DE19980532B4

DE19980532B4 - Verbindung eines Punktes einer elektronischen Karte mit gedruckter Schaltung auf einem diese Karte tragenden metallischen Substrat

Info

Publication number: DE19980532B4
Application number: DE19980532T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Nicolai; Marc Duarte
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: FR2775553B1; JP4101890B2; US6225572B1; WO1999045754A1; FR2775553A1; JP2001523398A; DE19980532T1

Abstract

Einheit, mit einer auf einem metallischen Substrat (1) angebrachten elektronischen Karte (2) mit gedruckter Schaltung, und mit einer zum Substrat (1) hin offenen Kapsel (4) zur Sicherstellung der elektrischen Verbindung dieser Karte auf diesem Substrat (1), wobei die Kapsel (4) einen ringförmigen Rand (5) hat und in einer Vertiefung (3) eingefasst ist, die das metallische Substrat (1) aufweist, und sich durch ein Loch (6) erstreckt, das die elektronische Karte (2) aufweist, wobei die Ränder dieses Lochs (6) mit Metall versehen sind, und wobei diese Kapsel (4) an der Metallisierung (7), die diese Ränder aufweisen, festgelötet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbindung einer Stelle einer elektronischen Karte auf einem metallischen Substrat, das diese Karte trägt.
Man kennt bisher im wesentlichen drei Techniken, um eine derartige Verbindung herzustellen.
Die eine davon besteht darin, eine Lötstelle mittels einer Lötpaste herzustellen, die auf der Fläche der Karte aufgebracht wird, die dazu bestimmt ist, dem metallischen Substrat gegenüberzuliegen, wobei dieses zuvor mit einem lötbaren Überzug (beispielsweise Nickel) versehen wurde.
Diese Technik ist jedoch vor allem wegen des Aufbringen des Überzugs recht teuer.
Eine andere Technik besteht darin, einen Niet zu verwenden, der gleichzeitig die Karte und das metallische Substrat durchdringt.
Diese Technik ist ebenfalls nicht zufriedenstellend. Insbesondere erlaubt sie keine dichte Verbindung und erfordert einen zusätzlichen Schritt für die Herstellung einer Dichtverbindung, die beispielsweise durch Aufbringen von Kleber und Polymerisation und hergestellt wird. Außerdem erfordert die Herstellung dieser Nietverbindung zwei maschinelle Arbeitsschritte: Zum einen das Lochen, zum anderen das Vernieten.
Entsprechend führt die Zahl der durch die Niettechnik erforderten zusätzlichen Arbeitsschritte dazu, daß diese Technik nicht sehr praktisch ist.
Schließlich besteht eine weitere Technik darin, in das Substrat ein Metallstück (Pion) einzudrücken, das die elektronische Karte durchdringt, wobei das Substrat zuvor maschinell auf die Größe des Metallstücks gebracht wurde.
Diese Technik weist aber ebenfalls Nachteile auf. Insbesondere fällt die Handhabung des Metallstücks schwer, und es kann vorkommen, dass dessen Abmessungen sich während der Arbeitsschritte ändern. Außerdem erfordert diese Technik das Bilden eines nicht heraustretenden Lochs in dem Substrat mit großer Präzision. Somit ist diese Technik nicht leicht umzusetzen.
Die Techniken der Verbindung durch Niet oder durch Metallstück weisen darüber hinaus gemeinsame Nachteile auf.
Sie führen zu einer mechanischen Spannung der elektronischen Karte um den Niet oder das Metallstück, was die Karte mechanisch schwächt.
Außerdem ist der elektrische Kontakt – der nur durch den mechanischen Druck gewährleistet wird – dabei wenig zuverlässig.
Schließlich erweisen sich die größeren Dicken des Niets oder des Metallstücks auf der elektronischen Karte als störend bei Arbeitsschritten der Montage von SMD-Bauteilen.
Aus der DE 195 32 992 A1 ist die Verbindung einer Leiterplatte mit einer Kühlplatte bekannt. Zur Herstellung der Verbindung weisen sowohl die Leiterplatte als auch die Kühlplatte eine Aussparung auf, in die als Wärmeleitkörper ein Kupferbolzen eingepasst ist.
Aus der DE 43 26 506 A1 ist es insbesondere bei einem Schalt- oder Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bekannt, eine Leiterfolie über einer Isolierschicht auf einer Trägerplatte zu montieren. Zur Wärmeableitung der von einem elektronischen Bauelement erzeugten Wärme ist in der Leiterfolie eine Aussparung vorgesehen, in die während des Lötprozesses eine wärmeleitende Masse in Form von Lötpaste eingefüllt wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Technik vorzuschlagen, die es ermöglicht, eine dichte elektrische Verbindung einer Stelle einer elektronischen Karte auf dem sie tragenden metallischen Substrat herzustellen, die nicht die vorgenannten Nachteile aufweist.
Hierzu schlägt die Erfindung eine Einheit mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen vor.
Sie schlägt außerdem ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 für die Herstellung einer Einheit vor mit einer auf einem metallischen Substrat angebrachten elektronischen Karte mit gedruckter Schaltung, und mit einer zum Substrat hin offenen Kapsel zur Sicherstellung der elektrischen Verbindung dieser Karte auf diesem Substrat, das durch die folgenden unterschiedlichen Schritte gekennzeichnet ist:

