DE1590345C

DE1590345C - Method for making electrical connections between printed circuits and connecting elements for carrying out the method

Info

Publication number: DE1590345C
Authority: DE
Inventors: Sidney Kenneth Nashua; Stearns Thomas Hoban Amherst; N.H.; Dahlgren Victor Fritz Chelmsford Mass.; Tally (V.St.A.). HOIr 7-06
Original assignee: Electro-Mechamsmus Inc., Methuen, Mass. (V.St.A.)
Publication date: 1971-08-12

Description

I 590 345 *I 590 345 *

1 21 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen nannten Art, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß da-The invention relates to a method for producing said type, is this object according to the invention there-

gelöteter elektrischer Verbindungen zwischen ge- durch gelöst, daß ein Hartlötmittel verwendet wirdsoldered electrical connections between solved by that a brazing agent is used

druckten Schaltungen, insbesondere zwischen den ge- und die Verbindungselemente durch einen an ihrenprinted circuits, especially between the and the connecting elements by one at their

stapelten gedruckten Schaltungen eines sogenannten Enden zu beiden Seiten der Unterlagen zugeführtenstacked printed circuit boards of a so-called ends fed to both sides of the documents

Schaltungsmoduls. Bei dem Verfahren werden die 5 kurzen Stromimpuls auf eine das Hartlötmittel, aber'Circuit module. In the process, the 5 short current pulses are applied to the brazing agent, but '

isolierenden Unterlagen- der Schaltungen im Bereich nicht das Material der Verbindungselemente und derinsulating underlays- the circuits in the area not the material of the connecting elements and the

der Leitungszüge mit durchgehenden Löchern ver- Leitungszüge zum Schmelzen bringende Temperaturthe cable runs with through holes have a temperature that causes the cable to melt

sehen und in die Löcher elektrisch leitende Verbin- erhitzt werden.and electrically conductive connections are heated into the holes.

dungselemente eingeführt, die mindestens in den an Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man die Leitungszüge angrenzenden Bereichen mit einem io wegen der Verwendung eines Hartlötmittels Verbin-Lötmittel in Berührung gebracht sind. Die Erfindung düngen von großer mechanischer Festigkeit und ausbetrifft außerdem Verbindungselemente zum Durch- gezeichneter elektrischer Sicherheit, und zwar auch führen des Verfahrens. . dann, wenn relativ dünne oder flexible isolierendeintroduction elements introduced, which at least in the with the method according to the invention is obtained Connect the traces of wires to adjacent areas with an io because of the use of a braze solder are brought into contact. The invention fertilize of great mechanical strength and concerns in addition, connecting elements to ensure electrical safety, and that too conduct the procedure. . then when relatively thin or flexible insulating

Es ist ein obiges Verfahren bekannt, bei welchem Unterlagen verwendet werden. Das Herstellen der die durchgehenden Löcher in den isolierenden Unter- 15 Verbindungen mittels eines kurzen, den Verbindungslagen mehrerer gedruckter Schaltungen mit einem elementen zugeführten Stromimpulses beansprucht Weichlötmittel ausgefüllt und dann die gedruckten nur wenig Zeit und ist mit einfachen Mitteln zu beSchaltungen, nachdem sie mittels einer entsprechen- werkstelligen. Durch den Stromimpuls wird das jeden Vorrichtung zu einem Stapel vereinigt worden weilige Verbindungselement in Bruchteilen einer Sesind, in ein Ölbad eingetaucht werden. Sobald das 20 künde auf eine solche Temperatur erhitzt, daß das Weichlötmittel durch ein langsames Erhitzen des öl- Hartlötmittel schmilzt und das Verbindungselement bades zum Schmelzen gebracht worden ist, werden in mit den unmittelbar benachbarten oder mit ihm in die im Stapel übereinanderliegenden Löcher stiftartige Berührung stehenden Leitungszügen verbindet. Wegen Verbindungselemente eingeführt. Diese sind nach dem der außerordentlichen Kürze der Erhitzung ist dabei Abkühlen des Ölbades in den Löchern verlötet und 25 eine nennenswerte Schädigung oder Veränderung der halten dann die einzelnen gedruckten Schaltungen ■ isolierenden Unterlagen ausgeschlossen, auch wenn zusammen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß diese aus einem Material. bestehen, das bei längerer das langsame Erhitzen und Abkühlen im ölbad Belastung mit der Schmelztemperatur des verwendeäußerst aufwendig und langwierig ist. Damit Lötmittel ten Hartlötmittels beschädigt würde. Durch eine entaus den Löchern nicht an anderen Stellen der ge- 3° sprechende örtliche Verteilung des Hartlötmittels druckten Schaltungen haftenbleibt, müssen diese vor lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Erhitzen im ölbad mit einem das Lötmittel ab- leicht diejenigen Stellen festlegen, an welchen eine stoßenden Überzug versehen werden, der nach dem Verbindung bewirkt werden soll. Einer besonderen Abkühlen wieder entfernt werden muß. Da der ganze Abdeckung der einzelnen gedruckten Schaltungen Stapel außerdem nach dem Abkühlen vom Öl gerei- 35 oder einer anderen Vorbereitung derselben bedarf es nigt werden muß, sind Zwischenräume zwischen den nicht. Daher können z. B. mehrere gedruckte Schaleinzelnen gedruckten Schaltungen erforderlich. Mit tungen ohne weiteres dicht zu einem Schaltungsmodul dem bekannten Verfahren kann also kein Schaltungs- . gepackt sein.There is known an above method in which documents are used. Making the the through holes in the insulating sub-connections are claimed by means of a short current pulse applied to the connection layers of several printed circuits with an element Soft solder filled out and then the printed only a little time and can be wired with simple means, after you have received a corresponding work-digit. This becomes everyone through the current impulse Device has been combined into a stack, some connecting elements are in fractions of a Sesind, be immersed in an oil bath. As soon as it is heated to such a temperature that the Soft solder by slowly heating the oil-based hard solder and melts the connecting element bath has been melted into with the immediately neighboring ones or with it in connects the holes in the stack with pin-like contact between the lines of cables. Because Fasteners introduced. These are after the extraordinary shortness of the heating Cooling of the oil bath in the holes soldered and 25 any significant damage or change in the then keep the individual printed circuits ■ insulating documents excluded, even if together. This method has the disadvantage that this is made of one material. exist that for longer the slow heating and cooling in the oil bath exposure to the melting temperature of the extreme is laborious and tedious. So that solder would damage the braze. Through an entaus the holes do not have the appropriate local distribution of the brazing agent in other places printed circuits stick, these must be able to use the method according to the invention After heating in the oil bath, slightly set the soldering agent those points where a butting coating are provided, which is to be effected after the connection. A special one Cooling must be removed again. As the whole cover of each printed circuit In addition, stacks have been cleaned of oil after cooling or some other preparation is required gaps between the are not necessary. Therefore z. B. several printed shell individual printed circuits required. With lines easily close to a circuit module the known method can therefore not be a circuit. be packed.

