DE3425475A1

DE3425475A1 - Leiterplattenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3425475A1
Application number: DE19843425475
Authority: DE
Inventors: Günter Nitsche; Jürgen 3370 Seesen Nitsche
Original assignee: Hans Kolbe and Co
Current assignee: Hans Kolbe and Co
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-16

Description

Leiterplattenanordnung und Verfahren zu
ihrer Nerstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplattenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterplattenanordnung.
Die Herstellung ebener Leiteranordnungen nach dem Prinzip der gedruckten Schaltungen erfolgt bekanntlich dadurch, daß auf eine Trägerplatte aus isolierendem Material das Jeweilige Leiterbildr nämlich die einzelnen Leiterzüge durch additive oder subtraktive Verfahren aufgebracht werden. Das Leiterbild wird beispielsweise mittels fotografischer oder auch Druckverfahren auf die metallische Beschichtung der Trägerplatte gebracht, wobei die Übrigen verbleibenden Bereiche dieser Bev schichtung anschließend weggeätzt werden oder es wird das Leitungsschema auf elektrolytischem Wege, somit galvanisch hergestellt. Darüber hinaus kann das Leiterbild auch durch Prägung hergestellt werden, wobei aus einer metallischen Folie mittels besonderen Prägewerkzeugen das Leiterbild unmittelbar in eine Trägerplatte eingedztckt wird. Ein wesentlicher Nachteil aller dieser Verfahren besteht darin, daß durch die Jeweils verfügbare fotografische, Druck- oder Prägeeinrichtung das flächenhafte Format der auf diese Weise hergestellten Schaltung begrenzt ist. Dies hemmt naturgemäß die Entwicklung von Schaltungen, deren Flächenbedarf über dieses Format hinausgeht. Derartige Beschränkungen bestehen Jedoch nicht nur bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen, sondern auch bei solchen, bei welchen auf einer elastischen Trägerplatte aus isolierendem Material Leiterzüge aus arahtförmigem, kunstharzisoliertem Material, die ggf.
vorgeformt sind, auf maschinellem Wege auf dieser Trägerplatte befestigt werden. Auch hier sind derartige Formatbegrenzungen gegeben.
Es ist nach alledem die Aufgabe der Erfindung, eine Leiterplattenanordnung zu konzipieren, bei welcher unter Vermeidung derartiger Formatbeschränkungen flächenhafte Schaltungen von nahezu beliebiger Erstreckung herstellbar sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner darin, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterplattenanordnung zu konzipieren. Gelöst wird diese Aufgabe, soweit die Leiterplattenanordnung betroffen ist, durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Wesentlich ist somit, daß die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung aus wenigstens zwei, insbesondere einer Vielzahl einzelner Leiterplatten zusammensetzbar ist, die für eine derartige Zusammensetzung bausteinartig vorbereitet sind.
Die Größe der einzelnen Leiterplatte kann hierbei in Jedem Fall auf das Format einer betrieblich vorhandenen fotografischen, Druck-, Präge- oder sonstigen Einrichtung zum maschinellen Herstellen einer derartigen Schaltung abgestimmt sein. Dadurch, daß die Leiterplattenanordnung bausteinartig aufgebaut ist, sind beliebig große flächenhafte Erstreckungen möglich.
Hierbei kann die einzelne Trägerplatte nicht nur einseitig, sondern auch beidseitig und ggf. in der Form von mehreren, jeweils durch Isolierschichten voneinander getrennten elektrischen Leitungsschichten überzogen sein. Uber den jeweils eiper Trägerplatte zugeordneten Verbindungsabschnitt, der in ähnlicher bzw. gleicher Weise wie die-Trägerplatte mit elektrischen Leitungen überzogen ist, wird die mechanische und elektrische Verbindung zu den übrigen Leiterplatten hergestellt, wobei die konkrete konstruktive Ausbildung der Einrichtungen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung, mittels welchen ggf. gleichzeitig eine mechanische Verbindung hergestellt wird, grundsätzlich beliebig ist. Für die Realisierung größerer flächenhafter Schaltungen entfallen somit die bei dem Stand der Technik vorhandenen formatmäßigen Beschränkungen.
