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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen eines elektrischen
Bauelements auf einem Träger,
beispielsweise auf einer Leiterplatte, mittels einer Lötverbindung.
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Unter
dem Begriff der Schaltungstechnik wird die Lehre der Auslegung und
Herstellung elektrischer Schaltungen verstanden. Dabei wird eine
Vielzahl einzelner elektrischer, elektromechanischer oder auch elektronischer
Bauelemente unterschiedlichster Eigenschaften miteinander zu einer
funktionierenden Anordnung zusammengeschlossen.
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Eine
mögliche
Art der Herstellung besteht in der Verwendung eines Trägers, beispielsweise
einer Leiterplatte, welcher aus isolierendem Material besteht und
eine Mehrzahl leitender Verbindungen aufweist, mit denen die einzelnen
Bauelemente leitend verbunden werden. In den Anfängen der Leiterplattenbestückung wurde
meist die Durchsteckmontage (engl.: throughhole technology, THT)
angewendet. Die Bauelemente weisen dabei Drahtanschlüsse auf, welche
bei der Montage durch Kontaktlöcher
der Leiterplatte gesteckt und anschließend durch spezielle THT-Lötprozesse
(konventionelles Handlöten
oder Wellenlöten)
miteinander verbunden werden.
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Heutzutage
wird meist das SMT-Verfahren (engl. Surface Mounted Technology)
verwendet, bei dem die Bauelemente keine Drahtanschlüsse mehr aufweisen
und direkt auf Kontaktstellen auf der Oberseite der Leiterplatte
gesetzt werden. Dabei wird das Lotmaterial in Form von Lötpaste vor
der Bestückung auf
die Leiterplatte aufgetragen. Dies kann beispielsweise mittels Schablonendruck
erfolgen. Im nächsten
Schritt werden dann die Bauteile auf ihre jeweiligen Positionen
auf der Leiterplatte bestückt.
Die Verwendung von Lötpaste
hat dabei den Vorteil, dass diese klebrig ist und so die Bauteile
bei der Bestückung
direkt an der Paste gehalten werden. Eine zusätzliche Fixierung mittels Klebstoff
ist meist nicht notwendig. In einem weiteren Schritt wird das Lot
aufgeschmolzen um eine feste, stoffschlüssige Verbindung der Bauelemente
mit der Leiterplatte zu erreichen. Hierzu werden beispielsweise
Lötofen
oder Heizplatten eingesetzt. Dabei ergibt sich gegenüber der
THT-Bestückung
der Vorteil, dass auf die Herstellung der Kontaktlöcher verzichtet
werden kann. Ferner sind dabei eine deutlich höhere Bauteildichte auf der
Leiterplatte sowie eine Verringerung der Herstellungsschritte erreichbar.
Weiterhin ist der SMT-Prozess weitgehend automatisierbar, was eine
Reduzierung der Herstellungskosten zur Folge hat. Als Lötverfahren
kommt hier meist das Reflow-Löten
(Wiederaufschmelzlöten)
zum Einsatz.
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Das
Aufschmelzen der Lötpaste
erfordert jedoch auch beim Weichlöten Temperaturen um die 230°C, was eine
thermische Belastung für
die Bauelemente darstellt. Gerade die Verwendung eines Lötofens kann
bei empfindlichen Bauelementen daher leicht zur Zerstörung des
Bauelements führen.
Daher sollte in diesen Fällen
der Wärmeeintrag
lokal an den Kontaktstellen des Bauelements erfolgen, ohne das gesamte
Bauelement zu erwärmen.
Erschwerend kommt hinzu, dass in vielen Bereichen künftig bleifreie
Lote vorgeschrieben sein werden, welche eine etwas höhere Löttemperatur
von 245°C
bis 260°C
erfordern. Diese Erhöhung
der Löttemperatur
gegenüber
dem bisherigen Weichlöten
mit eutektischen Zinn-Blei-Loten ist vor allem für die Verarbeitung von Bauelementen
problematisch, die ursprünglich
speziell für
das Weichlöten
mit eutektischen Zinn-Blei-Loten
ausgelegt worden sind.
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Darüber hinaus
muss in einem vorangehenden Arbeitsschritt Lötpaste an die beabsichtige
Lötstellen-Position
gebracht werden. Dies erfolgt meist im Sieb- oder Schablonendruckverfahren,
ist aber mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden. Dass Aufbringen
muss dabei hinsichtlich Position und Menge sehr genau erfolgen,
um eine hohe Qualität der
künftigen
Lotverbindung sicherzustellen.
