DE3321694A1

DE3321694A1 - Leiterplatte zum aufloeten von integrierten miniaturschaltungen

Info

Publication number: DE3321694A1
Application number: DE3321694A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Kundler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-12-20
Also published as: WO1985000085A1; EP0144413A1

Description

332169A

'Leiterplatte zum Auflöten von integrierten Miniaturschaltungen"

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für integrierte Miniaturschaltungen und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte.

Es handelt sich bei der Erfindung um die Herstellung von solchen gedruckten Schaltungen, die r.iit flach auflötbaren integrierten Miniaturschaltungen bestückt werden. Als Ausgangsmaterial werden Platten aus elektrisch isolierendem Material verwendet.

Für die Herstellung von gedruckten Schaltungen sind sowohl galvanische als auch mechanische Verfahren bekannt. Bei den galvanischen Techniken wird das Bild der Verdrahtung foto- oder drucktechnisch auf elektrisch isolierende Platten die mit einer Kupferbeschichtung versehen sind, übertragen, wonach verschiedene Prozesse hintereinandergeschaltet werden, die dazu führen, daß die leitenden Verbindungen stehenbleiben und die Isolationen aus der Kupferbeschichtung entfernt werden. Bei den mechanischen Techniken werden mit Fräs- oder Funkenerosionswerkzeugen die isolierenden Flächen oder die Umrandungen der Leiterbahnen aus der Kupferbeschichtung einer Isolierstoffplatte abgetragen (DE-PS 2 622 711., DE-OS 2 0 00 571, CH-PS 399 559, DE-AS 1 076 212).

Die bekannten Verfahren zielen darauf ab, große mittlere oder kleine Stückzahlen jeweils schnell und kostengünstig herzustellen, lassen aber eine Vereinfachung wünschenswert erscheinen.

Wegen der extrem kleinen Abstände der Anschlußbeine von integrierten Miniaturschaltungen ist es gemäß dem

Stand der Technik erforderlich, z.B. durch Siebdruck eine Löt-Zinnpasto aufzutragen und die Schaltungen mit einem Positioniersystem zu platzieren (s. Druckschrift VALVO: Integrierte Schaltungen im Miniaturgehäuse SO ... 1982", Seiten 2 und 3). Sehr vorsichtige Handhabung oder Verwendung eines Klebers sind notwendig, um ein unabsichtliches Verschieben von Bauteilen vor dem Löten zu verhüten. Ferner sind besondere Lötverfahren erforderlich, durch die das Risiko einer unabsichtlichen Verschiebung der Miniaturschaltungen ausgeschaltet werden muß. Ein weiterer Nachteil dieser dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren besteht darin, daß Leiterplatten die soxrohl integrierte Miniaturschaltungen als auch normale in Bohrungen, mit Lötaugen anzulötende Bauelemente wie Widerstände und Kondensatoren enthalten, kaum mit derselben Technik verarbeitet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte zu schaffen, welche eine vereinfachte Anbringung von integrierten Miniaturschaltungen auf der Leiterplatte ermöglicht, und es soll auch ein verbessertes Verfahren zur Herstellung solcher Leiterplatten geschaffen werden, welches einfach ausführbar ist und zu Leiterplatten führt, welche selbst auf einfache Weise mit Miniaturschaltungen bestückt werden können. Dabei sollen nach dem Verfahren auch insbesondere gebohrte, von unten zu lötende Leiterplatten herstellbar sein. Ausgehend von einer Leiterplatte der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art kennzeichnet Anspruch 1 die Lösung dieser Aufgabe in allgemeiner Form.

Anspruch 2 kennzeichnet eine einfache Ausgestaltung mit Anordnung einer Vertiefung für den Körper der Miniaturschaltung. Allerdings bedingt diese Ausführungsform praktisch eine Verringerung der Leiterfläche.

Anspruch 3 kennzeichnet das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher die anzuschließenden Anschlußbeine selbst als Rastteile zur Positionierung der Miniaturschaltung dienen können. Diese Ausführungsform gestattet auch eine volle Ausnutzung der Fläche der Leiterplatte einschließlich des Bereiches unterhalb der Miniaturschaltungen für die Leitungsverbindungen.

