DE1490492B2 - Verfahren zum zusammenbau und zum elektrischen zusammen schalten von gedruckten leiterplatten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektri- zu verursachen, an denen solche Oxydbildung uner-

schen Zusammenschalten einer Anzahl von überein- wünscht ist.

ander angeordneten gedruckten Leiterplatten. Ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die druckte Leiterplatten finden in der elektronischen Mängel der bekannten Verfahren zu vermeiden und Industrie weitgehend Anwendung. Die Versuche, 5 eine elektrisch leitende Verbindung der einzelnen elektronische Vorrichtungen in Mikro-Miniaturbau- paketierten gedruckten Leiterplatten zu ermöglichen, weise herzustellen, haben zur Entwicklung verschie- Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Zudener Arten von paketierten gedruckten Leiterplatten sammenbauen zur elektrischen Zusammenschaltung für den Aufbau kompakter Schaltungsanordnungen von gedruckten Leiterplatten mit nach einem vorgeführt. Zur Verringerung des Platzbedarfes für die io bestimmten Lochschema angeordneten Löchern, Leiterplatten wurden besondere Paketierungstechni- deren Wände mit elektrisch leitenden Überzügen verken entwickelt, die es ermöglichen, mehrere Leiter- sehen sind, mit denen die gedruckten Leiter verbunplatten zu einer Einheit oder Anordnung zusammen- den sind, unter Paketieren der Leiterplatten, wobei zufassen. Sind mehrere Leiterplatten übereinander an- die Löcher reihenweise in Deckung gebracht werden geordnet und zu einem Paket zusammengefaßt, dann 15 und unter Anbringung eines Verbindungsstiftes im wird die elektrische Verbindung der einzelnen Bereich von mindestens einer der Lochreihen gemäß Plattenebenen untereinander durch eine Anzahl von der Erfindung dadurch gelöst, daß die paketierten einzelnen Verbindungsstiften hergestellt, welche ent- Leiterplatten und der oder die Verbindungsstifte in sprechende Löcher der Leiterplatten durchdringen. ein Ölbad eingebracht werden, welches sodann auf

Zur Herstellung einer paketierten gedruckten 20 eine Temperatur erhitzt wird, welche zum Schmelzen Schaltung unter Verwendung von Verbindungsstiften der in den Löchern der Leiterplatten vorgesehenen werden die Leiterplatten, die ein vorbestimmtes Loch- elektrisch leitenden Überzüge geeignet ist, und daß muster von durchplattierten Bohrungen aufweisen, nach dem Schmelzen des Lotes der oder die Verbinso übereinander angeordnet, daß sich die Lochmuster dungsstifte in Reihen von sich deckenden Löchern decken. Da die Platten aufeinander gepaßt sind, be- 25 eingebracht werden, so daß sich nach dem Erhärten finden sich die leitenden Löcher benachbarter Leiter- des Lotes eine Lötverbindung zwischen den ausplatten in Deckung und bilden somit eine leitende gekleideten Löchern und dem in diesen Löchern be-Fassung. Nach einem bekannten Verfahren wird dann findlichen Verbindungsstift bildet,
ein elastischer elektrisch leitender zylindrischer Stift Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung herin eine Reihe von sich deckenden Löchern eingeführt. 30 gestellten Leiterplattenpakete gewährleisten eine ein-Infolge seiner Elastizität gelangt der Stift mit dem wandfreie elektrische Verbindung der Leiterplatten leitenden Überzug der Löcher in Reibungsberührung untereinander.

und stellt zu diesen eine elektrische Verbindung her. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend

Hierbei sind jedoch die Lochdurchmesser kritisch; an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

hat z.B. ein Loch einer Reihe von sich deckenden 35 Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer einzel-

Löchern einen etwas kleineren Durchmesser als das nen mit einer Mehrzahl von Löchern versehenen

nächste Loch in dieser Reihe, so kann sich der ela- Leiterplatte — teilweise im Querschnitt — wie sie im

stische Stift nicht ausreichend dehnen, um zu dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel Verwendung

leitenden Überzug sämtlicher Löcher eine einwand- findet,

freie elektrische Verbindung herzustellen. Auch nei- 40 F i g. 2 eine Querschnittsansicht des Ausführungsgen elastische Werkstoffe zu einer bleibenden Ver- beispiels einer nach dem erfindungsgemäßen Verformung und verlieren mit der Zeit ihre Elastizität, fahren angeordneten und in ein Ölbad getauchten, wodurch elektrische Störungen verursacht werden paketierten gedruckten Schaltung mit Verbindungskönnen, stiften,

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden nach 45 F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch einen

einem weiteren bekannten Verfahren die Verbin- Teil der übereinander angeordneten Leiterplatten mit

dungsstifte und die Lochauskleidungen mit einer einer einzelnen Reihe von sich deckenden Löchern

dünnen Schicht von Lotlegierung überzogen und nach und mit einem an der Auskleidung der Lochwände

dem Zusammenbau erhitzt, um eine Lötverbindung angelöteten Verbindungsstift.