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Aus
der Druckschrift
WO
2008/075 315 A2 ist ein Verfahren zum Anbringen von Flip-Chips
an einem Substrat bekannt. Dabei werden metallische Elemente, die
an dem Flip-Chip bzw. an dem Substrat vorhanden sind, durch einen
Hartlötvorgang
miteinander verbunden. Die für
den Hartlötvorgang
erforderliche thermische Energie wird durch eine exotherme chemische
Reaktion einer Aluminium-Nickel-Mehrlagenschicht aufgebracht. Die
exotherm Reaktion wird durch eine Beaufschlagung der Mehrlagenschicht
mit geeigneten Spannungspulsen in Gang gesetzt wird.
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Aus
der
DE 10 2007
016 904 A1 ist eine optoelektronische Vorrichtung bekannt,
welche ein optoelektronisches Bauelement mit einem Kontaktleiter aufweist.
Das optoelektronische Bauelement ist an einer Kontaktfläche eines
Anschlussträgers
angebracht. Zwischen der Anschlussfläche und dem Kontaktleiter ist
eine Lötfilmverbindung
gebildet. Die Lötfilmverbindung
kann sich dadurch auszeichnen, dass diese in lateraler Richtung,
das heißt
in einer entlang einer Hauptfläche
des Anschlussträgers
verlaufenden Richtung, frei oder im wesentlichen frei von Fließbereichen
des Materials für
die Lötfilmverbindung
sein kann. Bei der Herstellung der Lötfilmverbindung ist das Material
für die
Lötfilmverbindung
lediglich für
derart kurze Zeit in einem fließfähigem Zustand,
dass sich Fließbereiche
des Lötmaterials
nicht oder zumindest im Vergleich zu einem Reflow-Verfahren nur
in erheblich geringerem Ausmaß ausbilden
können.
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Aus
der Druckschrift
US
2005/0121499 A1 ist ein Verfahren zum thermischen Fügen zweier Komponenten
bekannt, welches für
den lokalen Wärmeeintrag
zwischen den beiden Komponenten eine reaktive Mehrschichtfolie verwendet.
Durch eine chemische Umwandlung der Folie, die durch ein Beaufschlagen
der Folie mit Druck in Gang gesetzt werden kann, steigt die Reaktionstemperatur
der Folie stark an. Dieser Temperaturanstieg ist aus reichend, um die
zu fügenden
Komponenten in ihren Randbereichen aufzuschmelzen, so dass sie durch
ein geeignetes Fügeverfahren
wie Löten
oder Schweißen
fest miteinander verbunden werden können.
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Dieses
Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass sehr empfindliche Bauelemente,
bedingt durch den aufzubringenden, relativ hohen Druck, nur begrenzt
für dieses
Bestückverfahren
verwendbar sind. Ferner ist eine hierbei eine hochgenaue und damit aufwändige Kontrolle
des Drucks nötig,
um die zu bestückenden
Bauelemente zu fügen,
d. h. zu verlöten oder
zu verschweißen,
ohne sie dabei zu beschädigen
oder zu zerstören.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Anordnung zum Befestigen eines Bauelements auf einem Träger bereitzustellen,
die mit geringem Aufwand realisierbar ist und die eine zuverlässige Verbindung
auch empfindlicher Bauelemente erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß Anspruch
1 wird eine Anordnung zum Befestigen eines elektrischen Bauelements
auf einem Träger
beansprucht, welcher eine Kontaktfläche zum elektrischen Kontaktieren
eines Anschlusses des Bauelements aufweist. Dabei weist die Kontaktfläche eine
erste und eine zweite Teilfläche
auf, welche galvanisch voneinander getrennt sind und durch Aufbringen
eines Zündelements
elektrisch leitend verbunden sind. Ferner ist der Anschluss des Bauelements
mit dem Zündelement
und/oder mit zumindest einer der beiden Teilflächen verbunden. Durch Beaufschlagen
des Zündelements
mit einer Anregungsenergie in Form eines elektrischen Impulses wird
ein exothermer Zündvorgang
initiiert, um den Anschluss des Bauelements mit zumindest einer der
beiden Teilflächen
der Kontaktfläche
elektrisch leitend zu verbinden.
