DE2103767C3 - Verfahren für eine elektrische Verbindung zwischen mehreren gestapelten, gedruckten Schaltungsplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den leitenden Abschnitten einer Anordnung aus mehreren gestapelten, gedruckten Schaltungsplatten, die durch je eine isolierende Lage voneinander getrennt sind, wobei durch die gesamte Anordnung oder nur durch einzelne Schaltungsplatten oder Lagen öffnungen hindurchgehen, in die eine schraubenförmige Druckfeder mit infolge ihrer Vorspannung verringerten Abmessungen eingeführt wird, die anschließend bei ihrer Freigabe in einen Preßsitz an den Öffnungswänden gelangt.

Aus der US-PS 32 81 751 ist bekannt, zwei gedruckte Schaltungsplaitcn unter Zwischenschaltung von Abstandsstücken durch eine schraubenförmige Druckfeder elektrisch zu verbinden, deren Durchmesser im völlig entspannten Zustand größer als der der Öffnungen in den Schaltungsplatten ist, die inwendig plattiert und aufeinander ausgerichtet sind. Zur Herstellung dieser elektrischen Verbindung dient ein Gerät mit einem Stab, an dessen einem Ende ein DrehknopJ sitzt und dessen anderes Ende mit einer Kerbe versehen ist. in die das eine Ende der auf den Stab aufgeschobenen Druckfeder eingehängt wird. Auf dem Stab ist ferner eine Hülse drehbar gelagert, die an ihrem einen der Feder zugekehrten Ende eine Klemmvorrichtung zum Festhalten des benachbarten Federendes trägt. Vor dem Einführen der schraubenförmigen Druckfeder in die öffnungen der Schaltungsplatten wird die Hülse auf dem Stab so weit gedreht, bis die Feder fest gegen die Außenfläche des Stabes gezogen ist. Der Außendurchmcsscr der Druckfeder ist dann kleiner als der Innendurchmesser der aufeinander ausgerichteten öffnungen. Daraufhin wird das Stabende mit der aufgezogenen Druckfeder in die öffnungen eingeführt und die Hülse freigegeben, so daß sie sich zurückdreht, bis die Druckfeder mit den Innenwänden der öffnungen im Preßsil/ fingreift, wobei ein guter elektrischer Kontakt mit der metallischen Plattierung zuslandekommt. die mil einem aufgedruckten Leiter in elektrischer Verbin dung steht.

Anfänglich gute elektrische Renihrungskontakte haben den Nachteil, daß während der Gebrauchsdaucr. insbesondere wenn die gesamte Anordnung irgendwelchen mechanischen Schwingungen unterliegt. Verschiebungen zwischen den beiden anstoßenden Kontaktflächen auftreten, so daß dann Metallflächen übereinander zu liegen kommen, die sich inzwischen infolge der üblichen Korrosion mit starken oxydischen Auftagen überzogen haben, die die elektrische Kontaktgabe stören.

Bei der Anordnung nach der US-PS 32 68 652 hat man daher einen anderen Weg beschriften. Dort ist ein zylindrischer Körper aus einem isolierenden Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, dessen Durchmesser etwas kleiner als der der Öffnung in der gedruckten Schaltungsplatte ist, mit einem biegsamen, dünnen Draht schraubenförmig umwickelt, an dessen beiden Enden eine gesonderte Verlötung mit dem jeweiligen bis zum Rand der Öffnung aufgedruckten Metallband der Schaltung vorgenommen wird. Auch in diesem Fall liegt ein Preßsitz des Verbindungsdrahtes sowohl an der Innenwand der öffnung als auch an der Außenwand des zylindrischen Isolierkörpers vor. Ebenfalls bleibt das Problem einer gegenseitigen Verschiebung der Kontaktflächen bei mechanischen Erschütterungen oder starken Temperaturschwankungen, denen die gesamte Anordnung unterliegen kann, bestehen. Wegen der Lotstellen an den beiden Enden des biegsamen, schraubenförmigen Drahtes haben derartige Verschiebungen der Kontaktflächen jedoch nur einen geringfügigen Einfluß auf den Stromübergang. Das Anbringen der Lötstellen an den beiden Drahtenden ist jedoch eine mühselige Arbeit, wenn solche Drähte in einige tausend Öffnungen der bedruckten Schaltungsplatte eingeführt werden müssen.

