DE102007041904A1

DE102007041904A1 - Combined solder joint for attachment of electrical component with printed circuit board, has push through connection surface running through printed circuit board and connected with printed circuit board by reflow surface soldered joint

Info

Publication number: DE102007041904A1
Application number: DE102007041904A
Authority: DE
Inventors: Quoc-Dat Nguyen; Peter Kimmich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-05

Abstract

The joint has a surface mounted device connection surface (20) and a push through connection surface (30) that are fastened to an electrical component (40). The surface mounted device connection surface runs along a surface of a printed circuit board (10) and is connected with the printed circuit board by a reflow surface soldered joint (50). The push through connection surface runs through the printed circuit board and is connected with the printed circuit board by another reflow surface soldered joint (60). An independent claim is also included for a soldering method.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft Lötverbindungen zum Verbinden von elektrischen Komponenten mit Leiterplatten.The Invention relates to solder joints for connecting electrical components to circuit boards.

Lötverbindungen werden verwendet, um Kontaktoberflächen elektrischer Komponenten mittels erstarrendem Lötzinn mechanisch und insbesondere elektrisch mit der Metalloberfläche einer Leiterbahn, die auf einer Leiterplatte vorgesehen ist, zu verbinden. Elektrische Bauelemente werden, zusammen mit ihren Kontakten, entweder auf die metallisierte und durch Leiterbahnen strukturierte Oberfläche einer Leiterplatte aufgelötet oder mittels Durchsteckmontage auf die Leiterplatte auf einer Seite angelötet, während der elektrische Kontakt zwischen einem durch die Leiterplatte durchgesteckten Draht und der Leiterplatte selbst hergestellt wird.solder connections are used to contact surfaces of electrical components by solidifying solder mechanically and in particular electrically with the metal surface of a Conductor, which is provided on a circuit board to connect. Electrical components, along with their contacts, either on the metallized and structured by tracks surface of a PCB soldered or by means of push-through mounting on the circuit board on one side soldered, while the electrical contact between a plugged through the circuit board Wire and the circuit board itself is made.

Die erste Variante wird als surface-mounted technology, SMT, bezeichnet, in der Bauteile sowie Kontaktierung auf der gleichen Oberfläche vorgesehen wird. Die zweite Variante betrifft Bauelemente mit Durchsteckanschlüssen, bei denen das Bauteil und der Lötkontakt auf verschiedenen, entgegengesetzten Oberflächen der gleichen Leiterplatte untergebracht sind. Dementsprechend unterscheidet sich auch der Lötprozess. SMT-Bauteilen werden mit Lötpaste mit der Leiterplatte lose verbunden und mit einem sogenannten Reflow-Verfahren gelötet. In diesem Reflow-Verfahren wird die Oberfläche sowie die mittels Lötpaste angebrachten SMT-Bauteile (SMDs, Surface mounted devices) erhitzt, beispielsweise mittels eines Ofens oder mittels Infrarotstrahlung, so dass sich die Lötpaste in flüssiges Lot verwandelt und beim Erkalten eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen Bauteil und Leiterplatte vorsieht. Bei der Durchsteckmontage wird hingegen das Bauteil mittels der Drahtanschlüsse zunächst durch die Leiterplatte hindurchgesteckt, wobei die so aus der Leiterplatte heraustretenden Drahtverbindungen sowie die zugehörige Leiterplattenoberfläche einem Wellen- bzw. Schwallbad ausgesetzt wird. Hierdurch wird flüssiges Lot auf die Kontaktseite an Stellen der Leiterplatte aufgebracht, an denen kein Schutzlack vorgesehen ist, eine Metallkontaktfläche zur Benetzung mit Lot vorgesehen ist, und entsprechende Lei terbahnen bzw. die zugehörigen Drahtenden durch das verbleibende und erstarrende Lot elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden.The first variant is referred to as surface-mounted technology, SMT, provided in the components as well as contacting on the same surface becomes. The second variant concerns components with push-through connections, at which the component and the solder contact on different, opposite surfaces of the same circuit board are housed. Accordingly, the same differs Soldering process. SMT components are soldered with paste Loosely connected to the circuit board and with a so-called reflow process soldered. In this reflow process, the surface as well as that applied by means of solder paste For example, SMT components (SMDs, surface mounted devices) are heated by means of a furnace or by means of infrared radiation, so that the solder paste in liquid Lot turns and on cooling a mechanical and electrical connection provides between component and circuit board. For through-hole mounting on the other hand, the component is first passed through the wire connections Printed circuit board inserted, whereby the so from the circuit board emerging wire connections and the associated circuit board surface a wave or wave pool is exposed. This will be liquid solder applied to the contact side at locations of the circuit board, to where no protective lacquer is provided, a metal contact surface for Wetting with solder is provided, and corresponding Lei terbahnen or the associated Wire ends by the remaining and solidifying solder electrically and mechanically interconnected.

Aufgrund der prinzipiellen Unterschiede zwischen den Lötverfahren werden die einzelnen Bauteile daher entweder für das eine Lötverfahren oder für das andere Lötverfahren ausgelegt. Hierbei wird ferner die hohe thermische Belastung berücksichtigt, die sich insbesondere beim Reflow-Verfahren ergibt. Zudem wird insbesondere bei der Miniaturisierung der geringeren Bauteildichte beim Durchsteckverfahren Rechnung getragen, wobei die Durchsteckmontage andererseits eine deutlich höhere mechanische Belastung zulässt. Wird SMT für eine starke Strombelastung verwendet, so sind große Kontaktflächen erforderlich. Wie jedoch bereits bemerkt, lassen sich die einzelnen Vor- bzw. Nachteile der Bauelemente aufgrund der grundlegenden Unterschiede der Lötprozesse und der dafür ausgelegten Bauelemente nicht kombinieren. Insbesondere bei der Herstellung von Modulen mit SMD- sowie mit Durchsteckbauteilen werden daher verschiedene Lötverfahren nacheinander angewandt, die jeweils spezifisch für die Montagetechnik sind. Schließlich werden gemäß dem Stand der Technik Module, die mit verschiedenen Techniken hergestellt werden, mittels zusätzlichen Steckelementen verbunden.by virtue of The fundamental differences between the soldering processes become the individual ones Components therefore either for the one soldering process or for the other soldering process designed. This also takes into account the high thermal load, the especially results in the reflow process. In addition, in particular in the miniaturization of the lower component density in the through-hole method On the other hand, the through-hole mounting a significantly higher mechanical load allows. Will SMT for uses a strong current load, so large contact surfaces are required. However, as already noted, the individual advantages or Disadvantages of the components due to the fundamental differences the soldering processes and the one for it do not combine designed components. Especially at the Production of modules with SMD as well with through-hole components therefore different soldering applied in succession, each specific to the assembly technique. After all be according to the state technology modules made with different techniques be, by means of additional plug-in elements connected.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Kontaktierungsmechanismus vorzusehen, mit dem sich die oben genannten Nachteile verringern lassen und der eine einfache Herstellung ermöglicht.It It is therefore an object of the invention to provide a contacting mechanism be provided with which can reduce the above-mentioned disadvantages and which allows easy manufacture.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung ermöglicht eine elektrische Kontaktierung mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bei hohen Kontaktfeld- und Bauteildichten. Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße kombinierte Lötverbindung, Bauteile für die SMD-Technik sowie Bauteile zur Durchsteckmontage unter Verwendung von nur einem einzigen Lötverfahren zu kombinieren, wobei Kontakte mit hohen Strombelastungen sowie Kontakte mit geringen Strombelastungen jedoch mit hoher Kontaktdichte gemäß den jeweiligen. Anforderungen optimal mit einer Leiterplatte verbunden werden können. Die Erfindung verbessert somit insbesondere die Lötverbindung von Steuermodulen, die Signalanschlüsse (mit geringer Strombelastung) und Lastanschlüsse (mit hoher Strombelastung) aufweisen und mittels der erfindungsgemäßen kombinierten Lötverbindung jeweils abgestimmt auf die jeweilige Strombelastung vorgesehen werden können. Auch bei hohen Strömen können mittels Durchsteckverbindungen kleine Kontaktflächen verwendet werden. Gleichzeitig ist es nicht notwendig, mehrere verschiedene Lötverfahren anzuwenden, so dass zum einen die Bautei le hinsichtlich der Wärmebelastung geschont bleiben und zum anderen der Herstellungsprozess deutlich vereinfacht wird.The Invention allows an electrical contact with improved mechanical properties at high contact field and component densities. In particular, it allows the combined invention soldered connection, Components for the SMD technology and through-hole components using from a single soldering process to combine, taking contacts with high current loads as well Contacts with low current loads but with high contact density according to the respective. Requirements can be optimally connected to a circuit board. The Invention thus improves in particular the solder connection of control modules, the signal connections (with low current load) and load connections (with high current load) and by means of the combined solder joint according to the invention each be adapted to the respective current load can. Even at high currents can By means of push-through small contact surfaces are used. simultaneously it is not necessary to apply several different soldering methods, so that on the one hand, the components are protected with regard to the heat load and second, the manufacturing process is significantly simplified.

Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept besteht darin, die Kontakte des selben elektrischen Bauelements je nach zu erwartender Strombelastung als Durchsteckkontakte oder als Oberflächenkontakte, d. h. SMD-Kontakte, auszuführen, und die Kontakte beider Montagearten mit demselben Lötprozess, d. h. Reflow-Technik, anzulöten. Die Lötverbindungen ein- und desselben Bauteils können damit an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, wobei berücksichtigt werden kann, dass Oberflächenmontage kostengünstiger ist und eine höhere Kontaktdichte vorsieht und die Durchsteckmontage zum einen eine höhere Strombelastung, einen höheren Leiterquerschnitt, sowie die Kontaktierung von Zwischenschichten innerhalb der Leiterplatte ermöglicht. Die bisher verwendeten Lötverfahren müssen nicht umgestellt werden; vielmehr genügt es, die SMD-Löttechnik beizubehalten, und die Durchsteckmontage durch die Mittel vorzusehen, die die SMD-Technik bereitstellt. Daher werden erfindungsgemäß, neben der üblichen Oberflächenmontage von SMD-Bauteilen, auch durchgesteckte Drahtverbindungen mittels Lötpaste und Reflow-Verfahren angelötet, wie sie in der SMD-Technik verwendet wird. Hierbei wird in ein Durchsteckloch der Leiterplatte nicht nur die Drahtverbindung des Bauteils, sondern auch Lötpaste eingebracht, wobei es jedoch genügen kann, dass Lötpaste in ausreichender Menge an den jeweiligen Öffnungen oder an einer Öffnung des Durchstecklochs vorgesehen ist. Führt man daraufhin das Reflow-Verfahren durch, so schmilzt die Lötpaste und verwandelt sich zu flüssigem Lot, das die Drahtverbindung an der jeweiligen Lötstelle mit der Leiterplatte und den daran angebrachten Leiterbahnen verbindet. Befindet sich Lötpaste in dem Durchsteckloch selbst, so können Zwischenebenen der Leiterbahnen kontaktiert werden. Es kann jedoch ausreichend sein, Lötpaste nur an einer Oberfläche der Leiterplatte und somit nur an einem Ende der Durchstecköffnung anzubringen, um eine Lötverbindung zu einer Leiterbahn auf einer Außenseite der Leiterplatte vorzusehen.The underlying concept of the invention is the contacts of the same electrical component depending on the expected current load as through contacts or as surface contacts, ie SMD contacts perform, and to solder the contacts of both types with the same soldering process, ie reflow technology. The solder connections of one and the same component can thus be adapted to the respective requirements, whereby it can be taken into account that surface mounting is more cost-effective and provides a higher contact density and the through-hole mounting on the one hand a higher current load, a higher conductor cross-section, as well as the contacting of intermediate layers within the circuit board allows. The soldering methods used so far do not have to be changed; rather, it is sufficient to maintain the SMD soldering technique and provide through-hole mounting by the means provided by the SMD technique. Therefore, according to the invention, in addition to the usual surface mounting of SMD components, also inserted wire connections soldered by means of solder paste and reflow method, as used in the SMD technology. In this case, not only the wire connection of the component, but also solder paste is introduced into a through hole of the circuit board, but it may be sufficient that solder paste is provided in sufficient quantity at the respective openings or at an opening of the through hole. If you then perform the reflow process, the solder paste melts and turns into liquid solder, which connects the wire connection at the respective solder joint with the circuit board and the conductor tracks attached thereto. If soldering paste is located in the through-hole itself, intermediate planes of the conductor tracks can be contacted. However, it may be sufficient to apply solder paste only on a surface of the circuit board and thus only at one end of the insertion opening in order to provide a solder connection to a conductor on an outer side of the circuit board.

Die erfindungsgemäße Lütverbindung eignet sich insbesondere für Platinenstecker oder Platinenbuchsen, die Anschlüsse aufweisen die auf eine Platine oder Leiterplatte aufgelötet werden und sowohl Signalkontakte als auch Hochstromkontakte umfassen. Vorzugsweise sind die Signalkontakte mittels SMD-Anschlussoberflächen mit der Leiterplatte verbunden und die Hochstromkontakte mittels Durchsteck-Anschlussoberflächen mit der Leiterplatte verbunden, wobei vorzugsweise die SMD-Anschlussoberflächen und die Durchsteck-Anschlussoberflächen der selben kombinierten Lötverbindung angehören.The inventive Lütverbindung is particularly suitable for Board connectors or board sockets, which have the connections on one Board or circuit board soldered and include both signal contacts and high current contacts. Preferably, the signal contacts by means of SMD connection surfaces with connected to the circuit board and the high-current contacts by means of push-through connection surfaces with connected to the circuit board, preferably the SMD connection surfaces and the push-through connection surfaces of the same combined solder joint belong.

Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept wird umgesetzt von einer kombinierten Lötverbindung mit mindestens einer SMD-Anschlussoberfläche und mindestens einer Durch steck-Anschlussoberfläche, die beide an derselben elektrischen Komponente, insbesondere an der gleichen elektrischen Schnittstelle der elektrischen Komponente befestigt sind, wobei die mindestens eine SMD-Anschlussoberfläche und die mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche über eine Reflow-Oberflächenlötverbindung mit der Leiterplatte verbunden sind. Die Reflow-Oberflächenlötverbindung verläuft im Falle der SMD-Anschlussoberfläche parallel zu der SMD-Anschlussoberfläche und parallel zur Leiterplatte und im Falle der Durchsteck-Anschlussoberfläche entlang den Innenwänden eines Durchstecklochs der Leiterplatte, und/oder an einem oder an beiden Enden eines Durchstecklochs, parallel zu der Leiterplatte an den Rändern der Leiterplatte, die an das Ende des Durchstecklochs angrenzen.The The concept underlying the invention is implemented by a combined solder joint with at least one SMD pad surface and at least one through-hole interface, the both on the same electrical component, in particular on the same electrical interface of the electrical component are fastened, wherein the at least one SMD connection surface and the at least one push-through interface surface via a Reflow Oberflächenlötverbindung connected to the circuit board. The reflow surface solder joint extends in case of the SMD connection surface parallel to the SMD interface and parallel to the circuit board and in the case of the push-through connection surface along the inner walls a through hole of the circuit board, and / or on or on both ends of a through hole, parallel to the printed circuit board on the edges the circuit board, which adjoin the end of the through hole.

Vorzugsweise umfasst die kombinierte Lötverbindung einen Laststromkontakt und einen Signalstromkontakt, wobei der Laststromkontakt die Durchsteck-Anschlussfläche umfasst, und der Signalstromkontakt die mindestens eine SMD-Anschlussoberfläche umfasst. Da der Signalstromkontakt geringeren Strombelastungen ausgesetzt ist, genügt eine SMD-Anschlussoberfläche, um einen geeigneten Kontaktwiderstand zu erreichen. Im Gegensatz hierzu erfordert der Laststromkontakt eine höhere Strombelastungsfähigkeit, so dass der Kontakt über mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche vorgesehen wird, die naturgemäß eine größere Kontaktfläche und daher einen geringeren Kontaktwiderstand bietet.Preferably includes the combined solder joint a load current contact and a signal current contact, wherein the load current contact the push-through interface and the signal current contact comprises the at least one SMD pad surface. Since the signal current contact exposed to lower current loads is enough an SMD connection surface to to achieve a suitable contact resistance. In contrast to this the load current contact requires a higher current capacity, so that the contact over At least one push-through connection surface is provided, which naturally has a larger contact area and therefore offers a lower contact resistance.

Bislang wurden gemäß dem Stand der Technik eine Vielzahl von SMD-Anschlussoberflächen und/oder große Oberflächen verwendet, um einen Laststromkontakt mit geeignetem Widerstand vorzusehen, wobei die erfindungsgemäße kombinierte Lötverbindung es ermöglicht, nur einen oder nur wenige Laststromkontakte mittels einer Durchsteckmontage vorzusehen, die einer hohen Strombelastung Stand hält.So far were according to the state the technique uses a variety of SMD connection surfaces and / or large surfaces, to provide a load current contact with suitable resistance, wherein the combined invention solder allows, to provide only one or only a few load current contacts by means of push-through mounting, which withstands a high current load.