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Das
Zündelement
kann dabei vergleichsweise klein und kompakt gehalten und an die
Geometrie der zu fügenden
Elemente angepasst werden. Es verfügt über eine hohe Energiedichte,
die bei entsprechender Aktivierung zur Ausführung eines Fügeprozesses
freigesetzt werden kann. Der lokal begrenzte Wärmeeintrag führt zu einem
Aufschmelzen der Oberflächen
der beteiligten Objekte, hier der Kontaktfläche des Trägers sowie des Anschlusses des
Bauelements, und damit zu einer stoffschlüssigen Verbindung. Die eingebrachte
Wärmemenge
sowie der örtliche
Verlauf der Temperaturfront können durch
eine entsprechende Dimensionierung des Zündelements beeinflusst werden.
In Abhängigkeit
der Temperatur sowie der beteiligten Werkstoffe lassen sich verschiedene
thermische Fügeverfahren,
wie beispielsweise Löten
oder Schweißen,
realisieren.
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Die
Anregung des Zündelements
mittels eines elektrischen Impulses ist eine einfach zu realisierende
Möglichkeit,
da der hierfür
erforderliche apparative Aufwand vergleichsweise gering gehalten
werden kann: Es ist lediglich eine Spannungsquelle mit zwei Anschlüssen bereitzustellen,
die mit dem Zündelement
verbunden werden müssen.
Die galvanische Trennung der Kontaktfläche in eine erste und eine zweite
Teilfläche
ist notwendig, um den Zündvorgang des
Zündelements
mit Hilfe eines elektrischen Impulses auf möglichst einfache Art und Weise
zu initiieren: Prinzipiell wäre
es möglich,
den Zündvorgang durch
Anlegen zweier Kontakte direkt an das Zündelement zu starten. Jedoch
ist es für
ein qualitativ hochwertiges Fügeergebnis
sinnvoller, wenn die zu fügenden
Elemente, hier die Kontaktfläche
des Trägers
sowie der Anschluss des Bauelements, beim Fügen im direkten Kontakt zueinander
stehen. Daher ist es sinnvoll, das Zündelement, welches zwischen der
Kontaktfläche
und dem Anschluss angeordnet ist, hinsichtlich seiner Abmessungen
eher etwas geringer zu dimensionieren, so dass eine teilweise Überlappung
der Kontaktfläche
mit dem Anschluss ermöglicht
wird. Um in diesem Fall das elektrische Initiieren des Zündvorgangs
zu ermöglichen,
ist die Kontaktfläche
in eine erste und eine zweite Teilfläche geteilt, wobei die beiden
Teilflächen
voneinander galvanisch getrennt sind. Durch Auflegen des Zündelements
werden die beiden Teilflächen überbrückt, so dass
durch Kontaktieren der beiden Teilflächen ein Stromimpuls durch
das Zündelement
geleitet werden kann, um den Zündvorgang
in Gang zu setzen.
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Aus
der Verwendung eines Zündelements zum
elektrischen Kontaktieren eines Bauelement-Anschlusses mit einem
Träger
ergibt sich gegenüber
herkömmlichen
thermischen Fügeverfahren wie
Löten oder
Schweißen
somit der Vorteil, dass die zum Fügen benötigte thermische Energie lokal
konzentriert werden kann. Lediglich der Anschluss des Bauelements
bzw. die Kontaktfläche
des Trägers werden
lokal erwärmt.
Eine Durchwärmung
des gesamten Bauelements, wie es beispielsweise beim Reflow-Löten durch
Einsatz eines Lötofens
der Fall ist, kann vermieden werden. Aber auch bei anderen Lötverfahren,
beispielsweise beim Wellenlöten,
treten Temperaturen auf, die zur Zerstörung temperaturempfindlicher
Bauelemente führen
können.
Daher stellt die mit der erfindungsgemäßen Anordnung einhergehende
geringe thermische Belastung des Bauelement-Körpers
bei der Verarbeitung temperaturempfindlichen Bauelementen wie beispielsweise Elektrolyt-Kondensatoren
einen großen
Vorteil dar.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist das Zündelement
als Mehrschicht-Metallfolie mit Schichten aus Aluminium und Nickel
ausgebildet, welche bei einer Aktivierung miteinander unter Abgabe
von Wärme
reagieren.
