DE2047645C3 - Verfahren zum Bestücken von mit Bohrungen versehenen plattenförmigen Substratkörpern für integrierte Schaltungen mit metallischen Anschlußstiften - Google Patents

Description

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der Stifte, zugleich tritt aber auch der Nachteil auf daß solche Stifle bzw. Sacklöcher in der Herstellung relativ aufwendig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das im Hinblick auf eine industrielle Serienfertigung in einfacher Weise durchführbar ist und bei dem kreiszylindrische Anschlußstifte und Bohrungen verwendet werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die eine Seite des Substratkörpers eine Platte aus elastischem Material aufgelegt wird, daß danach die zylindrischen Anschlußstifte durch das elastische Material hindurchgestochen werden, bis sie in die zylindrischen Bohrungen des Substratkörpers hineinragen, und daß erst im Anschluß an das Verlöten der Anschlußstifte mit den Leiterbahnen des Substralkörpers dteser einschließlich der Anschlußstifte aus dem elastischen Material herauscczogen wird. " _ao

Durch diese Maßnahmen erhält man ein rationelles Verfahren zum Bestücken von mit Bohrungen versehenen Substratkörpern mit metallischen Anschlußstiften, bei dem durch Toleranzen an den Anschlußstiften und den Bohrungen auftretende Schwierigkeiten vollkommen vermieden werden. Die durch das elastische Material hindurchgustochenen Anschlußstifte werden im elastischen Material sicher gehalten und halten ihrerseits die mit den Bohrungen versehene Platte, bis die Anschlußstifte durch einen einzigen Lötvorgang, beispielsweise eine Tauch- ode, Schwallötung, mit Anschlüssen der auf der Platte aufgebauten Schaltung verlötet sind. Kreiszylindrische Anschlußstifte und Bohrungen sind einfacher in der Herstellung als solche von polygonalem Querschnitt oder als Anschlußstifte mit Widerhaken und kegelförmige Bohrungen.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich insoweit grundsätzlich von den den USA.-Patentschriften 3 445 211 und 3 027 004 entnehmbaren Verfahren. So wird z. B. bei dem aus der USA.-Patentschrift 3 445 211 bekannten Verfahren zum Bestücken von plattenförmigen Substratkörpern aus relativ sprödem Material (Keramik) mit elektrischen metallischen Anschlußstreifen auf der einen Seite der Platte ein wieder entfernbares Material aufgelegt, das die hinilurchgedrückten Anschlußstifte zunächst haltert. Das entfernbare Material besteht aus Graphit und dient nur so lange zur halterung der Anschlußstifte, bis diese nach dem Erwärmen des Substratkörpers durch ein Gewicht bis zu Vertiefungen in einem Widerlager eingedrückt worden sind. Eine weitergehende Halterung e'er Anschlußstifte bis zu einer etwaigen Verlötung ist hier nicht erforderlich, weil die Anschlußstifte durch die Wärmeeinwirkung fest mit dem Substratkörper verbacken sind.

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 3 027 004 ein Verfahren zur Bestückung von gedruckten Schaltungsplatten bekannt, bei dem Anschlußstücke in bestimmter Anordnung zunächst auf einem als Schablone wirkenden Pappestreifen befestigt werden und die Kontakte sodann in vorgebohrte Löcher der Schaltungsplatte eingedrückt werden. Das Entfernen der Pappe kann vor oder nach dem Verlöten der Kontakte mit den Leiteibahnen der Schaltungsplatte erfolgen, weil die Halterung der Anschlußstüc.ke in den Löchern der !,chaltungsplatte durch die Schnappwirkung federnder Kontaktstiftteile erfolgt.