Um eine derartig mühselige Arbeit zu umgehen, ist aus der US-PS 31 87 426 bekannt, durch die ausgerichteien öffnungen mehrerer bedruckter Schaltungsplatten einen Litzendraht hindurchzuziehen und schließlich die eine Breitseite der untersten Platte in geschmolzenes Lot einzutauchen, das daraufhin vom Litzendraht wie von einem Docht auf Grund von Kapillarkräften in die verbliebenen Hohlräume der öffnungen hineingesogen wird. Dieses Verfahren läuft aber nur dann einwandfrei ab, wenn die ausgerichteten öffnungen in den Schaltungsplatten mit einer metallischen Plattierung verschen sind und enge Toleranzen zwischen den Plattierungen und den Litzendrähten eingehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kontakten zwischen den in die ausgerichteten öffnungen von gedruckten Schaltungsplatten eingeführten, schraubenförmigen Metallfedern und den leitenden Abschnitten der Schaltungsplatten anzugeben, bei dem durch eine einfache Maßnahme alle Kontakte in einer solchen Anordnung praktisch gleichzeitig herbeigeführt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckfeder vor ihrer Einführung in die öffnungen in ihrem vorgespannten Zustand mit einem Lot überzogen wird, das anschließend erstarrt, und daß nach der Einführung der Druckfeder in die öffnungen die Anordnung bis zum Erweichen des Lotes erwärmt

b° wird.

Die Verbindung erfolgt in ihrer einfachsten Form gemäß der Erfindung durch eine schraubenförmige Druckfeder, die zur Vorbehandlung in ein Bad aus einem geschmolzenen Lot eingebracht wird, während

^ft5 eine Dreh oder Druckkraft den Fcderdurehmesser zu verringern und/oder die Federlänge zu verkürzen sucht. Wenn die Feder herausgezogen wird und sich das L.ot abgekühlt hat, ist die Feder in ihrem zusam-

mengedrückten Zustand eingefroren. Gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung werden diese Federkörper in Öffnungen eingesetzt, die in einer isolierenden Unterlage vorgesehen sind, und diese Unterlage wird zwischen leitenden Platten uer mehrlagigen, gedruckten Schaltungspackung eingelegt. Nachdem die gewünschten Verbindungspunkte sämtlich auf die Verbindungsfeder ausgerichtet sind, wird diese Anordnung einer erhöhten Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes ausgesetzt. Infolgedessen werden die Fedem gelöst und dehen sich aus, wodurch eine Verbindung zwischen den Platten der gedruckten Schaltungsanordnung hergestellt wird. Wenn die Wärme verschwindet, verfestigt sich das Lot wieder und stellt eine ausgezeichnete, elektrische Lotverbindung zwischen den gedruckten Schaltungsplatten und dem verbindenden Federelement her.

Wegen der Art, in der die Federn zu Anfang vorbereitet werden, ist ein neues Verbindungsverfahren entwickelt worden, um von den genauen Toleranzen wegzukommen, die üblicherweise bei Mikrominiaturfassungen anzutreffen sind. Auch wird völlig die Notwendigkeit einer speziellen, zusammenpassenden Steckhülse umgangen. Die durch den mechanischen Lotkontakt erzielte Zuverlässigkeit ist ausgezeichnet, und wegen seiner Einfachheit sind die Kosten der Verbindung niedrig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Die Einzelheiten der Figuren geben wesentliehe Merkmale der Erfindung wieder. Es stellt dar

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Gerätes der Erfindung und

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine typische, mehrlagige, gedruckte Schaltungsanordnung, an der das Verbindungsverfahren der Erfindung erkennbar ist. Mehrere gedruckte Schaltungsplatten 10, 12 und 14 tragen auf ihrer einen Seite oder auf beiden Seiten ein Muster einer gedruckten Schaltung, die in üblicher ' Weise ausgebildet ist. Die Platte 10 weist mehrere leitende Elemente 16, 18, 20 und ein durchgehend plattiertes Loch 22 auf, das eine durch die Unterlage der eingedruckten Schaltung hindurchgehende öffnung ist, wobei eine metallisierte Schicht das gedruckte Schaltungsmuster puf der einen Seite mit dem gedruckten Schallungsmuster auf der entgegengesetzten Seite verbindet. Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungsplatten mit durchgehend plattieren Löchern bekannt.

In einem mehrlagigen, gedruckten Schaltungsmodul muß die elektrische Verbindung nicht nur zwischen den gegenüberliegenden Seiten derselben gedruckten Schaltungsplatte, sondern auch zwischen den Seiten verschiedener gedruckter Schaltungsplatten hergestellt werden. Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß eine isolierende Zwischenlage 24 zwischen jeder zu verbindenden gedruckten Schaltungsplatte 10, 12, 14 vorgesehen wird. An bestimmten Stellen, an denen ein elektrischer Zusammenhang zwischen den Platten hergestellt werden soll, wird eine öffnung in die isolierenden Zwischenlage!) 24 gebohrt oder dort anderweitig ausgebildet.