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Die
Metallfolie kann dabei aus einer Vielzahl dünner Schichten aufgebaut sein,
welche abwechselnd aus Aluminium und Nickel bestehen. Diese können beispielsweise
durch Abscheiden aus der Gasphase (d. h. durch Bedampfen) erzeugt
werden. Wird diese Metallfolie durch eine elektrische, optische
oder thermische Anregung aktiviert, so reagieren die Schichten aus
Aluminium und Nickel unter starker Wärmeentwicklung miteinander.
Die chemische Reaktion, an deren Ende eine intermetallische Al-Ni
Verbindung entsteht, kann in Bruchteilen von Sekunden ablaufen,
wobei Temperaturen von bis zu 2000°C erreicht werden können.
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Der
Vorteil besteht somit darin, dass mit Hilfe der Mehrschicht-Metallfolie,
die zwischen den Kontakten der zu fügenden Komponenten angeordnet wird,
innerhalb kürzester
Zeit ausreichend Energie für
den Fügeprozess
direkt am Wirkort bereitgestellt werden kann. Damit sind sowohl
verschiedene Lötverfahren – von Weichlöten bis
Hartlöten – als auch verschiedene
Schweißverfahren
zum Fügen
unterschiedlichster Materialien einsetzbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist die
erste Teilfläche über einen
ersten elektrischen Leiter mit einem ersten elektrischen Anschlusselement
elektrisch leitend verbunden. Die zweite Teilfläche ist über einen zweiten elektrischen Leiter
mit einem zweiten elektrischen Anschlusselement elektrisch leitend
verbunden. Zum Initiieren des Zündvorgangs
ist das Zündelement
mit einem ersten Stromimpuls beaufschlagbar, welcher durch Anlegen einer
elektrischen Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusselement
realisierbar ist.
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Um
auch bei schlechter Zugänglichkeit
des Zündelements
bzw. der beiden Teilflächen
eine sicheres Zünden
des Zündelements
zu gewährleisten, sind
die beiden Teilflächen
jeweils über
einen elektrischen Leiter mit einem gut zugänglichen, elektrischen Anschlusselement
verbunden. Damit kann die Aktivierung des Zündelements auch bei schlechter Zugänglichkeit
des Zündelements
bzw. der beiden Teilflächen
sicher durchgeführt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung sind das
erste elektrische Anschlusselement und das zweite elektrische Anschlusselement
auf dem Träger
angeordnet.
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Vorzugsweise
sind die beiden Anschlusselemente in einem Randbereich des Trägers angeordnet,
so dass die für
die Initiierung des Zündvorgangs erforderliche
Kontaktierung der Anschlusselemente und damit das Anlagen der Zündspannung
auf möglichst
einfache Art und Weise erfolgen können. Auch ein automatisches
Kontaktieren der Anschlusselemente ist bei deren Anordnung im Randbereich
einfacher zu realisieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung weist zumindest
einer der beiden elektrischen Leiter einen Abschnitt auf, welcher
zum Trennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen
Teilfläche
und dem dazugehörigen
Anschlusselement ausgebildet ist.
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Da
die beiden elektrischen Leiter, über
die die beiden Anschlusselemente mit den beiden Teilflächen des
Kontaktelements verbunden sind, lediglich der Aktivierung des Zündelements
dienen und für
die Funktion der zu erzeugenden elektrischen Schaltung unerheblich
sind, weist zumindest einer der beiden elektrischen Leiter einen
Abschnitt auf, mit dessen Hilfe der betreffende elektrische Leiter
wieder durchtrennt werden kann, so dass die jeweilige Teilfläche wieder
von dem ihr zugeordneten Anschlusselement getrennt wird. Mögliche Fehlfunktionen
der Schaltung lassen sich somit vermeiden.
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Beispielsweise
kann ein Anschlusselement in einem Randbereich des Trägers angeordnet
werden, welcher nach Abschluss des Bestückprozesses vom Träger abgetrennt
wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung weist der
Abschnitt einen reduzierten Leitungsquerschnitt auf, so dass er
durch einen weiteren Stromimpuls, dessen Intensität höher ist
als die des ersten Stromimpulses, durchtrennbar ist.
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Eine
einfache Möglichkeit
für die
konstruktive Gestaltung dieses Abschnitts besteht darin, den Abschnitt
mit einem reduzierten Leitungsquerschnitt im Vergleich zum restlichen
Leiter auszubilden. Durch einen zweiten Stromimpuls, welcher nach
einer erfolgreichen Kontaktierung ebenfalls über die beiden Anschlusselemente
initiierbar ist, kann der Leiter im Bereich des Abschnitts mit dem
reduzierten Leitungsquerschnitt aufgeschmolzen und somit durchtrennt
werden. Diese Gestaltung entspricht dabei dem bekannten Prinzip
der Schmelzsicherung.