herzustellen. Dieses Verfahren, die dicht überein- 50 Fig. 1 zeigt eine gedruckte LeiterplattelO mit ander angeordneten Leiterplatten einer paketierten einer Mehrzahl von Löchern, wie sie in dem bevor-Schaltung elektrisch miteinander zu verbinden, hat zugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel Versich jedoch als unzulänglich erwiesen. Durch die BiI- wendung findet. Die Platte besteht aus einem Isolierdung einer Oxydschicht auf den mit Lot überzogenen träger aus Epoxydharz, das gegebenenfalls mit einem Lochauskleidungen und auf den Verbindungsstiften 55 Füllstoff wie Glas verstärkt werden kann. Als weitewird die Herstellung einwandfreier Lötverbindungen rer Werkstoff für den Isolierträger kommt Keramik beeinträchtigt. Wird ein Flußmittel auf die Lötflächen in Betracht. Bei der Auswahl des Werkstoffes für aufgebracht, dann können bei der Auflösung des den Isolierträger ist jedoch darauf zu achten, daß der Flußmittels frei werdende Gase Hohlräume innerhalb Stoff gegenüber den erhöhten Temperaturen, die beim der Lötverbindung verursachen. Auch besteht die 60 Löten etwa ein bis zwei Stunden auftreten, so widerSchwierigkeit, Stifte mit einer gleichmäßigen und aus- standsfest ist, daß er sich nicht wesentlich verzieht reichenden dicken Schicht Lot zu überziehen, um an oder seine dielektrischen Eigenschaften verliert. Die den zu lötenden Verbindungsstellen für eine aus- Dicke der Isolierplatte 22 ist so zu bemessen, daß sich reichende Menge Lot zu sorgen. Ferner bereitet es die Platte verhältnismäßig leicht behandeln läßt. In Schwierigkeiten, die zusammengebaute Schaltung 65 dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Platte gleichmäßig auf eine gewünschte Temperatur zu er- eine Dicke von etwa 0,38 mm (etwa 0,015 Zoll). Auf wärmen, ohne sie an irgendeiner Stelle zu stark zu der einen größeren Seite der Platte befindet sich eine erwärmen oder zusätzliche Oxydbildung an Stellen Anzahl von Leitern 24, 26, 28. Außerdem weist die

