DE19530353C2 - Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen mit einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte, bei welchem im Anschlußbereich die Anschlußenden der Leiterbahnen mit Hilfe eines Lötwerkzeuges gegen die Anschlußflächen gedrückt und durch Löten mit den Anschlußflächen verbunden werden.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE 35 00 411 C2) wird im Bereich der Anschlußenden der Leiterbahn die Trägerfolie par­ tiell entfernt, während die Deckfolie in diesem Bereich von vorne herein nicht aufgebracht wird, worauf diese Enden um 180° umge­ bogen werden, so daß nach Aufsetzen des Lötwerkzeuges die Wär­ meübertragung ausgehend von den abgebogenen freiliegenden Enden der Leiterbahnen in den Lötbereich erfolgt. Bei Verwendung von hochtemperaturfesten, aber teueren Polyimidfolien läßt sich der Lötvorgang auch ohne dieses Abbiegen durchführen, weil die Wärme durch die Folie hindurch übertragen werden kann, die dieser Temperaturbelastung standhält.

Aus der DE 28 39 110 A1 ist weiterhin ein besonderes Verfahren zum Herstellen von Metallkugeln bekannt, wobei mit Hilfe der Metallkugeln elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte über durchkontaktierten Öffnungen befestigt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erläuterten Art so auszugestalten, daß auch weniger temperaturbeständige und damit billigere Folien bei den flexiblen gedruckten Leitungen oder Schaltungen verwendet werden können, ohne daß diese vorher freigelegt und umgebogen werden müssen und ohne daß eine Temperaturbeschädigung der Folie eintritt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem weiter oben angegebenen Verfahren erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Durch die Anordnung von Wärmeeinleitungsflächen und die wärmeleitende Verbindung derselben mit den Anschlußflächen im Lötbereich, kann der weitaus größte Teil der für den Lötvorgang erforderlichen Wärmemenge von der den Anschlußflächen gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte eingeleitet werden, so daß die weniger temperaturbeständige Folie der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung einer weitaus geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt wird, als dies bei den bisher bekannten Verfahren der Fall ist. Hierdurch können kostengünstigere Folien zum Einsatz kommen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann jede Leiterbahn der Leiterplatte an die Anschlußfläche oder die Wärmeeinleitungsflä­ che angebunden sein.

Wenn in Weiterbildung der Erfindung bei Anbindung der Leiterbahn der Leiterplatte an der Wärmeeinleitungsfläche die Anschlußfläche mit einer der Leiterbahn entsprechenden Blindleiterbahn in spiegel­ bildlicher Ausbildung und Anordnung im unmittelbaren Bereich der Lötstelle vorgesehen wird, so ergibt sich der Vorteil, daß die Löt­ verbindung stabilisiert wird, da eine Zugentlastung aufgrund dieser zusätzlichen Blindleiterbahn eintritt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Anschlußflächen und die Wärmeeinleitungsflächen der Leiterplatte in ihrer Fläche größer als die Anschlußenden der Leiterbahnen der flexiblen Leitungen oder Schaltungen ausgeführt sind. Hierdurch er­ geben sich mehrere Vorteile. Ein erster Vorteil besteht darin, daß die größeren Anschlußflächen schneller aufgeheizt werden als die kleineren Anschlußenden der flexiblen Leiterbahnen. Weiterhin ist eine einwandfreie optische Justage an der Lötstelle bedingt durch die durchsichtige FPC-Basisfolie möglich. Außerdem wird sichergestellt, daß sich die Kontur der kleineren Anschlußenden immer innerhalb der Kontur der Anschlußflächen befinden. Damit sind gleiche Lötpa­ rameter für alle Lötstellen in der Fertigung gegeben.

Um eine möglichst geringe Wärmeeinleitung entlang der Leiterbahn in die Leiterplatte zu vermeiden, empfiehlt es sich, daß die sich an die Anschlußfläche anschließende Leiterbahn oder Blindleiterbahn im unmittelbaren Anschluß an die Anschlußfläche einen kurzen Ab­ schnitt mit vermindertem Querschnitt aufweist.