Die Kombination von Laststromkontakt und Signalstromkontakt erfordert mit der erfindungsgemäßen kombinierten Lötverbindung keinen zusätzlichen Aufwand bei der Durchführung des Lötverfahrens. Vorzugsweise umfasst die kombinierte Lötverbindung mindestens einen Laststromkontakt, der jeweils genau eine Durchsteck-Anschlussoberfläche umfasst, sowie mindestens einen Signalstromkontakt, der genau eine SMD-Anschlussfläche umfasst. Dadurch wird eine eindeutige Zuordnung der Anschlussoberflächen erreicht.The Combination of load current contact and signal current contact required combined with the invention solder no additional Effort in the implementation of the soldering process. Preferably, the combined solder joint comprises at least one Load current contact, each comprising exactly one push-through connection surface, and at least one signal current contact comprising exactly one SMD pad. Thereby an unambiguous assignment of the connection surfaces is achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Reflow-Oberflächenlötverbindung vorgesehen, die mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche mit einer Leiterplatte verbindet, wobei die Reflow-Oberflächenlötverbindung der Durchsteck-Anschlussoberfläche entweder entlang einer der Außenflächen der Leiterplatte, entlang beider Außenflächen der Leiterplatte und vorzugs weise ebenso innerhalb der Leiterplatte vorgesehen ist. Eine Reflow-Oberflächenlötverbindung, die sowohl auf den Außenflächen als auch innerhalb der Leiterplatte vorgesehen ist, erstreckt sich daher an einem Rand oder an beiden Rändern, die durch das Durchsteckloch in der Leiterplatte gebildet werden, sowie zumindest entlang eines Abschnitts der Innenwand der Leiterplatte. Neben einer erhöhten mechanischen Stabilität lässt sich dadurch auch ein geringerer Kontaktwiderstand erreichen, der für einen Laststromkontakt notwendig ist. Eine derartige Reflow-Oberflächenlötverbindung zur Verbindung der Durchsteck-Anschlussoberfläche mit der Leiterplatte wird beispielsweise erreicht, indem Lötpaste an mindestens einen Rand des Durchstecklochs angebracht wird, wobei die Lötpaste zum Teil außen verbleiben kann, oder zur Verbindung innerhalb der Innenwand des Durchstecklochs in das Durchsteckloch hineingepresst wird, beispielsweise durch das Einführen der Drahtverbindung, die mit dem Bauteil verbunden ist. Da die Reflow-Oberflächentechnik aus der SMD-Technik stammt und im wesentlichen unverändert für Durchsteckmontage verwendet wird, bezeichnet der Begriff Reflow-Oberflächenlötverbindung auch die Verbindung der Durchsteck-Anschlußfläche.According to a preferred embodiment of the invention, a reflow Oberflächenlötverbindung is provided which connects at least one through-connection surface with a circuit board, wherein the reflow surface solder joint of the through-connection surface either along one of the outer surfaces of the circuit board, along both outer surfaces of the circuit board and preference as well is provided within the circuit board. A reflow surface solder joint that can be used both on the outside and inside Circuit board is provided, therefore, extends at one edge or at both edges, which are formed by the through-hole in the circuit board, as well as at least along a portion of the inner wall of the circuit board. In addition to increased mechanical stability can thereby also achieve a lower contact resistance, which is necessary for a load current contact. Such a reflow surface solder joint for connecting the male terminal surface to the printed circuit board is achieved, for example, by attaching solder paste to at least one edge of the through hole, wherein the solder paste may remain partially outside, or into the through hole for connection within the inner wall of the through hole is, for example by inserting the wire connection, which is connected to the component. Since the reflow surface technique is of SMD technology and is used essentially unchanged for through-hole mounting, the term reflow surface solder joint also refers to the connection of the through-hole pad.

Das erfindungsgemäße Konzept wird ferner von elektrischen Komponenten umgesetzt, die mindestens eine SMD-Anschlussoberfläche und mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche umfassen, wobei die SMD-Anschlussoberfläche eingerichtet ist, nach dem Verlöten der Leiterplatte coplanar mit einer Außenfläche der Leiterplatte zu verlaufen. Die Durchsteck-Anschlussoberfläche der elektrischen Komponente ist vorzugsweise ein sich von der elektrischen Komponente weg erstreckendes Kontaktelement, beispielsweise ein Draht, eine Lötfahne, eine Metalllasche oder ein Pin, zum Vorsehen des Laststromkontakts ausgebildet. Die SMD-Anschlussoberflächen der Kontakte der elektrischen Komponente verlaufen vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Kontaktelemente, die sich von der elektrischen Komponente weg erstrecken, und sehen so einen Teil der erfindungsgemäßen Lötverbindung vor. Im Wesentlichen verläuft daher das Kontaktelement der elektrischen Komponente, die die SMD-Anschlussoberfläche trägt, parallel zu einer Ebene, in der eine Leiterplatte vorgesehen werden kann, wohingegen das Kontaktelement, das die Durchsteck-Anschlussoberfläche trägt, diese Ebene durchdringt und somit dafür vorgesehen ist, in ein Durchsteckloch einer Leiterplatte eingesteckt zu werden, während gleichzeitig die SMD-Anschlussoberfläche des Kontakts der elektrischen Komponente in die Nähe einer Außenfläche der Leiterplatte, beispielsweise in die Nähe einer Kontaktfläche einer Leiterbahn, kommt. Ist an den entsprechenden Stellen der Leiterplatte bzw. der jeweiligen Anschlussoberflächen Lötpaste vorgesehen, so kann die erfindungsgemäße elektrische Komponente zusammen mit der daran montierten Leiterplatte einem Reflow-Verfahren ausgesetzt werden, um die Lötpaste in Lot zum Vorsehen der Lötverbindung zu verwandeln.The inventive concept is further implemented by electrical components that at least an SMD connection surface and at least one push-through interface surface, being the SMD connection surface is set up after soldering the printed circuit board coplanar with an outer surface of the circuit board to run. The By plug-connection surface the electrical component is preferably a separate from the electrical Component away extending contact element, for example a Wire, a soldering tag, one Metal tab or a pin, designed to provide the load current contact. The SMD connection surfaces the contacts of the electrical component preferably run in a plane perpendicular to the direction of extension of the contact elements, which extend away from the electrical component, and see such a part of the solder joint according to the invention in front. In essence, runs therefore, the contact element of the electrical component carrying the SMD pad surface is parallel to a plane in which a printed circuit board can be provided, whereas the contact element carrying the push-through interface surface is this Level penetrates and thus for it is provided, plugged into a through hole of a circuit board to become while at the same time the contact of the electrical contact surface SMD Component in the vicinity an outer surface of the Printed circuit board, for example, in the vicinity of a contact surface of a Track, comes. Is in the appropriate places of the circuit board or the respective connection surfaces provided solder paste, so can the electrical component according to the invention along with the mounted circuit board a reflow process be exposed to the solder paste in solder for providing the solder joint to transform.

