oberseite des starren Substrats befindlichen Bauelemente und die dort oder im Substrat befindliche elektronische Schaltung auf die der ersten Schaltung zugewandten Seite, über die Unterseite der zweiten elektronischen Schaltung, herausgeführt, so dass dort Kontaktstellen entstehen, die mit Gegenkontaktstellen der ersten Schaltung verbunden werden können und hierbei sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung der Schaltungen bewirken.
  • Mit Vorteil ist vorgesehen, dass mehrere Schaltungen auf jeweils einem starren Substrat über mindestens ein flexibles Substrat elektrisch und mechanisch verbunden werden. Die starren Substrate sind Leiterplatten und/oder Keramiken, wobei sich mindestens folgende Kombinationen ergeben: Leiterplatte – Leiterplatte, Leiterplatte – Keramik und Keramik – Keramik.
  • Es wird weiter ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung mit einer auf einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung vorgeschlagen das folgende Schritte aufweist:
    • – Anordnung der flexiblen gedruckten ersten Schaltung auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage,
    • – Aufbringen eines Leitklebers oder von Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung und/oder der zweiten Schaltung,
    • – Flächiges Aufeinanderlegen der beiden Schaltungen und Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung ausgebildeten elektrischen Verbindung, wobei im Falle der Lötverbindung und/oder Leitklebeverbindung zusätzlich eine Wärmebeaufschlagung erfolgt.
  • Die flexible gedruckte erste Schaltung wird also, um eine gewisse mechanische Stabilität zu gewährleisten, auf einer Unterlage angeordnet, wobei diese Unterlage vorzugsweise eben ist oder aber eine solche Form aufweist, wie sie die flexible gedruckte erste Schaltung inne haben soll. Als nächster Schritt wird ein Leitkleber oder Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung aufgebracht, wobei aber auch ein Aufbringen auf mindestens einen Bereich auch der zweiten Schaltung oder nur der zweiten Schaltung möglich ist, abhängig davon, welcher Art die miteinander zu verbindenden Schaltungen und/oder Bauteile sind. Die erste Schaltung und die zweite Schaltung werden sodann flächig aufeinandergelegt, wobei zwangsweise die Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung ausgebildeten elektrischen Verbindung durch Schaffung einer Berührlage erfolgt, im Falle der Löt- und/oder Leitklebeverbindung unter Heranziehung einer Wärmebeaufschlagung, um das Lot schmelzen zu lassen beziehungsweise den Leitkleber zu härten, wobei dann durch die Erstarrung des Lots beziehungsweise des Leitklebers die Verbindung fixiert wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
  • 2a und 2b eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Die 1 zeigt eine elektronische Schaltungsanordnung 1, bestehend aus einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung 2, die an eine Oberseite 3 Leiterbahnen 4 oder andere Kontaktstellen 5 aufweist, denen gegenüber mindestens eine zweite Schaltung 6, in diesem Ausführungsbeispiel auch eine dritte Schaltung 7 angeordnet ist. Die zweite Schaltung 6 und die dritte Schaltung 7 weisen im Wesentlichen einen gleichartigen Aufbau auf, was für die Funktionsfähigkeit der Erfindung aber nicht zwingend erforderlich ist. Daher wird nachfolgend lediglich die zweite Schaltung 6 näher beschrieben, die hierzu erfolgten Ausführungen gelten entsprechend auch für die dritte Schaltung 7. Die zweite Schaltung 6 besteht aus einem starren Substrat 8, das in seinem Inneren 9 eingebettet oder auf einer Substratoberseite 10 angeordnet Bauelemente 11 aufweist, die ihrerseits in der zweiten Schaltung 6 geeignet miteinander verschaltet sind. Zwischen den Bauelementen 11, die im Inneren 9 oder an der Substratoberseite 10 angeordnet sind, und einer Substratunterseite 12 bestehen elektrische Durchkontaktierungen 13, die zu an der Substratunterseite 12 gelegenen Gegenkontaktstellen 14 über die elektronische Schaltung ausgebildet sind. Die Gegenkontaktstellen 14 befinden sich in Gegenüberlage zu den Kontaktstellen 5 der flexiblen gedruckten ersten Schaltung. Zwischen den Kontaktstellen 5 und den Gegenkontaktstellen 14 wird eine elektrische Verbindung 15 als Leitklebe- oder Lötverbindung 16 ausgebildet, wobei sowohl die Kontaktstelle 5 als auch die Gegenkontaktstelle 14 in Berührlage mit den Leitklebe- oder Lötverbindungen 16 stehen. Die elektrische Verbindung 15 wirkt ferner zur mechanischen Fixierung der zweiten Schaltung auf der ersten Schaltung. Für den Vorgang des Verbindens über die Leitklebe- oder Lötverbindung 16 wird die flexible gedruckte erste Schaltung 2 auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage 17 angeordnet, die die Ausbildung von (hier der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellten) durchhängenden Bereichen 18 im Bereich der elektrischen Verbindungen 15 vermeidet, so dass eine genau definierte Gegenüberlage von Kontaktstellen 5 und Gegenkontaktstellen 14 möglich ist.
  • Die elektronische Schaltungsanordnung 1 der 2a und 2b entspricht im Wesentlichen der elektronische Schaltungsanordnung 1 der 1, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird: Die flexible gedruckte erste Schaltung 2 weist eine Aussparung 19 auf, über der das starren Substrat 8 angeordnet ist. Die elektrischen Verbindungen 15 zwischen dem starren Substrat 8 und der flexiblen gedruckten erste Schaltung 2 ist in gegenüberliegenden Randbereichen 20 der flexible gedruckten erste Schaltung 2 auf der Substratoberfläche 10 des starren Substrats 8 angeordnet. Somit sind die in der Aussparung 19 der flexiblen gedruckten erste Schaltung 2 angeordneten Bauelemente 11 wie die elektrischen Verbindungen 15 auf der Substratoberfläche 10 angeordnet.

Claims (6)

  1. Elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung und mindestens einer auf mindestens einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung, wobei mindestens eine erste Schaltung mit mindestens einer zweiten Schaltung über mindestens eine elektrische Verbindung miteinander elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet dass die mindestens eine erste Schaltung (2) und die mindestens eine zweite Schaltung (6) flächig aufeinanderliegend angeordnet und mittels der elektrischen Verbindung (15) sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung (15) als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildet ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible gedruckte erste Schaltung (2) als FPC ausgebildet ist.
  3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf einem starren Substrat (8) angeordnete zweite Schaltung (6) auf einem DSH, DSHB, LTTC befindet, wobei diese mit oder ohne Bauelement-Bestückung vorliegen kann oder sich auf starren bestückten Leiterplatten befindet.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltung (6) mindestens eine Durchkontaktierung (13) aufweist, die mit der Leitklebe- oder Lötverbindung (16) versehen ist.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaltungen (2, 6) auf jeweils einem starren Substrat (8) über mindestens ein flexibles Substrat elektrisch und mechanisch verbunden werden.
  6. Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) mit einer auf einem starren Substrat (8) angeordneten zweiten Schaltung (6), mit folgenden Schritten: – Anordnung der flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage (17), – Aufbringen eines Leitklebers oder von Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung (2) und/oder der zweiten Schaltung (6), – Flächiges Aufeinanderlegen der beiden Schaltungen (2, 6) unter Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildeten elektrischen Verbindung (15), wobei im Falle der Lötverbindung und/oder Leitklebeverbindung zusätzlich eine Wärmebeaufschlagung erfolgt.
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