DE1591751A1

DE1591751A1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE1591751A1
Application number: DE1967T0035169
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl-Ing Maute
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-11-02
Filing date: 1967-11-02
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE1591751C3; DE1591751B2

Description

l'Schaltungsanordnung11 Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und besteht darin, daß eine isolierende Trägerplatte mit Leitbahnen versehen ist, die im Zentrum der Trägerplatte mit den Elektroden mindestens eines elektrischen Bauelementes verbunden sind und zu großflächigen Anschlußkontakten am Außenrand der Trägerplatte führen, und daß zentrisch auf dem Trägerkörper ein das elektrische Bauelement umschließender, die großflächigen Anschlußkontakte freilassender AbschlußkÖrper angeordnet ist, desen Querschnitt dem von Vertiefungen oder Aussparungen einer gedruckten Schaltungsplatte entspricht, so daß durch Einfügen des AbschlußkÖrpers in eine Aussparung odei Vertiefung der Schaltungsplatte die großflächigen Anschlußkontakte der Trägerplatte mit entsprechenden Anschlußkontakten der Schaltungsplatte in Berührung kommen.
Als elektrische Bauelemente können Halbleiterbauelemente aller Art, wie Dioden, Transistoren und Integrierte Schaltungen, verwendet mrden. Auf den Trägerkörper können auch Bauelemente aufgedruckt oder aufgedampft und hierbei gleichzeitig mit den Anschlußkontakten d4v Leitbahnen in der Mitte der Trägerplatte in Verbindung gebracht werden. Solche Dünnachichtbauelemente bestehen hauptsächlich aus Widerständen und Kapazitäteri. Es wurde bereits ein Kontaktierungsverfahren zum Aufbau von Schaltungen angegeben, bei dem HalbleiterkÖrper mit ihren auf einer Oberflächenseite angeordneten metallischen Elektroden der im Halbleiterkörper enthaltenen Bauelemente direkt auf Leitbahnen einer gedruckten Schaltungsplatte aufgesetzt werden. Durch LÖten oder durch Thermokompression stellt man anschliessend eine drahtfreie, elektrische Verbindung zwischen den Elektroden der Halbleiterbauelemente und den Leitbahnen einer Dünnfilmschaltung oder einer gedruckten Sclialtungsplatte her. Diesen Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die extrem kleinen Halbleiterkörper nur äußerst schwierig auf die Anschlußkontakte der gedruckten Schaltungsplatte einjustiert werden können. Ferner sind bei einem derartigen Verfahren die Halbleitorbauelemente ungeschützt äußeren Einflüssen ausgesetzt. Eine nach dem bekannten Verfahren hergestellte Schaltung wird daher auf Temperaturänderungen der Umgebung äußerst empfindlich reagieren, und es besteht die Gefahr, daß die Halbleiterbauelemente durch mechanische Einwirkung beschädigt oder zerstört werden. Um für den Aufbau von Schaltungen handliche und geschützte Einzelbausteine zu erhalten, worden daher die Halbleiterkörper vielfach in Kunatstoffgehäuse eingebettet, aus denen band- oder drahtförntige Elektrodenzuleitungen herausragen. Diese Elektrodenzuleitungen werden beim Einbau der Schaltungsbausteine In eine gedruckte Schaltungsplatte mit. den Leitbahnen der Schaltung im allgemeinen durch Löten verbunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun der Gedanke und die Aufgabe zugrunde, Schaltungsbausteine anzugeben, die handlich sind, keine draht- oder bandförmigen, leicht verbiegbareq aus einem Gehäuse herausragendenZuleitungen aufweisen, sich mit den in der Aufdampf- und Halbleitertechnik üblichen und leicht beherrschbaren Verfahren rationell herstellen lassen, ohne einen komplizierten Justierprozess in eine gedruckte Schaltungsplatte eingebaut und auf einfache Weise aus der gedruckten Schal.tung herausgenommen und,durch andere Schaltungsbausteine ersetzt werden können.