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Platte eine Mehrzahl von durchplattierten Löchern Platten, zu denen die Leiterplatten 42, 44, 46, eine 30 auf. Die Leiter bestehen aus einem elektrisch gut Deckplatte 48 sowie zwei zum Ausrichten dienende leitenden Werkstoff wie Kupfer, der durch einen Zentrierplatten 50,51 gehören. Diese Platten sind dünnen Film aus anderem Metall, beispielsweise Gold, mittels einer Spannvorrichtung fest miteinander vergegen Korrosion geschützt sein kann. Auf der Fläche 5 bunden. Die Spannvorrichtung besteht aus einer der Isolierplatte 22 ist ferner eine Mehrzahl von Grundplatte 60, einer Kopfplatte 62 und einer An-Metallringen oder Lötösen angeordnet, die jeweils ein zahl von an den Ecken angeordneten Klemmschrau-Loch 30 umgeben und mit der elektrisch leitenden ben 64, die die paketierten Leiterplatten leicht zuAuskleidung 34 der betreffenden Lochwand Vorzugs- sammenpressen. Mit Hilfe der an der Grundplatte 60 weise aus einem Stück bestehen. In dem bevorzugten io befestigten Führungsstifte werden die einzelnen Ausführungsbeispiel bestehen die Lochauskleidungen Leiterplatten während der Paketierung zentriert, woaus Kupfer. Es kann aber auch ein beliebiger anderer bei die Seitenkanten der gelochten Platten als Begut leitender und lötbarer Werkstoff verwendet wer- zugspunkte dienen. Die Leiterplatten 42, 44 und 46 den. Die Lochauskleidungen der einzelnen Löcher 30 entsprechen im wesentlichen der Leiterplatte 20 lassen sich in bekannter Weise nach Herstellungsver- 15 (Fig. 1), wobei die einzelnen Platten lediglich unterfahren für durchplattierte Löcher herstellen; die Lot- schiedliche Leitungszüge aufweisen. An Stelle der zur ösen 32 sowie die Leiter werden gleichzeitig her- Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels gestellt. Die Lötösen sind nicht unbedingt erforder- benutzten Leiterplatten können, aber auch bis zu lieh, werden jedoch insofern als zweckmäßig an- zwölf solcher Platten gemäß der von der vorliegenden gesehen, als sie die Festigkeit der Verbindung zwi- 20 Erfindung vermittelten Lehre gleichzeitig gelötet werschen der Auskleidung 34 und der Isolierplatte 22 er- den. Die Deckplatte 48, die zum Schutz der untersten höhen. Die Löcher 30 sind im Isolierträger nach Leiterplatte unter dieser angeordnet ist, hat keine einem vorbestimmten Schema angeordnet und ver- elektrischen Leitungszüge, entspricht jedoch sonst den jungen sich in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Leiterplatten. Gegebenenfalls kann die Deckplatte kegelstumpfartig. Der Grund für diese Formgebung 25 auch ohne Metallteile, d.h. ohne Lochauskleidungen der Löcher wird noch nachstehend angegeben. In- oder Lötösen, hergestellt werden. Wie sich jedoch folge der konischen Formgebung der Löcher sind die ergeben hat, wird durch eine Deckplatte, deren Leiter vorzugsweise nur auf einer Seite der Isolier- Löcher mit Lot gefüllt sind, die elektrische Uberplatte angeordnet. Die für das Festhalten der Leiter prüfung der fertigen Schaltung insofern erleichtert, zur Verfügung stehende Fläche der Isolierplatte hängt 30 als die Lötfüllungen nach dem Zusammenbau der von den den größeren Durchmesser aufweisenden Schaltung als Kontaktpunkte für die Meßsonden be-Lochenden ab. Da diese Fläche ohnehin recht klein nutzt werden können. Durch die Verwendung einer ist, ist die Herstellung von zweiseitig mit Leitungs- Deckplatte gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zügen belegten Isolierplatten äußerst schwierig. Ver- ' ist außerdem gegenüber anderen Montageverfahren sieht man die Isolierplatten dagegen mit zylindrischen 35 ein besserer Schutz gewährleistet, durch den die BeBohrungen, so können die Platten ohne Schwierigkeit triebssicherheit der fertigen Schaltung erhöht wird beidseitig mit Leitern belegt werden, wobei die Loch- und die Kosten gesenkt werden. Wie der Fachmann auskleidung aus einer fest in das Loch eingepaßten erkennen wird, ist die Abdeckplatte nicht unbedingt Hülse bestehen kann. Wie ersichtlich ist, befindet sich erforderlich; sie kann auch eine andere Form als die das den kleineren Durchmesser aufweisende Loch- 40 hier beschriebene haben. So kann z. B. nach der elekende an der die Leiter tragenden Seite der Isolier- irischen Überprüfung der Schaltung eine dünne Isoplatte 22. Die Löcher sind dabei so angeordnet, daß lierschicht auf die ungeschützte Leiterplatte aufsie zwei durch einen Abstand 31 voneinander ge- gebracht werden, wodurch sich die Verwendung einer trennte Lochgruppen bilden.; Jedes Loch 30 enthält besonderen Abdeckplatte vollkommen erübrigt. In eine Lötfüllung 36, die vorzugsweise aus einer Legie- 45 diesem Fall können allerdings die auf der unrung aus 60% Zinn und 40% Blei besteht. Die die "geschützten Leiterplatte befindlichen Leiterzüge in Leiter tragende Fläche der Isolierplatte ist mit einer der Zeit zwischen dem Zusammenlöten der einzelnen Schutzschicht 38 gegen Lot überzogen, die Vorzugs- Platten und dem Aufbringen der Isolierschicht weise aus einem lichtempfindlichen Material wie etwa eventuell beschädigt werden, d. h., die Platten können Decklack besteht. Die Schicht 38 wird so auf den 50 eventuell bei zwischenzeitlichen Arbeitsgängen be-Isolierträger aufgebracht, daß kein Lack in die Löcher schädigt werden, beispielsweise beim Hantieren wäh-30 gelangt. Zweckmäßigerweise bleiben auch die Lot- rend der elektrischen Kontrolle, wobei die' Leitungsösen 32 frei. Sollte jedoch eine kleine Menge der züge durch Kratzer oder Risse verletzt werden Deckschicht aus Versehen auf die Lötösen 32 gelan- können. Es können also Leitungsunterbrechungen gen, so wird das erfindungsgemäße Verfahren da- 55 oder eine übermäßige örtliche Erwärmung auftreten, durch nicht beeinträchtigt. " die eine nochmalige Bearbeitung der paketierten Fig. 2 zeigt eine allgemein mit 40 bezeichnete Schaltung erforderlich machen. Gemäß dem erfinpaketierte Schaltung, die in ein ölbad 41 getaucht dungsgemäßen Verfahren wird diese Gefahr vermieist. Das öl befindet sich in einer (nicht gezeigten) öl- den, indem die Abdeckplatte nach dem Zusammenwanne, die beispielsweise auf einer (nicht gezeigten) 60 bau der Leiterplatten zum Schutz für die offene Heizplatte erhitzt werden kann. Das öl dient als nicht Leiterplatte als Teil der paketierten Schaltung voroxydierende Atmosphäre, in der die ausgewählten gesehen wird.