. modul aus bündig aufeinandergestapelten gedruckten Wegen des hohen Schmelzpunktes ist es bei späte-Schaltungen geschaffen werden. Schließlich bringen'40 ren normalen Lötarbeiten, z.B. zum Anbringen von anschließende Lötarbeiten am fertigen Stapel immer Bauelementen, ausgeschlossen, daß sich die Hartlötdie Gefahr mit sich, daß dabei die Verlötungen der verbindungen wieder lösen oder sich ihr Übergangs-Verbindungselemente in einzelnen Löchern wieder widerstand erhöht. Es ist sogar ohne weiteres möggelöst werden. Hch, für die anschließenden normalen Lötarbeiten ein. module made of flush stacked printed circuit boards because of the high melting point be created. Finally, I bring my normal soldering work, e.g. attaching Subsequent soldering work on the finished stack always components, excluded that the hard soldering There is a risk that the soldering of the connections will loosen again or their transition connecting elements resistance increased again in individual holes. It can even be solved without further ado will. Hch, for the subsequent normal soldering work

Letzteren Nachteil vermeidet ein anderes bekanntes 45 relativ hochschmelzendes Lötmittel zu verwenden. Es Verfahren, bei welchem auf zwei Seiten einer isolie- können daher komplizierte' Schaltungsmodule oder renden Unterlage einander gegenüberliegende Lei- gestapelte gedruckte Schaltungen, z. B. für Raumtungszüge durch eine öffnung in der Unterlage hin- fahrtzwecke, hergestellt werden, die erheblich höheren durch miteinander verschweißt werden. Der Schweiß- . ' Temperaturen standhalten als die bekannten, unter Vorgang wird . mittels zweier Elektroden bewirkt, 50 Verwendung relativ niedrigschmelzender Lötmittel zwischen denen die beiden Leitungszüge gegenein- hergestellten Schaltungsmodule. Schließlich haben ander gedruckt und durch die Wärmewirkung des ' temperaturabhängige Ausdehnungs- und Zusammenelektrischen Stromes örtlich erhitzt werden. Mit die- Ziehungsbewegungen keine Wirkung auf hartgelötete sem Verfahren können jedoch keine Verbindungen zwi- Verbindungen, so daß nach dem erfindungsgemäßen sehen Leitungszügen auf verschiedenen, übereinander- 55 Verfahren untereinander verbundene gedruckte Schalgestapelten isolierenden Unterlagen hergestellt werden, hingen eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer besitzenThe latter disadvantage avoids using another known 45 relatively high melting point solder. It Method in which on two sides one isolate can therefore be complicated 'circuit modules or renden underlay opposite lying stacked printed circuits, z. B. for evacuation trains through an opening in the base, the considerably higher can be made for travel purposes by being welded together. The sweat- . 'Withstand temperatures than the known, below Process will. effected by means of two electrodes, 50 using relatively low-melting solder between which the two cable runs are oppositely made circuit modules. Finally have printed differently and through the thermal effect of the 'temperature-dependent expansion and co-electrical Stromes are locally heated. With the- pulling movements no effect on brazed This method, however, can not make connections between compounds, so that according to the invention see lines of cables on various printed formwork stacked one on top of the other insulating pads are produced, hung have an almost unlimited lifespan

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- und auch unter äußerst ungünstigen Umgebungs-The invention is based on the object of providing a

fahren anzugeben, mit dem sich bei relativ geringem bedingungen nicht versagen.to indicate driving that does not fail in relatively low conditions.