Vorzugsweise umfasst die elektrische Komponente einen Laststromanschluss, wobei der Laststromanschluss mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche umfasst, und der Signalstromanschluss die mindestens eine SMD-Anschlussoberfläche umfasst. Die elektrische Komponente kann somit einen Kontakbereich mit hoher Strombelastung aufweisen, der über den Laststromanschluss verbunden werden kann, sowie einen weiteren Kontaktbereich, der nur eine geringe Strombelastung aufweist und der über den Signalstromanschluss verbunden werden kann. Elektrische Komponenten wie Steuermodule, Regelmodule, Zeitschaltmodule, Relaismodule, Messmodule, Netzteilmodule und Ähnliches können Steuerabschnitte bzw. Messabschnitte umfassen, die nur mit einem geringem Strom arbeiten, d. h. beispielsweise < 1 A, < 0,5 A, < 0,1 A, < 20 mA oder < 1 mA. Aus diesem Grund werden diese Abschnitte vorzugsweise mittels SMD-Technik und einer SMD-Anschlußfläche kontaktiert, die eine hohe Kontaktdichte bei einem für diese Zwecke ausreichenden Kontaktwiderstand ermöglicht. In diesen Abschnitten sind beispielsweise OP-Verstärker, Wandler, Schnittstellenbausteine, Logik-Schaltungen und Ähnliches vorgesehen, jedoch keine Bausteine, die die Zuführung von hohen Stromstärken erfordern. Ferner umfasst die elektrische Komponente vorzugsweise Lastabschnitte, die mit dem Laststromanschluss verbunden sind, und die mit hohen Stromstärken, beispielsweise > 1 A, > 2 A, > 5 A, > 10 A, > 20 A arbeiten. Diese Lastabschnitte können Komponenten zur Stromversorgung, Endstufen, Relais, Netzanschlüsse und Ähnliches umfassen, die insbesondere bei geringen Betriebsspannungen hohe Stromstärken erfordern und für hohe Leistungen ausgelegt sind. Die Lastabschnitte sind daher vorzugsweise mit dem Laststromanschluss der elektrischen Komponente verbunden, um über den Laststromanschluss mit entsprechenden Stromstärken versorgt werden zu können.Preferably the electrical component comprises a load current connection, wherein the load current connection comprises at least one push-through connection surface, and the signal power terminal includes the at least one SMD pad surface. The electrical component can thus have a contact area with high Have current load, the over the load power connection can be connected, as well as another Contact area, which has only a low current load and the over the signal power connection can be connected. Electric components such as control modules, control modules, timer modules, relay modules, measuring modules, Power supply modules and the like can control sections or measuring sections that operate with only a small current, d. H. for example, <1 A, <0.5 A, <0.1 A, <20 mA or <1 mA. For this Reason these sections are preferably using SMD technology and contacted an SMD pad, the high contact density at a sufficient for these purposes Contact resistance enabled. These sections include, for example, op-amps, transducers, Interface modules, logic circuits and the like provided, however no building blocks, the feeder of high currents require. Furthermore, the electrical component preferably comprises Load sections connected to the load power connection, and those with high currents, for example> 1 A,> 2 A,> 5 A,> 10 A,> 20 A work. These Load sections can be components for power supply, power amplifiers, relays, mains connections and the like include, in particular at low operating voltages high currents require and for high performance are designed. The load sections are therefore preferred connected to the load current connection of the electrical component, to over supplied the load current connection with appropriate currents to be able to.

Vorzugsweise sind die Kontakte, insbesondere die Kontakte, welche den Laststromanschluss und die Kontakte, welche den Signalstromanschluss umfassen, fest miteinander verbunden, vorzugsweise durch eine feste Verbindung mit der elektrischen Komponente. Die elektrische Komponente besteht daher vorzugsweise aus fest miteinander verbundenen Einzelteilen, so dass die Bewegung der elektrischen Komponente an einer Stelle der Komponente dazu führt, dass die gesamte elektrische Komponente sowie alle Kontakte gleichzeitig bewegt werden.Preferably are the contacts, in particular the contacts, which the load current connection and the contacts which comprise the signal power connection, firmly together connected, preferably by a fixed connection with the electrical component. The electrical component is therefore preferably made of each other firmly connected items, so that the movement of the electrical Component at one point of the component causes all the electrical Component as well as all contacts are moved simultaneously.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Moduleinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Komponente vorgesehen, wobei die Moduleinheit neben der elektrischen Komponente mindestens eine Leiterplatte umfasst, die auf erfindungsgemäße Weise mit der elektrischen Komponente verbunden ist. Neben der elektrischen Komponente und der Leiterplatte umfasst daher die erfindungsgemäße Moduleinheit ferner Reflow- Oberflächenlötverbindungen, die jeweils die mindestens eine SMD-Anschlussoberfläche und die mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche mit der Leiterplatte der Moduleinheit verbinden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde die Reflow-Oberflächenverbindung aus an entsprechenden Stellen aufgetragener Lötpaste erstellt, die über einen einzigen, gemeinsamen Reflow-Oberflächenlötprozess zu Lot verflüssigt wurde, und an den jeweiligen Stellen den Kontakt zu der jeweiligen Anschlussoberfläche herstellt.According to a preferred embodiment of the invention, a module unit is provided with an electrical component according to the invention, wherein the module unit in addition to the electrical Component comprises at least one printed circuit board, which is connected in accordance with the invention with the electrical component. In addition to the electrical component and the printed circuit board, therefore, the modular unit according to the invention further comprises reflow surface solder joints, which respectively connect the at least one SMD connection surface and the at least one push-through connection surface with the printed circuit board of the modular unit. According to a preferred embodiment of the invention, the reflow surface compound has been prepared from solder paste applied at corresponding locations, which has been liquefied into solder via a single, common reflow surface brazing process, and makes contact with the respective terminal surface at the respective locations.

Wie auch die Lötverbindung der Moduleinheit zeichnet sich im Allgemeinen die erfindungsgemäße kombinierte Lötverbindung dadurch aus, dass sowohl SMD-Anschlussoberflächen als auch Durchsteck-Anschlussoberflächen mit demselben Reflow-Prozess verlötet werden, wobei, wenn die Durchsteck-Anschlussoberflächen und die SMD-Anschlussoberflächen fest miteinander verbunden sind, durch den gemeinsamen und daher gleichzeitigen Prozess keine mechanischen Spannungen aufweisen, da sämtliche Lötstellen der kombinierten Lötverbindung gleichzeitig flüssig sind und somit gleichzeitig erstarren. Durch das gleichzeitige Erstarren und den gleichzeitigen flüssigen Zustand der jeweiligen Lötstellen sowie durch die gleichzeitige Erhitzung der miteinander verlöteten Bauelemente wird erreicht, dass weder durch Wärmeausdehnung noch durch andere Spannungseffekte zwischen den einzelnen Lötstellen mechanische Spannungen entstehen. Dadurch wird eine insgesamt spannungsfreie Verbindung, auch bei mehreren und verschiedenartigen Lötverbindungen, erreicht. Das erfindungsgemäße Konzept der Erfindung sowie das Verfahren zur Erzeugung der Lötverbindungen spiegelt sich daher in den Reflow-Oberflächenlötverbindungen dadurch wider, dass diese untereinander vollkommen spannungsfrei sind, auch wenn SMD-Technik mit Durchsteckmontage für eine Vielzahl von einzelnen Kontaktstellen kombiniert wird.As also the solder connection The modular unit is generally characterized by the combined invention solder characterized in that both SMD interface surfaces as also push-through connection surfaces with the same reflow process soldered Be where, if the push-through connection surfaces and the SMD connection surfaces through the common and therefore simultaneous process have no mechanical stresses, since all solder joints of the combined solder joint at the same time liquid are and thus solidify at the same time. By the simultaneous solidification and the simultaneous liquid Condition of the respective solder joints and by the simultaneous heating of the components soldered together is achieved by neither thermal expansion nor by others Stress effects between the individual solder joints mechanical stresses arise. This creates a total stress-free connection, even with several and different solder joints achieved. The inventive concept the invention and the method for producing the solder joints is therefore reflected in the reflow surface solder joints, that these are completely free from each other, even if Through-hole SMD technology for a variety of individual Contact points is combined.

Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept wird ferner durch das erfindungsgemäße Lötverfahren realisiert, in dem SMD-Anschlussoberflächen und Durchsteck-Anschlussoberflächen der gleichen elektrischen Komponente auf bzw. in der Leiterplatte angeordnet werden und die Durchsteck-Anschlussoberflächen sowie die SMD-Anschlussoberflächen mittels desselben SMD-Oberflächenlötprozesses verlötet werden. Durch Verwenden desselben SMD-Oberflächenlötprozesses wird jede Durchsteck-Anschlussoberfläche und jede SMD-Anschlussoberfläche gleichzeitig an die Leiterplatte gelötet, so dass alle Anschlussoberflächen gleichzeitig von flüssigem Lot umgeben sind und gleichzeitig erkalten. Wie bereits bemerkt, werden dadurch innere Spannungen zwischen den einzelnen Anschlussflächen vermieden, insbesondere wenn die Anschlussflächen fest mit der gleichen elektrischen Komponente verbunden sind und somit kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig untereinander kraftübertragend verbunden sind. Vor zugsweise wird durch die mechanische Verbindung der Anschlussoberflächen untereinander, insbesondere der verschiedenartigen Anschlussoberflächen untereinander, erreicht, dass durch Anordnen einer Anschlussoberfläche (oder einer elektrischen Komponente) gleichzeitig alle Anschlussoberflächen in entsprechender Weise zu der Leiterplatte angeordnet werden, um mit dieser verlötet zu werden. Mit anderen Worten wird, wenn mindestens eine der SMD-Anschlussoberflächen auf die entsprechende Kontaktfläche einer Leiterbahn der Leiterplatte angeordnet wird, gleichzeitig mindestens eine Durchsteck-Anschlussoberfläche in ein Durchsteckloch der Leiterplatte eingeführt und ragt vorzugsweise leicht auf der Außenseite der Leiterplatte heraus, die der Außenseite entgegengesetzt ist, auf der die SMD-Anschlussoberfläche angeordnet ist. Daher ist nur eine einzige Bewegung der Leiterplatte und/oder der elektrischen Komponente notwendig, um diese zum Verlöten zueinander anzuordnen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden während des Anordnens der Anschlussoberflächen zur Leiterplatte die Klebeeigenschaften von Lötpaste dazu verwendet, Leiterplatte und Anschlussflächen aneinander soweit zu befestigen, dass (bei geringer mechanischer Belastung) bis zum Beginn des Reflow-Lötprozesses keine Verschiebung stattfindet und während des Reflow-Lötprozesses Anschlussflächen sowie Leiterplatte korrekt miteinander ausgerichtet sind.The The concept underlying the invention is further characterized by the soldering method according to the invention realized in the SMD connection surfaces and push-through connection surfaces of the same electrical component arranged on or in the circuit board and the push-through connection surfaces as well as the SMD connection surfaces by means of soldered to the same SMD surface brazing process. By using the same surface SMD soldering process, each push-through interface surface and every SMD connection surface soldered simultaneously to the circuit board, so that all connection surfaces simultaneously from liquid Lot are surrounded and cold at the same time. As already noted, this prevents internal stresses between the individual connection surfaces, especially if the pads are stuck with the same electrical component are connected and thus non-positively, positively or cohesively force-transmitting one another are connected. Before preferably by the mechanical connection the connection surfaces with each other, in particular the various connection surfaces with each other, achieved by arranging a connection surface (or an electrical component) at the same time all connection surfaces in be arranged corresponding manner to the circuit board to this soldered to become. In other words, if at least one of the SMD connection surfaces is on the corresponding contact surface a conductor track of the circuit board is arranged, at least simultaneously a push-through interface surface into a Inserted through hole of the circuit board and preferably protrudes slightly on the outside out of the circuit board opposite the outside, on the the SMD connection surface is arranged. Therefore, only a single movement of the circuit board and / or the electrical component necessary to solder them together to arrange. According to one preferred embodiment of the invention are during arranging the connection surfaces to the circuit board, the adhesive properties of solder paste used to attach PCB and pads together, that (at low mechanical load) until the beginning of the reflow soldering process no displacement takes place and during the reflow soldering process pads as well PCB are aligned correctly with each other.

Die zur Durchsteck-Anschlussoberfläche korrespondierenden Durchstecklöcher in der Leiterplatte werden vorzugsweise erzeugt, indem die Leiterplatte gestanzt und/oder gebohrt wird. Die Durchstecklöcher können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise mit einem Durchmesser von 0,3–20 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 5 mm. Gemäß einer weiteren Ausführungsform haben die Durchstecklöcher einen rechteckigen Querschnitt, so dass Kontaktlaschen mit ebenfalls rechteckigem Querschnitt eingebracht werden können, beispielsweise mit einem Querschnitt von 0,1–3 mm Dicke × 2–10 mm Breite. Der Querschnitt der Durchsteck-Anschlussoberfläche entspricht vorzugsweise dem Querschnitt des Durchstecklochs, so dass der Körper, der die Durchsteckoberfläche trägt, ohne deutliche Kraftaufwendung in das Durchsteckloch eingesteckt werden kann, vorzugsweise mit einem Zwischenraum zwischen Innenwand des Durchstecklochs und Durchsteck-Anschlussoberfläche, der die Durchsteck-Anschlussfläche gleichmäßig umgibt und ausreichend Volumen für Lötpaste aufweist. Der Zwischenraum hat vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,1–3 mm. Die Durchsteck-Anschlussoberfläche entspricht vorzugsweise einem Zylinder mit kreisförmigem, ovalem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt, dessen Länge ausreichen ist, beide Außenflächen der Leiterplatte, die das entsprechende Durchsteckloch trägt, zu durchstoßen, um Lötverbindungen auf beiden Außenseiten der Leiterplatten vorzusehen, wenn die jeweiligen Anschlussflächen in Kontakt mit der entsprechenden Außenfläche der Leiterplatte sind. In einer weiteren Ausführung ist die Länge des Zylinders, der die Durchsteck-Anschlussoberfläche definiert, derart ausgestattet, dass eine Außenfläche der Leiterplatte durchstoßen ist, wenn die Anschlussoberflächen auf der Leiterplatte angeordnet sind. Dadurch lässt sich zumindest eine Lötverbindung zwischen der Durchsteck-Anschlussoberfläche und einer Außenseite der Leiterplatte realisieren, sowie, falls dies erwünscht ist, eine Verbindung mit einer leitenden Zwischenschicht, die zwischen den Außenseiten der Leiterplatte liegt.The through-holes in the circuit board corresponding to the through-connection surface are preferably formed by punching and / or boring the circuit board. The through holes may have a circular cross section, for example with a diameter of 0.3-20 mm, preferably between 1 mm and 5 mm. According to a further embodiment, the through-holes have a rectangular cross section, so that contact tabs can also be introduced with a rectangular cross section, for example, with a cross section of 0.1-3 mm thickness × 2-10 mm width. The cross-section of the push-through terminal surface preferably corresponds to the cross-section of the through-hole so that the body carrying the push-through surface can be inserted into the through-hole without significant force, preferably with a clearance between the inner wall of the through-hole and the push-through interface surface which supports the through-hole. Evenly surrounds the connection surface and has sufficient volume for soldering paste. Of the Interspace preferably has a layer thickness of 0.1-3 mm. The push-through terminal surface preferably corresponds to a cylinder of circular, oval, square or rectangular cross-section, the length of which is sufficient to pierce both outer surfaces of the circuit board supporting the corresponding through-hole to provide solder connections on both outer sides of the circuit boards when the respective pads in contact with the corresponding outer surface of the circuit board. In a further embodiment, the length of the cylinder defining the through-connection surface is provided such that an outer surface of the circuit board is pierced when the connection surfaces are arranged on the circuit board. As a result, at least one solder connection between the push-through connection surface and an outer side of the circuit board can be realized and, if desired, a connection with a conductive intermediate layer which lies between the outer sides of the circuit board.

Die erfindungsgemäße Lötverbindung kann, falls erforderlich, mit Versteifungsblechen verstärkt werden, die auf die Durchsteck-Anschlussoberfläche und/oder auf die SMD-Anschlussoberfläche aufgelötet werden, vorzugsweise mittels des selben Reflow-Oberflächenlötprozesses, der auch die kombinierte Lötverbindung erzeugt. Ferner können die Versteifungsbleche mittels Nieten und/oder Rasthaken mit der elektrischen Komponente oder mit der Leiterplatte verbunden werden.The soldered connection according to the invention can be reinforced, if necessary, with stiffening plates, which are soldered to the push-through interface surface and / or to the SMD connection surface, preferably by means of the same reflow surface brazing process that also combined solder generated. Furthermore, can the stiffening plates by means of rivets and / or latching hooks with the electrical component or connected to the circuit board.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen kombinierten Lötverbindung sind die dadurch befestigten elektrischen Komponenten hitzebeständig gegenüber einem Reflow-Oberflächenlötprozess, beispielsweise mittels Isolierung oder durch Verwendung geeigneter Materialien. Insbesondere sind Steckerkörper als derartige elektrische Komponenten geeignet, die vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Werkstoff bzw. Substrat hergestellt werden. Als hitzebeständig wird in diesem Fall Material bezeichnet, das einen Reflow-Lötprozess unbeschadet übersteht, d. h. keine Hitzeschäden und/oder bleibenden Verformungen erleidet, wobei der Reflowprozess ein kurzzeitiges Erwärmen auf Temperaturen erfordert, die die Lötpaste zum Schmelzen bringen. Dabei entstehen Temperaturen von > 180°C, die für eine Zeit von > 0,5 s auftreten können. Abhängig von der Wärmequelle sind jedoch auch deutlich kürzere Lötzeiten möglich, beispielsweise bei der Verwendung eines Laserstrahls ergibt sich eine Lötzeit von 0,2 s–0,4 s für die Kontaktstelle, so dass das Bauteil selbst nur geringfügig erwärmt wird.According to one preferred embodiment of inventive combined Solder joint are the electrical components fastened thereby heat resistant to a Reflow Oberflächenlötprozess, for example by means of insulation or by using suitable Materials. In particular, plug body are as such electrical Components suitable, preferably made of a refractory material or substrate are produced. As heat-resistant material in this case refers to a reflow soldering process survives unscathed, d. H. no heat damage and / or sustained deformations, the reflow process a brief warming requires temperatures that melt the solder paste. This creates temperatures of> 180 ° C, which for a time of> 0.5 s. Depending on the heat source but are also much shorter soldering times possible, for example, when using a laser beam results a soldering time from 0.2 s-0.4 s for the Contact point, so that the component itself is only slightly heated.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 einen Querschnitt durch eine Leiterplatte, auf die mittels der erfindungsgemäßen Lötverbindung eine elektrische Komponente aufgelötet ist, und 1 a cross section through a printed circuit board to which an electrical component is soldered by means of the solder joint according to the invention, and

2 eine Darstellung der zwei verschiedenen Löttechniken, die erfindungsgemäß kombiniert werden. 2 a representation of the two different soldering techniques, which are combined according to the invention.