Lotlegierungen auf ihren Schmelzpunkt erhitzt wer- Über der obersten Leiterplatte 42 befinden sich die

den. Als Öl 41 wird vorzugsweise Maisöl verwendet. beiden Zentrierplatten 50, 51, mit deren Hilfe das

Es kann aber auch jedes andere öl verwendet wer- 65 Zentrieren der Leiterplatten sowie das Einsetzen

den, sofern es sich nicht auflöst oder bei Löttempera- der erfindungsgemäßen Verbindungsstifte erleichtert

tür reaktionsfähig wird. Das Plattenpaket 40 besteht wird. Die Zentrierplatten 50, 51 sind den gedruckten

aus einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Leiterplatten ähnlich; bei ihnen fehlen lediglich die

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Metallteile. Da die Leiterplatten 42, 44 und 46 sowie der Verbindungsbrücke 54 (F i g. 2) vergleichbare die Abdeckplatte 48 und die beiden Zentrierplatten Stellung gebracht werden. Die Verbindungsbrücken 50,51 jeweils das gleiche Lochschema aufweisen, müssen nicht unbedingt mit Lötmetall überzogen können diese Platten so aufeinandergepaßt werden, werden. Sie können gegebenenfalls nach ihrer Herdaß sich die entsprechenden Löcher der einzelnen 5 stellung gereinigt und dann bis zu ihrer Weiter-Platten decken. Auf diese Weise wird eine Reihe von verwendung in einer nicht oxydierenden Atmosphäre sich deckenden Löchern 30 a, 30 b, 30 c, 30 d, 30 e aufbewahrt oder einfach unmittelbar vor ihrer Ver- und 30 / gebildet. Wie ersichtlich ist, sind die Leiter- Wendung gereinigt werden. Werden die Verbindungsplatten so angeordnet, daß die die Leitungszüge tra- brücken jedoch vor ihrem Einbringen in die paketiergende Fläche unten liegt und die den kleineren io ten Leiterplatten mit einem Lötüberzug versehen, so Durchmesser aufweisenden Lochenden einer Platte können dabei eventuell vorhandene Stellen, an denen den den größeren Durchmesser aufweisenden Loch- das Lot nicht haftenbleibt, festgestellt und behoben enden der benachbarten Platte gegenüber liegen. werden. Auf diese Weise wird vermieden, daß defekte

Zwischen benachbarten Leiterplatten sowie zwi- Lötstellen erst nach dem Zusammenlöten entdeckt sehen der Abdeckplatte und der untersten Leiter- 15 werden. Die Dicke des Lötüberzuges der Verbinplatte ist eine Anzahl von Abstandsstiften vorgesehen, dungsstifte der Brücken ist nicht kritisch, da das Lot die im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Glas be- beim Einsetzen der Stifte in die Lochreihen flüssig ist. stehen und einen Durchmesser von etwa 0,254mm Fig. 2 zeigt die Verbindungsbrücke54 in der Stel-(etwa 0,010 Zoll) haben. Die Glasstifte 52 befinden lung, in der sich die Verbindungsbrücken vor dem sich in dem Zwischenraum 31 zwischen den beiden 20 durch das erhitzte Öl verursachte Schmelzen der Löt-Lochgruppen sowie am Umfang der Karten und füllungen befinden. Wie zu ersehen ist, befinden sich haben die Aufgabe, die Leiterplatten im Abstand von- die Stifte 56 mit ihren Enden in den obersten Locheinander zu halten. Wie noch nachstehend ersieht- reihen, und zwar in dem Teil der Lochreihen, der von lieh wird, wird durch den Abstand zwischen den den Löchern der Zentrierplatten gebildet wird.
Leiterplatten die nach dem Löten durchzuführende 25 Infolge des kleinen Durchmessers der Löcher in Reinigung erleichtert. Außerdem wird durch diese den Zentrierplatten sowie der Dicke der Zentrier-Äbstandsstifte ein Raum geschaffen, in den verdräng- platten werden die Verbindungsbrücken so gehalten, tes Lot fließen kann, ohne den Betrieb der Schaltung daß ihre Stifte 56 im wesentlichen konzentrisch zu zu stören. Infolge des Abstandes zwischen den einzel- den sich deckenden Löchern einer Lochreihe annen Leiterplatten kann außerdem das Öl 41 ungehin- 30 geordnet sind. Die Stellung der Verbindungsbrücke dert zwischen die Platten fließen, wodurch die Schal- 54' entspricht der Lage, in der sich die Verbindungstung gleichmäßig erhitzt und die Temperatur ge- brücke befindet, nachdem das Lot geschmolzen und steuert werderf/kann. Auf diese Weise werden alle die Brücke mit ihren Stiften unter leichtem Druck in Lötstellen auf "die gewünschte Temperatur erhitzt. die betreffenden Lochreihen eingeführt worden ist. Die Abstandsstifte 52 sind zylindrisch, da durch diese 35 Die Verbindungsbrücke 54' ist so weit in die Löcher Formgebung ein Ansammeln von Öl in der paketier- der zusammengebauten Leiterplatten eingeführt wort'en Schaltung Weitgehend verhindert wird und sich den, daß die Stifte mit ihren Enden die Grundplatte die Schaltung besser reinigen läßt. Die Abstandsstifte 60 berühren. Die an der Unterseite des Plattenpaketes können auch aus hitzebeständigen Epoxydharzen hervorragenden Stiftenden werden zusammen mit den oder keramischen Werkstoffen hergestellt werden. 40 an der Deckplatte befindlichen Lötösen 32 und dem