Aufwand und in kurzer Zeit mechanisch und elek- ' Verbindungen entstehen beim Erhitzen der Vertrisch einwandfreie Verbindungen zwischen gedruck- 60 bindimgselemente nur dort, wo diese mit dem Hartten Schaltungen herstellen lassen. Dabei soll es keine lötmittel in Berührung gebracht worden sind. Sehr Rolle spielen, ob die zu verbindenden Leitungszüge einfach ist es, dazu mindestens teilweise mit dem dicht benachbart sind oder sich z. B. auf verschie- Hartlötmittel überzogene Verbindungselemente zu denen isolierenden Unterlagen eines Stapels gedruck- verwenden. Relativ großflächige und daher medialer Schaltungen befinden. Ferner sollen geeignete 65 nisch besonders feste Verbindungen erhält man, wenn Verbindungselemente zum Herstellen solcher Verbin- das Hartlötmittel in Form dünner Plättchen zwischen düngen angegeben werden. die Verbindungselemente und die Leitungszüge ge-Effort and in a short time mechanical and electrical 'connections arise when heating the vertically Proper connections between printed binding elements only where they are with the hardness Have circuits made. No solder should have been brought into contact with it. very It matters whether the cable runs to be connected are easy, at least partially with the are closely adjacent or z. B. on various braze coated fasteners where the insulating materials of a stack are printed. Relatively large and therefore more medial Circuits are located. In addition, suitable connections that are particularly strong should be obtained if Connecting elements for producing such connections, the brazing agent in the form of thin platelets between fertilize. the connecting elements and the cable runs

Ausgehend von dem Verfahren der eingangs ge- legt wird.Based on the procedure set out at the beginning.

3 43 4

Die Verwendung einer Silberlegierung als Hartlot- prägniert oder überzogen ist und die mehrere Leimittel wird bevorzugt. Der Schmelzpunkt der verwen- tungszüge 15, 16, 17 usw. aus einem leitfähigen Madeten Hartlötmittel sollte über 425° C liegen. Ver- tall, z.B. aus Kupfer, trägt. Die Leitungszüge sind auf wendet man als isolierende Unterlage der gedruckten die isolierende Unterlage auf beliebige bekannte Weise Schaltungen ein mit Polyurethankunststoff überzo- 5 aufgebracht, z. B. durch Elektroplattieren, durch genes Glasfasergewebe, erhält man den Vorteil, daß Ätzen unter Anwendung eines Abdeckmittels od. dgl. der Polyurethankunststoff als Flußmittel für das Hart- Beim Ausführungsbeispiel sind die einzelnen gedrucklötmittel wirkt, wodurch Verbindungen von besonders ten Schaltungen 10, 11, 12 und 13 untereinander hoher mechanischer Festigkeit entstehen. gleich, doch relativ zueinander so orientiert, wie esThe use of a silver alloy as brazing alloy is impregnated or coated and the several glue means is preferred. The melting point of the used trains 15, 16, 17 etc. from a conductive Madeten Brazing agent should be above 425 ° C. Metal, e.g. made of copper, carries. The cables are open one applies as the insulating pad of the printed the insulating pad in any known manner Circuits a coated with polyurethane plastic 5 applied, z. B. by electroplating by Genes glass fiber fabric, one obtains the advantage that etching using a masking agent or the like. The polyurethane plastic as a flux for the hard In the exemplary embodiment, the individual printing solder acts, whereby connections of particularly th circuits 10, 11, 12 and 13 with each other high mechanical strength arise. the same, but oriented relative to each other as it is

Verbindungselemente zum Durchführen des erfin- io durch Deckungsmarken 18, 19, 20 und 21 angedeutet dungsgemäßen Verfahrens können in verschiedenster ist. Die Leitungszüge 15 bis ,17 usw. bilden dadurch Weise ausgebildet sein. Für die gegenseitige Verbin- das bestimmte Leitungsschema, das für eine gedung gestapelter gedruckter Schaltungen hat sich ein wünschte Schaltung erforderlich ist. Die sich in gegen-Verbindungselement in Form eines mit einem Hart- seitiger Deckung befindlichen gedruckten Schaltungen lötmittel überzogenen Kupferstiftes besonders be- 15 können unter der Einwirkung von Wärme und Druck währt. Für das anschließende Anlöten von Bauteilen zu einem geschichteten Verband vereinigt werden, ist als Verbindungselement ein Röhrchen oder eine wodurch das in F i g. 2 gezeigte Schaltungsmodul 22 Hülse besonders geeignet, die an einem Ende einen entsteht, der sich aus acht gedruckten Schaltungen radial vorspringenden Wulst aufweist, mit dem sie entsprechend den Schaltungen 10 bis 13 nach Fig. 1 nach dem Einsetzen in ein Loch auf dem angrenzen- 20 zusammensetzt und bei dem die Leitungszüge das den Leitungszug aufliegt. Verbindungselemente in Leitungsschema 23 bilden. Selbstverständlich. sind Form von Kupferscheiben, die mindestens eine radial andere Anordnungen der Leitungszüge möglich,
wegstehende Lasche aufweisen, ergeben Verbin- An den Stellen, an denen die Leitungszüge auf denConnecting elements for performing the inven- io indicated by cover marks 18, 19, 20 and 21 according to the method can be in the most varied. The cable runs 15 to 17, etc. thereby form a way of being designed. A desired circuit is required for the mutual connection of the specific wiring diagram that has been used for a stacked printed circuit board. The copper pins coated in counter-connecting element in the form of a printed circuit solder-coated with a hard-sided cover can particularly endure under the action of heat and pressure. For the subsequent soldering of components to be combined to form a layered association, a small tube or a connecting element whereby the in FIG. 2, the circuit module 22 shown in FIG composed and in which the cable runs that the cable run rests on. Form connecting elements in wiring diagram 23. Of course. are in the form of copper washers that allow at least one radially different arrangement of the cable runs,
Have protruding tab, result in connec- At the points where the cable runs on the

