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Verbindung der Anschlußmittel elektrischer Bauelemente mit den Leiterbahnen
gedruckter Schaltungen Die Erfindung befaßt sich mit der Verbindung der Anschlußmittel
elektrischer Bauelemente, Röhrensockel u. dgl. mit den ein- oder beidseitig auf
einer Isolierstoffplatte aufgebrachten metallischen Leiterbahnen sogenannter gedruckter
Schaltungen. Die elektrische und mechanische Verbindung dieser Anschlußmittel, wie
Anschlußdrähte, Lötfahnen, Kontaktstifte u. dgl., erfolgte bisher in den meisten
Fällen durch Tauchlöten, indem die mit den Bauelementen bestückte Schaltungsplatte
mit der die Leiterbahnen aufweisenden Seite in ein Bad flüssigen Zinns eingetaucht
und dadurch die Verlötung der Anschlußmittel mit den Leiterbahnen bewirkt wurde.
Weiterhin eist es bekannt, zwischen Lötmittel und Schaltungsplatte eine Relativbewegung
vorzusehen, um die Schaltungsplatte und die auf dieser befindlichen elektrischen
Bauelemente beim Lötvorgang möglichst wenig zu erhitzen.
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Bei den bisher geschilderten Lötverfahren darf der Abstand zwischen
den auf der Isolierstoffplatte angebrachten Leiterbahnen einen von der Benetzungsfähigkeit
des verwendeten Lötmetalls abhängigen Wert nicht unterschreiten, da sonst zwischen
den einzelnen Leiterbahnen Lötbrücken entstehen, die nachträglich von Hand entfernt
werden müssen. Um das Entstehen derartiger Lötbrücken zu vermeiden und den Verbrauch
an Lötmetall soweit wie möglich herabzusetzen, ist es bekannt, diei,Leitungszüge
und gegebenenfalls Abschirmflächen mit einer Papiermaske abzudecken, diq an den
Lötstellen mit Löchern versehen ist. Der erforderliche. Mindestabstand zwischen
den Leiterbahnen ist dann nur noch von den elektrischen Erfordernissen, wie Spannungssicherheit,
Kopplung u. dgl., abhängig, ohne daß eine Brückenbildung zwischen den benachbarten
Leiterbahnen zu befürchten ist.
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Die bekannten Tauchlötverfahren haben jedoch den Nachteil, daß die
in den Leiterbahnen zur Aufnahme der Anschlußmittel der elektrischen Bauelemente
vorgesehenen Öffnungen verhältnismäßig klein sein müssen, um eine sichere Verlötung
der Anschlußmittel finit den Leiterbahnen zu gewährleisten und sogenannte »kalte
Lötstellen« zu vermeiden.
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Um eine zu starke Erhitzung der gedruckten Schaltungen und der darauf
befindlichen Bauelemente beim Löten zu vermeiden, ist ferner ein Lötverfahren entwickelt
worden, bei dem als Lötmasse mit einem flüssigen Kunstharz vermischtes Silberpulver
benutzt wird, welches auf die zu verbindenden Teile aufgestrichen und dann entweder
durch einstündiges Erhitzen auf 100° C oder mehrstündiges Lagern bei Raumtemperatur
erhärtet. Dieses Verfahren ist jedoch einerseits wegen des umständlichen =Auftragens
der Lötmasse und andererseits wegen des zeitraubenden Härtungsprozesses für die
Massenfertigung von Geräten nicht geeignet.
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Auch beim Verfahren zum Verbinden der Anschlußmittel elektrischer
Bauelemente mit den metallischen Leiterbahnen gemäß der Erfindung werden die außerhalb
der gewünschten Verbindungsstellen liegenden Teile der Isolierstoffplatte und gegebenenfalls
Bauelemente mit einer Maske abgedeckt. Um die zuvor geschilderten Nachteile der
bekannten Lötverfahren zu vermeiden, werden die Verbindungsstellen gemäß der Erfindung
durch Aufsprühen (Shoopen) fein verteilten Metalls mit einem kontaktgebenden Metallüberzug
versehen. Da nur an den Verbindungsstellen ein Metallüberzug auf die Leiterbahnen
aufgebracht wird, ist der Bedarf an Lötmetall auf ein Minimum beschränkt. Das auf
die zur Abdeckung der nicht zu metallisierenden Teile der Isolierstoffplatte dienende
Haske aufgesprühte Metall kann von dieser leicht entfernt und für die nachfolgende
Besprühung weiterer Schaltungsplatten wieder benutzt werden. Die Öffnungen zum Durchstecken
der Anschlußmittel der elektrischen Bauelemente können einen größeren Durchmesser
aufweisen als beim Tauchlötverfahren, wodurch das Bestücken der Schaltungsplatte
erleichtert und in vielen Fällen überhaupt erst eine automatisierte Bestückung ermöglicht
wird.
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Da der Vorratsbehälter für die Besprühanlage geschlossen ist, tritt
eine -beim Tauchlöten vielfach Schwierigkeiten bereitende Oxydation der Oberfläche
des Zinnbads- bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
nicht ein.