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Es
ist jedoch zu beachten, dass für
den zweiten Stromimpuls, welcher zum Aufschmelzen des Abschnitts
führen
soll, eine etwas höhere
Intensität notwendig
als dies für
den ersten Stromimpuls zur Initiierung des Zündvorgangs der Fall war. Der
Querschnitt sowie die Intensität
der Stromimpulse ist daher so zu dimensionieren, dass der Abschnitt
den ersten Stromimpuls unbeschadet übersteht, durch den zweiten
Stromimpuls jedoch sicher durchtrennt wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung sind die
erste und/oder die zweite Teilfläche
und/oder der Anschluss des Bauelements mit einem Lotmittel beschichtet
ausgeführt,
so dass durch die exotherme Reaktion eine Lötverbindung hergestellt wird.
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Durch
Aufbringen eines Lotmittels, beispielsweise einer Lotpaste, auf
die zu fügenden
Elemente kann ein deutlich besseres Fügeergebnis erzielt werden.
Insbesondere hält
die hierdurch realisierte Verbindung einer deutlich höheren mechanischen
Belastung stand als dies ohne Verwendung eines Lotmittels der Fall
wäre.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung weist der
Träger
weitere Kontaktflächen
mit jeweils einer weiteren ersten Teilfläche und jeweils einer weiteren
zweiten Teilfläche
auf. Dabei sind jeweils die ersten Teilflächen der Kontaktflächen mit
dem ersten Anschlusselement, und die zweiten Teilflächen mit
dem zweiten Anschlusselement elektrisch leitend verbunden.
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Auch
für den
Fall, dass die Anordnung mehrere derart gestaltete Kontaktflächen mit
jeweils zwei galvanisch voneinander getrennten Teilflächen aufweist,
sind weiterhin nur zwei Anschlusselemente, jeweils für die ersten
und die zweiten Teilflächen,
erforderlich. Indem alle Stromimpulse zur Aktivierung der Zündelemente über diese
beiden Anschlusselemente geleitet werden ist es möglich, bei
entsprechender Überbrückung der
jeweiligen ersten und zweiten Teilflächen mehrere Zündelemente
gleichzeitig mit einem Kurzschlussstrom zu beaufschlagen. Damit lässt sich
der Aufwand für
die Herstellung der Anordnung deutlich reduzieren.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Anordnung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Die
Figuren zeigen:
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1a bis 1c schematische
Darstellungen möglicher
Gestaltungsformen der beiden Teilflächen der Anordnung in einer
Draufsicht,
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2 schematische
Darstellung zwei Teilflächen
mit aufgelegtem Zündelement,
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3a und 3b schematische
Darstellungen der Anordnung in einer Draufsicht sowie in einer Seitenansicht,
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4 schematische
Darstellung mehrerer Anordnungen auf einem Träger in einer Draufsicht.
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In
den 1A bis 1C sind
mögliche
Gestaltungsformen der beiden Teilflächen 16a und 16b der
Anordnung in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Die einzelnen
Darstellungen unterscheiden sich lediglich in der geometrischen
Gestaltung der ersten Teilfläche 16a sowie
der zweiten Teilfläche 16b,
welche an die Geometrie des zu kontaktierenden Bauelements 3 bzw.
des Anschlusses 19 des Bauelements 3 (siehe 3a und 3b)
angepasst ist. In 1a sind die erste Teilfläche 16a sowie
die zweite Teilfläche 16b als
Dreiecke dargestellt, wohingegen sie in 1b als
Halbkreise, sowie in 1c als Rechtecke ausgeführt sind.
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Die
erste Teilfläche 16a und
die zweite Teilfläche 16b sind
auf der Oberseite eines Trägers 2, beispielsweise
einer Leiterplatte, angeordnet und bilden zusammen eine Kontaktfläche 15 zum
elektrischen Kontaktieren des Anschlusses 19. Die Kontaktfläche 15 ist
dabei derart in die beiden Teilflächen 16a und 16b aufgeteilt,
dass sie durch einen isolierenden Zwischenraum, welcher möglichst
schmal gestaltet sein sollte, galvanisch voneinander getrennt sind.