Vor dem Zusammenbau des Moduls wird eine ^fi5 Schraubenfeder 26 zusammengepreßt und in ein Gefäß i))it geschmolzenem Lot eingebracht. Anschließend wird sie aus dem Gefäß herausgenommen, und man

läßt das Lot fest werden, wodurch die Windungen der Druckfeder gegen deren Rückstellkraft eng zusammengehalten werden. Diese Federn werden dann in die in den Zwischenlagen 24 ausgebildeten Öffnungen eingesetzt, wie in F i g. 1 zu sehen ist. Die Anordnung wird dann zusammengeklemmt und einer erhöhten Temperatur ausgesetzt, damit das Lot, das die Windungen der Feder 26 festhält, wieder flüssig wird und sich die Feder entspannen kann. Die Federn können sich daher ausdehnen und einen Kontakt zwischen den aneinanderliegenden Niveaus der gedruckten Schaltungsanordnung herstellen. Nachdem die Wärme verschwunden ist, wird das Lot wieder fest und stellt eine zwangläufige Lotverbindung zwischen dem gedruckten Schaltungsmuster der einen Platte mit dem gedruckten Schaltungsmuster der nächsten Platte her.

In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der durch das Verfahren der Erfindung mehrere ausgerichtete, durchgehend plattierte Löcher der gedruckten Schaltungsplatten miteinander verbunden werden. Mehrere Platten 28, 30 und 32 der gedruckten Schaltungsanordnung enthalten durchgehend plattierte Löcher 34, 36 und 38. Die gedruckten Schaltungsmuster auf den gegenüberliegenden Flächen der Schaltungsplatten 28, 30 und 32 sind durch eine Lage 40 aus einem Isolationsmaterial gegen einander isoliert. Die Lage 40 bewirkt jedoch auch einen Spalt zwischen den Flächen, die die gedruckten, durchgehenden Löcher an den benachbarten Platten umgeben, damit sie dazu noch keinen elektrischen Kontakt herstellen können.

Um den gewünschten Zusammenhang zwischen den durchgehend plattierten Lochbereichen an den gedruckten Schaltungsplatten 28, 30 und 32 herzustellen, wird zuerst eine Feder 42 durch Verdrillen auf einem Eisenstück zusammengepreßt, um deren Durchmesser zu verringern. In diesem gespannten Zustand wird die Feder in ein Lotbad gelegt, und das Lot kann dann fest werden, um die Windungen in ihrem gespannten Zustand zu halten. Anschließend wird die Feder 42 durch die ausgerichteten Löcher 34, 36 und 38 eingeführt. Wegen des verminderten Durchmessers ist es einfach, die gewundene Feder einzulassen. Danach wird die gedruckte Schaltungsanordnung einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes ausgesetzt, und die Spannung der Schraubenfeder wird gelöst, so daß sich ihr Durchmesser vergrößert und fest gegen die Wände der durchgehend plattierten Löcher in den gedruckten Schaltungsplatten anliegt. Wenn die erhöhte Temperatur verschwindet, wird das Lot wieder fest, so daß eine zuverlässige Verbindung zwischen den metallisierten Wänden der durchgehend plattierten Löcher und den Windungen der Feder entsteht.

In der Praxis wird natürlich der mit einem Lot überzogene Federkörper im voraus hergestellt und ein Vorrat von ihnen steht dem Bedienenden zur Verfügung, der eine mehrlagige Anordnung herstellen soll. Da sich beim Lösen die Feder ausdehnt und fest mit den Wänden der durchgehend plattierten Löcher in Berührung kommt, brauchen im Gegensatz zu bestimmten bisherigen Verbindungsverfahren keine genauen Toleranzen eingehalten zu werden.

Gemäß der Erfindung ist ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur gegenseitigen Verbindung der einzelnen gedruckten Platten eines mehrlagigen Moduls vorgesehen, bei dem eine schraubenförmige Druckfeder, die mit einem Lötmittel überzogen ist, in eine öffnung eingesetzt wird, die zwischen den Platten

der zu verbindenden Schallung in die richtige Lage gebracht wird. Beim Erwärmen schmilzt das Lot, damit sich die Feder ausdehnen und einen Kontakt zwischen den leitenden Flächen herstellen kann. Wenn das Lot wieder abkühlt, ist eine zwangläufige und äußerst zuverlässige Verbindung hergestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den leitenden Abschnitten einer Anordnung aus mehreren gestapelten, gedruckten Schaltungsplatten, die durch je eine isolierende Lage voneinander getrennt sind, wobei durch die gesamte Anordnung oder nur durch einzelne Schaltungsplatten oder Lagen Öffnungen hindurchgehen, in die eine schraubenförmige Druckfeder mit infoige ihrer Vorspannung verringerten Abmessungen eingeführt wird, die anschließend bei ihrer Freigabe in einer, Preßsitz an den Öffnungswänder. gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (26. 42) vor ihrer Einführung in die Öffnungen (22. 3·)) ir, ihrem vorgespannten Zustand mit einem Lot überzogen wird, das anschließend erstarrt, und daß nach der Einführung der Druckfeder (26, 42) in die Öffnungen (22, 34) die Anordnung bis zum Erweichen des Lotes erwärmt wird.