DE3522647A1

DE3522647A1 - Schaltungsmodul-traegerplatte

Info

Publication number: DE3522647A1
Application number: DE19853522647
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl Ing Mager
Original assignee: Pulsotronic Merten GmbH and Co KG
Current assignee: Pulsotronic Merten GmbH and Co KG
Priority date: 1985-06-25
Filing date: 1985-06-25
Publication date: 1987-01-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit gebondeten Halbleitern be stückte Schaltungsmodul-Trägerplatte mit Anschlußkontakten zum Löten auf einer mit SMD-Bauelementen (Surfaced Mounted Devices) bestückten Leiterbahnenplatine, ggf. mit Hilfe einer Tauch- oder Wellenbadlöt maschine.

Die SMD-Technologie hat gegenüber der herkömmlichen Schaltungstechnik mit axialen oder radialen Bauelementen mit Drahtanschlüssen wesentliche Vorteile. Die SMD-Bauelemente sind kleiner, efficienter, zuverlässiger und bieten vor allem eine merkliche Reduzierung der Bestückungskosten. Durch die geringen Abmessungen der Bauelemente wird eine höhere Pak kungsdichte erreicht. Das kann dazu führen, daß Leiterplatten um 30-50% kleiner werden. SMD-Bauelemente bieten sich deshalb besonders für Geräte an, bei denen es auf eine kompakte Bauweise ankommt, z. B. für Näherungsschalter.

Trotz des recht guten SMD-Bauelemente-Angebots an Widerständen, Konden satoren, Dioden, Transistoren und integrierten Schaltungen gibt es einen speziellen Bedaf an Schaltungsanordnungen bzw. Baugruppen, für die eine Realisierung in SMD-Form noch nicht erfolgt ist oder für den sich der hohe Entwicklungsaufwand nicht lohnt, weil z. B. die Stückzahlen zu gering sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für solche Anwendungsfälle, für die es eine Schaltungsanordnung in SMD-Form (noch) nicht gibt oder für die sich der hohe Entwicklungsaufwand wegen zu geringer Stück zahlen nicht lohnt, mit einfachen Mitteln eine SMD-fähige Schaltungs modul-Trägerplatte zu schaffen, so daß auf eine gemischt bestückte Leiterbahnenplatine verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 aufgeführten Schritte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den übrigen An sprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Anforderungen an elektronische Geräte, z. B. Näherungsschalter, immer größer werden, d. h. die Geräte immer mehr Zusatzfunktionen bei gleichem Platzangebot er füllen müssen, bzw. kleinere Geräteeinheiten die gleichen Funktionen ausführen müssen wie größere Geräte. Das hat jedoch eine steigende Anzahl von Bauelementen zur Folge, die auf einer Platine nicht mehr unterzubringen sind. In der Patentanmeldung P 34 45 625.2 ist deshalb vorgeschlagen worden, eine Leiterbahnenplatine beidseitig mit SMD- Bauelementen zu bestücken, wobei bei dieser Anordnung erreicht wird, daß der Lötvorgang der Vorder- und Rückseite gleichzeitig in einem Arbeitsgang erfolgt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Platz bedarf für eine derartige, beidseitig bestückte, Näherungsschalterpla tine immer noch nicht ausreicht, um beispielsweise Zusatzfunktionen der Schaltung zu ermöglichen.