Dabei ist die erste Teilfläche 16a über einen
ersten Leiter 17a mit einem ersten Anschlusselement 13a elektrisch
leitend verbunden. Entsprechend ist die zweite Teilfläche 16b über einen
zweiten Leiter 17b mit einem zweiten Anschlusselement 13b elektrisch
leitend verbunden. Mittels des ersten und des zweiten Anschlussele ments 13a und 13b kann
an die erste und die zweite Teilfläche von außen ein elektrisches Potential
angelegt werden.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der beiden Teilflächen 16a und 16b mit
einem darauf aufgelegten Zündelement 12.
Das Zündelement 12 ist
aus Schichten aus Aluminium und Nickel aufgebaut, welche bei entsprechender
Aktivierung, beispielsweise durch einen elektrischen Stromimpuls, unter
starker Wärmeentwicklung
miteinander reagieren. Über
das erste und das zweite Anschlusselement 13a und 13b ist
eine Zündvorrichtung 11,
hier als Spannungsquelle mit der elektrischen Spannung U ausgebildet,
angeschlossen. Durch das elektrisch leitende Zündelement 12 werden
die beiden Teilflächen 16a und 16b überbrückt, so
dass der Stromkreis geschlossen ist. Mittels eines Stromimpulses geeigneter
Intensität
kann ein Zündvorgang
des Zündelements 12 initiiert
werden. Die einzelnen Materialbestandteile des Zündelements 12 reagieren
dabei unter starker Wärmeentwicklung
miteinander und bilden eine intermetallische Al-Ni Verbindung, welche ebenfalls
elektrisch leitend ist.
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Ferner
weist der Leiter 17b einen Abschnitt 18 mit einem
reduzierten Leitungsquerschnitt auf. Durch einen zweiten Stromimpuls,
welcher eine höhere
Intensität
als der erste Stromimpuls zur Aktivierung des Zündvorgangs aufweist, wird der
Abschnitt 18 gezielt aufgeschmolzen, so dass die Teilfläche 16b von
dem zugehörigen
Anschlusselement 13b wieder getrennt ist. Alle für die spätere elektrische Funktion
der Schaltung nicht notwendigen Verbindungen können auf diese Weise wieder
aufgetrennt werden.
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Die 3a und 3b zeigen
schematisch eine Draufsicht sowie eine Seitenansicht der Anordnung.
Die auf dem Träger 2 ausgebildete
Kontaktfläche 15 ist
wiederum in zwei galvanisch voneinander getrennte Teilflächen 16a und 16b unterteilt,
welche jeweils über
einen elektrischen Leiter 17a bzw. 17b mit einem
Anschlusselement 13a bzw. 13b leitend verbunden sind.
Der Leiter 17b weist dabei wieder einen Abschnitt 18 auf,
welcher zum späteren
Trennen der elektrisch leitenden Verbindung der Teilfläche 16b mit
dem Anschlusselement 13b dient. Durch das aufgelegte Zündelement 12 werden
die beiden Teilflächen 16a und 16b kurzgeschlossen
und damit elektrisch leitend verbunden. Auf das Zündelement 12 ist
der Anschluss 19 eines zu kontaktierenden Bauelements 3 aufgesetzt.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den beiden Anschlusselementen 13a und 13b kann
das Zündelement 12 mit
einem Stromimpuls beaufschlagt werden, welcher einen exotherm ablaufenden
Zündvorgang
des Zündelements 12 aktiviert,
durch den der Anschluss 19 mit zumindest einer der Teilflächen 16a bzw. 16b elektrisch
leitend sowie mechanisch stabil verbunden wird.
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Sowohl
in der Draufsicht der 3a als auch in der in 3b dargestellten
Seitenansicht der Anordnung wird deutlich, dass der Anschluss 19 das Zündelement 12 zumindest
teilweise überlappt.
Dies ist gewünscht,
da durch Aufschmelzen eines Lotes eine direkte, elektrisch leitende
Verbindung zwischen dem Anschluss 19 und der Kontaktfläche 15 realisiert werden
kann. Dabei ist es möglich,
das Lot sowohl auf den Anschluss 19 aufzubringen, als auch
die Teilflächen 16a bzw. 16b damit
zu beschichten. Hierbei ist jedoch auf die galvanische Trennung
der beiden Teilflächen 16a und 16b zu
achten.
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Üblicher
Weise befinden sich auf einem Träger 2 mehrere
Kontaktflächen 15 für ein Bauelement 3.
