DE2251997B2

DE2251997B2 - Verfahren zur Reparatur von schmalen Leiterbahnen elektrischer Schaltungsplatten

Info

Publication number: DE2251997B2
Application number: DE19722251997
Authority: DE
Inventors: Volker Von Dipl.-Ing. 8120 Weilheim Ehrenstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1972-10-24
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2251997C3; DE2251997A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur «o Reparatur von schmalen Leiterbahnen elektrischer Schaltungsplatten, gemäß dem man die Fehlerstelle in der Leiterbahn mit einem Feinband überbrückt und mittels Aufsetzelekroden das Feinband beiderseits der Fehlerstelle gegen die Leiterbahn drückt und sodann durch Auslösen eines die Aufsetzelektroden und das Feinband durchfließenden Stromimpulses das Feinband mit der Leiterbahn metallisch verbindet.

Bei der Herstellung von Leiterplatten kommt es gelegentlich, z. B. beim Belichten oder Ätzen der Leiterplatten, zu Fehlern, die zu Unterbrechungen in den Leiterbahnen führen. Sind diese Fehlerstellen erkannt, so werden sie durch Aufschweißen von gut elektrisch leitenden Feinbändern repariert Leiterbahnen von Schaltungsplatten sind oft sehr schmal ausgebildet, d.h. ihre Breite kann 100μπι oder noch weniger betragen. Zum Schutz gegen Korrosion können derartig schmale Leiterbahnen mit einer Edelmetallschicht, z. B. mit einer Goldauflage, plattiert sein. Das Aufschweißen des Feinbandes am Orte der Fehlerstelle erfolgt mittels einer Schweißvorrichtung, die zwei Ausfsetzelektroden aufweist und die jeweilü benachbart von der Fehlerstelle auf das Feinband aufgesetzt werden. Der Elektrodendruck sowie der Schweißstrom müssen so hoch gehalten werden, daß das Feinband mit der Leiterbahn verschweißt.

Hierbei ist indessen nicht auszuschließen, daß durch den hohen Schweißstrom die meist sehr dünnen, oft weniger als 40 μπι betragenden Leiterbahnen beim Auslösen des Schweißstromes erneut Schaden erleidet.

An sich ist es möglich, die Feinbänder weich auf die beschädigte Leiterbahn aufzulöten. Indessen besteht sodann der Nachteil, daß bei einer späteren physikalischen oder chemischen Behandlung der Leiterplatte Korrisionen an der Verbindungsstelle auftreten. Insbesondere kann es vorkommen, daß sich das Feinband beim maschinellen Löten der Leiterplatte, z. B. in einem Schwallötband, ablöst. Auch ist die Anwendung von Zinn bei mit Gold plattierten Leiterbahnen wegen der zu erwartenden intermetallischen brüchigen Zinn-Gold-Phase nicht ratsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Reparaturverfahren zu verbessern derart, daß einerseits Schäden während der Reparatur vermieden und andererseits eine gegen Erwärmung widerstandsfähige und dauerhafte, die Schadstelle überbrückende Verbindung geschaffen wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man ein ein eutektisches Material tragendes Feinband mit seinem Eutektikum derart auf die Schadstelle der Leiterbahn legt, daß die Schadstelle überbrückt wird und unter Einhaltung eines auf höchstens 10 msec begrenzten Stromimpulses bei einer Elektrodenspannung von weniger als 1 Volt das Feinband durch Hartlöten mit der Leiterbahn verbindet.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht eine dauerhafte und auch zuverlässige Kontaktverbindung an der zu reparierenden Schadstelle der Leiterbahn. Bedingt dadurch, daß man ein eutektisches Material tragendes Feinband verwendet, kann die zum Aufschmelzen des Eutektikums erforderliche Temperatur wesentlich geringer als die sonst übliche Schweißtemperatur gehalten werden. Das Feinband ist sodann mit der Leiterbahn hart verlötet. Es hat sich gezeigt, daß sich bei mit Edelmetall, z. B. Gold, plattierten Leiterbahnen die Plattierung bei einer mechanischen Belastung leicht von der aus Kupfer bestehenden Leiterbahn löst. Um diesen Nachteil auszuschalten, ist es erforderlich, die Edelmetalllplattierung vor dem Hartlöten im Bereich der Fehlerstelle zu entfernen. Dies geschieht vorteilhaft durch Abschleifen, Abschmirgeln oder Abschaben der Leiterbahnplattierung.

Als Feinband verwendet man vorteilhaft eine Folie mit einer Stärke von weniger als 50 μπι, vorteilhaft bestehend aus PdCu 10—20, das eine aus einem eutektischen Material, vorzugsweise AgCu 15—35, gebildete Hartlotschicht trägt.

