DE2813160A1

DE2813160A1 - Anordnung zur durchkontaktierung von leiterplatten

Info

Publication number: DE2813160A1
Application number: DE19782813160
Authority: DE
Inventors: Bernd Mai; Hermann Viehweger
Original assignee: Robotron VEB
Current assignee: Robotron VEB
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DD131612A1; DD131612B1; DE2813160C2

Description

Titel der Erfindung
Anordnung zur Durchkontaktierung von Leiterplatten Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf die elektrische Verbindung von Kontaktstellen in zwei oder mehreren Ebenen von leiterplatten Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die Leiterplatte als flächenförmiger Bauelementeträger hat in der Elektrotechnik, speziell in der Elektronik breiteste Anwendung gefunden. Dies ist neben den hin reichend bekannten Vorteilen der LeiterPlatte nicht zuletzt dem Umstand zuzuschreiben9 daß die Leiterplatte die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl von Lötverbindungen zuläßt wenn geeignete maschinelle I,ötverfahrcn angewendet werden. Diese Lötung kann aber nur von einer Seite eriolgen, da die andere in der Regel mit Bauelementen bestückt ist. Als Lötseite findet normalenveise die mit dem Leiterbild versehene Plattenseite Vezwendung.
Können elektrische Schaltungsanordnungen nicht in einer Ebene realisiert werden, gelangen Zweiebenen- oder Mehrlagenleiterplatten zum Einsatz, Mit ihnen tritt jedoch gleichzeitig das Problem der elektrischen Verbindung der einzelnen Schaltungsebenen zutage. Während bei Mehrlagenleiterplatten diese Verbindungen ausschließlich auf galvanischem Wege erfolgen, ist mehrfach versucht worden, bei Zweiebenenleiterplatten die nach wie vor teure galvgnische durch eine mechanische Durchkontaktierung zu ersetzen, wobei Verbindungselemente in Draht-, Stift-, Prismen-, Bülsen-, Schraubenfeder- oder Geflechtform Anwendung fanden. Allen diesen bekannten mechanischen Durchkontaktieiungen haftet der Nachteil an, daß zwar deren Lötstellen auf der Lötseite der Leiterplatte gemeinsam mit den anderen Lötstellen hergestellt werden können, die Lötstellen auf der Bestückungsseite aber von Hand vorgenommen werden müssen. Durch Wärmeableitung von der in Bearbeitung befindlichen zur bereits fertigen Bötstelle besteht hierbei die Gefahr einer Veränderung der zuerst hergestellten LötstelLe, Auch war es bei vielen dieser mechanischen Durchkontaktierungen bisher nicht möglich die Durchkontaktierungsstelle gleichzeitig zur Aufnahme eines Bauelementeanschlusses zu nutzen, wodurch letztlich ein erhöhter Platzbedarf einkalkuliert werden mußte. Anderen, diesen letzteren Nachteil nicht aufweisenden Durchkontaktierungen stehen technologische Probleme bei der massenhaften dimensi ons gerechten Herstellung dieser Durchkontaktierungen entgegen, Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Herstellung von Durchkontaktierungen zu verringern und gleichzeitig deren Qualität zu erhöhen.
Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Durchkontaktierung von ein- oder mehrlagigen Beiberplatten zu schaffen, bei der das manuelle Löten der Durchkontaktierungen auf der Bestückungsseite entfällt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein in den Durchbruch zwischen Bestückungs- und Lötseite eines Trägers einbringbares, aus drahtförmigem, lötfähigem Material bestehendes Element einen in dem Durchbruch sich erstreckenden und einseitig herausragenden schraubenförmig gewickelten Schaft und einen an die Oberseite des Trägers sich anlegenden spiralig gewickelten Bund besitzt und mittels Lot in einer einzigen Lötung mit allen an das Element angrenzenden Kontaktflächen zu einer homogenen Lötstelle verbindbar ist.
Weitere Kennzeichen der Erfindung sind einmal, daß die Elemente gemäß den Querschnitten der Durchbrüche im Träger geformt und zum anderen, daß sie ein- oder mehrgängig gewickelt sind. Ein Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß das Element mit einem am Schaftende diametral verlaufenden Steg einen definierten unteren Abschluß beim Einsetzen von Bauelementanschlüssen in den Schaft besitzt.
Pur die Erfindung ist weiter kennzeichnend, daß das Element zur Lötverbindung von und mit leitfähigen Ebenen in Mehrlagenanordnungen einsetzbar ist.
Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In Fig. 1 ist der Querschnitt und in Fig. 2 die Draufsicht einer einfachen Durchkontaktierungsstelle vor ihrer Verlötung dargestellt. Zur Erreichung des Ziels der Durchkontaktierung an sich, die elektrische Verbindung von einem oberen Leiterzug 9 mit einem Lötauge 7 zu einem unteren Leiterzug mit einem Lötauge 8 herzustellen, ist in dem isälierenden Träger 5 ein Durchbruch 6 angebracht, der auch die Lötaugen 7, 8 einschließt. In diesen Durchbruch 6, hier als Bohrung gezeichnet, ist ein aus drahtförmigem, lötfähigem Material gewickeltes Element 1 eingelegt, dessen Windungen unmittelbar aneinanderliegen.
Ein Teil dieser tiindungen bildet dabei einen zylindrischen hohlen Schaft 2, der am oberen Lötauge 7 in einen spiralig gewickelten Bund 3 übergeht, welcher unmittelbar auf dem oberen Lötauge 7 aufliegt. Einen unteren Abschluß des Schaftes 2, der zu einem Teil aus dem Durchbruch 6 herausragt, bewirkt ein diametral verlaufender Steg 4.
Außer der hier vervrendeten zylindrischen sind auch kegelige, rechteckige, quadratische oder ähnliche, dem Querscmlitt des Durchbruches angepaßte Formen des Elements 1 herstellbar. Auch die Wicklung des Elements 1 kann ein- oder mehrgängig erfolgen, je nach den technologischen Voraussetzungen des Herstellers.
In Fig. 2 ist eine zweigängige Wicklung dargestellt.
Die fertige Durchkontaktierung nach Beendigung des Lötprozesses zeigt Fig. 3 ebenfalls in einem Querschnitt.
Der Lötvorgang selbst wird in jedem Falle nur von der Seite des Trägers 5 vorgenommen, aus der die Schaftenden der Elemente 1 herausragen. Hierzu kann eines der bekannten maschinellen Lötverfahren, beispielsweise das Scfilwallöten, angewendet werden. Durch eine komplexe Ausnutzung des KaPillareffekts als auch der Adhäsions- und Kohäsionskräfte wird dabei eine vollkommen homogene Lötstelle erzielt. Den Hauptanteil steuert dazu die von den eng aneinanderliegenden, schraubenförmig verlaufenden Windungen des Elements 1 ausgehende Kapillarwirkung bei, die das flüssige Lot 10 in dem Element 1 bis an die Bestückungsseite des Trägers 5 hochsteigen und im gesamten Bereich des Bundes 3 ausbreiten läßt. Einzige Bedingung neben dem Vorhandensein eines ununterbrochenen Kapillarspaltes ist dabei, daß das Lot 10 die Oberfläche des Materials, aus dem das Element 1 gefertigt ist, zu benetzen vermag. Das bedeutet, daß das Element 1, wenn es die vorgenannten Eigenschaften aufweist, die Elektrizität selbst nicht zu leiten braucht, praktisch aber an der Leitung des Stromes zwangsläufig teilnimstX da das Element 1 aus gut lötbarem Material besteht, welches in der Regel ein guter elektrischer Zweiter ist, Im Gegensatz zu einigen Durchkontaktierungselementen des Standes der Technik übt das Element 1 als lediglich Lotträger keinerlei Federwirkung aus.
In Pig. 4 ist eine Durchlrontaktierungsstelle dargestellt, welche gleichzeitig der Verbindung mit einem elsktronischen Bauelement dient. Der Bauelementeanschluß 11 wird dabei einfach in den Sch?:?Jt 2 eingebracht, wobei der durch den Steg 4 gebildete un-tere Anschluß des Elements 1 verhindert, daß der Anschluß 11 undefiniert durch das Element 1 hindurch und damit verschieden weit aus der Lötseitenfläche des Trägers 5 herausragen kann. Daraus resultiert unmittelbar ein guter optischer Eindruck und letztendlich cann so leicht eine Abstandsbestückung insbesondere temperaturgefährdeter Bauelemente realisiert werden.
Mit lilig. 5 werden weitere Möglichkeiten der ilutzung des Elements 1 angedeutet, hier beispielsweise die Verlötung eines Bauelementeallschlusses 11 mit einem Leiterzug mit LötauOe 7 auf der Bestückungsseite von der Lötseite des Tragers 5 aus.
Zur Verbesserung der Lötstellenqualitit ist es ohne weiteres möglich, eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 5 zur Anwendung zu bringen, bei der sich das Lötauge 7 einschlie31ich Leiterzug nicht auf der Bestückungsseite, sondern auf der Lötseite befindet, Fig. 6 schließlich zeigt die universelle Verwendbarkeit des Elements 1 auch für Mehrlagenanordnungen. Die Durch kontaktierung dient hier nicht nur der Ausbildung einer elektrischen Beizung von einem oberen zu einem unteren Leiterzug, sondern auch der Verbindung zu und zwischen weiteren elektrisch leitCähigen Ebenen 129 die zwischen den isolierenden Trägerschichten 13 angeordnet sind0 Die Verbindung zwischen ausschließlich leitfähigen Ebenen 12 kann wie schon in Fig. 5 angedeutet 9 auch ohne das Vorhandensein von oberen oder unteren Lötaugen erfolgen.

Claims

Erfindun gs anspruch (> 1. ordnung zur Durchkontaktierung von ein- oder mehrlagigen Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Durchbruch (6) zwischen Bestückungs- und Lötseite eines Trägers (5) einbringbares, aus drahtförmigem, lötfähigem Material bestehendes Element (1) einen in den Durchbruch sich erstreckenden und eins eiti g herausragenden, schraubenförmig gewickelten Schaft (2) und einen an die Oberseite des Trägers (5) sich anlegenden spiralig gewickelten Bund (3) besitzt und mittels Lot in einer einzigen Lötung mit allen an das Element (1) angrenzenden Kontaktflächen (7, 8, 11, 12) zu einer homogenen Lötstelle verbindbar ist0 2e Anordnung nach-Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) gemäß den Querschnitten der Durch brüche (6) geformt ist.

30 Anordnung nach Punkt 19 dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) ein- oder mehrgängig gewickelt ist0 4. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet9 daß das Element (1) mit einem am Schaftende diametral verlaufenden Steg (4) einen definierten unteren Abschluß beim Einsetzen von Bauelementeanschlüssen in den Schaft (2) besitzt.

5. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) zur Lötverbindung von und mit leitfähigen Ebenen (12) in Mehrlagenanordnungen einsetzbar ist.