Anspruch 4 kennzeichnet eine vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit für von der Unterseite zu lötende Leiterplatten.

Anspruch 5 und die folgenden Ansprüche kennzeichnen das vorteilhafte Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach der Erfindung.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Leiterplatten können ohne besondere Hilfsmittel mit flach auflötbaren integrierten Schaltungen bestückt werden und deren Anschlußbeine können auf einfache Weise manuell oder im Lötbad angelötet werden. Bei der Handhabung sind die integrierten Schaltungen gegen Verschiebung geschützt. Ausserdem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren das Problem gelöst, auch normale Bauelemente mit in Lötaugen anzulötenden Anschlußdrähten auf derselben Leiterplatte zu verwenden.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von Zeichnungen.

FJg₁.^ zeigt einen Schnitt durch eine Leiterplatte mit aufgesetzter integrierter Miniaturschaltung.

Pig_^_2_ zeigt einenvergrößerten Einzelausschnitt aus Pig. I.

Fig. 3 und ^l\ zeigen um 90° gewendete Einzelausschnitte.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte mit an benachbarten gravierten Vertiefungen versetzt

angebrachten Kapillarbohrungen.
5

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von Platten 3 aus isolierendem Material aus. Diese können entweder kupferbeschichtet oder auch unbeschichtet sein. Zum Einrasten der Anschlußbeine 2 von flach auflötbaren integrierten Miniaturschaltungen 1 wird für jede inte- ■ grierte Schaltung ein passendes Profilmuster 9 aus benachbarten Vertiefungen 4 (Fig. 5), und zwar entsprechend der Zahl der Anschlußbeine der integrierten Schaltung in die Oberfläche der Platte eingraviert.

!5 Danach wird mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht, vorzugsweise Kupfer, aufmetallisiert.

Dieses Verfahren kann in mannigfaltiger Weise mit bekannten Herstellungsverfahren von Leiterplatten verknüpft werden. Stellvertretend für diese Möglichkeiten sei ein Beispiel im einzelnen erläutert, unter Weglassung von unwesentlichen Schritten wie z.B. Reinigungs- und Spülungsschritten.

in eine kupferbeschichtete Isolierstoffplatte 3 werden die Bohrungen 8 zur Aufnahme der Drahtenden von Widerständen, Kondensatoren usw. gebohrt und die aus den Vertiefungen '( bestehenden Profilmuster 9 zum Einsetzen der flach auflötbaren integrierten Miniaturschaltungen 1 graviert. Anschließend wird eine dünne Kupferschicht 10 aufmetallisiert, und zwar auch auf die später isolierenden Flächen. Dabei werden die gravierten Innenflächen leitfähig und die Bohrungen durchmetallisiert. Dann wird beiseitig das negative Leiterbild mit einer isolierenden Farbe aufgedruckt. . ■ Die Leiter und Profilmuster auf der Bauteileseite und die Leiter und Lötaugen auf der Gegenseite bleiben also kupferfarbig stehen. Anschließend werden alle .

unbedeckten Kupferflächen galvanisch versinnt. In einem folgenden Bad wird die aufgedruckte Farbe aufgelöst und in einem weiteren. Bad werden mittels einer Ätzlösung, welche Kupfer auflöst und Zinn nicht angreift, die zuvor mit Farbe abgedeckten Kupferflächen entfernt.

In die so hergestellte Leiterplatte können nun die integrierten Miniaturschaltungen 1 rastend eingesetzt und von oben angelötet werden. Die nicht gezeigten Anschlußbeine der anderen Bauelemente können durch die Bohrungen 8 gesteckt und von unten angelötet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig dadurch erweitert, daß vor dem Aufmetallisieren in die Vertiefungen 4 der Profilmuster an den Lötstellen Kapillarbohrungen 5 mit einem Durchmesser von etwa 0,6 mm gebohrt werden. Auf der den Vertiefungen 4 gegenüberliegenden Seite der Platte wird an jeder Kapillarbohrung ein kleines Lötauge β angebracht Dies ermöglicht es, daß die integrierten Miniaturschaltungen 1 von der nicht bestückten Seite der Leiterplatte 3 aus manuell oder im Lötbad angelötet werden können, und zwar gemeinsam mit den anderen Bauelementen in einem Arbeitsgang. Zur Verhütung von Lötzinnbrücken im Lötbad und zur Erleichterung bei manueller Lötung werden die Kapillarbohrungen in benachbarten gravierten Vertiefungen 4 des Profilmusters 9 in Längsrichtung der Linien gegeneinander versetzt.