düngen mit besonders großen Kontaktflächen zu den übereinanderliegenden Unterlagen elektrisch mitein-Leitungszügen. Zur Herstellung von Verbindungen 25 ander verbunden werden sollen, wird das Modul 22 zwischen übereinanderliegenden gedruckten Schal- mit durchgehenden Bohrungen versehen (vgl. Fig. 3). tungen werden die Kupferscheiben wie die Schal- Diese Bohrungen oder Löcher können mit Hilfe.von tungen übereinander gestapelt. Die Anpassung an ver- Drahtbohrern 24 oder auf beliebige andere geeignete schiedene Schaltungsmuster der einzelnen gedruckten Weise hergestellt werden. Die Anzahl der Bohrungen Schaltungen ist dabei durch eine entsprechende Aus- 30 richtet sich natürlich nach der jeweils notwendigen richtung der Laschen besonders einfach. Wenn L-för- Anzahl von Verbindungen zwischen den übereinmige Laschen an den Kupferscheiben vorgesehen anderliegenden gedruckten Schaltungen,
sind, können dabei sich auch seitlich neben den In jedes Loch im Modul wird ein elektrisch leiten-fertilize with particularly large contact areas to the superimposed substrates electrically mitein-cable runs. In order to produce connections 25 to be connected to each other, the module 22 is provided with through bores between superimposed printed formwork (cf. FIG. 3). These holes or holes can be stacked on top of each other with the help of lines. Adaptation to wire drills 24 or any other suitable various circuit pattern of the individual printed matter can be made. The number of bores and circuits is particularly simple by means of a corresponding alignment, of course, depending on the direction of the tabs required in each case. If L-för- number of connections between the congruent lugs on the copper washers provided on other lying printed circuits,
In each hole in the module there is an electrically conductive

Löchern erstreckende Leitungszüge erfaßt werden. des Verbindungselement, z.B. der in Fig. 6 inLines extending through holes are detected. of the connecting element, for example that shown in Fig. 6 in

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema- 35 größerem Maßstabe dargestellte Verbindungsstift 25,· tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- eingeführt (vgl. Fig. 4). Der Verbindungsstift25 ist spielen näher erläutert. durch einen massiven Kern 26 aus Kupfer oderThe invention is shown in the following on the basis of a connecting pin 25 shown on a larger scale, · Table drawings on several Ausführungsbei- introduced (see. Fig. 4). The connecting pin 25 is play explained in more detail. by a solid core 26 made of copper or

Es zeigt Nickel gebildet, welcher auf der Außenseite einenIt shows nickel formed, which has a on the outside

F i g. 1 die auseinandergezogene perspektivische Überzug 27 aus einem Hartlötmittel, z. B. einer Darstellung eines Schaltungsmoduls aus vier gedruck- 40 Silberhartlötlegierung, trägt. An Stelle eines massiven ten Schaltungen, Kernes 26 kann auch ein Röhrchen öder ein DrahtF i g. 1 shows the exploded perspective coating 27 of a brazing agent, e.g. B. one Representation of a circuit module made of four printed 40 silver braze alloy, carries. Instead of a massive one th circuits, core 26 can also be a tube or a wire

F i g. 2 die Draufsicht auf ein Schaltungsmodul aus benutzt werden,
acht einzelnen gedruckten Schaltungen nach Fig. 1, Wegen der hohen Schmelz- und FließtemperaturF i g. 2 the plan view of a circuit module from can be used,
eight individual printed circuits according to Fig. 1, because of the high melting and flow temperature

F i g. 3 das Schaltungsmodul der F i g. 2 beim der Hartlötmittel können die gebräuchlichen Heiz-Bohren eines Loches, 45 mittel, Lötkolben, Lötlampen od. dgl., nicht benutztF i g. 3 the circuit module of FIG. 2 when the brazing agent can use the common heating drilling a hole, 45 medium, soldering iron, blowtorch or the like, not used

F i g. 4 das Schaltungsmodul nach F i g. 2 mit werden, um die Temperatur des Verbindungsstiftes 25 einem in das Loch eingeführten Verbindungsstift, bis zum Schmelzen des Hartlötmittels zu erhöhen,F i g. 4 the circuit module according to FIG. 2 to determine the temperature of the connecting pin 25 a connecting pin inserted into the hole to raise until the braze has melted,

Fig. 5 das Schaltungsmodul nach Fig. 2 mit an ohne daß gleichzeitig eine Beschädigung der ispden Verbindungsstift angelegten Elektroden, · lierenden Unterlagen des Moduls eintritt. Daher wird5 shows the circuit module according to FIG. 2 without damaging the dispden at the same time Electrodes applied to the connecting pin, liner pads of the module enters. Hence will

Fig. 6 einen Verbindungsstift im Schnitt, 50 der Verbindungsstift mit Hilfe eines kurzen elektri-6 shows a connecting pin in section, 50 the connecting pin with the aid of a short electrical

