DE2034718A1

DE2034718A1 - Anordnung zur gelöteten Verbindung von auf ebenen Trägern aufgebauten elektrischen Schaltungen

Info

Publication number: DE2034718A1
Application number: DE19702034718
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing.; Baumgartner Erich; 8000 München. P Hebenstreit
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-13
Filing date: 1970-07-13
Publication date: 1972-01-20
Also published as: GB1307456A; FR2107029A5

Description

Anordnung zur gelöteten Verbindung von auf ebenen Trägern aufgebauten elektrischen Schaltungen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gelöteten Verbindung von auf ebenen Trägern aufgebauten elektrischen zuhaltungen, insbesondere von elektrischen Dünnschicht-, Dickschicht- und Hybridschaltungen untereinander und/oder mit gedruckten Leiterplatten

Im elektronischen Gerätebau verwendet man zunehmend sogenannte Substestschaltungen. Dies sind z.B. integrierte passive Netzwerke, oder - in Kombination u.it diskreten Bauteilen - hybride Anordnungen. Insbesondere die Hybridschaltungen gewinnen zunehmend an Bedeutung wegen ihrer Flexibilität und leichten Herstellbarkeit.

Substratschaltungen bilden selten eine komplette Punktionseinheit. In der Regel v/erden- mehrere auf einer geätzten Verdrahtungsplatte mittels Steck- oder Lötverbindungen zu einer größeren Einheit zusammengefaßt.

Für die elektrische Verbindung mit anderen Schaltungen besitzen die bekannten Anordnungen Anschlußdrähte bzw. -fähnehen, die am Rand des Substrats angebracht sind. Nachteilig ist hierbei, daß zv/ischen Anschlußfähnchen und Substratschaltung Verbindungen notwendig sind, welche die Films trufctur komplizieren und die Leitungswege verlängern. Auch ist meistens eine Einkapselung des Substrats notwendig, damit die empfindliche Filmstruktur geschützt und die Anschlußfähnchen. gefaßt und zugentlastet sind. Als weitere Nachteile kommen hinzu die nur mangelhafte Wärmeabfuhr über die dünnen Anschlußdrähte und durch die Einkapselung, die begrenzte Zahl der nur am Substratrand unterbringbären

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Anschlüsse und ferner Poai tionierprobleoie beim Auflöten der vielen biegsamen Anschlußfähnchen.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Substratschaltungen mit ihrer unbelegten Flachseite auf eine Verdrahtungsplatte zu legen, die Substrate mit verteilten metallischen Durchkontaktierungen zu versehen und zwischen Verdrahtungsplatte und Durchkontaktierungen mit niedrig schmelzendem Lot simultan gelötete Verbindungen herzustellen.

Nachteilig an diesen Vorschlag ist jedoch, daß die Substrate mit metallischen Durchführungen versehen werden müssen, was erhebliche technologische Pro'bleme mit sich bringt, daß zwischen Verdrahtungsplatte und Substrat kein Abstand besteht, der ein Zirkulieren von Luft zur verbesserten Wärmeabfuhr ermöglicht und daß die die empfindlichen Schichten tragende Oberfläche der Substratschaltungen nicht geschützt ist. Auch kann es leicht zu Kurzschlüssen kommen, wenn während der simultanen Herstellung der Lötverbindungen überschüssiges Lötzinn in den Spalt zwischen Verdrahtungsplatte und Substratschaltung gequetscht wird.

Es ist auch schon bekannl·, Halbleiterchips mit Hilfe von Kontaktkugeln auf entsprechende Kontaktflächen von Substratschaltungen aufzulöten.

Es ist auch schon bekannt, Halbleiterchips mit Hilfe des Ultraschallschweißverfahrens unter Zwischenlage von Aluminiummetallstückchen auf die Kontaktflächen in Substratschaltungen aufzuschweißen.