– Herstellung einer Vertiefung auf dem Substrat durch Tiefziehen (emboutissage);
– Aufsetzen einer Kapsel in dieser Vertiefung;
– Einfassen eines ringförmigen Rands der Kapsel durch Tiefziehen;
– Auflegen der gedruckten Schaltung auf das Substrat, wobei auf der Kapsel ein Loch positioniert wird, dessen Ränder mit Metall versehen sind, und das die gedruckte Schaltung aufweist;
– Aufbringen von Lötpaste durch Siebdruck einerseits auf unterschiedliche Stellen der Karte mit gedruckter Schaltung, wo Oberflächenbauteile verlötet werden müssen, und andererseits bei dem Loch und der Kapsel;
– Aufsetzen der unterschiedlichen Bauteile auf die Karte mit gedruckter Schaltung;
– Löten, um einerseits die Oberflächenbauteile mit der gedruckten Schaltung und andererseits die Kapsel mit der Metallisierung der Ränder des Lochs der Karte mit gedruckter Schaltung zu verlöten.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden noch aus der folgenden Beschreibung ersichtlich. Diese Beschreibung ist nur veranschaulichend und nicht begrenzend. Sie muss unter Bezug auf die einzige beigefügte Figur gelesen werden, auf der schematisch im Schnitt eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
Die in dieser Figur dargestellte Anordnung umfasst ein metallisches Substrat 1 und eine elektronische Karte 2.
Auf der Seite, die dazu bestimmt ist, zur elektronischen Karte 2 zu weisen, weist das metallische Substrat 1 eine Vertiefung 3 auf, die durch Austiefen hergestellt wurde.
Diese Vertiefung 3 nimmt eine Kapsel 4 auf, die eine rotationssymmetrische Form, beispielsweise eine zylindrische Gesamtform, mit U-profilförmigem Querschnitt hat, und die an ihrem ihrem Boden gegenüberliegenden Ende einen äußeren ringförmigen Rand 5 aufweist.
Dieser ringförmige Rand 5 wird auf dem Boden der Vertiefung 3 eingefaßt.
Die Kapsel 4 erstreckt sich durch ein Loch G, das die durch das Substrat 1 getragene elektronische Karte aufweist.
Die Ränder dieses Lochs 6 weisen eine Metallisierung 7 auf, die durch eine Lötstelle mit der Kapsel 4 verlötet ist.
Die Herstellung einer derartigen Montage erfolgt, indem man die folgenden aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Schritte ausführt:

– Herstellung der Vertiefung 3 durch Austiefen;
– Einbringen der Kapsel 4 in diese Vertiefung 3;
– Einfassen der Kapsel 4 durch Austiefen;
– Auflegen der gedruckten Schaltung 2 auf das Substrat 1, indem das metallisierte Loch 6 auf die Kapsel 4 gesetzt wird;
– Aufbringen von Lötpaste durch Siebdruck einerseits auf unterschiedlichen Stellen der Karte, wo Oberflächenbauteile verlötet werden müssen und andererseits bei auf Höhe des Lochs 6 und der Kapsel 4;
– Aufbringen der unterschiedlichen Bauteile auf der gedruckten Schaltung 2;
– Verlöten einerseits der SMD-Bauteile und andererseits der Metallisierung 7 und der Kapsel 4 durch Zinnaufschmelzen.