Beim Hartlöten ist darauf zu achten, daß man den Andruck der Elektroden auf das Feinband und somit auch auf die Leiterbahn auf höchstens 50/Nmm², mindestens jedoch 20 N/mm², begrenzt, bei der Reparatur von schmalen Leiterbahnen mit einer Breite von 100 μπι ergibt sich hierbei eine bevorzugte Andruckkraft von etwa 3 N. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls eine Beschädigung der Leiterbahnen während des Hartlötvorganges vermieden.

Der besondere Vorteil der erfinderischen Verfahrensweise besteht auch darin, daß das Trägermaterial der Schaltungsplatten, z. B. Epoxyd, während des Hartlötens keine Beschädigung erfährt. Es entsteht beim Hartlöten keine in die Tiefe gehende Schweißlinse, die den tragenden Querschnitt an dieser Stelle vermindert. Die Verbindung ist flächenhaft, so daß sich eine größere Festigkeit ergibt Das Verfahren läßt sich auch zum Überbrücken von Blankkupferbahnen verwenden, die an sich nicht schweißbar sind, wobei durch die

Hartplattierung der Kupfereinbänder die Leitfähigkeit -inbeeinflußt bleibt.

Im nachfolgenden wird anhand der Zeichnung das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Auf einer Schaltungsplatte I₁ z. B. bestehend aus Epoxydharz, sind elektrische Leiterbahnen 2 aufgebracht. Diese Leiterbahnen besitzen z. B. eine Stärke S von 50μηι. Ihre Breite beträgt etwa 150 μπ. Die^e Leiterbahnen bestehen aus Kupfer und sind zum Schutz gegen Korrisjon mit einer Edelmetallschicht 3, Vorzugsweise mit Gold, plattiert An einem Ort innerhalb der Leiterbahn 2 befindet sich eine Unterbrechung 4. Diese Unterbrechung ist zu reparieren.

Zunächst wird die Goldplattierung im nahen Bereich der Unterbrechung 4 entfernt. Das Entfernen der Goldplattierung kann durch Abschleifen der Oberfläche der Leiterbahn 2 geschehen. Es wird sodann ein Feinband 5 über die Schadstelle gelegt. Dieses Bändchen ist zweischichtig und besteht voi zugsweise aus PdCu 15 und trägt eine Schicht 6 aus einem eutektischen Material, vorzugsweise aus AgCu 28. Nach erfolgtem Belegen der Schadstelle mit dem Feinband werden zunächst rechts oder links benachbart von der Schadstelle Aufsetzelektroden auf die Oberfläche des Feinbandes positioniert. Der Aufsetzdruck F beträgt gemäß dem Beispiel 3 N. Der Abstand A der Aufsetzelektroden, nämlich der Elektrodenspalt ist mit 0,2 mm bemessen. Es wird sodann der »SchweiBstrom« eingeschaltet. Es fließt hierbei kurzzeitig (< 10 msec) ein Strom von ca. 100 Ampere bei einer Elektrodenspannung von 0,6VoIt. Die Hartlötung erfolgt im Bereich des Elektrodenspaltes, und zwar zwischen der Leiterbahnoberfläche und dem Eutektikum, wie bei 8 durch eine Linse angedeutet

Nach erfolgtem Hartlöten wird die Schaltungsplatte in Richtung des Pfeiles 9 versetzt, wobei nunmehr die Schweißelektroden 7 und T wie gestrichelt angedeutet, erneut aufgesetzt werden. Es erfolgt nun die Hartlötung bei 10. Die Schadstelle 4 ist jetzt dauerhaft und zuverlässig mit einem Feinband überbrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reparatur von schmalen Leiterbahnen elektrischer Schaltungsplatten, wobei man die Fehlerstellen mittels eines Feinbandes überbrückt und mittels Aufsetzelektroden das Feinband beiderseits der Fehlerstelle gegen die Leiterbahnen drückt und durch Auslösen eines die Aufsetzelektroden und sodann durch Auslösen eines die Aufsetzelektroden und das Feinband durchflie- ι ο ßenden Stromipulses das Feinband mit der Leiterbahn metallisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein ein eutektisches Material tragendes Feinband mit seinem Eutektikum derart auf die Schadstelle der Leiterbahn legt, daß die '⁵ Schadstelle überbrückt wird und unter Einhaltung eines auf höchstens 10 msec begrenzten Strornimpulses und bei einer Elektrodenspannung von weniger als 1 Volt das Feinband durch Hartlöten mit der Leiterbahn verbindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei mit Edelmetall plattierten Leiterbahnen vor dem Auflegen des Feinbandes benachbart von der Schadstelle die Edelmetallplattierung von der Leiterbahn entfernt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Leiterfeinbänder mit einer Stärke von weniger als 50μΐτι, bestehend aus Cu bzw. PdCu 10—20, die eine aus einem eutektischen Material AgCu 15—35 gebildete Hartlotschicht tragen, verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Andruck der Elektroden auf höchstens 50 N/mm², jedoch auf mindestens 20 begrenzt.