F i g. 7 die perspektivische Darstellung einer Ver- sehen Stromimpulses erhitzt, der von einem Generabindungsstelle zwischen einem Verbindungsstift und tor 28 erzeugt und über Elektroden 29 und 30 zugemehreren Leitungszügen eines Schaltungsmoduls unter führt wird, welche einander angenähert und gegen Fortlassung des Isoliermaterials, die Enden des Verbindungsstiftes 25 gedrückt werdenF i g. 7 shows the perspective view of an oversight current pulse which is heated by a generator connection point generated between a connecting pin and gate 28 and connected via electrodes 29 and 30 Lines of a circuit module under leads, which approached and against each other Omission of the insulating material, the ends of the connecting pin 25 are pressed

Fig. 8 die Draufsicht auf eine Verbindung zwi- 55 (vgl. Fig. 5). Zweckmäßig ist ein Generator mit ansehen einem Verbindungselement in einer anderen gebauten, gegen die Enden des Stiftes 25 druckbaren Ausführungsform und Leitungszügen einer gedruckten Elektroden vorgesehen. Der Generator kann mit Schaltung, einem Zeitgeber versehen sein,. mit_: welchem die Im-8 shows the top view of a connection between 55 (cf. FIG. 5). A generator is expediently provided with a connecting element in another built embodiment which can be printed against the ends of the pin 25 and lines of a printed electrode. The generator can be provided with circuitry, a timer. with _: who the im-

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 8, . pulsdauer festlegbar ist. Einwandfreie Ergebnisse9 shows a section along the line 9-9 in FIG. pulse duration is determinable. Impeccable results

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines 60 wurden mit einem Generator mit einer Leistung von Teils einer gedruckten Schaltung mit einer weiteren . 3 kVA erzielt, bei dem elf Spannungsabgriffe vor-Ausführungsform eines Verbindungselementes. ' handen waren, die an den Elektroden SpannungenFig. 10 is a perspective view of a 60 were with a generator with a power of Part of a printed circuit with another. 3 kVA achieved with the eleven voltage taps in front of the embodiment of a connecting element. There were voltages at the electrodes

Gemäß Fig. 1 setzt sich ein Schaltungsmodul aus von etwa 1,05 bis etwa 1.60 V in annähernd gleichmehreren einzelnen übereinandergestapelten gedruck- mäßiger Abstufung lieferten. Bei diesem Generator ten Schaltungen 10, 11, 12, 13 usw. zusammen. Die 65 genügte in Verbindung mit den Stiften 25 eine Stromgedruckten Schaltungen umfassen jeweils eine isolie- impulsdauer von nur wenigen Perioden der Netzrende Unterlage 14 aus Kunststoff oder Glasfaser- spannung, um das Hartlötmittel des Überzuges 27 material, die mit einem isolierenden Kunststoff im- zum Schmelzen und Fließen zu bringen und so eineAccording to FIG. 1, a circuit module consists of approximately 1.05 to approximately 1.60 V in approximately equal numbers individual stacked print-like gradations. With this generator th circuits 10, 11, 12, 13, etc. together. The 65 was enough in connection with the pens 25 a current printed Circuits each have an insulation pulse duration of only a few periods of the network end Base 14 made of plastic or glass fiber tension to hold the brazing agent of the coating 27 material that melts and flows with an insulating plastic im- and such a thing

feste, elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Stift 25 und den angrenzenden Leitungszügen 15,16, 17 usw. in den verschiedenen Schichten des Moduls 22 zu erzielen. Dabei bildet das Hartlötmittel typischerweise eine Kehlnaht 31 an jeder Verbindungsstelle, welche sich über eine erhebliche Strecke 32 längs jeden Leitungszuges erstreckt und eine temperaturbeständige, elektrisch leitende Verbindung von hoher mechanischer Festigkeit gewährleistet, die in der Praxis so groß ist, daß die Verbindungsstelle selbst dann nicht zerstört wird, wenn man das Isoliermaterial bis zum Freilegen der Leitungszüge abreißt (vgl. Fig. 7).solid, electrically conductive connection between the pin 25 and the adjacent cable runs 15, 16, 17 etc. in the various layers of the module 22. In doing so, the braze typically forms a fillet weld 31 at each junction, which extends for a considerable distance 32 longitudinally each line extends and a temperature-resistant, electrically conductive connection of high Mechanical strength guaranteed, which is so great in practice that the connection point itself is then not destroyed if the insulating material is torn off until the lines are exposed (see Fig. 7).

Die isolierenden Unterlagen können aus Glasfasergewebe bestehen, das mit einem isolierenden Harz, z.B. mit einem Polyurethankunststoff, imprägniert, ist. Geeignet ist ein bekanntes Zweikomponentenharz auf Pqlyurethanbasis, das bei K)O⁰C 4 Stunden gehärtet werden muß und im gehärteten Zustand eine Shore-A-Härte von 80, eine Dehnung von 150%, eine Zugfestigkeit von etwa 92 kg/cm², eine Wasserabsorption von 1,1 °/o bei 24stündigem Eintauchen, einen elektrischen Verlustfaktor von 0,08 bei 25° C sowie eine relative Dielektrizitätskonstante von 4,6 besitzt. Die Viskosität nach Brookf ield beträgt 9000 bei 25⁰C und 300 bei 80" C. Durch Verwendung dieses oder ähnlicher Harze erhält man eine isolierende Unterlage von geringer Dicke und guter Haltbarkeit. Auch Polyesterharze, z. B. Polyethylenterephthalat, können zur Imprägnation oder Herstellung eines Überzuges bei der Erzeugung der isolierenden Unterlagen 14 verwendet werden.The insulating pads can consist of fiberglass fabric which is impregnated with an insulating resin, for example with a polyurethane plastic. A known two-component resin based on polyurethane is suitable, which has to be cured at K) O ⁰ C for 4 hours and in the cured state has a Shore A hardness of 80, an elongation of 150%, a tensile strength of about 92 kg / cm ² , a Water absorption of 1.1% after immersion for 24 hours, an electrical dissipation factor of 0.08 at 25 ° C and a relative dielectric constant of 4.6. The viscosity after Brookf ield is 9000 at 25 ⁰ C and 300 at 80 "C. By using this or similar resins are also as polyethylene terephthalate receives an insulating substrate having a small thickness and good durability. Polyester resins such., Can be used for impregnation or production a coating can be used in the production of the insulating substrates 14.