Außerdem-.bedarf eine Anlage zur automatisierten Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung nach einmaliger Einstellung der Temperatur des. aufzusprühenden Metalls,
der Öffnung.. der Sprühdfise und des Vorschubs der _Schaltungsplatte kaum einer
weiteren Merwachüngund Bedienung und ist auch einfacher und weniger störanfällig
als eine Tauchlöteinrichtung, bei der zusätzlich noch die Reinheit des Lötmetalls
(Bildung von Zinngrätze) überwacht und vor dem Löten ein Überziehen der Schaltungsplatte
mit einem Flußmittel -vorgenommen werden muß. Eine Tropfenbildung von Lötmetall
an den zuletzt aus dem Lötmetallbad herausgenommenen Teilen. der Schaltungsplatte--kann
bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ebenfalls nicht auftreten.
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Die Temperatur des Metalls beim Aufsprühen wird zweckmäßig so hoch
gewählt, daß der aufgesprühte Metallüberzug an den gewünschten Verbindungsstellen
anlegiert. Die metallische Verbindung zwischen den Leiterbahnen, dem Überzug und
den Anschlußmitteln kann in Weiterbildung der Erfindung durch eine thermische Nachbehandlung
verbessert werden, indem die Verbindungsstellen beispielsweise in ein Ölbad entsprechender
Temperatur eingetaucht oder einem Flüssigkeitsstrahl oder -schwall entsprechender
Temperatur ausgesetzt werden. Die thermische Nachbehandlung kann auch dadurch erfolgen,
daß die Verbindungsstellen durch einen Dampfstrahl (z. B. Öldampf) oder mittels
Flammen erhitzt werden, während die übrigen Teile der Isolierstoffplatte mit einer
Maske abgedeckt sind. Die zur Abdeckung der- außerhalb der Verbindungsstellen liegenden
Teile der Isolierstoffplatte und gegebenenfalls kleinerer Bauelemente dienende Maske
besteht aus einem Werkstoff, von dem sich das aufgesprühte Metall leicht wieder
ablösen läßt. Sofern eine Metallniaske verwendet wird, darf deren Metall mit dem
aufgesprühten Metall keine Verbindung eingehen.
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Zur Verbindung der Anschlußmittel mit den Leiterbahnen können Zinn,
Kupfer oder entsprechende Legierungen, z. B. Lötzinn, verwendet werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 eine mit metallischen
Leiterbahnen 1 versehene Isolierstoffplatte 2 dargestellt. An den Verbindungsstellen
3 ragen die Anschlußdrähte von auf der Oberseite der Isolierstoffplatte 2 angeordneten
in der Figur nicht dargestellten elektrischen Bauelementen sowie Lötfahnen od. d-1.
durch Öffnungen 4 in der Isolierstoffplatte und den Leiterbahnen. Die nach dem Bestücken
der Isolierstoffplatte 2 mit elektrischen Bauelementen auf die Unterseite dieser
Isolierstoffplatte gelegte Lochmaske 5 deckt die außerhalb der gewünschten Verbindungsstellen
3 liegenden Teile der Isolierstoffplatte und der Leiterbahnen ab, so daß beim Besprülien
der abgedeckten Isolierstoffplatte nur an den durch die Löcher 6 in der Lochmaske
5 freigegebenen Verbindungsstellen 3 ein Metallüberzug auf die Leiterbahnen aufgesprüht
wird und die Verbindung zwischen den Anschlußmitteln und den Leiterbahnen 1 herstellt.
Der auf der Lochmaske 5 befindliche Metallüberzug wird von dieser anschließend abgezogen
und in den' Vorratsbehälter der Shoop-Anlage zurückgegeben.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders auch für die
Verbindung der Leiterbahnen seit Bauelementen, die keine besonderen Anschlußdrähte
besitzen, sondern, wie in Fig. 2 dargestellt, in entsprechende Ausnehmungen der
Isolierstoffplatte 12 eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise derart er-T
- 0 Igen, daß die.-Metallkappen eines auf der Oberseite der Isolierstoffplatte
angeordneten Widerstands oder Kondensators durch entsprechende Öffnungen in der
i solierstoffplatte und der darunter befindlichen Leiterbahnen hindurchragen.
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" Eine aridere-Möglichkeit zur Befestigung und Verbindung insbesondere
kleinerer Bauelemente besteht darin, daß das Bauelement 9, z. B. ein Widerstand,
Kondensator od. dgl., wie in den Fig. 2 a bis 2 d dargestellt, in eine in der Isolierstoffplatte
12 vorgesehene Öffnung 7 eingesetzt und seine Anschlußmittel, z. B. Anschlußkappen
8, durch das Verfahren gemäß der Erfindung mit den Leiterbahnen 11 verbunden werden,
indem die durch die Öffnungen 16 in der Lochmaske 15 freigegebenen Verbindungsstellen
mit einem kontaktgebenden Metallüberzug versehen werden. Fig. 2 a zeigt einen Teil
einer Isolierstoffplatte 12 mit dem Bauelement 9 in Draufsicht, Fig. 2 b einen Schnitt
parallel zur Achse des Bauelements 9, Fig. 2 c senkrecht zu dessen Achse. Den entsprechenden
Teil der zugehörigen Lochmaske 15 zeigt Fig. 2 d.
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Die Leiterbahnen können auf der Isolierstoffplatte in bekannter Weise
durch Herausätzen der nicht benötigten Teile einer aufkaschierten Kupferfolie, auf
galvanischem oder fotochemischem Wege hergestellt sein= -