Auch in diesem Falle tritt also das Problem des Lösens der Anschlußstücke in der Zeit zwischen der Bestückung der Platte bis zum Verlöten wegen der federnden Ausbildung der Kontakte nicht auf.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Anschlußstifte aus Metalldraht bestehen, der in einem ersten Verfahrensschritt durch einen Führungskanal eingeführt und in d?3 elastische Material eingestochen wird, daß in einem zweiten Verfahrensschritt der Metalldraht zur Bildung eines der Anschlußstifte im Führungskanal durch einen quer dazu bewegten Gleitkörper abgeschert wird und daß der Anschlußstift in einem dritten Verfahrensschritt durch weiteres Niederdrücken in die zugehörige Bohrung des unterhalb des elastischen Materials liegenden Substratkörpers eingeführt bzw. durch die Bohrung geschoben wird.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der vorgenannten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung derart ausgebildet, daG in Einführungsrichtung des Metalldrahtes eine Dr.-.kplatte und darunter ein Gleitkörper mit wen-gstens j:\veils einem der Führung'Kanäle angeordnet sind, daß ein Bodenteil und ein parallel zur Oberfläche des Bodenteils verschiebbares Aufnahmeteil für die Substratkörper und das elastische Material vorgesehen sind, daß das Bodenteil mit Führungen für die senkrecht zum Aufnahmeteil bewegbare Druckplatte und die Druckplatte mit dem parallel zu ihr verschiebbaren, an einer Seite abgeschrägten Gleitkörper versehen ist, daß das Bodenteil einen nasenartigen, mit einer zur Abschrägung des Gleitkörpers gegensinnigen Abschrägung versehenen Vorsprung aufweist und daß durch das Zusammenwirken der Abschrägungen beim Niederdrücken der Druckplatte eine seitliche Verschiebung von Aufnahmeteil und Gleitkörper eintritt, wobei die Ränder der Führungskanäle eine Scherwirkung auf den Metalldraht ausübeu und die Unterseite der Druckplatte die abgetrennten Anschlußstifte durch das elastische Material in die Löcher des Substratkörpc"s drückt.

Wenn man in dieser Art verfährt, erhält man eine einfache Vorrichtung, die ein wirtschaftliches Bestücken von mit Bohrungen versehenen Platten mit metallischen Anschlußstiften gewährleistet. Die mit Anschlußstiften versehenen Bauelemente sind dabei durch die Anschlußstifte an das streifenförmig ausgebildete elastische Material angeheftet und werden anschließend zur Verlötung wcitergeleitet.

Ferner ist nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, daß als elastisches Material Silikongummi dient und daß das elastische Material streifenförmig ausgebildet ist und ciwa die gleiche Breite aufweist wie die Substratkörper.

Durch die Verwendung von Silikongummistreifen ist der Vorteil einer mehrfahcen Verwendbarkeit gegeben, da beim Durchstechen der Anschlußsiifte keine Locher, sondern lediglich Schlitze entstehsm. Die streifenförmige Ausbildung des elastischen Materials erleichtert sowohl die Durchführung des Einsetzens der Anschlußstifte bei einer zur Durchführung des Verfahrens .lach der Erfindung geeigneten Vorrichtung als auch die gemeinsame Verlötung der Anschlußstifte mehrerer auf Keramiksubstratkörpern aufgebauten Schaltungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher erläutert. Im einzelnen zeigt

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Fig. 1 einen Streifen aus elastischem Material, in schrägung des Gleitkörper gegensinnigen Abschräden Anschlußstifte für einen keramischen Substrat- gung 14 versehenen Vorsprung 15 auf. Beim Niederkörper eingestochen sind, ' drücken der Druckplatte 11 wirken die abgeschrägte

Fi g. 2,3,4 ein Au^führungsbeispicl einer Vorrich- Seite 12 des Gleitkörper 13 und die A'uschrägung 14

tung zur Durchführung des Verfahrens zu drei ver- 5 des Vorsprungs 15 derart zusammen, daß eine scit-

schiedcnen Zeitpunkten und liehe Verschiebung von Aufnahmelcil9 und Gleit-

Fig. 5 ein mit Anschlußstiften bestücktes Bauclc- körper 13 bewirkt wird. In der Druckplatte 11 und

ment, das einen keramischen Substratkörper auf- dem Gleitkörper 13 ist wenigstens ein Führungskanal

weist. 15 ο, 15 h vorgesehen.

