DE2056222A1

DE2056222A1 - Lötfreie Verbindungstechnik zum Durchkontaktieren verschiedener Ebenen in mehrlagigen, flächenhaften Leiterbahn-Schaltungen. Pörsch geb. Thuma, Hildegard; Pörsch, Andrea; 8500 Nürnberg

Info

Publication number: DE2056222A1
Application number: DE19702056222
Authority: DE
Inventors: Hildegard 8500 Nürnberg Pörsch geb. Thuma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-16
Filing date: 1970-11-16
Publication date: 1972-05-18

Description

Bezeichnung der Erfindung: Lötfreie Verbindungstechnik zum Durchkontaktieren verschiedener Ebenen in mehrlagigen, flächenhaften Leiterbahn-Schaltungen.
Titelergänzung: Plastisch und elastisch verformbare Trägerfolie für die aufgebrachten Leiterbahnen.
Isolierzwischenlagen aus etwas zusammendrückbarem, fasrigem und/oder porigem Plächenmaterial.
Durchkontaktierung verschiedener Ebenen mittels durch die Mehrschichtanordnung getriebener nagelähnlicher Kontaktierungsstifte.
Korrosionssichere Kontaktstellen durch korrosionsbeständige metallische Überzüge auf den Leiterbahnen und Kontaktstiften, sowie durch nicht korrodierend wirkende Isolierstoffe.
Kurzauszug: Die Leiterbahnen werden in an sich bekannter Weise auf einem plastisch-elastischen Polienträger aufgebracht. Mehrere solcher Schaltungsplatinen werden unter Zwischenlage eines etwas zasammendrückbaren Schichtstoffs übereinandergelegt, Nun werden an den vorgesehenen Stellen leitende Stifte durch die mehrlagige Anordnung in der Weise hindurchgetrieben, daß die tiftspitzen jeweils nacheinander eine Leiterbahn, dann deren Trägerfolie und danach das Zwischenpolster durchdringt, wobei die Leiterbahn und die Trägerfolie an der Durchdringungsstelle trichterförmig erweitert werden und die Trichtermündung in das Zwischenpolster hinein gedehnt wird und durch die elastische Spannkraft der Trägerfolie und durch den Preßdruck des Zwischenpolsters ein dauerhaft fester Preßkontakt zwischen Leiterbahn und Kontaktierungsstift erzielt wird.
Beschreibung der Erfindung: Gegenstand der Erfindung ist eine lötfreie Verbindungstechnik zum Durchkontaktieren verschiedener Ebenen in mehrlagigen, flächenhaften Schaltungsanordnungen, sogen. gedruckten bzw. geätzten Schaltungen. Die Leiterbahnen können in an sich bekannter Weise durch Bestreichen oder Bedrucken oder Bespritzen mit leitfähiger Paste und/oder durch Bedampfen mit Metall oder durch katalytische Metallabscheidung und/oder galvanischen Überzug oder durch aufkaschierte und ausgeätzte Metallfolien auf den Träger aufgebracht sein.
Es ist bekannt, bei aus auf elastischer Trägerfolie aufgebrachten Leiterbahnen bestehenden Schaltungsplatinen die Stromzuführungen durch Krallenpreßklemmen, die durch die Trägerfolie hindurch eine Leiterbahn umklammern, herzustellen.
Diese Methode ist zur Verbindung je einer Leiterbahn üblich.
Für mehrlagige Anordnungen mit mehr als 2 Ebenen ist diese Verbindungstechnik nicht geeignet.
Weiter ist bekannt, bei gehärteten Schichtstoff-Trägerplatten für die Leiterbahn-Stromzuführungen Lötstützpunktstifte hineinzustanzen und mit einer Leiterbahn zu kontaktieren.
Hierbei sind die Lötstützpunktstifte als Stanzstempel ausgebildet, und sie können nur mit einer speziellen Vorrichtung, die das Gegenwerkzeug enthält, eingebracht werden. Ein zuverlässiges Durchkontaktieren mehrerer Schaltungsebenen in einer mehrlagigen Anordnung erscheint mit dieser Methode nicht möglich; außerdem ist der erforderliche Platzaufwand relativ groß.
Es ist auch bekannt, die einzelnen Leiterplatinen mit Steckbuchsen zu versehen und eine Verbindung zwischen verschiedenen distanzierten Platinen durch Einstecken von Paßstiften in diese Steckbuchsen herzustellen. Hierbei sind entweder die Buchsen oder die Stifte federnd ausgebildet (Kreuzschinenverteilersystem). Dieses System erfordert viel Herstellungsaufwand und viel Raum.
Am häufigsten kommt z.Zt bei der sogen. multy-layer-Technik das Verbinden der verschiedenen Ebenen der Schaltungsanordnung mittels der Technik des sogen. "Durchplattierens" oder "Durchkontaktierens" zur Anwendung, Hierbei werden die mit Harz zu einem festen Block zusammen verpreßten Platinen durchbohrt und die Lochwandungen und somit auch die angebohrten Leiterbahnen katalytisch und galvanotechnisch mit einem Metallüberzug kontaktiert. Diese Technik erfordert einen großen Arbeitsaufwand und sie ist wegen eines großen erforderlichen Anlagenaufwandes nur bei sehr großen Stückzahlen wirtschaftlich. Desweiteren ist die zugehörige Technologie schwierig zu beherrschen.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, die genannten Nachteile dadurch zu umgehen, daß die Leiterbahnen auf einen elastisch und plastisch verformbaren Trägermaterial aufgebracht werden. Als solche Trägermaterialien sind Kunststoffolien und papierähnliche Isolierstoffe mit einem Dehnungsvermögen von mindestens 10 * geeignet.
Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Leiterplatinen Jeweils unter Zwischenlage eines zusammendrückbaren fasrigen und/oder porösen Schichtstoffs übereinander, sowie auf eine Unterlage aus dem gleicheh Material zusammenzufügen. Als solches zusammendrückbares Material sind weichpappeähnliche hartfilzähnliche und kleinporige Schaumstoffe, sowie dicke Textilgewebe geeignet. Der Grad der Zusammendrückbarkeit muß so sein, daß die aufplattierten Leiterbahnen und die hindurchgetriebenen Kontaktierungsstifte Platz finden können, ohne die Mehrlagenanordnung aufzublättern.
Es wird weiterhin erfindungsgemäß vorgeschlagen'die Verbindungen zwischen den verschiedenen Ebenen dadurch herzustellen, daß spitze metallische Stifte durch die mehrlagige Anordnung hindurch getrieben werden. An den Durchdringungsstellen der Leiterplatinen werden die Leiterbahnen sowie die dahinterliegende Trägerfolien trichterförmig erweitert. Dank der Nachgiebigkeit der Lwischenlagen finden die Trichtermündungen und die durchgetriebenen Metallstifte Platz, ohne die Anordnung aufzublättern. Durch die elastische Spannkraft des Trägermaterials werden die Trichtermündungen der Leiterbahnen auf die Kontaktstifte aufgepreßt. Zudem wird durch den Preßdruck des zwischenpolsters eine dauerhaft feste Kontaktpressung sichergestellt.
Um eine dauerhafte Zuverlässigkeit der Kontaktierung zu gewährleisten, wird außerdem erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kontaktstellen, d.h. die Leiterbahnen und die Kontaktierungestifte mit einem Überzug aus korrosionsbeständigen Metall, z.B. Gold, Rhodium, Silber oder ähnlichen zu versehen.
Zusätzlich oder auch alternativ wird weiter vorgeschlagen, nicht korrodierend wirkende Kunststoffe als Isolierstoffe zu verwenden.
Bei Benutzung von verlängerten Kontaktierungsstiften als LötstUtzpunkte wird zudem vorgeschlagen, hitzebeständige, bei der Löttemperatur nicht schmelzende und nicht sich thermisch zersetzende Isolierstoffe anzuwenden.
Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, nötigenfalls das Leiterplatinenpaket mit Harz zu imprägnieren bzw. zu vergießen, um schädliche Umwelteinflüsse von den Kontaktstellen fernzuhalten. Das Vergießen kann auch unter Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre erfolgen, um eine luftsauerstoffreie Anordnung zu erhalten.
Da#s Durchtreiben der Kontaktierungsetifte kann nach der Erfindung maschinell mit Koordinaten-gesteuerten automatischen Maschinen erfolgen.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Auf der Zeichnung ist ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt. Mit (1) ist eine Leiterbahn, die an der Durchkontaktierungsstelle verbreitert sein kann, bezeichnet. Die Leiterbahn kann aus einer aufgedruckten Leitsilberschicht, die durch galvanische Verkupferung verstärkt und mit einer dünnen Oberflächenvergoldung versehen ist, bestehen. Das mit (2) bezeichnete Trägermaterial besteht aus einer elastischen und dehnfähigen Kunststoffolie z.B.
aus Polyterephthalat, Polykarbonat, Polyimid, Polyamid, Polytetrafluoräthylen oder aus einem dehnfähigen Schichtstoff aus lackierten Gewebe bzw. lackierten Vlies. Mit (3) sind die zuHarlrllendrückbarerl Zwischenschichten und mit (4) die zusammendri'#r.kbare Unterlage bez## chnet, die aus einem etwas polsterndnachgiebigem, Jedoch bei Pressung sich verfestigendenMaterial bestehen. Bei geringer thermischer Beanspruchung hat sich hierfür Weichpappe als geeignet erwiesen. Bei höheren Ansprüchen in Bezug auf thermische Beständigkeit uns Isolationseigenschaften werden hierfür unvollständig kalandrierte Kunstfaserpappen z.B. aus Polytherephthalat, Polyamid, Polykarbonat oder aus Glasfaservlies verwendet. Mit (5) ist die Edelmetallbeschichtung der Leiterbahn, mit (6) der Kern des Kontaktstiftes und mit (7) dessen Edelmetallbeschichtung bezeichnet.
Wenn die Unterlage (4) diinn gehalten werden soll und/oder die Kontaktstifte als Lötstützpunkte oder als Steckverbindungsstifte verlängert ausgebildet sein sollen, werden die durchragenden Kontaktierungsetifte mit einer Spreizklemmscheibe (8) gesichert. Mit (9) ist eine "wrapping"-Verbindung angedeutet.
(10) stellt eine Steckverbindung, (11) einen verschleißfesten Betätigungskontakt und (12) einen Lötsttitzpunkt dar.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich vorzugsweise für Verschlüsselungskontaktplatten für programmierte Iernmaschinen nach einer gesonderten Anmeldung. (Patentanmeldung PA 2/70 vom gleichen Erfinder.
Es ist noch nachzutragen, daß die Kontaktierungsstifte natürlich auch durch Beilagescheiben und Vernieten gesichert werden können.