Zur Herstellung derartiger Schaltungsbausteine wird erfindungsgemäß ein Einheitsgehäuse verwendet, das aus einer Trägerplatte und einem zentrisch auf die Trägerplatte aufgebrachten Abschlußkörper besteht. Der Abschlußkörper umschließt hierbei ein oder mehrere elektrische Bauelemente. Die Trägerplatte weist an ihrer dem Abschlußkörper zugewandten Oberflächenseite aufgedampfte oder aufgedruckte Leitbahnen auf, die von Anschlußkontakten im Zentrum der Trägerplatte zu großflächigen Anschlußkontakten am Außenrand der Trägerplatte führen. Etwa in die . Mitte der Trägerplatte wird nun beispielsweise ein Halbleiterkörper aufgesetzt, dessen Elektroden z.B. mit Hilfe dünner' Drähte mit den Anschlußkontakten der auf dem Trägerkörper verlaufenden Leitbahnen durch Thermokompression elektrisch leitend verbunden werden. Anschließend wird der HalbleiterkÖrper und dessen Kontaktstellen mit den Leitbahnen mit einem Abschlußkörper bedeckt, der vorteilhafterweise aus einem gieß-und aushärtbaren Kunststoff besteht. Der AbschlußkÖrper wird vorteilhafterweise in einer entsprechenden Spritzgußvorrichtung auf den Trägerkörper mit einer bestimmten Form und Höhe aufgebracht. Der Abschlußkärper läßt hierbei die großflächigen Anschlußkontakte auf dem TrägerkÖrper unbedeckt, so daß man pilz- oder T-förmige Gehäuse-ohne verbiegbare Teile erhält. Der oder die Halbleiterkörper oder andere elektrische B-uelemente sind geschützt und vakuumdicht in die den Abschlußkörper bildende Kunatstoffmassg eingebettet.
Das so hergestellte Gehäuse läßt sich nun auf äußerst einfache Weise in eine gedruckte Schaltungsplatte einsetzen. Unter einer gedruckten Schaltungsplatte ist hierbei eine isolierende Unterlage zu verstehen, die einem Verknüpfungs- oder Netz plan entsprechende Leitungen in aufgedruckter Form aufweist, durch die Schaltungsbausteine, mit denen die Schaltungsplatte bestückt wird, zu einer meist komplizierten Schaltung miteinander verknüpft werden. Eine derartige Schaltungsplatte wird nach der Erfindung mit Aussparungen versehen, um die die Anschlußkontakte der Leitbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatte gruppiert sind. In diese Aussparungen werden die AbschlußkÖrper des beschriebenen Gehäuses so eingeführt, daß die großflächigen Anschlußkontakte der Leitbahnen des Trägerkörpers mit'den Anschlußkontakten de.r Leitbahnen auf der Schaltungsplatte in Berührung kommen. Durch die Form des AbschlußkÖrpers und die dieser Form entsprechende Aussparung der Schaltungsplatte ergibt sich bei entsprechender Anordnung der Leitbahnen am Gehäuse und auf der Schaltungsplatte automatisch eine gegenseitige Justierung der einander entsprechenden Anschlußkontakte, so daß der frÜher notwendige, komplizierte und aufwendige Justierprozess entfällt. Die bestückte Schaltungsplatte kann nun in einem Durchlaufofen erwämt werden, so dag die mit einem niederschmelzenden Lot beschichteten Anschlußkontakte miteinander verbunden werden. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß die Löttemperatur nicht wesentlich über der Temperatur liegt, bei der die Formbeständigkeit des Gehäusekunststoffes nicht mehr gewährleistet ist.
Es empfiehlt sich daher, die Kontaktstellen der Leitbahnen am Gehäuse und auf der Schaltungsplatte mit einem Indium- oder Zinnlot zu beschichien.
Eine andere, äußerst vorteilhafte Verbindung zwischen den Kontaktotellen den Geh4uses und denjenigen der Schaltungsplatte läßt sich durch eine einfache Druck- oder Anpresskontaktierung erzielen. Hierzu wird der Abschlußkörper des Gehäuses so ausgebildet, daß das Gehäuse wie ein Druckknopf oder wie ein Korken in entsprechende Aussparungen der Schaltungsplatte eingesetzt werden kann, so daß die Anschlußkontakte der Leitbahnen auf dem Trägerkörper des Gehäuses gegen die Anschlußkontakte der Leitbahnen auf der Schaltungsplatte gepresst werden. Bei dieser Kontaktierungsweise ist das Austauschen und Ersetzen der Schaltungsbausteine besonders einfach.
Die Erfindung soll im weiteren noch anhand eines AusfÜhrungsbeispieles näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 2 zeigt das Gehäuse im Schnitt.