1 zeigt eine Leiterplatte 10 mit einer unteren Außenfläche 12a und einer oberen Außenfläche 12b, wobei auf die obere Außenfläche 12b eine elektrische Komponente 40 aufgelötet ist. Die elektrische Komponente 40 umfasst eine Kontaktseite 42, von der sich ein erstes Kontaktelement 70 weg erstreckt, und auf der ein zweites Kontaktelement 80 angebracht ist. Die Kontaktseite der elektrischen Komponente 40 ist eben und verläuft parallel zu einer Ebene E. Das erste Kontaktelement 70 ist zylinderförmig und weist eine Seitenwand auf, die die Durchsteck-Anschlussfläche 30 umfasst. In gleicher Weise umfasst das zweite Kontaktelement eine SMD-Anschlussoberfläche 20, die auf einer Seite des zweiten Kontaktelements angeordnet ist, die der elektrischen Komponente 40 entgegengesetzt ist, und die ebenfalls eben ist. Die SMD-Anschlussoberfläche verläuft, wie auch die Durchsteck-Anschlussoberfläche, vollständig innerhalb derselben Ebene E, in 1 gestrichelt dargestellt. Auf der oberen Außenseite 12b der Leiterplatte 10 sind Kontaktfelder 14b vorgesehen, die über jeweilige Reflow-Oberflächenlötverbindungen 50, 60 mit der SMD-Anschlussoberfläche 20 bzw. mit der Durchsteck-Anschlussfläche 30 verbunden ist. Die Oberflächenlötverbindung 50, welche die SMD-Anschlussfläche 20 mit der Leiterplatte verbindet, sowie die Oberflächenlötverbindung 60, die die Durchsteck-Anschlussfläche 30 mit der Leiterplatte verbindet, ist aus Lötzinn vorgesehen, welches mittels eines Reflow-Lötverfahrens aus Lötpaste gebildet ist. Die Oberflächenlötverbindung 50 verbindet die SMD-Anschlussfläche 20 mit lediglich der oberen Außenseite 12b der Leiterplatte 10, wohingegen die Lötverbindung 60 die Durchsteck-Anschlussoberfläche 30 mit Leiterbahnelementen der oberen Außenseite 12b, Leiterbahnelemente 14a der unteren Außenfläche 12a der Leiterplatte 10 sowie mit einer Zwischenschicht 14c der Leiterplatte 10 verbindet. Eine Darstellung einer elektrischen Komponente, die über noch nicht verschmolzene Lötpaste mit der Leiterplatte verbunden ist, bietet ein ähnliches Bild, wobei die als Oberflächenlötverbindung 50 und 60 dargestellten Flächen ähnlich zu einer Anordnung sind, wie sie bei noch nicht verschmolzener Lötpaste, d. h. vor dem Reflow-Lötprozess auftritt. Während des Reflow-Lötprozesses wird die Lötpaste verflüssigt und verändert aufgrund von Oberflächenspannung ihre Form, so dass sich das daraus entstehende flüssige Lot gleichmäßig verteilt, insbesondere in der Nähe der Anschlussoberflächen. Das erste Kontaktelement 70, dessen Oberfläche, d. h. dessen Außenwand die Durchsteck-Anschlussoberfläche 30 umfasst, ist in einer Länge vorgesehen, die es ermöglicht, dass das erste Kontaktelement durch die Leiterplatte hindurch und um ein gewisses Stück über die untere Außenfläche 12a der Leiterplatte 10 hinausragt. Dadurch ergeben sich prinzipiell drei Kontaktstellen für die Durchsteck-Anschlussfläche 30, d. h. entweder in einem oberen, bauteilnahen Abschnitt am Rand der oberen Außenfläche 12b eines oberen Endes des Durchstecklochs der Leiterplatte 10 sowie am Rand des unteren Endes des Durchstecklochs, das dem oberen Ende entgegengesetzt ist und das an der unteren Oberfläche 12a der Leiterplatte 10 vorgesehen ist. Zu diesen beiden Stellen ergibt sich noch eine dritte Alternative, d. h. innerhalb des Durchstecklochs, das ferner die Möglichkeit der Kontaktierung einer Zwischenschicht 14c der Leiterbahn 10 ermöglicht. Prinzipiell sind alle drei Stellen beliebig kombinierbar und hängen davon ab, welche Stellen mit Lötpaste vor dem Lötvorgang beaufschlagt werden. Obwohl sich die Lötpaste während des Lötvorgangs durch das Schmelzen und Wiedererstarren aufgrund von Oberflächenspannungen bewegt, bestimmen die Stellen der Lötpaste im Wesentlichen die späteren Stellen der Lötverbindungen. In der 1 sind alle drei Stellen von der Reflow-Oberflächenlötverbindung 60 der Durchsteck-Anschlussfläche umfasst, so dass sich eine maximale Kontaktoberfläche und ein minimaler Kontaktwiderstand ergibt. Auf diese Weise lässt sich eine besonderes hohe Stromfestigkeit erzielen. Ferner hängt die Kontaktoberfläche und somit der Kontaktwiderstand von dem Außenumfang, und somit von der Gesamtfläche der Durchsteck-Anschlussoberfläche 30 ab, die für die Lötverbindung zur Verfügung steht. Beispielsweise kann so als erstes Kontaktelement 70 ein Hohlzylinder mit relativ großem Außenumfang verwendet werden, so dass eine hohe Kontaktoberfläche zur Verfügung steht, während der Materialaufwand für das erste Kontaktelement relativ gering ist. Wird ferner nur die obere Außenfläche 12b und weder die Innenwand des Durchstecklochs noch die Oberfläche der unteren Außenfläche 12a mit Lötpaste beaufschlagt, so ergibt sich für die Durchsteck-Anschlussoberfläche 30, genauso wie für die SMD-Anschlussoberfläche 20 nur eine einzelne Kontaktstelle auf der oberen Außenfläche 12b der Leiterplatte 10. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn ein Reflow-Oberflächenlötverfahren verwendet wird, welches nur die obere Außenfläche 12b erhitzt. 1 shows a circuit board 10 with a lower outer surface 12a and an upper outer surface 12b , being on the upper outer surface 12b an electrical component 40 is soldered. The electrical component 40 includes a contact page 42 of which there is a first contact element 70 extends away, and on the a second contact element 80 is appropriate. The contact side of the electrical component 40 is flat and runs parallel to a plane E. The first contact element 70 is cylindrical and has a sidewall which defines the push-through interface 30 includes. In the same way, the second contact element comprises an SMD connection surface 20 which is disposed on a side of the second contact element, that of the electrical component 40 is opposite, and which is also flat. The SMD pad surface, like the push-through pad surface, extends completely within the same plane E, in 1 shown in dashed lines. On the upper outside 12b the circuit board 10 are contact fields 14b provided via respective reflow surface solder joints 50 . 60 with the SMD connection surface 20 or with the push-through connection surface 30 connected is. The surface solder joint 50 which the SMD pad 20 connects to the circuit board, as well as the surface solder joint 60 that has the push-through interface 30 is connected to the circuit board, is made of solder, which is formed by means of a reflow soldering solder paste. The surface solder joint 50 connects the SMD pad 20 with only the upper outside 12b the circuit board 10 whereas the solder joint 60 the push-through connection surface 30 with conductor elements of the upper outside 12b , Trace elements 14a the lower outer surface 12a the circuit board 10 as well as with an intermediate layer 14c the circuit board 10 combines. A representation of an electrical component, which is connected via not yet fused solder paste to the circuit board, provides a similar picture, the surface as the soldering 50 and 60 shown surfaces are similar to an arrangement as it occurs with not yet fused solder paste, ie before the reflow soldering process. During the reflow soldering process, the solder paste is liquefied and changes its shape due to surface tension, so that the resulting liquid solder evenly distributed, especially in the vicinity of the connection surfaces. The first contact element 70 whose surface, ie its outer wall, the push-through connection surface 30 is provided in a length which allows the first contact element to pass through the printed circuit board and, to some extent, over the lower outer surface 12a the circuit board 10 protrudes. This results in principle three contact points for the push-through connection surface 30 ie either in an upper, component-near section at the edge of the upper outer surface 12b an upper end of the through hole of the circuit board 10 and at the edge of the lower end of the through hole, which is opposite to the upper end and that on the lower surface 12a the circuit board 10 is provided. At these two points, there is still a third alternative, ie within the through-hole, the further possibility of contacting an intermediate layer 14c the conductor track 10 allows. In principle, all three digits can be combined in any way and depend on which areas are treated with solder paste before the soldering process. Although the solder paste moves during the soldering process due to melting and re-solidification due to surface tensions, the locations of the solder paste essentially determine the later locations of the solder joints. In the 1 all three sites are from the reflow surface solder joint 60 the push-through pad, so as to provide a maximum contact surface and a minimum contact resistance. In this way, a particularly high current stability can be achieved. Further, the contact surface, and hence the contact resistance, depends on the outer circumference, and thus on the total area of the push-through terminal surface 30 from, which is available for the solder joint. For example, as the first contact element 70 a hollow cylinder can be used with a relatively large outer circumference, so that a high contact surface is available, while the cost of materials for the first contact element is relatively low. Will also only the upper outer surface 12b and neither the inner wall of the through hole nor the surface of the lower outer surface 12a applied with solder paste, this results in the push-through connection surface 30 as well as the SMD interface 20 only a single contact point on the upper outer surface 12b the circuit board 10 , This may be advantageous, for example, when using a reflow surface brazing method which only uses the upper outer surface 12b heated.