Um möglichst kurze Lötzeiten zu ermöglichen, die ohnehin durch die erfindungsgemäße Wärmeeinleitung über die Wärmeeinleitungsflä­ chen und die Wärmeleithülsen gewährleistet ist, noch weiter zu ver­ kürzen, ist es vorteilhaft, daß die Anschlußflächen der Leiterplatte und/oder die Anschlußenden der Leiterbahnen der flexiblen gedruck­ ten Leitung oder Schaltung vor dem Lötvorgang mit einem Lötdepot und dem Fluxer versehen werden. Das Zinndepot wird dabei so groß gewählt, daß nach Möglichkeit keine Brückenbildung zwischen den einzelnen Anschlußflächen eintritt. Dieser Effekt der Brückenbildung kann auch noch zusätzlich dadurch gemindert werden, daß sich beim Lötvorgang plastifiziertes Material der flexiblen Leitungen zwischen die einzelnen Anschlußflächen drückt. Ein wesentlicher Teil des überschüssigen Lötzinns wird über die Kapillarwirkung der Wärme­ leithülse (Duko) aufgenommen. Hierdurch wird die mechanische Fe­ stigkeit der Lötstelle wesentlich verstärkt und somit die Gefahr eines Abschälens der FPC (flexible gedruckte Leitung) von der PCB (gedruckte Leiterplatte) wesentlich vermindert.

Um möglichst allen Anforderungen bei der Herstellung der Lötver­ bindung gerecht zu werden, d. h. um sicherzustellen, daß der größte Wärmefluß über die Dukos an die Lötstelle gelangt und trotzdem eine gewisse lötunterstützende Funktion über die flexible gedruckte Leitung ausgeübt werden kann, wobei die Folie der flexiblen Leiter­ bahn zur Verhinderung von Brückenbildung zwischen den Anschluß­ flächen leicht plastifiziert werden kann, ist es in weiterer Ausgestal­ tung der Erfindung vorteilhaft, daß eine Bügellötmaschine mit einem Ober- und Unterbügel verwendet wird, zwischen denen die Leiter­ platte und die flexible gedruckte Leitung oder Schaltung eingesetzt werden, und daß die beiden Lötbügel unabhängig voneinander in ih­ rer Temperatur regelbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Teil einer flexiblen gedruckten Leitung im Bereich der Anschlußenden;

Fig. 2 einen Teil einer Leiterplatte; und

Fig. 3 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausge­ führten Anschluß einer flexiblen gedruckten Leitung mit einer Leiterplatte.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt am Ende einer flexiblen gedruckten Leitung 1, die aus mehreren im Abstand parallel zueinander ange­ ordneten Leiterbahnen 2 und einer Trägerfolie 3 besteht. Die Leiter­ bahnen 2 bestehen beispielsweise aus Kupfer, während die Trägerfo­ lie 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Polyester besteht. Mit 4 ist ein kurzer Abschnitt der Leiterbahn 2 mit geringerem Quer­ schnitt bezeichnet, um eine zu starke Wärmeableitung von den An­ schlußenden 5 der Leiterbahnen 2 beim Lötvorgang zu unterbinden.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Leiterplatte 6, deren Basis­ material 7 so ausgewählt ist, daß sich galvanische Dukos 8 herstellen lassen. Mit Duko ist eine Durchkontaktierung bezeichnet, wobei in einer durchgehenden Bohrung 9 der Leiterplatte 6 auf galvanischem Wege eine elektrisch leitende und somit auch wärmeleitende Hülse herstellbar ist, die eine mit 10 bezeichnete Anschlußfläche mit einer Wärmeeinleitfläche 11 sowohl elektrisch als auch wärmeleitend ver­ bindet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der An­ schlußseite neben der bereits beschriebenen Anschlußfläche 10, die über einen kurzen im Querschnitt verminderten Abschnitt 12 mit einer Leiterbahn 13 in Verbindung steht, auch noch eine weitere An­ schlußfläche 10' dargestellt, die über einen Abschnitt 12' mit einer Blindleiterbahn 13' verbunden ist. Über einen Duko 8 bzw. Wärme­ leithülse, ist die Anschlußfläche 10' mit einem als Wärmeeinleitflä­ che 11' dienenden Leiterende einer Leiterbahn 13 verbunden, wobei die Wärmeeinleitfläche 11' und die Leiterbahn 13 über einen kurzen im Querschnitt verminderten Abschnitt 12 miteinander in Verbindung stehen.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Leiter­ platte 6 an beiden Seiten mit Leiterbahnen 13 ausgerüstet sein kann, wobei im Falle der Anordnung der Leiterbahn an der Anschlußseite, d. h. an der Seite an der die flexible gedruckte Leitung angelötet werden soll, das Ende einer Leiterbahn als Anschlußfläche dient, dem auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 6 eine Wär­ meeinleitfläche 11 mit einer sich daran anschließenden Blindleiter­ bahn 13' zugeordnet ist, die spiegelbildlich zur Leiterbahn 13 liegt.