Figur 3 zeigt eine gedruckte Schaltungsplatte mit den Aussparungen zum Einsetzen der erfindungsgemäßen Schaltungsbausteine, während in Figur 4 die fertig bestückte Schaltungsplatte im Schnitt dargestellt ist.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine rechteckige Trägerplatte 1, die aus einem Kunststoff, Keramik oder einem anderen isolierenden Material besteht. Auf dem TrägerkÖrper sind Leitbahnen 2 ange-# ordnet, die von der Mitte der Trägerplatte zu großflächigen, verdickten Anschlußkontakten 3 am Axißenrand der Trägerp.latte führen. Wie die Figur 2 zeigt, wird ein Halbleiterköxper 4, der einen oder mehrere Transistoren und/oder mehrere Dioden oder eine integrierte Halbleiterschaltung enthält, mit seinen sämtlich auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers angeordneten Elektroden auf die gleichfalls verdickten, in der Mitte der Schaltungsplatten angeordneten Anschlußkontakte der Leitbahnen 2 aufgesetzt.
Die Elektroden des HalbleiterkÖrpers werden anschließend drahtfrei durch Löten oder durch Thermokompression mit den Anschlußkontakten 5 der Leitbahnen 2 elektrisch leitend verbunden. Wie bereits eingangs ausgeführt wurde, können die Elektroden des Halbleiterkörpers auch mit Hilfe dünner Zuleitungsdrähte mit den Kontaktflächen der Leitbahnen auf dem Trägerkörper verbunden werden.-Anschließend wird der HalbleiterkÖrper 4 und sei'ne Anschlußstellen an die Leitbahnen den Trägerkörpers 1 in einen Abschlußkörper 6 eingebettet. Dieser AbschlußkÖrper wird vorteilhafterweise aus einem gießbaren und aushärtbaren Kunststoff gebildet. Hierfür eignen sich beispielsweise Polyäthylene, Epoxidl;arze, Borharzpresamassen oder Phenolharzpressmassen. Wenn eine lätfreie Kontaktierung der Schaltungsbausteine mit den Leitbahnen der Schaltungsplatte vorgesehen ist, empfiehlt sich die Verwendung eines auch im ausgehärteten Zustand elastischen und bei Druck nachgiebigen Kunststoffes. Der AbschlUßkörper 6 wird vorteilhafterweise unter Verwendung einer Form hergestellt, so daß die Örtliche Lage des AbschlußkÖrpers auf dem Trägerkörper und seine geometrischen Abmessungen genau definiert und reproduzierbar sind. Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Abschlußkörper ist rechteckförmig ausgebildet, es kann jedoch auch eine quadratische oder andere vieleckige Form gewählt werden. Es besteht auch die MÖglichkeit, sowohl die Trägerplatte als auch den Abschlußkörper zylindrisch auszubilden, wobei der Abschlußkörper, dessen Querschnitt kleiner ist als der der Trägerplatte, koaxial auf der Trägerplatte angeordnet wird.
Bei einer zylindrischen Ausbildung des Gehäuses ist es vorteilhaft, den zylindrischen AbschlußkÖrper an seiner Mantelfläche mit einer Nut oder einem vorstehenden Teil. zu versehen, so daß durch ein ent3prechendes Gegenstück in der Aussparung oder V4rtiefung der Schaltungsplatte eine definierte Lage der Trägerplatte auf der Schaltungsplatte gewährleistet wird.
An selner Stirnfläche ist der in Figur 1 und-2 dargestellte Abschlußkörper flansch- oder wulstartig (7) erweitert. Dieser Wulst sorgt dafür, daß der Abschlußkörper in der Aussparung einer Schaltungsplatte druckknopfartig gehaltet wird.