Ein- typischer Verbindungsstift 25 umfaßt einen Kupferkern 26 mit einem Durchmesser von etwa 0,7 mm, dessen Überzug 27 aus einem Hartlötmittel etwa 75 [im dick ist. Der Überzug 27 kann den Kern 26 ganz bedecken, doch endet er vorzugsweise ein kurzes Stück vor dessen Enden, um zu verhindern, daß das Hartlötmittel auf die Elektroden übertritt.A typical connector pin 25 includes a copper core 26 approximately in diameter 0.7 mm, the braze coating 27 of which is approximately 75 [µm] thick. The coating 27 can be the core 26 completely, but preferably ends a short distance before the ends to prevent that the braze spreads onto the electrodes.

Verwendbare Hartlötmittel sind beispielsweise die folgenden Silberhartlötlegierungen:Examples of brazing agents that can be used are the following silver brazing alloys:

Zusammensetzungcomposition 80⁰Zo80 ⁰ Zo CuCu 5 ⁰Zo5 ⁰ Zo PP. SchmelzEnamel FließFlow 30⁰Zo30 ⁰ Zo CuCu 10⁰O10 ⁰ O SnSn punktPoint punktPoint 15".OAg15 ".OAg 28⁰Zo28 ⁰ Zo CuCu -—- ⁰C ⁰ C °C° C 1.1. 60⁰OAg60 ⁰ OAg 61,5 ⁰Zo Ag 24⁰Zo61.5 ⁰ Zo Ag 24 ⁰ Zo CuCu 14,5°14.5 ° ο Inο In 640640 700700 2.2. 72⁰ZoAe72 ⁰ ZoAe 600600 720720 3.3. 775775 775775 4.4th 630630 710710

Zum Verbinden des Stiftes 25 mit den Leitungszügen des Schaltungsmoduls 22 durch Hartlöten wurden Wolframelektroden mit einem Durchmesser von etwa 1,6 mm benutzt. Mit Hilfe der Elektroden wurde eine Druckkraft von etwa 2.25 kp auf die Enden des Stiftes 25 aufgebracht und dem Stift ein etwa 0,2 Sekunden dauernder Stromimpuls zugeführt, welcher dem Generator 28 an der elften Anzapfung für die Spannung 1,6 V entnommen wurde. Die Tatsache, daß eine Hartlötung bewirkt wurde, ließ sich an der nahezu augenblicklichen Erhitzung des Stiftes erkennen, bei der sich eine kleine Rauch- oder Dampfwolke durch den in der unmittelbaren Nähe des Verbindungsstiftes zum Verdampfen gebrachten Kunststoffes bildete. Trotzdem wurde weder der Zusammenhang des Isoliermaterials in bemerkbarem Ausmaß verändert, noch trat eine Verkohlung ein.To connect the pin 25 to the lines of the circuit module 22 by brazing Tungsten electrodes with a diameter of about 1.6 mm are used. With the help of the electrodes was a compressive force of about 2.25 kp is applied to the ends of the pin 25 and the pin a about 0.2 seconds continuous current pulse fed to the generator 28 at the eleventh tap for the Voltage 1.6 V was taken. The fact that brazing was effected was evident from the recognize almost instantaneous heating of the pen, with a small cloud of smoke or steam due to the vaporizing of the plastic in the immediate vicinity of the connecting pin formed. Nevertheless, neither the connection of the insulating material was noticeable Changed extent, charring still occurred.

Bei den angegebenen Bedingungen handelt es sich um die optimalen Bedingungen für das Hartlöten des Stiftes. Natürlich können andere Kombinationen von Spannung und Impulsdauer für Stifte 25 mit einem Überzug aus einem anderen Hartlötmittel oder mit anderem Durchmesser erforderlieh sein, um eine einwandfreie Hartlötverbindung zu gewährleisten.The specified conditions are the optimal conditions for brazing the Pen. Of course, other combinations of voltage and pulse width for pins 25 can be used with a Coating made of a different brazing agent or with a different diameter may be required in order to achieve a perfect To ensure brazed connection.

In entsprechender Weise können mit dem geschilderten Verfahren auch hartgelötete Verbindungen anCorrespondingly, brazed connections can also be made using the method described

ίο nur einschichtigen gedruckten Schaltungen hergestellt werden. Ferner können gegebenenfalls anders aus-. gebildete Verbindungselemente angewandt werden.ίο only made single-layer printed circuit boards will. Furthermore, if necessary, different. formed fasteners are applied.