In das Ölbad getaucht sind ferner zwei kammartige neben der Grundplatte befindlichen verdrängten Lot Verbindungsbrücken 54, 54' gleicher' Konstruktion. nach Entfernen der Grundplatte abgeschliffen.
Jede dieser. Verbindungsbrücken weist eine Anzahl F i g. 3 zeigt in stark vergrößerter Darstellung eine von Zinken oder Verbindungsstiften 56, 56' auf, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte durch Querstege 58, 58' mechanisch miteinander ver- 45 Einzelverbindung. Der Stift 56' ist hier ohne den bunden si'nd. In dem hier beschriebenen Ausführungs- Quersteg dargestellt. Ebenso sind die Zentrierplatten beispiel bestehen die Verbindungsbrücken aus einer weggelassen worden. Zwischen dem Stift 56' und Legierung aus Beryllium und Kupfer, die zwecks Er- sämtlichen Lochauskleidungen 34 der betreffenden zielung einer vorbestimmten Festigkeit gehärtet ist. Lochreihe ist jeweils eine Lötverbindung 57 gebildet Die Herstellung der Verbindungsbrücken kann durch 50 worden. F i g. 3 zeigt den Stift 56' in der Stellung, in Stanzen erfolgen, jedoch wird die Herstellung nach der er sich nach dem Schmelzen der einzelnen Lötdem Ätzverfahren als die wirtschaftlichste Methode füllungen befindet. Beim Einführen der Stifte in die angesehen. Zur Anwendung gelängen die bekannten jeweiligen Lochreihen wird durch die Spitze der Stifte Photo-Ätzverfahren, wie sie beispielsweise auch zur ein sich möglicherweise auf den offenen Seiten der Herstellung der gedruckten Leiterplatten angewandt 55 Lötfüllung gebildeter Oxydfilm durchstoßen, so daß werden. Die Legierung aus Beryllium und Kupfer hat die Herstellung einer einwandfreien elektrischen Versich aus zahlreichen mit der Konstruktion zusammen- bindung nicht von einer etwa vorhandenen Oxydhängenden Faktoren als besonders geeignet für die schicht beeinträchtigt werden kann. Die Anwendung Herstellung der hier beschriebenen paketierten Schal- eines Flußmittels ist also nicht erforderlich. Wie 61 tung erwiesen. Es können aber auch andere Legie- 60 zeigt, wird beim Einpassen des Stiftes von diesem das rungen, wie beispielsweise Phosphor-Bronze, Anwen- in den Löchern befindliche flüssige Lot etwas verdung finden. Nach Herstellung der Verbindungs- drängt. Der Schutzfilm verhindert, daß das verdrängte brücken werden diese durch Tauchen in ein Lötbad Lot seitlich zwischen benachbarte Leiterplatten fließt oder Elektroplattierung mit einer Lötlegierung über- und so eine elektrische Verbindung zwischen der Verzogen. Um die Bildung einer Oxdschicht auf dem 65 bindungsbrücke und dem benachbarten Leitungszug Lötüberzug zu verhindern, werden die Verbindungs- oder anderen Verbindungsbrücken herstellt. Wie 61 brücken unmittelbar nach dem Aufbringen des Lotes zeigt, fließt das Lot infolge Kapillarwirkung den Stift so lange in Öl getaucht, bis sie in eine mit der Lage aufwärts in den Raum zwischen den Leiterplatten.

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Sind die Löcher in dem Isolierträger konisch, so läßt überzogen gewesen wäre. Um jedoch zu vermeiden,

sich der Stift verhältnismäßig leicht nacheinander daß die Kupferauskleidung der Lochwände von der

durch die einzelnen Löcher einer Lochreihe führen. Ätzflüssigkeit angegriffen wird, wird die Nichtleiter-

Jedes Loch wirkt dabei wie ein Trichter, durch den Seite zweckmäßigerweise zu Beginn gegen die Ätz-

der Verbindungsstift auf seinem Weg durch eine 5 lösung geschützt und die unerwünschte Metallschicht

Lochreihe in das nächste Loch geleitet wird. Sind alle dann abgeschliffen.