Ebenso werden zur Herstellung einer elektrischen Schaltung im Allgemeinen
mehrere Bauelemente 3 auf einen Träger 2 kontaktiert.
In 4 ist eine derartige Schaltung schematisch dargestellt,
wobei lediglich die Kontaktflächen 15,
jeweils mit den beiden Teilflächen 16a und 16b,
sowie die Verdrahtung zum Initiieren der Zündvorgänge dargestellt sind. Vorteilhafter
Weise wird die Zündungsverdrahtung
in einer anderen Ebene des Trägers 2 als
die eigentliche Schaltungsverdrahtung ausgeführt, um eine gegenseitige Beeinflussung
weitestgehend auszuschließen.
Bei spielsweise kann die Zündungsverdrahtung in
einer Innenlage des Trägers,
z. B. einer Leiterplatte, untergebracht werden, so dass nur noch
die Teilflächen 16a und 16b sowie
die Anschlusselemente 13a und 13b über eine
Durchkontaktierung mit der Innenlage verbunden werden muss. Dies
ist vor allem bei begrenzten Platzverhältnissen auf dem Träger von
Vorteil. Die Schaltungsverdrahtung, d. h. die eigentliche Verschaltung
der Bauelemente 3 zur Realisierung der späteren Funktionalität der Schaltung,
ist in 4 aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt. Zur Bildung der Schaltungsverdrahtung ist es
ausreichend, jeweils nur eine der beiden Teilflächen 16a oder 16b einer
jeden Kontaktfläche 15 elektrisch
zu verschalten.
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4 zeigt
demnach ein Beispiel für
die Gestaltung der Zündungsverdrahtung
bei mehreren zu kontaktierenden Bauelementen 3. Der Träger 2 weist in
einem Randbereich ein erstes Anschlusselement 13a sowie
ein zweites Anschlusselement 13b auf. Ferner sind auf der
Oberfläche
des Trägers 2 mehrere
Kontaktflächen 15 mit
jeweils einer ersten und einer zweiten Teilfläche 16a und 16b angeordnet.
Dabei sind alle ersten Teilflächen 16a über erste
Leiter 17a mit dem ersten Anschlusselement 13a elektrisch leitend
verbunden. Ebenso sind alle zweiten Teilflächen 16b über zweite
Leiter 17b mit dem zweiten Anschlusselement 13b elektrisch
leitend verbunden. Sowohl die ersten als auch die zweiten Leiter 17a und 17b verfügen jeweils über einen
Abschnitt 18 mit einem reduzierten Leitungsquerschnitt
zum späteren Aufschmelzen
der jeweiligen Verbindung. Durch Auflegen eines Zündelements 12 werden
die beiden Teilflächen 16a und 16b kurzgeschlossen.
Ist der Anschluss 19 des Bauelements 3 aufgesetzt,
so kann mit Hilfe eines ersten Stromimpulses ein Zündvorgang
initiiert werden, durch den der Anschluss 19 mit der Kontaktfläche 15 elektrisch
leitend und mechanisch stabil verbunden wird. Anschließend werden mittels
eines zweiten Stromimpulses zunächst
die betreffenden Verbindungen in den Abschnitten 18 wieder
aufgeschmolzen, um ein Kurzschließen der eigentlichen Schaltungs verdrahtung
zu unterbinden. Weiterhin wird dadurch auch eine Bestromung während der
folgenden Zündvorgänge vermieden.
Im Anschluss daran können
durch Aufbringen weiterer Zündelemente 12 weitere
Zündvorgänge eingeleitet werden.
Werden mehrere Zündelemente 12 auf
mehrere Kontaktflächen 15 aufgelegt,
so dass die jeweiligen Teilflächen 16a und 16b kurzgeschlossen
sind, so sind mit einem Stromimpuls auch mehrere Zündvorgänge gleichzeitig
initiierbar.
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- 2
- Träger
- 3
- Bauelement
- 9a
- Abholposition
Bauelement
- 9b
- Abholposition
Zündelement
- 11
- Zündvorrichtung
- 12
- Zündelement
- 13a
- erstes
Anschlusselement
- 13b
- zweites
Anschlusselement
- 15
- Kontaktfläche
- 16a
- erste
Teilfläche
- 16b
- zweite
Teilfläche
- 17a
- erster
Leiter
- 17b
- zweiter
Leiter
- 18
- Abschnitt
- 19
- Anschluss
- U
- elektrische
Spannung
- BB
- Bestückbereich