In Fig. 1 ist mitl ein Streifen aus elastischem io In der Fig. 2 wird in einem ersten Verfahrens-Material, beispielsweise aus Silikongummi, bezeich- schritt durch den Führungskanal 15a, 15 ft ein Mcnet. Der Silikongummistreifen 1 ist auf keramische talldraht 16 eingeführt und in den im Aufnahmeteil 9 Substratkörper 2 aufgelegt, die mit Bohrungen 3 ver- liegenden Silikongummistreifen 1 eingestochen. Der sehen sind. Die Bohrungen 3 liegen bei diesem Aus- Metalldraht 16 wird dabei beispielsweise von einer führungsbeispiel entlang dem Rand des Substratkör- 15 Rolle zugeführt. Im zweiten Verfahrensschritt pers2, im wesentlichen in einem Abstand voneinan- (Fig. 3) wird die Druckplatte 11 etwas niedcrgeder, der sich aus einem in der Technik gedruckter drückt, wodurch sich der Gleitkörper 13 durch das Schaltungen üblichen Raster ergibt, sie können je- Zusammenwirken der Abschrägungen 12, 14 gegendoch auch bei der gleichen Rasterteilung über die über der Druckplatte 11 verschiebt. Hierdurch wird ganze Fläche des Substratkörpers 2 verteilt sein. Die ao der Metalldraht 16 im Führungskanal 15 a, 15/» abBestückung der Substratkörper 2 mit Anschlußstif- geschert und ein Anschlußstift 4 gebildet. Im dritten ten4 erfolgt nun nach der Erfindung in der Art, daß Verfahrensschritt (Fig.4) wird die Druckplatte 11 die Anschlußstifte 4 in der durch den Pfeil 5 ange- noch weiter niedergedrückt, wodurch der Anschlußdeuteten Richtung in den Silikongummistreifen 1 ein- stift 4 in die Bohrung 3 des unterhalb des Silikongestochen und in die Bohrungen 3 der unterhalb des »5 gummistreif^ns 1 im Aufnahmeteil 9 liegenden Sub-Sihkongummistreifens 1 liegenden Substratkörper 2 stratkörpers 2 eingeführt bzw. durch die Bohrung 3 eingeführt werden. Die auf die Anschlußstifte 4 wir- hindurchgeschoben wird. Der Substratkörper 2 ist kenden Kräfte, hervorgerufen durch die Elastizität auf seiner Unterseite mit einer elektrischen Schaltung des Silikongummis, bewirken einen sicheren Halt der beschichtet, die beispielsweise eine in Dickschicht-Anschlußstifte. Die Anschlußstifte 4 halten ihrerseits 30 technik erstellte Schaltung ist. Das Durchschieben die Substratkörper 2 so lange, bis die Anschluß- des Anschlußstiftes erfolgt hierbei bis auf ein für stifte4 mit den Anschlüssen6 (Fig.5) mit den einen überstehenden Lötanschluß notwendiges Maß. Leiterbahnen7 einer auf dem Substratkörper an- Durch die Vorrichtung nach den Fig.2,3,4 ist der geordneten Schaltung durch eine Schwall- oder Vorteil gegeben, daß ein einfaches Bestücken von Tauchlötung verlötet sind. Im Anschluß an den Lot- 35 Keramiksubstraten 2 mit Anschlußstiften 4 durch Vorgang wird das vollständige, aus dem Substratkör- über eine Rolle zugeführten Metalldraht 16 gewährper 2, der Schaltung und den Anschlußstiften 4 ge- leistet ist. Ferner ist bei der Vorrichtung ein schnelbildete Bauelement aus dem Silikongummistreifen les Umrüsten hinsichtlich der Anzahl und der Anordherausgezogen. Es ^:st vorteilhaft, daß der Silikon- nung der Anschlußstifte 4 für verschiedene elektrigurnmistreifen 1 mehrfach verwendbar ist, da beim 40 sehe Schaltungen durchführbar. Im Anschluß an die Einstechen der Anschlußstifte 4 keine Pfropfen aus Bestückung mit den Anschlußstiften 4 erfolgt deren ihm ausgestanzt werden und damit keine Löcher, Verlötung mit den Leiterbahnen 7 der auf dem Kerasondern lediglich kleine Schlitze entstehen. miksubstrat aufgebauten Schaltung.