Die Vertiefungen 4 des Profilmunters 9 erzeugt man mit einem Gravierstichel mit einem kleinen Spitzen-Winkel. Die aufmetallisierte leitende Schicht 10 ist durch dicke Linien gekennzeichnet. Die zusätzlichen Kapillarbohrungen 5 sind ebenfalls mit einer leitenden Schicht vorsehen und auf der der Bestückung

gegenüberliegenden Seite schließt sich das kleine Lötauge (6) an.

Das Verfahren kann insbesondere in folgenden Ab-Wandlungen benutzt werden:

a) Das Profilmuster besteht aus einer der Anzahl der Anschlußbeine der integrierten Miniaturschaltung entsprechenden Anzahl von eingravierten linienförmigen Vertiefungen, deren Länge und Breite so bemessen sind, daß die integrierte Miniaturschaltung rastend und lagegenau einsetzbar ist.

b) Das Profilmuster besteht aus einer kleineren

Anzahl von eingravierten linienförmigen Vertiefungen als die Anzahl der Anschlußbeine der integrierten Miniaturschaltung beträgt und ein Teil der Anschlußbeine der integrierten Miniaturschaltung wird zum Zweck der Einrastung in das Profilmuster ^aus der Ebene der übrigen Anschlußbeine herausgebogen.

c) Eine v/eitere vorteilhafte Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, außer dem Profilmuoter 9 für die integrierte Miniaturschaltung auch alle Leitungsverbindungen 11 mit gravierton Linien zu erzeugen. Durch das darauffolgende Aufmetallisieren mindestens einer leitfähigen Schicht werden die Innenflächen der eingravierten Kanäle leitfähig. Die auf der erhabenen Ebene der Platte liegende leitfähige Schicht kann danach vorzugsweise durch Abschleifen wieder entfernt werden. Bei dieser Abwandlung, die sich besonders für kleinere Stückzahlen eignet, fallen zahlreiche Schritte bei der Leiterplattenherstellung weg, nämlich das Aufdrucken des Leiterbildes und die Ätzschritte.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell mit Hilfe einer Graviermaschine (Pantograph) und entsprechenden Schablonen angewandt werden. Zweckmäßig ist jedoch die Verwendung einer programmgesteuerten Gravier- oder Präsmaschine, bei der die Profilmuster und die Positionen der Kapillarbohrungen vorprogrammiert sind und aufgerufen werden können und bei der auch die Gravur der Leiterbahnen programmgesteuert erfolgen kann.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann man statt eines Profilmusters 9 aus Vertiefungen 4 für die einzelnen Anschlußbeine 2 auch eine einzige Vertiefung von der Größe des Körpers der Miniaturschaltung vorsehen. Entsprechend der Seitenansicht in Fig. 1 und der Stirnansicht in Fig. 3 hat der Körper der Miniaturschaltung rechteckige Grundfläche .

Al
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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Leiterplatte zum Auflöten von integrierten Miniaturschaltungen, welche flach auflötbare Anschlu'äbeine haben,, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (3) ein oder mehrere Vertiefungen (4) zur einrastenden Aufnahme der integrierten Miniaturschaltung (1) in einer Lage aufweist, in der die Anschlußbeine (2) der Miniaturschaltung auf ihre Lötstellen (6) ausgerichtet sind.
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (3) eine den Abmessungen des Körpers der integrierten Miniaturschaltung angepaßte Vertiefung vorgesehen ist.
3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (3) im Bereich der Lötstellen (6) mehrere metallisierte Vertiefungen vorgesehen sind, in welche je ein Anschlußbein (2) einrastet.