Verbindungsstifte in die übereinander angeordneten Schritt 3 beginnt, nachdem die geätzten Platten

Leiterplatten so weit eingeführt worden, daß sie gegen gereinigt worden sind. In diesem Verfahrensschritt

die Grundplatte 60 anstoßen, so läßt man das Lot werden die Leiterplatten vorzugsweise mit einem

hart werden, so daß sich die Lötverbindungen 57 bil- io Schutzüberzug gegen Lot versehen. Als Schutzüber-

den können. Über die Lötstellen und die Loch- zug gegen Lot werden vorzugsweise lichtempfindliche,

auskleidungen sind durch den Verbindungsstift vor- im-Handel erhältliche Abdeckmittel verwendet, von

bestimmte Leiter auf den paketierten Leiterplatten denen eins zuvor erwähnt wurde. Das Aufbringen des

elektrisch miteinander verbunden. So sind beispiels- Schutzfilms, geschieht nach, dem Tauchverfahren.

weise in,Fig. 3 die Leiter 67 und 68 über ihre Loch- 15 Nach dem Trocknen wird auf den Schutzfilm ein ge-

auskleidungen mit Lötstellen verbunden, die ihrer- eigneres Negativ auf belichtet. Dieses Negativ weist

seits mit. dem Verbindungsstift verbunden sind. - eine bestimmte Punktfigur auf, die dem Lochschema

Wie das Flußdiagramm in F i g. 4 zeigt, beginnt das der Leiterplatte entspricht. .Befindet sich also das hier offenbarte Verfahren mit der Herstellung der als Negativ mit der Leiterplatte in Deckung, so wird der Träger vorgesehenen Isolierplatte. In dem bevorzug- 20 auf den Lochauskleidungen befindliche Schutzfilm ten Ausführungsbeispiel wird die Isolierplatte durch nicht mit belichtet. Nach der Belichtung wird der Formpressen aus hitzebeständigem Egoxydharz her- Schutzfilm entwickelt und der auf den Lochauskleigestellt, wobei das Formpressen in bekannter Weise düngen sowie auf der Nichtleiterseite der Platte beerfolgt. Die Bildung der Löcher nach dem gewünsch- findliche Schutzfilm mit Hilfe eines geeigneten ten Lochschema erfolgt.während, des Preßvorganges; 25 Lösungsmittels entfernt. Die Punkte der Punktfigur die Preßform ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, sind vorzugsweise so groß, daß eine Belichtung des daß sich. Löcher mit konischer Form ergeben.. Da Schutzfilms im Bereich der Lötösen der einzelnen sich ein konisches Loch am einfachsten undrwirt- Löcher vermieden wird. Doch ist dies nicht weiter schaftlichsten durch Formpressen· herstellen, läßt, kritisch. Nach Fertigstellung des Schutzfilms gegen stellt das Formpreßverfahren das zweckmäßigste 30 das Schmelzlot werden die. Lochauskleidungen mit Verfahren zum Herstellendes Isolierträgers dar. Wie einem geeigneten Lötflußmittel behandelt. Als Flußbereits ausgeführt·wurde; kann der Isolierträger auch mittel kann, ein bekanntes harzhaltiges Flußmittel veraus anderen Werkstoffen hergestellt werden. Läßt sich wendet werden. Das Aufbringen des Flußmittels auf ein solcher Werkstoff nicht formpressen, so können " die Löchaüskleidungen geschieht am besten durch zur Herstellung der als Träger dienenden Isolierplatte 35 Tauchen der Platte in eine Flußmittellösung. Anauch ältere Verfahren Anwendung finden. Das ge- schließend wird die Platte in einen Trockenofen gewünschte Loch kann natürlich auch durch Ätzen, bracht, wo sie gleichmäßig auf eine Temperatur von Bohren oder Stanzen hergestellt werden. etwa 232 .'.. 260° C erhitzt wird, um das Flußmittel