Die Erfindung geht deshalb von der Überlegung aus, offene Halbleiter, d. h. Halbleiter ohne Gehäuse zu verwenden, um den Platzbedarf weiter zu reduzieren. Werden beispielsweise für die Halbleiter des Oszillators, des Triggers und der Endstufe gehäuselose Halbleiterchips verarbeitet, läßt sich die Packungsdichte wesentlich erhöhen. Dies ist allerdings fertigungstechnisch nur wirtschaftlich, wenn beide Bauelementearten (SMD-Bauelemente und offene Halbleiterchips) für sich getrennt bestückt und kontaktiert werden können. Zu berücksichtigen ist ferner, daß diese Methode auch für geringe Stückzahlen wirtschaftlich einsetzbar sein muß, d. h. die ganze Anordnung soll SMD-fähig sein. Der Grundgedanke ist also eine SMD-fähige Halbleitermontage mit Hilfe einer Schaltungsmodul- Trägerplatte. Dabei können die auf dem Modulträger befindlichen Bau elemente zu einer selbständigen Funktionsstufe ausgebildet sein, z. B. Trigger, Verstärker, Gleichrichter oder nur aus derartigen Funktions gruppen herausgegriffenen Bauteilen bestehen, die erst in Verbindung mit der übrigen Schaltungsanordnung zusammenwirken. Der Vorteil besteht darin, daß eine derartige Schaltungsmodul-Trägerplatte mit einfachen Hilfsmitteln herstellbar ist und praktisch eine mit Eigenmitteln her stellbare integrierte Schaltung darstellt. Als Werkstoff für die Trägerplatte eignet sich eine Epoxidharz-Platine kleinster Abmessung, auf der sich die Bauelemente durch Bonden mit den Anschlußpunkten ver binden lassen. Die in üblicher Technik herstellbare Trägerplatte mit Leiterbahnen weist Anschlußpunkte mit durchkontaktierten Bohrungen auf. Vorteilhaft befinden sich die Bohrungen an den Rändern der Trägerplatte und werden zur Hälfte durch Fräsen, Schneiden oder Sägen entfernt, so daß an der Trägerplatte nur die Halbzylinder stehen bleiben, die die Anschlußkontakte zum Löten auf einer Leiterbahnenplatine bilden.

Dieses eigenständige Bauteil läßt sich gemäß Anspruch 2 zusammen mit den übrigen SMD-Bauelementen auf der Leiterbahnenplatine im Tauch- oder Wellenbad löten. Dabei weisen die offenen Halbleiter einen geeigneten Schutzüberzug auf.

Gemäß Anspruch 3 kann die Schaltungsmodul-Trägerplatte nach dem Reflow- Verfahren gelötet werden.

Bei einer beidseitig mit SMD-Bauelementen bestückten Leiterbahnenplatine kann gemäß Anspruch 4 die Schaltungsmodul-Trägerplatte auf der Oberseite der Leiterbahnenplatine nach dem Reflow-Verfahren gleichzeitig beim Löten der Platinenunterseite im Tauch- oder Wellenbad durch die Abhitze des Tauch- oder Wellenlötbades gelötet werden. Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Anordnung möglich. Der Vorteil dieser Anordnung besteht in der Einsparung eines Arbeitsganges beim Löten.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung die Erfindung in einem Ausfüh rungsbeispiel beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Schaltungsmodul-Trägerplatte mit schematisch dargestellten Halbleitern und Anschlußpunkten,

Fig. 2 die Vorder- und Rückseite einer beidseitig mit SMD-Bauelementen bestückten Leiterbahnenplatine, mit schematisch dargestellten SMD-Bauelementen sowie einer Schaltungsmodul-Trägerplatte.

Die Schaltungsmodul-Trägerplatte 3 nach Fig. 1 ist ein Stück von mehreren, auf einer großflächigen, zu einem Nutzen zusammengefaßten Einheiten. Die Doppellinien 4 stellen die Trennlinien dar, aus denen die einzelnen Schaltungsmodul-Trägerplatten entlang der Linie 4 herausgefräst werden. Dabei wird die Hälfte des Querschnittes der Anschlußpunkte 5 sowie die Hälfte der durchkontaktierten Bohrungen 6 weggefräst, so daß entlang der strichpunktierten Linien 7 "halbmond förmige" Bereiche 8 der ursprünglichen Kreisringflächen stehen bleiben. Die halbzylindrischen metallischen Innenmantelflächen bilden die An schlußkontakte 9 der Schaltungsmodul-Trägerplatte 3. Insgesamt sind sechzehn Anschlußkontakte 9 an beiden Längsseiten der Trägerplatte 3 angebracht. Von den "halbmondförmigen" Bereichen 8 führen Leiterbahnen 10 zu Kontaktstellen 11, zwischen denen die Halbleiterchips 12 angeordnet sind. Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstellen 11 und den Halbleiterchips wird durch Bonden hergestellt.

Die Leiterbahnen 10 sowie die Anschlußpunkte 5 können in an sich be kannter Weise durch Ätzen einer kupferbeschichteten Epoxidharzplatte hergestellt werden. Die Halbleiterchips 12 werden nach dem Bonden mit einer Schutzschicht überzogen.