Die Kapsel 4 besteht aus verzinntem Stahl, der galvanisch mit dem des Substrats verträglich ist.
Die Höhe der Kapsel 4 und die Tiefe der Vertiefung 3 sind so gewählt, daß der Boden der Kapsel 4 nicht über die elektronische Karte 2 herausragt.
Wie klar geworden sein dürfte, verfügt man mit der oben beschriebenen Technik über eine elektrische Verbindung auf dem Substrat, die einerseits dicht ist und andererseits die folgenden Vorteile aufweist:

– Sie erfordert kein Versehen des metallischen Substrats 1 mit Löchern, und dieses bleibt somit perfekt dicht;
– der elektronische Kontakt zwischen der Kapsel und dem Substrat ist hervorragend;
– die Montage ist einfach, weil die Herstellung dieses elektrischen Kontakts in demselben Arbeitsschritt erfolgt wie die Montage der Oberflächenbauteile auf die elektronische Karte 2;
– außerdem stellt das mit der Kapsel 4 versehene Substrat 1 eine mechanisch stabile Untereinheit dar; dasselbe gilt für die Einheit, die aus dieser Untereinheit und der elektronischen Karte gebildet wird, die man somit leicht lagern oder vor den unterschiedlichen Lötschritten bearbeiten kann.

Weitere Ausführungsformen als die oben beschriebenen sind möglich.
Insbesondere kann die Kapsel 4 andere Formen einnehmen als die beschriebene U-Form, wie beispielsweise die Form eines Kegelstumpfs, oder die Form eines U's oder eine Kugelform mit mehreren unterschiedlichen Durchmessern. Der Sinn dieser unterschiedlichen Formen liegt darin, die Machbarkeit der Verlötung zu erhöhen, während man die Risiken des Abtropfens des auf dem mit Metall versehenen Loch aufgebrachten Lötzinns während der Verbindung verringert.
Gemäß einer Abwandlung kann die Kapsel 4 mit dem Substrat 1 einstückig sein und durch Austiefen hergestellt sein.

Claims

Einheit, mit einer auf einem metallischen Substrat (1) angebrachten elektronischen Karte (2) mit gedruckter Schaltung, und mit einer zum Substrat (1) hin offenen Kapsel (4) zur Sicherstellung der elektrischen Verbindung dieser Karte auf diesem Substrat (1), wobei die Kapsel (4) einen ringförmigen Rand (5) hat und in einer Vertiefung (3) eingefasst ist, die das metallische Substrat (1) aufweist, und sich durch ein Loch (6) erstreckt, das die elektronische Karte (2) aufweist, wobei die Ränder dieses Lochs (6) mit Metall versehen sind, und wobei diese Kapsel (4) an der Metallisierung (7), die diese Ränder aufweisen, festgelötet ist.
Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (4) eine rotationssymmetrische Form aufweist.
Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (4) eine zylindrische Gesamtform mit einem U-profilförmigen Querschnitt aufweist.
Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (4) eine Gesamtform in Form eines U oder einer Kugel mit mehreren unterschiedlichen Durchmessern aufweist.
Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (4) eine kegelstumpfartige Gesamtform aufweist.
Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (4) aus einem verzinnten Stahl besteht, der galvanisch mit dem des Substrats (1) verträglich ist.
Verfahren zur Herstellung einer Einheit mit einer auf einem metallischen Substrat (1) angebrachten elektronischen Karte (2) mit gedruckter Schaltung, und mit einer zum Substrat (1) hin offenen Kapsel (4) zur Sicherstellung der elektrischen Verbindung dieser Karte auf diesem Substrat (1), gekennzeichnet durch die folgen den unterschiedlichen Schritte: – Herstellen einer Vertiefung (3) auf dem Substrat (1) durch Tiefziehen; – Anordnen einer Kapsel (4) in dieser Vertiefung (3); – Einfassen eines ringförmigen Rands (5) der Kapsel (4) durch Tiefziehen; – Auflegen der gedruckten Schaltung auf das Substrat (1), indem auf der Kapsel (4) ein Loch (6) positioniert wird, dessen Ränder mit Metall versehen sind, und das die gedruckte Schaltung aufweist; – Aufbringen von Lötpaste durch Siebdruck einerseits an unterschiedlichen Stellen der Karte mit gedruckter Schaltung, wo Oberflächenteile verlötet werden müssen, und andererseits bei dem Loch (6) und der Kapsel (4); – Aufsetzen der unterschiedliche Teile auf die Karte mit gedruckter Schaltung; – Löten, um einerseits die Oberflächenteile mit der gedruckten Schaltung und andererseits die Kapsel (4) mit der Metallisierung (7) der Ränder des Lochs (6) der Karte mit gedruckter Schaltung zu verlöten.