Die Merkmale des Anspruchs 2 bringen den Vorteil mit sich, daß die Jeweiligen Verbindungsabschnitte beispielsweise aus Laschen oder sonstigen flächenhaften Anformungen an die Trägerplatte bestehen können, die im Verbindungsbereich jeweils zweier Leiterplatten einander überlappen.
Auf diese Weise gestaltet sich die Herstellung einer größeren Leiterplattenanordnung verhältnismäßig einfach.
Im Bereich eines Jeden Verbindungsabschnitts befinden sich metallisierte Bohrungen, über welche die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen jeweils zwei Leiterplatten hergestellt werden können.
Durch Anordnung einer Klebefolie im Uberlappungsbereich der Verbindungsabschnitte gemäß dem Anspruch 3 ist eine einfache mechanische Verbindung zwischen zwei Leiterplatten gegeben. Die Klebefolie muß lötbeständig sein, damit bei einem anschließendem Lötvorgang im Bereich der durchmetallisierten Bohrungen die mechanische Festigkeit der Verbindung der einzelnen Leiterplatten nicht beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann als Klebefolie eine beidseitig mit einem Klebstoff beschichtete Kunststofffolie eingesetzt werden.
Entsprechend dem Anspruch 4 können die zueinander fluchtenden Bohrungen als Steckverbindungen oder auch als Durchkontaktierungsstellen ausgebildet sein. Dies kann nach der Jeweils zu realisierenden Schaltung festgelegt werden.
Wesentlich für die Verfahren gemäß den Ansprüchen 5 bis 7 ist, daß die mechanische Verbindung der Leiterplatten im Bereich der Verbindungsabschnitte durch Wärmeeinwirkung und Druck gekennzeichnet ist, wodurch die mechanische Verbindung zwischen der Klebefolie und den Leiterplatten hergestellt wird. Indem bei diesem Preßvorgang Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der metallischen Beschichtung der Innenwandungen der Bohrungen eingestellt werden, wird eine einwandfreie elektrische Verbindung der beiden einander überlappenden Verbindungsabschnitte erreicht. Insbesondere, wenn die Bohrungen als Steckverbindungsabsahnitte benutzt werden, ist es jedoch auch ausreichend, den Preßvorgang bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der genannten Beschichtung durchzuführen. Die Temperatur des Preßvorgangs kann somit in Abstimmung mit den thermischen Eigenschaften der Klebefolie erfolgen. Für die praktische Durchführung des Preßvorgangs ist ein einfaches zweiteiliges Preßwerkzeug ausreichend, welches ggf. mit einer entsprechenden Beheizungsvorrichtung ausgerüstet ist und formatmäßig auf die Größe der Verbindungsabschnitte ausgerichtet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches weitere Vorteile und Merkmale erläutert, wird anhand der nachfolgenden zeichnerischen Darstellung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine aus zwei Leiterplatten zusammengesetzte erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung; Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1 in teilweiser Darstellung; Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III ebenfalls in teilweiser Darstellung.
Mit 1 und 2 sind in Fig. 1 zwei flexible Leiterplatten auf Polyamidbasis bezeichnet, an welche Jeweils ein Verbindungsabschnitt 3,4 angeformt ist, dessen, der Leiterplatte abgekehrter Endbereich mit einer im vorliegenden Fall rechteckigen Steckerzone 5 ausgerüstet ist. Die den beiden Verbindungsabschnitten 3,4 zugeordneten Steckerzonen weisen eine im wesentlichen gleiche Größe auf und überlappen einander, worauf im folgenden noch näher eingegangen werden wird. Die Leiterplatten 1,2 tragen beidseitig ein in üblicher Weise, d.h. durch fotografische, Druck-, galvanische- oder Prägeverfahren aufgebrachtes Leiterbild, wobei die oberseitig und unterseitig der Leiterplatten angebrachten Leiterbilder in an sich bekannter Weise durch Bohrungen 6, deren Wandflächen einen metallischen Überzug aufweisen, teilweise in elektrisch leitender Verbindung stehen. Diese Bohrungen 6 dienen der Aufnahme von Bau- bzw. Schaltelementen, deren Anschlußleitungen in diese Bohrungen 6 eingesteckt bzw.
eingelötet werden.