Wie in der 1 dargestellt ist, sind das erste Kontaktelement 70 und das zweite Kontaktelement 80 fest mit dem Bauteil 40 auf einer Kontaktseite 42 mit dem elektrischen Bauteil 40 verbunden. Aufgrund der festen mechanischen Verbindung lassen sich beide Reflow-Oberflächenlötverbindungen 50, 60 mit einem einzigen Montage- und Lötprozess herstellen. Aufgrund der mechanischen Verbindung sind keine Einzelmontagen bzw. Einzellötvorgänge notwendig.Like in the 1 is shown, are the first contact element 70 and the second contact element 80 firmly with the component 40 on a contact page 42 with the electrical component 40 connected. Due to the solid mechanical connection, both reflow surface solder joints can be used 50 . 60 Produce with a single assembly and soldering process. Due to the mechanical connection, no single or single soldering operations are necessary.

In der 1 ist eine kombinierte Lötverbindung mit nur einer SMD-Anschlussfläche 20 und nur einer Durchsteck-Anschlussfläche 30 dargestellt. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Durchsteck-Anschlussflächen, SMD-Anschlussflächen mit jeweiligen Oberflächenlötverbindungen und entsprechenden Kontaktstellen bzw. Durchstecklöchern in der Leiterplatte 10 vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Anschlussoberflächen in zwei parallelen Reihen angeordnet, so dass sich jeweils gegenüberliegende Kontaktpaare ergeben. Ferner sind vorzugsweise alle SMD-Anschlussoberflächen 20 in einer ersten Gruppe und alle Durchsteck-Anschlussoberflächen 30 (sowie die dazu gehörigen Lötverbindungen und Leiterplattenelemente) in einer zweiten Gruppe vorgesehen, wobei die Gruppen sich nicht örtlich überlappen oder voneinander abgesetzt sind.In the 1 is a combined solder joint with only one SMD pad 20 and only one push-through interface 30 shown. Preferably, however, a plurality of through-connection pads, SMD pads with respective surface solder joints and corresponding contact points or through holes in the circuit board 10 intended. In a preferred embodiment of the invention, the connection surfaces are arranged in two parallel rows, so that in each case opposite pairs of contacts result. Furthermore, preferably all SMD connection surfaces 20 in a first group and all push-through connection surfaces 30 (And the associated solder joints and PCB elements) provided in a second group, wherein the groups do not overlap locally or are offset from each other.

In einer weiteren Ausführung bilden zweite Kontaktelemente die erste Gruppe, wobei die ersten Kontaktelemente jeweils als im rechten Winkel gebogene Steckerpins sind, welche jeweils eine Oberfläche aufweisen, die der SMD-Anschlussoberfläche 20 entspricht. Diese Steckerpins werden vorzugsweise für Signalströme verwendet. Die parallele Anordnung der SMD-Anschlussoberfläche 20 der zweiten Kontaktelemente wird daher erreicht, indem aus dem Bauelement 40 herausragende Pins in einem Winkel von 90° gebogen werden. Ferner wird die zweite Gruppe vorzugsweise von ersten Kontaktelemente 70 gebildet, die als gedrahtete Pins ausgeführt sind, welche ein freies Ende zur axialen Bestückung in ein Durchsteckloch der Leiterplatte 10 aufweisen. Die zweite Gruppe kann auch in zwei Gruppenteile aufgeteilt sein, die zu beiden Seiten der ersten Gruppe angeordnet sind, um somit die Lötverbindungen der ersten Gruppe gleichmäßig vor mechanischen Belastungen zu schützen.In a further embodiment, second contact elements form the first group, wherein the first contact elements are each bent as a right angle bent connector pins, which each have a surface that the SMD connection surface 20 equivalent. These plug pins are preferably used for signal currents. The parallel arrangement of the SMD connection surface 20 The second contact elements is therefore achieved by the component 40 protruding pins are bent at an angle of 90 °. Furthermore, the second group is preferably of first contact elements 70 formed as a wired pins, which has a free end for axial placement in a through hole of the circuit board 10 exhibit. The second group may also be divided into two group parts, which are arranged on both sides of the first group, thus uniformly protecting the solder joints of the first group from mechanical stresses.

Die 2 zeigt ein erstes Kontaktelement 170 sowie ein zweites Kontaktelement 180 im Detail aus einer Seite einer elektrischen Komponente (nicht dargestellt) heraus. Das erste Kontaktelement 170 ist durch eine Leiterplatte 110 hindurchgesteckt und ragt aus der unteren Außenfläche 112a der Leiterbahn heraus. Die Seitenfläche des ersten Kontaktelements 170 umfasst eine Durchsteck-Anschlussfläche 130, die in drei Abschnitte aufgeteilt ist. Die drei Abschnitte 130a, b und c der Durchsteck-Anschlussoberfläche 130 entsprechen einem ersten Abschnitt 130a, der an der oberen Außenfläche 112b der Leiterplatte 110 zu dem Bauteil hin herausragt, einen zweiten Abschnitt 130b, der aus der unteren Außenfläche 112a der Leiterplatte 110 vom Bauteil weg herausragt sowie ein Abschnitt 130c, der sich innerhalb eines Durchstecklochs der Leiterplatte 110 befindet. Der mit 130a bezeichnete Abschnitt der Durchsteck-Anschlussoberfläche 130 wird somit vorzugsweise mit einer Oberflächenlötverbindung (nicht dargestellt) mit Leiterbahnelementen 114b der Leiterbahn 110 verbunden, wobei in gleicher Weise der Abschnitt 130b über eine Lötverbindung (nicht dargestellt) mit Leiterbahnelementen auf der unteren Außenfläche 112a der Leiterplatte 110 verbunden werden kann. Ferner ist der zwischen diesen beiden Abschnitten vorgesehen Abschnitt 130c, der innerhalb des Durchstecklochs liegt, vorzugsweise mit Leiterbahnelementen verbunden, die in der Innenwand des Durchstecklochs liegen. Derartige Elemente können beispielsweise eine Zwischenschicht in der Leiterbahn umfassen.The 2 shows a first contact element 170 and a second contact element 180 in detail from one side of an electrical component (not shown) out. The first contact element 170 is through a circuit board 110 stuck through and protrudes from the lower outer surface 112a the track out. The side surface of the first contact element 170 includes a push-through interface 130 , which is divided into three sections. The three sections 130a , b and c of the push-through connection surface 130 correspond to a first section 130a which is on the upper outer surface 112b the circuit board 110 protruding toward the component, a second section 130b coming from the lower outer surface 112a the circuit board 110 projecting away from the component as well as a section 130c that is inside a through hole of the circuit board 110 located. The one with 130a designated portion of the push-through connection surface 130 is thus preferably with a Oberflächenlötverbindung (not shown) with conductor track elements 114b the conductor track 110 connected in the same way the section 130b via a solder joint (not shown) with trace elements on the lower outer surface 112a the circuit board 110 can be connected. Further, the section provided between these two sections 130c which is located within the through-hole, preferably connected to conductor track elements which lie in the inner wall of the through-hole. Such elements may comprise, for example, an intermediate layer in the conductor track.