In den Fig. 8 und 9 ist ein Verbindungselement in Form eines RÖhrchens bzw. einer Hülse 49 dargestellt, das zur Verbindung eines elektrischen Bauelementes mit einem Leitungszug 41 auf einer isolierenden Unterlage 42 dient. Die Hülse 40 wird in ein Loch 44 in der Unterlage 42 eingeführt. Zwischen einer Schulter 43 an der Hülse 40 und dem Leitungszug 41 wird.eine dünne Scheibe bzw. ein Streifen 45 aus einem der oben erläuterten Hartlötmittel angeordnet. Es ist nicht erforderlich, die gesamte Hülse 40 zu erhitzen, um den Streifen 45 zum Schmelzen zu bringen. Daher ist eine untere, aus Kupfer bestehende Elektrode 46 für die Erhitzung der Hülse mit einer Vertiefung 47a versehen, in der das untere Ende der Hülse aufgenommen wird. Die obere Elektrode 47 besteht aus Molybdän und besitzt in einem typischen Fall einen Außendurchmesser, der etwas größer, z.B.8 and 9 show a connecting element in the form of a tube or a sleeve 49, that for connecting an electrical component with a cable 41 on an insulating base 42 is used. The sleeve 40 is in a hole 44 is introduced in the pad 42. Between a shoulder 43 on the sleeve 40 and the cable run 41 is arranged a thin disk or a strip 45 of one of the brazing agents explained above. It is not necessary to heat the entire sleeve 40 in order to melt the strip 45 bring. Therefore, a lower, made of copper electrode 46 for heating the sleeve with a Recess 47a is provided in which the lower end of the sleeve is received. The top electrode 47 is made of molybdenum and, in a typical case, has an outside diameter that is slightly larger, e.g.

etwa 1,25 mm größer als der Außendurchmesser des oberen Endes der Hülse 40, ist. Die Molybdänelektrode 47 wird durch Hindurchleiten eines Stromimpulses erhitzt und erhitzt den Hartlötmittelstreifen 45 bis zum Schmelzen durch Wärmeleitung über die Hülse 40. Typische Hülsen aus Kupfer haben einen Außendurchmesser von etwa 0,8 mm, eine Schulter 43 mit einem Durchmesser von etwa 1,2 mm und eine durchgehende Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm. Bei Benutzung der vierten Generatoranzapfung für 1.2 V und einer auf die Hülse aufgebrachten Druckkraft von etwa 1,6 kp läßt sich eine einwandfreie Hartlötung mit einem Stromimpuls von ungefähr 83 [isec Dauer erzielen. Es wurde festgestellt, daß sich die hartgelötete Verbindung verbessert, wenn die Unterlage 42 mit einem Polyurethanharz überzogen ist. Jedoch erhält man auch bei anderen harzähnlichen Imprägnierungsmitteln oder Überzügen gute Ergebnisse. Es ist möglich, eine Hartlötung durchzuführen, ohne das die Unterlage verkohlt oder auf andere Weise beschädigt wird.about 1.25 mm larger than the outer diameter of the upper end of the sleeve 40 is. The molybdenum electrode 47 is heated by passing a pulse of current through it and heats the braze strip 45 until it melts by conduction through the sleeve 40. Typical sleeves made of copper have a Outside diameter of about 0.8 mm, a shoulder 43 with a diameter of about 1.2 mm and a through hole with a diameter of about 0.5 mm. When using the fourth generator tap for 1.2 V and a compressive force of about 1.6 kp applied to the sleeve can be Achieve a perfect brazing with a current pulse of about 83 [isec duration. It was determined, that the brazed connection improves when the pad 42 is coated with a polyurethane resin is covered. However, other resin-like impregnation agents also give or Coatings give good results. It is possible to braze without removing the backing becomes charred or otherwise damaged.

In F i g. 10 ist ein weiteres Verbindungselement 50 zur gegenseitigen Verbindung von Bauelementen oder Leitungszügen von gestapelten gedruckten Schaltungen gezeigt. Das Verbindungselement 50 ist durch eine kleine Kupferscheibe 51 gebildet, deren Durchmesser dem jeweiligen Zweck angepaßt ist und in der Größenordnung des Durchmessers des Stiftes 26 nach Fig. 6 liegt. Auf beide Flachseiten der Kupferscheibe sind Überzüge 52 und 53 aus einer Silberhartlötlegierung aufgebracht. Von der Scheibe 51 steht in radialer Richtung eine Lasche 54 weg, die mit einem Hartlötmittel überzogen ist oder mindestens auf ihrer Unterseite eine dünne Schicht aus einem Hartlötmittel trägt.In Fig. 10 is a further connecting element 50 for the mutual connection of components or Cable runs of stacked printed circuit boards shown. The connecting element 50 is through formed a small copper disk 51, the diameter of which is adapted to the respective purpose and in the The order of magnitude of the diameter of the pin 26 according to FIG. 6 is. On both flat sides of the copper washer coatings 52 and 53 made of a silver braze alloy are applied. The disk 51 is in a radial direction Direction away from a tab 54 which is coated with a brazing agent or at least on its underside carries a thin layer of a brazing agent.