Es ist auch schon bekannt, Anschlußdrähte in Bohrungen der Schaltungsubstrate festzunieten und diese Anschlußdrähte, die senkrecht zur Substratebene stehen,, in entsprechend© Bohrungen von gedruckten Schaltungsplatten einzustecken»

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur gelöteten PA 9/7 H/0018 a - 3 -

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Verbindung von auf ebenen Trägern aufgebrachten elektrischen Schaltungen anzugebe.n, die keine durchbohrten Schaltungssubstrate benötigt und bei der die Kontaktflächen nicht am Rand des Substrats angeordnet sein müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in Bohrungen einer in der Technik der gedruckten Schaltungen hergestellten Verdrahtungsplatte Metallstifte mit Normallot eingelötet sind, daß Zahl und Lage der Stifte den Kontaktflächen auf den au verbindenden Schaltungsplatten entsprechen und daß die Kontaktflächen der Schaltungsplatten stumpf mit niedrigschmelzendem Lot an die Enden der Stifte gelötet sind, derart daß die die elektrischen Bauelemente tragende Oberfläche der Schaltungsplatten der Verdrahtungsplatte zugekehrt sind und daß ein gewisser Mindestabstand zwischen Schaltungsplatte und Verdrahtungsplatte eingehalten wird.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß für die Lötverbindungen nicht nur der Rand des Substrats, sondern die gesamte Fläche in Frage kommt, daß die Stifte und die Kontaktflächen auf den Schaltungsplatten vorverzinnt werden können, daß die die elektrischen Bauelemente tragende Oberfläche der Verdrahtungsplatte zugekehrt und damit vor Beschädigungen geschützt ist, daß die zu kontaktierenden Punkte der Substratschaltungen praktisch direkt erreichbar sind, wodurch Umwege in der Leitungsführung reduziert bzw. vermieden werden, daß die Zahl der notwendigen Lötstellen verringert und damit die elektrische Sicherheit erhöht wird, daß durch die festen Stifte eine verbesserte Wärmeabfuhr möglich ist und daß eine Kurzschlußbildung durch überschüssiges Lötmaterial praktisch ausgeschlossen ist.

Vorteilhaft sind die Bohrungen der gedruckten Verdrahtungsplatte durchmetallisiert, so daß sich eine erhöhte Festigkeit ergibt.

Vorzugsweise ragen die eingelöteten Stifte auch auf der der Schaltungsplatte abgewandten Seite der Verdrahtungsplatte

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heraus. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, auf der unbelegten Seite der Verdrahtungsplatte Stützpunkte für Testzwecke oder auch für ergänzende Verdrahtungen zu gewinnen.

Auch bietet dues«- Anordnung die Möglichkeit·, die Stifte beiderseits mit je einem Substrat zu belegen^ d.h. daß die Schaltungsplatten beidseitig von der Verd-rähtuhgspTatte angeordnet sind. Sollten bestimmte Stiftenden nicht an einer Verbindung teilnehmen, so können die Stifte entsprechend gekürzt werden, oder man kann den zugehörigen Lötfleck auf dem Substrat weglassen.

Zur Positionierung der Substrate eignen sich im einfachsten Fall zwei diagonal angebrachte Löcher am Rand der Schaltungsplatten, die mit entsprechenden Paßstiften auf der Verdrahtungsplatte übereinstimmen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfinduhgsgemäßen Anordnung besteht darin, daß auf der Rückseite der Schaltungsplatten Vorrichtungen zur Wärmeabfuhr angeordnet sind. Hierdurch kann die thermische Belastung der Schaltüngsplattchen wesentlich gesteigert, bzw. bei gleicher thermischer Belastung die Größe der Plättchen reduziert werden, so daß sich ein erhöhter Grad der Miniatisierung erreichen läßt.

Zum Einlöten der Stifte in die Verdrahtungsplatte hat sich ein Verfahren, welches auf vorgefertigten, kammförmigen Formätz- bzw. Standzeilen beruht, bewährt. Man führt die Kämme in die entsprechenden lochreihen ein, fixiert sie vertikal zur Leiterplatte und verlötet sie dort z.B. mittels Schwallbad. Hierbei schützt man die freien Spitzen der Stifte mit Lötstopp-Lack gegen Benetzen, damit sie für den späteren Lötvorgang mit niedrigschmelzendem Lot frei bleiben. Sind die Kämme eingelötet, bricht man ihre Stege ab, was durch entsprechende Einkerbungen an den Stiften ermöglicht wird.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Aus-PA 9/714/0018 a . - 5 -

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führungsbeispiels näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt in teilweise geschnittener Darstellung die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung. Man erkennt eine in der Technik der gedruckten Schaltungen hergestellte Verdrahtungsplatte 3 mit durchmetallisierten Bohrungen 6, in die die die Verbindung herstellenden Stifte 7, 8, 9 eingelötet sind. An den Stiftenden sind die Substratschal tungen 1 stumpf aufgelötet. An der oberen Schaltungsplatte 1 sind Kühlrippen 4 zur besseren Wärmeabfuhr befestigt, während auf der unteren Schaltungsplatte 1 ein Halbleiterplättchen 2 in Flip-Chip-Technik als Beispiel für diskret aufgesetzte Bauelemente zu sehen ist. Während die langen Stifte 7 beide Schaltungsplatten 1 verbinden, reicht der kurze Stift 8 nur von einer Schaltungsplatte zu Verdrahtungsplatte 3. Der Stift 9, der nur die obere Schaltungsplatte 1 kontaktiert, ragt auf der Unterseite der Verdrahtungsplatte 3 vor und bildet so einen Stützpunkt für Testzwecke oder für ergänzende Verdrahtungen.