Bayerische Vereinsbank München, Kto.Nr. 882495 (BLZ 700202 70) - Deutsche Bank München, Kto.Nr. 82/08050 (BLZ 70070010)

Postscheckamt München, Kto.Nr. 163397 - 802 (BLZ 700 100 80)
4. Leiterplatte nach Anspruch 3₃ dadurch gekennzeichnet , daß die metallisierten Vertiefungen (4) zum Einrasten der Anschlußbeine (2) mit durchgehenden, metallisierten Kapillarbohrungen (5) für Lötungen (6) von der Plattenunterseite versehen sind, und daß vorgesehene Verbindungsleitungen (11) ebenfalls als metallisierte Vertiefungen ausgeführt sind.
5. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach Anspruch 1 zur Bestückung mit mittels ihrer Anschlußbeine flach auflötbaren integrierten Miniaturschaltungen unter Verwendung von Platten aus elektrisch isolierendem Material, die an den als Leitungen für die Anschlußbeine dienenden Stellen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen sind, gekennzeichnet durch mindestens

(I) Gravieren eines Profilmusters zum Einrasten der integrierten Miniatursch.altungen in einer die Anschlußbeine auf der Leiterplatte unver

rückbar positionierenden Lage, und nachfolgend

(II) Aufmetallisieren mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht und zwar wenigstens an den Stellen, welche den erforderlichen Leitungsverbindungen zu den Anschlußbeinen entsprechen.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5_S dadurch gekenn-

zeichnet, daß das gravierte Profilmuster aus einer der Anzahl der Anschlußbeine der integrierten Miniaturschaltung entsprechenden Anzahl von eingravierten Linien besteht, deren Länge und Breite so bemessen sind, daß die integrierte Miniaturschaltung rastend und lagegenau einsetzbar ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gravierte Profilmuster aus einer

kleineren Anzahl von eingravierten Linien besteht als die Anzahl der Anschlußbeine der integrierten Miniaturschaltung beträgt, und daß ein Teil der Anschlußbeine zum Zweck der Einrastung in das Profilmuster aus der Ebene der übrigen Anschlußbeine entfernt, insbesondere herausgebogen wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 zur Herstellung von doppelseitigen Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufmetallisieren mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht Kapillarbohrungen an den Anschlußstellen der Anschlußbeine angebracht werden.
9· Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarbohrungen benachbarter gravierter Linien in Längsrichtung der Linien gegeneinander versetzt sind, um einen möglichst großen Lötpunktabstand zu erzielen.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte ausser den gravierten Linien zur Aufnahme der integrierten Miniaturschaltungen auch Bohrungen zur Aufnahme von anderen Bauelementen gebracht werden und daß die Leitungsverbindungen zwischen den Bauelementen durch Ätzung abgegrenzt werden.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte außer den gravierten Linien zur Aufnahme der integrierten Miniaturschaltungen auch Bohrungen zur Aufnahme von anderen Bauelementen gebracht werden, und daß vor dem Aufbringen mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht auch die Verbindungsleitungen zwischen den Bauelementen graviert werden und daß nach dem Aufbringen der elektrisch leitenden Schicht dieselbe von der ungravierten erhabenen Ebene der Platte

wieder entfernt wird, jedoch an den gravierten Stellen der Verbindungsleitungen und der Profilmuster erhalten bleibt.
12. Verfahren i^emäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht durch Abschleifen der Platte erfolgt

13· Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, IQ dadurch gekennzeichnet, daß das Profilmuster durch eine programmgesteuerte Gravier- oder Präsmaschine erzeugt wird.

lh. Verfahren ;?;emäß einem der Ansprüche 8 bis 13, ■j^g dadurch gekennzeichnet, daß das Profilmuster und die Kapillarbohrungen mit verschiedenen rotierenden Werkzeugen auf einer programmgesteuerten Gravieroder Präsmaschine erzeugt werden.

2Q 15· Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilmuster, die Kapillarbohrungen, die Bohrungen zur Aufnahme der anderen Bauelemente und die gravierten Leitungsverbindungen auf einer programmgesteuerten Gravier- oder Präs-

2g maschine erzeugt werden.