platte zustande konun#t, wirden die Anschlußkontakte der Schaltungsbausteine -enden Anschlußkontakte der gedruckten Schaltungsplatte gepresst. Hierdurch kommt ein .guter elektrischer Kontakt zwischen den einander entsprechen-

Durch die Verwendung der beschriebenen Schaltungsbausteine kann eine gedruckte Schaltungsplatte einfach bestückt und die Bausteine gldchzeitig an die übrige Schaltung angeschlossen werdent indem die Schaltungsbausteine wie Druckknöpfe oder Korken in Aussparungen der Schaltungsplatte eingesetzt werden. Wenn die. Leitbahnen einer Schaltungsplatte mit Hilfe der bekannten und vielfach angewandten Photolacktechnik- hergestellt. werden, ist es vorteilhaft, die Struktur der, Aussparungen mit in die Photoplatte, mit der ein lichtempfindlicher Photolack auf der Metallschicht der isolierenden Platte belichtet wird, aufzunehmen. Anschließend können die nach der Belichtung auf der Photoplatte gekennzeichneten, für die Aussparungen vorgesehenen Bereiche ausgeätzt, ausgestanzt oder ausgebohrt werden. Das beschriebene neue Prinzip einer Schaltungsanordnung läßt sich auf Schaltungen aller Art, wie Verstärker, Speicher, logisnhe Verknüpfungen und dergleichen, anwenden. Es eignet sich besonders für Versuchs- und ExperJmentierzwecke, da die einzelnen Bausteine rasch ausgewechselt werden können. Das beschriebene Prinzip eignet sich jedoch auch besonders fÜr reparatur- und wartungAbedürftige Schaltungen, da die Fehlersuche und Fehlerbeseitung extrem einfach ist und, da kein

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Trägerplatte mit Leitbahnen versehen ist, die im Zentrum der Trägerplatte mit. den Elektroden mindestens eines elektrischen Bauelementes verbunden sind und zu großflächigen Anschlußkontakten am Außenrand der Trägerplatte führen, und daß zentrisch auf dem Trägerkörper ein das elektrische Bauelement umschließender, die großflächigen Anschlußkontakte freilassender AbschlußkÖrper angeordnet ist, dessen Querschnitt dem von Vertiefungen oder Aussparungen einer gedruckten Schaltungeplatte entspricht, so daß durch Einfügen des AbschlußkÖrpers in eine Aussparungoder Vertiefung der Schaltungsplatte die großflächigen Anschlußkontakte der Trägerplatte mit entsprechenden Anschlußkontakten der Schaltungsplatte in Berührung kommen.
2) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß als elektrische Bauelemente Halbleiterbauelemente wie Dioden, Transistoren oder integrierte Festkörperschaltungen vorgesehen sind* 3) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Bauelemente auf den TrägerkÖrper aufgedampfte oder aufgedruckte Schichtbauelemente, wie Widerstände oder Kapazitäten, vorgesehen sind& 4) Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Trägerplatte als auch der Abschlußkörper zylindrisch ausgebildet sind, wobei der AbschlußkÖrper, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Trägerplatte, koaxial auf der Trägerplatte angeordnet ist. 5) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische AbschlußkÖrper an seiner Mantelfläche eine Nut oder ein vorstehendes Teil aufweist, so daß durch ein entsprechendes Gegenstück in der Aussparung oder Vertiefung der Schaltungsplatte eine definierte Lage der Trägerplatte auf der Schaltungsplatte gewährleistet ist. 6) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper und die entsprechende Vertiefung oder Aussparung in der Schaltungsplatte einen rechteckfÖrmigen, quadratischen oder vieleckigen Querschnitt aufweist. 7) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper aus einem elastischen Kunststoff besteht. 8) Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper an seinem der Trägerplatte abgewandten Ende zur Stirnfläche den AbBchlußkÖrpers hin konisch oder py- ramidenförmig erweitert Ist. 9) Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper an seiner Stirnfläche flansch-oder wulstartig erweitert ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper aus Polyäthylen, Epoxidharzen, Borharzpreasmassen oder Phenolharzpressmassen besteht. 11) Verfahren zum Kontaktieren einer Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Leitbahnen einer gedruckten Schaltungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaltungsplatte Aussparungen eingebracht werden, die einem dem AbschlußkÖrper entsprechenden Querschnitt aufweisen, und daß in jede dieser Aussparungen ein Abschlußkörper so eingeführt wird, daß die Anschlußkontakte der Schaltungsplatte mit den entsprechenden Anschlußkontakten der Trägerplatte in Berührung kommen. 12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontakte auf der Schaltungsplatte und auf der Trägerplatte mit einem niederschmelzenden Lot bedeckt und die Leitbahnen der beiden Platten durch Löten an ihren Anschlußkontakten in einem Durchlaufofen miteinander verbunden -Werden. 13) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper soweit in eine Aussparung der Schaltungsplatte gedrÜckt'wird, bis eine Erweiterung an der Stirafläche des Abschlußkörpers aus der Aussparung an der Unterseite der Schaltungsplatte austritt und den Abschlußkörper di#uKk'krie')pf-oder korkenartig haltert, so daß hierdurch die Anschlußkontakte auf der Trägerplatte gegen die Anschlußkontakte auf der Schaltungsplatte unter Bildung elektrisch leitender Verbindungen fest angepresst werden. 14) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in der gedruckten Schaltungsplatte durch Bohren, Stanzen oder Ätzen hergestellt werden. 15) Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch seine Verwendung zum Aufbau von Großschaltungen, zu deren Herstellung die einzelnen Schaltungsbausteine nach Art der Druckknopftechnik auswechselbar in Aussparungen einer gedruckten Schaltungsplatte,bei gleichzeitiger Kontaktbildung mit den Leitbahnen der Schaltungsplatteleingesetzt werden.