Figur 2 zeigt ein Stanzteil, wie es sich zum Einlöten der

Stifte in die Verdrahtungsplatte bewährt hat. Man befestigt den Kamm mit Hilfe der Löcher 11 an einer Lötvorrichtung, führt die Stifte in die entsprechenden Lochreihen der Verdrahtungsplatte 3 ein und bricht den Steg 10 nach dem Erkalten des Lotes an den Einkerbungen 1.2 ab. Mit Hilfe von Einkerbungen 13 können einzelne Stifte verkürzt werden, wenn dies nötig sein sollte. Während des Einlötens der Stifte in die Verdrahtungsplatte sind ihre Enden 15 mit Lötstopp-Lack bedeckt, damit sie für den späteren Lötvorgang mit niedrigschmelzendem Lot freibleiben. Man kann die Stiftenden 5 unverzinnt lassen, benötigt dann aber zum Anlöten der Schaltungsplatten 1 ein Flußmittel.

Das Löten selbst kann in einem Ofen vorgenommen werden, wobei die garne Anordnung erwärmt wird. Es ist auch denkbar, die Warmeaufuhr mit einem Speaial-Lötkolben durchzuführen, den man auf die freie Rückseite der Schaltungeplatte 1 aufeetit.

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Weitere Ausgental tungeii der Erfindung sind möglich, ohne daß der zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird, ΰο ist es z.B. durchaus möglich, die Stifte nicht allein in dor Verdrahtungsplatte 3 zu verankern, sondern in einem dazwischen liegenden gesonderten Hilfsträger. Diese speziellen Ausführungsformen richten sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall.

7 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

P a '» r u I a η r. ρ r ü ο he

.J-Anordnung ^ur gelöteten Verbindung von auf ebenen Trägern aufgebauten elektrischen Schaltungen, insbesondere von elektrischen Dünnschicht-, Dickschicht- und IIy1>ri.dschaltunff>n untereinander und/oder mit gedruckten Leiterplatten dadurch g e k en η ?; e i c h η r t , daß in Bohrungen (6) einer in der Technik der gedruckten Schaltungen hergestellten Verdrahtungsplatte {''■) Metallstifte (7,8,9) mit Normallot eingelötet sind, (Ia₁? Zahl und Lage der Stifte (7,8,9) den Kontaktflächen auf den zu verbindenden Schaltuugsplatten (1) entsprechen ^jl und daS die Eontaktflächen der Schaltungsplatten (1) stumpf mit. niedrigschmelzendem Lot an die Enden der Stifte (7,8,9) gelötet sind, derart daß die 'ie elektrischen Bauelemente tragende Oberfläche der Schaltungsplatten (1) der Verdrahtungsplatte (3) zugekehrt sind und daß ein gewisser Mindestabstand zwischen Schaltungsplatte (1) und Verdrahtungsplatte (3) eingehalten wird.
2. Anordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (6) der gedrückten Verdrahtungsplatte (3) durchmetallisiert sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h gekennzeichne t, daß auf der der Schaltungsplatte (1) abgewandten Seite der Verdrahtungsplatte (3) die eingelöteten Stifte (7,9) herausragen.
4. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei -c.-h net, daß Schaltungsplatten (1) beidseitig von der Verdrahtungsplatte (3) angeordnet sind.
5. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schaltungsplatten (1) mindestens zwei Löcher yor-

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gesehen sind, dje mit entsprechenden Paßstiften auf der Verdrahtungsplatte (3) üur Positionierung dienen.
6. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ruckseite der Schaltungsplatten (1) Vorrichtungen (14) . zur Wärmeabfuhr angeordnet sind.
7. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,, daß die Stifte (7,6,9) als vorgefertigte Kämme in die Verdrahtungsplatte (3) eingesteckt und festgelötet und daß z\m: einfachen Abbrechen Einkerbungen (12,13) vorhanden sind.

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