Im Falle der Anordnung der Leiterbahn 13 an der gegenüberliegen­ den Seite der Leiterplatte, d. h. an der Bestückungsseite, dient das Ende der Leiterbahn als Wärmeeinleitfläche 11', während an der An­ schlußseite eine diesem Ende entsprechende Anschlußfläche 10' mit einer spiegelbildlich zur Leiterbahn 13 ausgebildeten Blindleiterbahn 13' zugeordnet ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Anschluß einer flexiblen gedruckten Leitung 1, mit einer Leiterplatte 6, die entsprechend den Fig. 1 und 2 aufgebaut sind. Auf die mit einem Zinndepot 14 im Bereich der An­ schlußflächen 10 versehene Leiterplatte 6 wird die flexible gedruckte Leitung 1 aufgelegt, wobei diese Verbindungsstelle durch einen Oberlötbügel 15 und einen Unterlötbügel 16 einer Bügellötmaschine zusammengedrückt werden. Durch entsprechende Wärmezufuhr mit­ tels dieser Lötbügel wird die Lötverbindung zwischen den Anschluß­ enden 5 der Leiterbahnen 2 und den Anschlußflächen 10 der Leiter­ bahnen 13 hergestellt, wobei das überschüssige Lötzinn durch Kapil­ larwirkung in die Wärmeleithülse bzw. in den Duko 8 eindringt. Der weitaus größere Teil der Wärmeleistung wird über die Wärmeein­ leitfläche 11 und die Wärmeleithülse 8 an die Lötstelle gebracht, während der obere Lötbügel 15 nur eine lötunterstützende Funktion ausübt, wobei die Wärmeleistung so bemessen ist, daß das Trägermaterial 3 der flexiblen gedruckten Leitung 1 nur geringfügig plastifiziert wird, um eine Brückenbildung von überschüssigem Löt­ zinn zwischen den Anschlußflächen 10 zu vermeiden, wobei sich für diesen Zweck das plastifizierte Material zwischen den Anschlußflä­ chen 10 der Leiterbahnen 13 verteilt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte, bei welchem im Anschlußbereich die Anschlußenden der Leiterbahnen mit Hilfe eines Lötwerkzeuges gegen die Anschlußflächen gedrückt und durch Löten mit den Anschlußflächen verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte an der den Anschlußflächen abgewandten Seite mit spiegelbildlich zu den Anschlußflächen ausgebildeten Wärmeeinleitflächen versehen wird, die mit den Anschlußflächen über galvanisch erzeugte, elektrisch leitende Wärmeleithülsen in Verbindung gebracht werden und daß die Wärmeeinleitung für den Lötvorgang zum größten Teil von der den Anschlußflächen gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte erfolgt und nur zu einem den Lötvorgang unterstützenden kleineren Teil durch die flexible gedruckte Leitung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterbahn der Leiterplatte an die Anschlußfläche oder die Wärmeeinleitfläche angebunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anbindung der Leiterbahn der Leiterplatte an der Wärmeeinleitfläche die Anschlußfläche mit einer der Leiterbahn entsprechenden Blindleiterbahn in spiegelbildlicher Ausbildung und Anordnung neben der Lötstelle versehen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflächen und die Wärmeeinleitungsflächen der Leiterplatte in ihrer Fläche größer als die Anschlußenden der Leiterbahn der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung ausgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an die Anschlußfläche anschließende Leiterbahn oder Blindleiterbahn im Anschluß an die Anschlußfläche mit einem kurzen Abschnitt mit vermindertem Querschnitt ausgeführt wird.