Mit 7 sind Befestigungsbohrungen bezeichnet, mittels welchen die Leiterplatten 1,2 beispielsweise in einem hier nicht dargestellten Gehäuse angeschraubt werden können.
Die Verbindungsabschnitte 3,4 tragen ebenfalls ober-und unterseitig Jeweils eine Gruppe von Anschlußleitungen 8 die in die jeweiligen Steckerzonen 5 einmünden. Im Bereich dieser einander überlappenden Steckerzonen 5 sind somit - senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 gesehen - bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel vier Leiterbilder übereinander schichtenweise angeordnet.
Man erkennt bereits aus der vorangegangenen Darstellung, daß durch Aneinanderfügen einer Vielzahl von Leiterplatten 1,2 über entsprechend ausgebildete Steckerzonen flächenhafte Leiterstrukturen von beliebiger Größe hergestellt werden können, ohne daß durch das Format des Herstellungsverfahrens bedingte Größenbes chränkungen beachtet werden müssen. Es wird somit ein Funktionsbaustein, nämlich eine Leiterplatte mit einer Steckerzone zur Verfügung gestellt, welcher als Grundelement von größeren Schaltungen Verwendung finden kann.
Im folgenden wird anhand der Fig. 2 und 3 der Aufbau der einzelnen Steckerzonen 5 sowie die Herstellung einer Verbindung im Bereich dieser Steckerzonen 5 erläutert werden. Dabei sind Funktionselemente, die mit denjenigen der Fig. 1 übereinstimmen, auch übereinstimmend beziffert, so daß auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
Die Fig. 2 und 3 lassen in einer vereinfachten Darstellung insbesondere den Schishtenaufbau im Bereich der Steckerzone 5 erkennen. Die einander in diesem Bereich überlappenden Verbindungsabschnitte 3,4 bestehen hiernach aus einer zentralen Trägerplatte 9, z.B. aus Polyamid, auf deren beiden Seiten die elektrischen Leiterbilder 10, d.h. hier die Gruppen der Anschlußleitungen 8 angebracht sind. Die Verbindungsabschnitte 3,4 sind darüber hinaus ober- und unterseitig von einer Isolierschicht 11, beispielsweise aus einem Kunstharz abgedeckt.
Jede der beiden einander überlappenden Steckerzonen 5 ist mit Bohrungen 12 ausgerüstet, deren Anzahl der Anzahl der oberseitig und unterseitig der Trägerplatte 9 geführten Leitungen entspricht. Man erkennt, daß bei der Überlappung jeweils zwei Bohrungen 12 und damit die diesen zugeordneten Ringe 13 fluchtend zueinander verlaufen, so daß im Uberlappungsbereich der Verbindungsabschnitte 3,4 eine entsprechende Anzahl von durchgehenden Bohrungen 12' gebildet wird.
Im Uberlappungsbereich der Verbindungsabschnitte 3,4 be- findet sich zwischen diesen eine Klebefolie 14, welche unmittelbar den Zwischenraum zwischen zwei einander gegenüberliegenden Leiterbildern 10 überbrückt. Diese Klebefolie kann aus einem beliebigen Kunststoff bestehen, der lediglich lötbeständig sein muß, d.h. bei Löttemperaturen keinerlei thermisch bedingte Arzetzungserscheinungen zeigt. Beispielsweise kann hier ein beidseitig mit einem geeigneten Klebstoff beschichteter Kunststoff auf Acryl- oder Polyamidbasis Verwendung finden.
Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen beispielsweise zwei Leiterplatten 1,2 werden deren Steckerzonen 5 mit entsprechend zugeschnittenen Isolierschichten 11 im Bereich der Bohrungen 12 übereinander gelegt und unter Wärmeeinwirkung gepreßt, wodurch zunächst eine sichere Klebeverbindung hergestellt wird. Dabei kann die Temperatur, bei welcher der Preßvorgang durchgeführt wird, oberhalb der Schmelztemperatur der Blei-Zinn-Legierung liegen, durch welche die Ringe 13 überzogen sind, so daß diese Legierung angeschmolzen wird, wie in Fig. 3 angedeutet. Auf diese Weise wird die elektrische Verbindung zwischen den Ringen 13 verbessert. Die Bohrungen 12 dienen im übrigen dem Einsetzen von Steckern 15 von hier zeichnerisch nicht dargestellten elektrischen Bauteilen, welche in diesen Bohrungen 12 nach an sich bekannten Verfahren eingelötet werden. Durch das Lot wird hierbei nicht nur eine sichere elektrische Verbindung der aneinander liegenden Ringe 13 hergestellt, sondern auch die Festigkeit der Verbindung der Leiterplatten 1 und 2 im Bereich der Steckerzone 5 verbessert.
Man erkennt, daß zur Herstellung einer flächenhaften Leiterstruktur einer vorgegebenen Länge somit lediglich eine durch die Größe des durch das Herstellverfahren der Leiterstruktur bedingten Formats entsprechende Anzahl von einzelnen Leiterplatten hergestellt werden muß, welche mit den erfindungsgemäßen Steckerzonen 5 ausgerüstet sind. Im Bereich dieser Steckerzonen werden die Leiterplatten anschließend gepreßt, so daß unter Mitwirkung der Klebefolie in Verbindung mit einem Einlöten von Steckern bzw. einer thermischen auf ein teilweises Schmelzen des Blei-Zinn-Uberzugs der Ringe 13 gerichtete Behandlung der Steckerzonen die einzelnen Leiterplatten eine sichere mechanische Befestigung sowie eine elektrisch gut leitende Verbindung erfahren.

Claims

ANSPRUCHE 1. Leiterplattenanordnung mit wenigstens zwei Leiterplatten (1,2), die jeweils aus einer zumindest einseitig mit elektrischen Leitungen belegten Trägerplatte (9) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (9) einer jeden Leiterplatte (1,2) mit wenigstens einem Verbindungsabschnitt (3,4) versehen ist, der ebenfalls zumindest einseitig mit elektrischen Leitungen belegt ist, daß Jeder Verbindungsabschnitt (3,4) mit Einrichtungen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu wenigstens einem anderen Verbindungsabschnitt (3,4) ausgerüstet ist und daß jeweils zumindest zwei Verbindungsabschnitte (3,4) einander überlappend angeordnet sind und miteinander in mechanischer und elektrischer Verbindung stehen.
2. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen eines Verbindungsabschnitts (3,4) aus Bohrungen (12) bestehen, deren Innenwandungen durch Einsetzen entsprechend geformter metallischer Hohlkörper und/oder durch metallische Beschichtung elektrisch leitfähig ausgebildet sind und daß die Bohrungen (12) zumindest zweier Verbindungsabschnitte (3,4) in deren t#berlappungsbereich fluchtend zueinander angeordnet sind.
3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Uberlappungsbereich der Verbindungsabschnitte (3,4) zwischen diesen eine insbesondere lötbeständige Klebefolie (14) angeordnet ist.
4. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander fluchtenden Bohrungen (12) als Buchsenteile von Steckverbindungen und/oder als Durchkontaktierungsstellen ausgebildet sind.
5. Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren, mit Verbindungsabechnitten ausgerüsteten Leiterplatten bebestehenden Leiterplattenanordnung nach den vorangegangenen Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsabschnitte (3,4) der Leiterplatten (1,2) bei fluchtender Anordnung der Bohrungen (12) unter Wärmeeinwirkung aneinander gepreßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressung bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der metallischen Beschichtung der Innenwandungen der Bohrungen (12) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressung bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der metallischen Beschichtung der Innenwandung der Bohrungen (12) durchgeführt wird.