Claims

.Patentanspruch 1:

ötfreie Verbindungstechnik für das Durchkontaktieren verschiedener Ebenen in mehrlagigen, aus auf Flächenisolierstoff aufgebrachten Leiterbahnen bestehenden Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen in an sich bekannter Weise auf einem elastisch und plastisch verformbaren isolierendem Trägermaterial aufgebracht sind, diese Schaltungsplatinen jeweils unter Zwischenlage eines etwas zusammendrückbarensisolierenden Schichtstoffs Abereinander sowie auf eine dickere zusammendrückbare Unterlage angeordnet sind, an den Kontaktstellen spitze metallische Stifte durch die mehrlagige Anordnung in der Weise getrieben sind, daß an den Durchdringungsstellen die Leiterbahn sowie die dahinterliegende Trägerfolie trichterförmig erweitert ist und die Trichtermündung in die zusammendrückbare Zwischenlage bzw. Unterlage hineinragt, wobei durch die elastische Spannkraft und durch den Preßdruck des Zwischenpolstere ein fester Preßkontakt zwischen Leiterbahn und Stiftkontakt hergestellt und aufrechterhalten wird.

Patentanspruch 2: Lötfreie Verbindungstechnik nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen sowie die Kontaktstifte mit einem korrosionsbeständigen Metall überzogen sind.

Patentanspruch 3: Lötfreie Verbindungstechnik nach den Patentansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Isolierstoffe keine korrodierend wirkenden Bestandteile enthalten bzw.

abgeben.

Patentanspruch 4: Lötfreie Verbindungstechnik nach den Patentansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstellen durch liarzimprägnierung bzw. Harzverguß des Leiterpiatinenpaketes vor einwirkung schädlicher Umweltstoffe geschützt sind.

Patentanspruch 5: Lötfreie Verbindungstechnik nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verlängerte Kontaktstifte ein- oder beidseitig mit Spre zkiemmscheiben versehen sind.

Patentanspruch 6: Lötfreie Verbindungstechnik nach 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daX die Kontaktierungsstifte ein- oder beidseitig als verstärkte, verschleißfeste Betätigungskontakte ausgebildet sind.

Patentanspruch 7: Lötfreie Verbindungstechnik nach den Patentansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte als buführungssteckerstifte oder Lötstützpunktstifte verlängert ausgebildet sind.