Um eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement 50 und einem Leitungszug 55 auf einer isolierenden Unterlage 56 herzustellen, wird die Unterlage mit einer Bohrung zur Aufnahme der Scheibe 51In order to establish a connection between the connecting element 50 and a cable run 55 on an insulating To produce a base 56, the base is provided with a bore for receiving the disk 51

versehen. Das Verbindungselement wird so angeordnet, daß die Lasche 54 am Leitungszug 55 anliegt. Dabei ist es gemäß Fig. 10 möglich, eine Säule aus Verbindungselementen 50, 50' und 50" aufzubauen, die sich Ende an Ende berühren und eine Verbindung zwischen dem Leitungszug 55 und Leitungszügen 57 und 58 der aufeinanderliegenden gedruckten Schaltungen herstellen. Mit einer an der Oberseite des oberen Verbindungselementes 50 und einer an der Unterseite des untersten Verbindungselementes 50" angelegten Elektrode werden die Verbindungselemente 50, 50' und 50" aufeinandergedrückt. Beim Hindurchleiten eines Stromimpulses durch die Verbindungselemente wird das auf ihren Flachseiten und an den Laschen 54 vorhandene Hartlötmittel zum Schmelzen gebracht, so daß eine mechanisch sehr feste und elektrisch leitende Verbindung zwischen den Verbindungselementen und zwischen den Laschen und den Leitungszügen 55, 57 und 58 entsteht.Mistake. The connecting element is arranged in such a way that the tab 54 rests against the cable run 55. It is possible according to FIG. 10 to have a column Build up connecting elements 50, 50 'and 50 ", which touch end to end and a connection between the line 55 and lines 57 and 58 of the superimposed printed Make circuits. With one on the top of the upper connector 50 and one on The connecting elements become the electrode placed on the underside of the lowermost connecting element 50 ″ 50, 50 'and 50 "pressed together. When a current pulse is passed through the connecting elements the braze present on their flat sides and on the tabs 54 becomes the Brought melting, so that a mechanically very strong and electrically conductive connection between the Connecting elements and between the tabs and the cable runs 55, 57 and 58 is created.

Natürlich kann man Abänderungen bezüglich der Form und den Abmessungen der Scheibe 51 und der Lasche 54 zur Anpassung an verschiedene Schaltungen vorsehen. Mit L-förmigen Laschen an der Scheibe 51 ist es z. B. möglich, eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement 50 und einem nicht radial verlaufenden Leitungszug herzustellen. Auch ist es beispielsweise möglich, verseilte Verbindungselemente zu verwenden, die Litzen aus Kupfer und einer Silberhartlötlegierung umfassen, oder bei denen die einzelnen Kupferdrähte mit einer Umhüllung oder Bewicklung aus einer Silberhartlötlegierung versehen sind. Eine allerdings weniger zweckmäßige Möglichkeit besteht darin, die Leitungszüge der gedruckten Schaltung zu plattieren oder auf andere Weise mit einer Schicht aus einer Silberhartlöilegierung zu versehen oder Schichten aus deren Legierungsbestandteilen aufzubringen, die bei der Erhitzung durch einen Diffusionsvorgang eine Verbindung zu einem Verbindungselement ohne Überzug herstellen. Bei allen diesen Verbindungen ist es durch die Ver-Wendung geeigneter Hartlötmittel und isolierender Unterlagen aus Kunststoff, die nicht verdampfen, sondern nur verkohlen, wenn sie der Hartlöttemperatur ausgesetzt werden, möglich, saubere und feste Verbindungen herzustellen. Dabei werden so gleichmäßige Ergebnisse erzielt, daß der Anteil des Ausschusses auch bei den kompliziertesten Schaltungsmoduln oder gestapelten gedruckten Schaltungen sehr gering bleibt oder sich überhaupt kein Ausschuß ergibt.Of course, changes can be made to the shape and dimensions of the disc 51 and the Provide tab 54 for adaptation to various circuits. With L-shaped tabs on the Disk 51 is z. B. possible, a connection between the connecting element 50 and a Establish a cable run that does not run radially. It is also possible, for example, to use stranded connecting elements, the strands made of copper and a silver braze alloy, or in which the individual copper wires are clad or wrapping made of a silver braze alloy. A less useful one, however Possibility is to plate the lines of the printed circuit or on other Way to provide a layer of a silver brazing alloy or layers of their alloy components to apply, which when heated by a diffusion process a connection to a connecting element without a coating. In all of these connections it is through the usage suitable brazing agents and insulating plastic pads that do not evaporate, but only char when exposed to the brazing temperature, possible clean and solid Make connections. The results are so even that the portion of the committee even with the most complex circuit modules or stacked printed circuit boards remains low or there is no scrap at all.

Claims

Patent claims:

1. Process for making soldered electrical connections between printed circuits, especially between stacked printed circuits, in which the insulating Provide through holes in the circuit documents in the area of the cable runs and electrically conductive into the holes, at least in the areas adjoining the line tracks, brought into contact with a solder Connecting elements are introduced, characterized in that a brazing agent is used and the fasteners-through one at their ends to both Sides of the pads applied a short current pulse to the braze, but not that Material of the connecting elements and the lines of cables causing melting temperature be heated.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least partially with the Braze clad fasteners can be used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the brazing agent is in the form thin plate is placed between the connecting elements and the cable runs.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a brazing agent Silver alloy is used.

5. The method according to claim 1 or 4, characterized in that as an insulating pad fiberglass fabric covered with polyurethane plastic is used.

6. Connecting element for performing the method according to claim 3, 4 or 5, characterized by a copper pin (26) coated with a brazing agent (27).

7. connecting element for performing the method according to any one of claims 1 to 5, characterized by a bead (43) having a radially projecting bead at one end Sleeve (40).

8. Connecting element for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized by a copper washer having at least one radially projecting tab (54) (51).

9. Connecting element according to claim 8, characterized by an L-shaped tab.

1 sheet of drawings 109 633/153