Das zweite Kontaktelement 180 umfasst einen Abschnitt 180a, der aufgrund einer Winkelung mit einem Winkel von 90° parallel zur Leiterbahn 110 verläuft. Daher sieht das zweite Kontaktelement eine Oberfläche in dem Abschnitt 180a vor, die der SMD-Anschlussfläche entspricht und die vorgesehen ist, in direkten koplanaren Kontakt mit einem Leiterbahnelement 114b' zu treten, das eine Kontaktfläche auf der oberen Außenfläche 112b der Leiterplatte 110 umfassen kann. Das erste und das zweite Kontaktelement können mit verschiedenen Querschnittsformen und Querschnittsflächen vorgesehen werden. Gemäß einer Ausführung der Erfindung sind die Querschnitte aller Elemente, auf denen die Anschlussoberflächen ausgeführt sind, identisch, und haben den gleichen Durchmesser. Erste Kontaktelemente können in diesem Fall von zweiten Kontaktelementen unterschieden werden, indem die zweiten Kontaktelemente in einem Winkel von 90° gebogen werden und die ersten Kontaktelemente sich gerade erstrecken.The second contact element 180 includes a section 180a caused by an angle at an angle of 90 ° parallel to the track 110 runs. Therefore, the second contact element sees a surface in the section 180a which corresponds to the SMD pad and which is intended to be in direct coplanar contact with a track element 114b ' to step, which has a contact surface on the upper outer surface 112b the circuit board 110 may include. The first and second contact elements may be provided with different cross-sectional shapes and cross-sectional areas. According to an embodiment of the invention, the cross sections of all elements on which the connection surfaces are made, are identical, and have the same diameter. First contact elements can be distinguished in this case from second contact elements by the second contact elements are bent at an angle of 90 ° and the first contact elements extending straight.

Statt Leiterplatten kann jedes beliebige Substrat verwendet werden, beispielsweise Keramiksubstrat, Epoxy oder Hartpapier. Ferner können die Leiterbahnen der Leiterplatte bzw. des Substrats beliebig geformte, auf der Außenfläche oder in einer Zwischenebene der Leiterplatte vorgesehene Schichten aus leitendem Material sein, das lötbar ist, beispielsweise Silber, Kupfer oder Kupfer mit Silber- oder Goldbelag. Ferner können weitere Befestigungselemente zwischen Leiterplatte und elektrischem Bauelement vorgesehen sein, beispielsweise Elemente einer Schraubverbindung, Versteifungsbleche, Nieten, Rasthaken oder weitere Formen und/oder kraftschlüssige Verbindungen. Befestigungselemente können teilweise oder vollständig mit den Kontaktelementen verbunden sein, auf denen die Anschlussoberflächen angeordnet sind oder können mit diesen einteilig ausgeführt sein.Instead of Circuit boards can be used any substrate, for example Ceramic substrate, epoxy or kraft paper. Furthermore, the tracks of the circuit board or the substrate arbitrarily shaped, on the outer surface or in an intermediate plane the printed circuit board provided layers of conductive material, the solderable is, for example, silver, copper or copper with silver or gold coating. Furthermore, can other fasteners between circuit board and electrical Be provided, for example, elements of a screw, Reinforcing plates, rivets, snap hooks or other shapes and / or frictional Links. Fasteners can partially or completely with be connected to the contact elements, on which the connection surfaces arranged are or can executed in one piece with these be.

Erfindungsgemäß kann jede elektrische Komponente mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Lötverbindung mit einer Leiterplatte oder einem Substrat verbunden werden, wobei als elektrische Komponente alle Bauelemente verwendet werden können, die zur Ausführung ihrer Funktion einen Anschluss brauchen. Dies kann auch im Wesentlichen mechanische Elemente betreffen, falls zur Erdung ein elektrischer Kontakt erforderlich ist. In gleicher Weise kann die elektrische Komponente elektrische und/oder elektronische Bauelemente mit beliebiger Komplexität umfassen.According to the invention, each electrical component by means of the method according to the invention or the solder joint according to the invention be connected to a printed circuit board or a substrate, wherein As an electrical component, all components can be used, the for execution their function need a connection. This can also be essentially concern mechanical elements, if for grounding an electrical Contact is required. In the same way, the electrical component comprise electrical and / or electronic components of any complexity.

Claims

Combined solder joint for fastening an electrical component to a printed circuit board ( 10 ), wherein the solder joint has at least one SMD connection surface ( 20 ) and at least one push-through interface surface ( 30 ), both on the same electrical component ( 40 ), wherein the SMD connection surface ( 20 ) along the surface of the printed circuit board ( 10 ) and by means of a reflow surface solder joint ( 50 ) is connected thereto, and the push-through connection surface ( 30 ) passes through the printed circuit board and also by means of a reflow surface solder joint ( 60 ) is connected to this.

The combined solder joint of claim 1, comprising a load current contact and a signal current contact, wherein the load current contact comprises the at least one push-through terminal surface (10). 30 ) and the signal current contact the at least one SMD connection surface ( 20 ).

Combined solder joint according to claim 1 or 2, wherein the reflow surface solder joint ( 60 ), which has the at least one push-through connection surface ( 30 ) with the printed circuit board ( 10 ), along at least one of the outer surfaces ( 12a , b) the printed circuit board ( 10 ) and inside the circuit board ( 10 ) is provided.

Electrical component ( 40 ) with contacts that have at least one SMD connection surface ( 20 ) and at least one push-through interface surface ( 30 ), wherein the at least one SMD connection surface ( 20 ) is provided in a plane (E) to which a printed circuit board ( 10 ) can be brought to the soldering with the electrical component, and the push-through connection surface ( 30 ) passes through this level (E) and is set up by a printed circuit board brought to the contacts ( 10 ) for soldering to the electrical component ( 40 ) to be put through.

Electrical component ( 40 ) according to claim 4, further comprising a load power connection and a signal power connection, the load power connection comprising the at least one push-through connection surface ( 30 ) and the signal power connection comprises the at least one SMD connection surface ( 20 ).

Electrical component ( 40 ) according to claim 4 or 5, wherein the contacts on the same side ( 42 ) of the electrical component ( 40 ) are provided and the electrical component consists of firmly interconnected items and is firmly connected to the contacts.

Module unit with an electrical component ( 40 ) according to claim 4, 5 or 6, further comprising a printed circuit board ( 10 ), with which the electrical component ( 40 ) is connected by means of a solder connection, wherein the at least one SMD connection surface ( 20 ) and the at least one push-through interface surface ( 30 ) each by means of a reflow surface solder joint ( 50 ; 60 ) with the printed circuit board ( 10 ) and the reflow surface solder joints of the at least one SMD pad surface ( 20 ) and the at least one push-through connection surface ( 30 ) were produced with the same reflow surface brazing process.

Soldering method comprising the steps of providing at least one SMD pad surface ( 20 ) and at least one push-through connection surface ( 30 ), with the same electrical component ( 40 ) are firmly connected; Provision of a printed circuit board ( 10 ); Arrange the at least one SMD interface ( 20 ) on the printed circuit board ( 10 ) and the at least one push-through connection surface ( 30 ) in the printed circuit board ( 10 ) and soldering the at least one SMD connection surface ( 20 ) and at least one push-through connection surface ( 30 ) using the same SMD surface brazing process.

The soldering method of claim 8, wherein the at least one SMD pad surface ( 20 ) and at least one push-through connection surface ( 30 ) by means of the same SMD surface brazing process simultaneously to the circuit board ( 10 ) are soldered.

Soldering method according to claim 8 or 9, wherein the at least one SMD connection surface ( 20 ) are arranged at the same time on the circuit board, to which also the at least one push-through connection surface ( 30 ) are at least partially inserted into the circuit board and the at least one SMD connection surface ( 20 ) on the printed circuit board ( 10 ) and the at least one push-through interface surface ( 30 ) in the printed circuit board ( 10 ) can be arranged by the electrical component ( 40 ) and the printed circuit board ( 10 ) are moved relative to each other.