Als nächstes wird der. zweite ,.Verfahrensschritt aus- zu trocknen. Nachdem die Platte erhitzt worden ist geführt. Nach der "Herstellung des Trägers wird 40 und noch die gewünschte Temperatur aufweist, wird dessen Oberfläche einschließlich der Lochwände mit sie in ein Lötbad getaucht, das vorzugsweise aus einer einem Film aus elektrisch-leitendem Material, wie Legierung aus 60 <Vo . Zinn und 40% Blei besteht, beispielsweise Kupfer,., überzogen. Ein solcher Über- Diese Legierung wurde gewählt, um die Lötung bei J zug läßt sich ohne Schwierigkeit nach den bekannten niedriger Temperatur durchführen zu können. Wird Galvanisierverfahren zum Aufbringen von Überzügen 45 für^den Träger dagegen ein gegenüber höheren Temauf einen elektrisch nicht, leitenden Werkstoff her- peraturen unempfindlicher ■ Werkstoff verwendet, so stellen. So kann beispielsweise nach entsprechender können auch Lötlegierungen mit höherem Schmelz-Reinigung des Trägers ein Kupferfilm auf chemischem punkt Anwendung finden. Die vorherige Erwärmung Wege auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht und der Leiterplatte auf eine mit der Temperatur der Lötseine Dicke anschließend durch galvanisches Nieder- 50 legierung in Einklang stehende Temperatur wird desschlagen von weiterem Kupfer verstärkt werden. In halb empfohlen, um einen Wärmestoß zu vermeiden, dem vorliegenden Äusführungsbeispiel wird der Kup- Doch.kann diese Maßnahme auch wegfallen. Nach ferfilm zum Teil noch galvanisch vergoldet,., wobei der einer Tauchlötung-yon ,etwa 3-·.- 5 see, in der die Goldfilm als ätzfeste Schicht beim Wegätzen· des Platte im Bad bewegt wird, so daß das Lot durch die Kupfers dient. Um das Auf bringen desGildfijrpes auf 55 Löcher fließen-kann,-wird-die Platte aus dem Bad bestimmte Flächen zu beschränken, können bekannte genommen, worauf man sie bei Raumtemperatur abhandelsübliche Abdeckmittel-von der einschlägigen kühlen läßt. Lötbad und Platte werden zweckmäßiger-Industrie bezogen werden. Zu diesen Flächen ge- weise relativ zueinander bewegt, um die Bildung von hören die Leitungszüge, die Lötösen, die Lochwände größeren Hohlräumen in den Lötfüllungen zu versowie die gesamte Fläche der keine Leitungszüge tra- 60 meiden. Der zum Schutz gegen Lot aufgebrachte genden Plattenseite. Nach dem Aufbringen des Gold- Deckfilm bewirkt, daß die Platte nur innerhalb der films wird die Abdeckschicht entfernt und das un- Löcher mit Lot bedeckt wird. Da die Löcher jedoch geschützte Kufer- mit einer· Ätzflüssigkeit, wie bei- verhältnismäßig klein sind, werden nicht nur die ausspielsweise einer geeigneten Lösung aus Eisenchlorid, gekleideten Lochwände mit Lot überzogen, sondern weggeätzt. Nach dem Ätzen wird das auf die Nicht- 65 praktisch die ganzen Löcher mit Lot ausgefüllt. Beim leiterseite der Platte aufgebrachte Metall abgeschlif- Herausnehmen der Platte aus dem Lötbad befindet fen. Natürlich hätte diese Fläche auch-weggeätzt sich das Lot zunächst natürlich noch im flüssigen werden können, wenn-sie nicht-mit einem Goldfilm Zustand. Infolge der-Oberflächenspannung bleibt es

jedoch in den Löchern, kühlt ab und erhärtet. Nachdem sich so in den einzelnen Löchern Lötfüllungen gebildet haben, kann der Schutzfilm gegen das Lot entfernt werden. Es wird jedoch vorgezogen, den Gehutzfilm nicht zu entfernen, um die Leiter bei der Handhabung vor Beschädigung zu schützen. Außerdem kann der Schutzfilm als Isolierung dienen.

Schritt 4 beginnt mit der Paketierung der Leiterplatten. Die Leiterplatten werden zwischen die Deckplatte und die Zentrierplatten gelegt, und zwar sq, daß die Löcher einer Platte sich mit den Löchern sämtlicher anderer Platten decken und die den kleineren Durchmesser aufweisenden Lochenden einer Platte den den größeren Durchmesser aufweisenden Lochenden der nächsten benachbarten Platte zugewandt sind. Um das Ausrichten der Platten beim Paketieren zu erleichtern, ist eine Spannvorrichtung mit Zentrierstiften vorgesehen. Die zwischen den Leiterplatten befindlichen Abstandsstifte werden durch einige Zentrierstifte in ihrer richtigen Lage gehalten, wobei diese Zentrierstifte so im Abstand voneinander angeordnet sind, daß zwischen ihnen die Abstandsstifte genügend Platz haben und sich dabei gegenüber den Leiterplatten in einer Stellung befinden, in cter sie außerhalb des Bereichs der Löcher in den Platten liegen. Zwischen den Zentrierplatten sowie zwischen der Zentrierplatte und der nächsten benachbarten Leiterplatte sind keine Abstandsstifte erforderlich. Nach dem Zusammenbau der Deckplatte, der gewünschten Anzahl von Leiterplatten und der Zentrierplatten wird die Kopfplatte der Spannvorrichtung auf die obere Zentrierplatte gelegt und mittels Klemmschrauben festgeschraubt. Die Kopfplatte liegt so auf dem Umfang der oberen Zentrierplatte auf, daß von den-Klemmschrauben ein Druck auf die paketierten Leiterplatten ausgeübt wird. Dieser Druck ist so bemessen, daß die Platten sich nicht gegeneinander verschieben können. Anschließend werden die Verbindungsbrücken so angebracht, daß ihre Stiftenden in die entsprechenden Löcher der Zentrierplatten hineinragen.

Nachdem die Verbindungsbrücken so angeordnet sind, beginnt der Verfahrensschritt 5. Die zusammengesetzte aus Spannvorrichtung, Zentrierplatten, Deck- und Leiterplatten sowie den Verbindungsbrücken bestehende Schaltung wird in ein Ölbad getaucht, dessen Temperatur vorzugsweise zwischen etwa 48 und 65° C liegt. Die Badtemperatur wird sodann etwa innerhalb einer Stunde von 48° C auf etwa 210° C erhöht.