In Fig. 2 ist eine Schaltungsmodul-Trägerplatte 3 auf einer Seite einer beidseitig mit SMD-Bauelementen 13 bestückten Leiterbahnenplatine 14 angeordnet. Der Einfachheit halber sind die Leitungsverbindungen zu den einzelnen Bauelementen 13 weggelassen. In dem Ausführungsbeispiel ist die Schaltungsmodul-Trägerplatte 3 auf der Oberseite 15 der Leiter bahnenplatine 14 angeordnet, wobei diese Leiterbahnenplatinenseite nach dem Reflow-Verfahren und die Unterseite 16 der Leiterbahnenplatine im Tauch- oder Wellenbad einer Tauch- oder Wellenlötbadmaschine gelötet wird. Vorteilhaft wird die Oberseite 15 gleichzeitig beim Tauch- oder Wellenlöten durch die Abhitze des Lötbades gelötet, wobei ggf. eine Hilfswärmequelle (IR-Strahler) den Lötvorgang auf der Oberseite 15 unterstützt.

Claims

1. Schaltungsmodul-Trägerplatte mit gebondeten Halbleiterchips und an den Längsseiten der Trägerplatte angebrachten Anschlußkontakten zum Löten auf einer mit SMD-Bauelementen (Surfaced Mounted Devices) bestückten Leiterbahnenplatine, insbesondere mit Hilfe einer Tauch- oder Wellenlöt maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Leiterbahn-Anschluß enden (10) der Schaltungsmodul-Trägerplatte (3) zu durchkontaktierten, in gerader Linie hintereinander angeordneten Durchbrüchen (6) geführt sind, daß der Rand der Schaltungsmodul-Trägerplatte (3) bis zu den durch kontaktierten Durchbrüchen (6) abgearbeitet wird, so daß die an den abgearbeiteten Stellen offenliegenden metallischen Bereiche der Durch bruchstellen (8) Anschlußkontakte (9) zum Löten der Schaltungsmodul- Trägerplatte (3) nach Art von SMD-Bauelementen bilden.

2. Schaltungsmodul-Trägerplatte zum Löten auf einer mit SMD-Bauelementen bestückten Leiterbahnenplatine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmodul-Trägerplatte (3) durch einen beispielsweise mit UV-Strahlung aushärtenden Kleber auf der Leiterbahnenplatine (14) fest geklebt ist und mit den Anschlußkontakten (9) an den freien Anschluß enden der Anschlußleiterbahnen der Leiterbahnenplatine (14) aufliegt, daß die Leiterbahnenplatine (14) mit der Schaltungsmodul-Trägerplatte (3) nach "unten" in an sich bekannter Weise im Tauch- oder Wellenbad der Tauch- oder Wellenlötbadmaschine gelötet wird.

3. Schaltungsmodul-Trägerplatte zum Löten auf einer mit SMD-Bauelementen bestückten Leiterbahnenplatine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestückungsseite der Leiterbahnenplatine (14) mit einer Lötcreme überzogen bzw. an den Lötpunkten Lötcreme aufgetragen ist und in die pastöse, im wesentlichen aus Flußmittel und Lötzinn bestehende, Lötcreme die Schaltungsmodul-Trägerplatte (3) mit den Anschlußkontakten (9) passend auf die Anschlußpunkte der Leiterbahnenplatine (14) aufgesetzt und durch eine nachfolgende Wärmebehandlung, z. B. durch IR-Strahlung oder Heißluft, die Lötcreme zum Schmelzen gebracht wird, wobei die Anschlußkontakte (9) mit den Lötpunkten der Leiterbahnenplatine ge lötet werden.

4. Schaltungsmodul-Trägerplatte zum Löten auf einer beidseitig mit SMD- Bauelementen bestückten Leiterbahnenplatine, bei der die SMD-Bauelemente auf der einen Leiterbahnenplatinenseite durch einen beispielsweise mit UV-Strahlung aushärtenden Kleber festgeklebt und auf der anderen Leiter bahnenplatinenseite die SMD-Bauelemente in eine auf der Platinenober fläche bzw. an den Lötpunkten aufgetragene schmelzbare Lötcreme einge setzt sind und die Leiterbahnenplatine mit der geklebten SMD-Bauelemen tenseite nach unten in an sich bekannter Weise im Tauch- oder Wellenbad der Tauch- oder Wellenbadlötmaschine und die SMD-Bauelemente der anderen Platinenseite durch die Abwärme der Tauch- oder Wellenbadlötmaschine etwa gleichzeitig beim Löten der Unterseite der Platine gelöst werden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmodul- Trägerplatte (3) auf der geklebten SMD-Bauelementenseite der Leiter bahnenplatine (14) geklebt oder auf der Lötcremeseite in die Lötcreme eingesetzt ist.