In den Fig.2, 3, 4 ist ein Ausführungsbeispiel Die Leiterbahnen7 der Schaltung sind in Fig. 5

einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 45 erkennbar. Nach dem Lötvorgang wird die Schaltung

nach der Erfindung zu drei verschiedenen Zeitpunk- mit einer isolierenden Ummantelung 17 versehen,

ten gezeigt. Die dargestellte Vorrichtung weist ein beispielsweise durch Vergießen oder Tauchen in [so-

Bodenteil 8 und ein parallel zur Oberfläche des Bo- lationsmasse, wodurch ein komplettes Bauelemcm

denteils8 verschiebbares Aufnahmeteil 9 für den entsteht. Dieses Bauelement zeichnet sich durch ge-

Substratkörper 2 und den Silikongummistreifen 1 auf. 50 ringe Bauhöhe aus, da der Silikongummistreifen 1

Das Bodenteil 8 ist außerdem mit Führungen 10 für verhindert, daß Isolationsmasse an die Unterseite de;

eine senkrecht zum Aufnahmeicil 9 bewegbare Keramiksubstrates 2 gelangt. Anschließend wird da;

Druckplatte 11 und die Druckplatte 11 mit einem Bauelement aus dem Silikongummistreifen 1 heraus

parallel zu ihr verschiebbaren, an einer Seite 12 ab- gezogen, der noch für eine weitere Bestückung ande

geschrägten Gleitkörper 13 versehen. Ferner weist 55 rer Keramiksubstrate 2 mit Anschlußstiften 4 ver

das Bodenteil 8 einen nasenartigen, mit einer zur Ab- wendbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 durch gekennzeichnet, daß das elastische Mate-Patentansprüche: rial (j) streifenförmig ausgebildet ist und etwa die gleiche Breite aufweist wie die Substratkör-

1. Verfahren zum Bestücken von mit Bohrun- per (2). gen versehenen, aus relativ sprödem Material, 5 insbesondere aus Keramik, bestehenden plattenförmigen Substralkörpern für integrierte Schal tungen, mit metallischen Anschlußstiften, die bis

zum Verlöten mit gedruckten Leiterbahnen des

Substratkörpers mechanisch gehaltert werden, io dadurch gekennzeichnet, daß auf die eine Seite des Substratkörpers (2) eine Platte (1)

aus elastischem Material aufgelegt wird, daß da- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestük-

nach die zylindrischen Anschlußstifte durch das Ken von mit Bohrungen versehenen, aus relativ sprö-

elasüsche Material hindurchgestochen werden, 15 dem Material, insbesondere aus Keramik, bestehen-

bis sie in die zylindrischen Bohrungen (3) des den plattenförmigen Substratkörpern für integrierte

Substratkörpers (2) hineinragen, und daß erst im Schaltungen, mit metallischen Anschlußstiften, die

Anschluß an das Verlöten der Anschlußstifte (4) bis zum Verlöten mit gedruckten Leiterbahnen des

mit den Leiterbahnen (7) des Substratkörpers (2) Substratkörpers mechanisch gehaltert werden,

dieser einschließlich der Anschlußstifte aus dem 20 In der elektrischen Nachrichtentechnik finden in

elastischen Material (1) herausgezogen wird. steigendem Maße Bauelemente Verwendung, bei de-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- nen integrierte Schaltungen, beispielsweise in Dickkennzeichnet, daß die Anschlußstifte (4) aus Mc- schichttechnik, auf keramischen Substralkörpern auftalldraht (16) bestehen, der in einem ersten Ver- gebaut sind. Damit eine derartige Schaltung auf einer fahrensschritt durch einen Führungskanal (15«, 25 Schaltungsplatte aufbaubar ist, sind Anschlußstifte 15 b) eingeführt und in das elastische Material vorgesehen, die durch Bohrungen im plattenförmigen (1) eingestochen wird, daß in einem zweiten Ver- Substratkörper hindurchgeführt sind. Diese Anfahrensschritt der Metalldraht (16) zur Bildung schlußsüfte sind mit Anschlüssen der integrierten eines der Anschlußstifte (4) im Führungskanal Schaltung verlötet und ragen an der anderen Seite (15 b) durch ei..en quer dazu bewegten Gleitkör- 30 des Substratkörpers so weit aus diesem heraus, als es per (13) abgeschert wird und daß der Anschluß- für einen Aufbau eines derartigen Bauelementes auf stift (4) in einem dritten Verfaurensschritt durch einer elektrischen Schaltungsplatte erforderlich ist.
weiteres Niederdrücken in 'lie ugehörige Boh- Bei der Herstellung dieser Bauelemente ist nun der rung (3) des unterhalb des elastischen Materials Nachteil gegeben, daß bei den Durchmessern der (1) liegenden Substratkörpers (2) eingeführt bzw. 35 Anschlußslifte und der Bohrungen in der keramidurch die Bohrung geschoben wird. sehen Platte Toleranzen auftreten, die eine wirt-

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- schaftliche Serienfertigung erheblich erschweren oder rens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ganz ausschließen. Ergibt sich nuv, aus den Tolerandaß in Einführungsrichtung des Metalldrahtes zen eines Anschlußstiftes und der für diesen Stift (16) eine Druckplatte (11) und darunter ein 40 vorgesehenen Bohrung in der keramischen Platte Gleitkörper (13) mit wenigstens jeweils einem der eine zu enge Passung, so besteht die Gefahr, daß die Führungskanäle (15 a, 15 6) angeordnet sind, daß keramische Platte beim Einsetzen eines Anschlußstifein Bodenteil (8) und ein parallel zur Oberfläche tes in diese Bohrung wegen der Spröde des Materials des Bodenteils verschiebbares Aufnahmeteil (9) ausbricht und damit unbrauchbar wird. Ergeben sich für die Substratkörper (2) und das elastische Ma- 45 aus den Toleranzen der Anschlußstifte und der Bohterial (1) vorgesehen sind, daß das Bodenteil (8) rungen zu weite Passungen, so tritt der Nachteil auf, mit Führungen (10) für die senkrecht zum Auf- daß die in die Bohiungen eingesetzten Anschlußstifte nahmeteil (9) bewegbare Druckplatte (11) und nicht so lange in den Bohrungen halten, bis sie in die Druckplatte mit dem parallel zu ihr ver- einem Lötvorgang, beispielsweise durch eine Schwalschiebbaren, an einer Seite abgeschrägten Gleit- 50 lötung mit den Anschlüssen der auf dem Substrat körper (13) versehen ist, daß das Bodenteil (8) aufgebauten Schaltung verlötet sind. Vielmehr ist es einen nasenanigen, mit einer zur Absch.rägung in diesem Falle erforderlich, jeden Anschlußstift un-(12) des Gleitkörpers (13) gegensinnigen Ab- mittelbar nach dem Einsetzen in die Bohrung gesonschrägung (14) versehenen Vorsprung (15) auf- dert einzulöten, was jedoch einen in der industriellen weist und daß durch das Zusammenwirken der 55 Serienfertigung nicht vertretbaren Aufwand darstellt. Abschrägungen (12, 14) beim Niederdrücken der Bei einem bekannten Verfahren (deutsche Auslc-Druckplatte (11) eine seitliche Verschiebung von geschiift 1 293 268) der eingangs genannten Art ist. Aufnahmeteil (9) und Gleitkörper (13) eintritt, die Halterung von Anschlußstiften durch eine widerwobei die Ränder der Führungskanäle (15 a, hakenartige Ausbildung der Endenabschnitle, welche 15 b) eine Scherwirkung auf den Metalldraht (16) 60 in konisch verlaufende Sacklöcher eingesetzt werden, ausüben und die Unterseite der Druckplatte (11) gewährleistet. Die Anschlußstifte können damit vor die abgetrennten Anschlußstifte (4) durch das einer endgültigen Festlegung durch Lötmetall nicht elastische Material (1) in die Löcher (3) des Sub- mehr aus den Sacklöchern herausfallen. Eine andere stratkörpers (2) drückt. Art der Festlegung besteht in einer polygonalen Aus-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 6s bildung der Sacklöcher oder bei runden Löchern in kennzeichnet, daß als elastisches Material (1) Si- Anschlußstiften mit eckigem Querschnitt. Durch eine likongummi dient. derartige Formgebung der Anschlußstifte bzw. der

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da- Sacklöcher erreicht man zwar einen sicheren Halt