Nachdem die in der Schaltung vorhandene Lötlegierung geschmolzen ist, werden die Stifte der Verbindungsbrücken vorzugsweise einige Minuten nach Erreichen der Badtemperatur von etwa 210° C unter leichtem Druck in die senkrecht unter ihnen befindlichen Löcher der übereinander angeordneten Leiterplatten eingeführt. Anschließend läßt man das Ölbad abkühlen. Sobald die Badtemperatur etwa noch 93° C beträgt, wird die Schaltung herausgenommen und in einer Lösung aus Tri gewaschen. Der nach der Lötung erfolgende Reinigungsprozeß ist recht gründlich. So wird die Schaltung außerdem noch mit Tri unter Dampfentwicklung entfettet und in einer Lösung aus Trichlortrifluoräthan-Monochlordifluormethan — einer Flüssigkeit bei Raumtemperatur — nochmals gewaschen. Die Spannvorrichtung kann vor oder nach der Reinigung abmontiert werden. Nach der Reinigung wird der Quersteg von sämtlichen Verbindungsstiften entfernt, wobei die Stifte unmittelbar oberhalb der oberen Zentrierplatte vom Quersteg abgetrennt werden. Anschließend werden die Zentrierplatten abgenommen. Sodann wird die Schaltung elektrisch geprüft. Treten bei der elektrischen Überprüfung Mangel auf, so kann die Schaltung erneut eingespannt und in ein erhitztes Ölbad getaucht werden. Sobald das Lot flüssig ist, werden die einzelnen Verbindungsstifte herausgezogen. Beim Herausziehen

ίο der Stifte fließt das aus den Löchern verdrängte flüssige Lot infolge Schwerkraft wieder in die Löcher zurück. Nachdem die Verbindungsstifte entfernt worden sind und sich die Schaltung abgekühlt hat und die Lötfüllungen wieder hart geworden sind, kann die Schaltung auseinandergenommen und die defekte Leiterplatte ausgetauscht werden. Anschließend wird die Schaltung dann wieder wie zuvor beschrieben zusammengebaut.

Nach der elektrischen Überprüfung kann die Schal-

ao tung eventuell vergossen werden, um ihr einen festen Halt zu verleihen. In diesem Fall wird Schritt 6 ausgeführt. Die paketierte Schaltung wird in einem entsprechenden Behälter in einen Vakuumofen gestellt und mit einem Epoxydharz vergossen, welches die Zwischenräume zwischen benachbarten Leiterplatten ausfüllt. Das Vergießen kann in bekannter Weise durchgeführt werden. Nach dem Vergießen werden die Seitenkanten der Schaltung abgeschliffen, um überschüssiges Vergußharz zu beseitigen. Anschließend werden an sämtlichen nach außen herausragenden Enden der Verbindungsstifte Anschlußbuchsen angebracht, beispielsweise durch Anlöten oder Sikken. Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterplatten und dem (nicht gezeigten) Außengerät kann dann über die Anschlußbuchsen erfolgen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zusammenbau und zur elektrischen Zusammenschaltung von gedruckten Leiterplatten mit nach einem vorbestimmten Lochschema angeordneten Löchern, deren Wände mit elektrisch leitenden Überzügen versehen sind, mit denen die gedruckten Leiter verbunden sind, unter Paketieren der Leiterplatten, wobei die Löcher reihenweise in Deckung gebracht werden und Anbringung eines Verbindungsstiftes im Bereich von mindestens einer der Lochreihen, dadurch gekennzeichnet,, daß die paketierten Leiterplatten (20) und der oder die Verbindungsstifte (56) in ein Ölbad eingebracht werden, welches dann, auf eine Temperatur erhitzt wird, welche zum Schmelzen der in den Löchern der Leiterplatten vorgesehenen elektrisch leitenden Überzüge geeignet ist, und das Nachschmelzen des Lotes der oder die Verbindungsstifte in Reihen von sich deckenden Löchern eingebracht werden, so daß sich nach dem Erhärten des Lotes eine Lötverbindung zwischen den ausgekleideten Löchern und dem in diesen Löchern befindlichen Verbindungsstift bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-■ kennzeichnet, daß eine Zentriervorrichtung (50,

51) im Bereich des Plattenpaketes angebracht wird, um die Verbindungsstifte (56) so zu halten,

daß sie mit ihren zugehörigen Lochreihen eine Senkrechte bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher eine konische Form haben.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, die Zwischenräume zwischen benachbarten Leiterplatten (20) nach Beendigung der Lötung mit Isoliermaterial auszufüllen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, mindestens die auf der Leiterplatte befindlichen Leiter (24, 26, 28)

vor dem Zusammenbau mit einem Schutzfilm gegen Lot zu überziehen.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit nach dem vorbestimmten Lochschema angeordneten Löchern versehene Abdeckplatte (48) so im Bereich der paketierten Leiterplatten angebracht wird, daß sie sich mit diesen deckt und die Leiterplatten zwischen der Zentriervorrichtung und der Abdeckplatte liegen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher der Abdeckplatte mit Lot gefüllt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen