DE2813160C2

DE2813160C2 - Anordnung zur Durchkontaktierung von Leiterplatten

Info

Publication number: DE2813160C2
Application number: DE2813160A
Authority: DE
Inventors: Bernd DDR-9366 Scharfenstein Mai; Hermann DDR-9360 Zschopau Viehweger
Original assignee: Robotron VEB
Current assignee: Robotron VEB
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE2813160A1; DD131612B1; DD131612A1

Description

Die Erfindung bezieht sich¹ auf die elektrische Verbindung von Kontaktstellen in zwei oder mehreren Ebenen von Leitplatten.

Die Leiterplatte als flächenförmiger Bauelementeträger hat in der Elektrotechnik, speziell in der Elektronik breiteste Anwendung gefunden. Dies ist neben den hinreichend bekannten Vorteilen der Leiterplatte nicht zuletzt dem Umstand zuzuschreiben, daß die Leiterplatte die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl von Lötverbindungen zuläßt, wenn geeignete maschinelle Lötverfahren angewendet werden. Diese Lötung kann aber nur von einer Seite erfolgen, da die andere in der Regel mit Bauelementen bestückt ist Als Lötseite findet normalerweise die mit dem Leiterbild versehene Plattenseite Verwendung.

Können elektrische Schaltungsanordnungen nicht in einer Ebene realisiert werden, gelangen Zweiebenenoder 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 bei Zweiebenenleiterplatten die nach wie vor teure galvanische durch eine mechanische Durchkontaktierung zu ersetzen, wobei Verbindungselemente in Draht-, Stift-, Prismen-, Hülsen-, Schraubenfeder- oder Geflechtform Anwendung fanden. Allen diesen bekannten mechanischen Durchkontaktierungen 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

Lötstelle 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 Bau- elementeanschlusses zu nutzen, wodnrch letztlich ein erhöhter Platzbedarf einkalkuliert werden mußte. An-

' deren, diesen letzteren Nachteil nicht aufweisenden Durchkontaktierungen stehen technologische Probleme bei der massenhaften dimensionsgerechten Herstellung

ι 5 dieser Durchkontaktierungen entgegen.

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Herstel· lung von Durchkontaktierungen zu verringern und gleichzeitig deren Qualität zu erhöhen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anord nung zur Durchkontaktierung von ein- oder mehrlagi gen Leiterplatten zu schaffen, bei der das manuelle Löten der in nichtmetallisierie Durchbrüche (Bohrungen) zwischen Bestückungs- und Lötseite des Trägers eingebrachten Durchkontaktierungen auf der Bestük kungsseite entfällt

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in die Durchbräche aus drahtförmigem, lötfähigera Material gewikkelte Elemente eingesetzt sind, die aus einem an dei Lötseite herausragenden, mit unmittelbar aneinander liegenden Windungen schraubenförmig gewickelten Schaft und einem an die Bestückungsseite des Trägers sich anlegenden spiralig gewickelten Bund bestehen und mittels Lot mit allen an das Element angrenzenden Kontaktflächen in einer einzigen Lötung homogene

Lötstellen bilden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprächen aufgeführt

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert

In F i g. 1 ist der Querschnitt uftj.hi F i g. 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 isolierenden 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 Mate- rial gewickeltes Element 1 eingelegt, dessen Windungen unmittelbar aneinanderliegen. Ein Teil dieser Windungen bildet dabei einen zylindrischen hohlen Schaft 2, der am oberen Lötauge 7 in einen spiralig gewickelten Bund 3 übergeht, welcher unmittelbar auf dem obe- ren 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 verwendeten zylindrischen sind auch kegelige, rechteckige, quadratische oder ähnliche, dem Querschnitt 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 F i g. 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 Schwallöten, 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 teilnimmt, da das Element 1 aus gut lötbarem Material besteht, welches in der Regel ein guter elektrischer Leiter ist im Gegensatz zu einigen Durchkontaktierungselemenxen des Standes der Technik übt das Element 1 als lediglich Lotträger keinerlei Federwirkung aus.

In Fig.4 ist eine Durchkontaktierungsstelle dargestellt, welche gleichzeitig der Verbindung mit einem elektronischen Bauelement dient Der Bauelementeanschluß 11 wird dabei einfach in den Schaft 2 eingebracht, wobei der durch den Steg 4 gebildete untere 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 kann so leicht eine Abstandsbestückung insbesondere temperaturgefährdeter Bauelemente realisiert werden.

Mit Fig.5 werden weitere Möglichkeiten der Nutzung des Elements 1 angedeutet hier beispielsweise die

to Verlötung eines Bauelementeanschlusses 11 mit einem Leiterzug mit Lötauge 7 auf der Bestückungsseite von der Lötseite des Trägers 5 aus.

Zur Verbesserung der Lötstellenqualität ist es ohne weiteres möglich, eine ähnlich Anordnung wie in F i g. 5 zur Anwendung zu bringen, bei der sich das Lötauge 7 einschließlich Leiterzug nicht auf der Bestückungsseite, sondern auf der Lötseite befindet

F i g. 6 schließlich zeigt die universelle Verwendbarkeit des Ele/nents 1 auch für Mehrlagenanordnungen.

Die Durchkontaktierung dient hier ηίονί nur der Ausbildung einer elektrischen Leitung von einem oberen zu einem unteren Leiterzug, sondern auch der Verbindung zu und zwischen weiteren elektrisch leitfähigen Ebenen 12, die zwischen den isolierenden Trägerschichten 13 angeordnet sind. Die Verbindung zwischen ausschließlich leitfähigen Ebenen 12 kann wie schon in F i g. 5 angedeutet, auch ohne das Vorhandensein von oberen oder unteren Lötaugen erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Anordnung zur Durchkontaktierung von ein- oder mehrlagigen Leiterplatten,- mit .zwischen Bestflckungs- und Lötseite des Trägers vorgesehenen, nicht metallisierten Durchbrochen (Bohrungen), dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchbräche aus drahtförmigen, lötfähigem Material gewickelte Elemente (1) eingesetzt sind, die aus einem an der Lötseite herausragenden, mit unmittelbar aneinanderliegenden Windungen schraubenförmig gewickelten Schaft (2) und einem an die Bestückungsseite des Trägers (5) sich anlegenden spiralig gewickelten Bund (3) bestehen und mittels Lot mit allen an das Element (t) angrenzenden Kontaktflächen (7,8,11,12) in einer einzigen Lötung homogene Lötstellen bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) gemäß den Querschnitten der Durchbräche (6> geformt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) ein- oder mehrgängig gewickelt ist

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß das Element (J) mit einem am Schaftende diametral verlaufenden Steg (4) einen definierten unteren Abschluß beim Einsetzen von Bauelementeanschlüssen in den Schaft (2) besitzt

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dzßdas Element (1) zur Lötverbindung von und mit leitfähigen Ebenen (\2) in Mehrlagenanordnungen einsetzbar ist