DE3824314A1 - Verbindungselement oder fassung nach dem ssc-prinzip - Google Patents
Verbindungselement oder fassung nach dem ssc-prinzipInfo
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Description
Die Erfindung findet Anwendung bei der Verbindung
vielpoliger elektronischer Bauelemente, wie z. B. eines
Mikroprozessors 80 286 mit der notwendigen Leiterplatte. Die
Grundausführung ist ein selbstlötender Verbinder (SSC = self
soldering connector), der durch die Erfindung speziell aus
gebildet wird. Die Erfindung kann auch besonders günstig
dort Anwendung finden, wo Leadless-Chip-Carrier (LCC)-Bau
elemente mit Leiterplatten zu verbinden sind. Die Anwendung
kann allgemein für die Ausführung von SSC-Verbindungselemen
ten genutzt werden.
Eine besondere Schwierigkeit bei der Ausführung vielpoliger
Lötverbindungen stellt bei Materialpaarungen mit unter
schiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Ausgleich der Deh
nungsunterschiede dar. Erfolgt dieser nicht, können die
Lötverbindungen durch häufige Temperaturzyklen zerstört
werden. Solche Temperaturzyklen entstehen einfach durch den
Gebrauch der Baugruppe durch das Ein- und Ausschalten und
die Verlustleistung (Wärmeentwicklung!) des Bauelementes.
In einer weiteren Anmeldung des gleichen Erfinders ist ein
Kontakt für ein SSC-Bauelement beschrieben. Es handelt sich
dabei um einen Kontakt, der sich um drei Seiten des
Grundkörpers des Verbinders herumzieht und nur die
"mittlere" Seite des Kontaktes ist mit dem Grundkörper fest
verbunden. Die beiden Enden des Kontaktstreifens tragen die
Lötverbindungen, die für die Realisierung des Dehnungsaus
gleichs ausreichend verschieblich sind.
Diese Anordnung ist relativ aufwendig in der Herstellung und
bereitet bei der Ausführung sehr hochpoliger kleiner
Fassungen Schwierigkeiten bei der Fertigung.
Ziel der Erfindung ist ein Verbindungselement oder eine
Fassung für vielpolige elektronische Bauelemente nach dem
SSC-Prinzip, das in der Herstellung einfach ist und bei der
das Problem des Dehnungsausgleichs kostengünstig gelöst
ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, eine einfache
Möglichkeit des Dehnungsausgleichs anwendbar bei SSC-Bau
elementen, die als vielpolige Verbindungselemente oder als
Fassungen benutzt werden, zu finden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst dadurch, daß der
Grundkörper des Verbindungselementes oder der Fassung wenig
stens unterhalb der auf die Oberfläche aufgebrachten Kon
taktschicht, der Anschlußstellen, vorzugsweise aber voll
ständig aus einem Elastomer gefertigt wird. Die Heizvorrich
tung ist in den Grundkörper integriert oder auf seine Ober
flächen aufgebracht.
Durch die elastischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
SSC-Verbindungselementes kann dieses beim Gebrauch die bei
Temperaturänderungen und unterschiedlichen Ausdehnungs
koeffizienten der Materialpaarungen auftretenden Relativ
bewegungen aufnehmen, ohne daß größere Kräfte entstehen, so
daß die Lötverbindungen nicht unzulässig belastet werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung
kann erfolgen z. B. durch Aufdrucken der Heizwendel auf eine
Folie, beidseitiges Auflegen von Elastomerschichten auf
diese Folie und Verpressen oder Verkleben der
Elastomerschichten mit der die Heizvorrichtung tragenden
Folie, Aufgalvanisieren einer Metallschicht - vorwiegend
Kupfer - auf die Elastomerschichten und anschließendes
Herstellen der Anschlußflächen und der Kontaktbahnen durch
Laserstrukturieren mittels Einschneiden von Trennzonen.
Anwendbar sind auch die galvanischen Verfahren der
Leiterplattentechnologie und deren Strukturierungsverfahren.
An der Heizvorrichtung sind kontaktierbare Anschlußflächen
für die Zuführung der elektrischen Heizenergie vorgesehen.
Zum Gebrauch der erfindungsgemäßen Lösung werden die
Anschlußflächen auf beiden Seiten z. B. mittels Siebdruck mit
Reflow-Lötpaste versehen oder auf andere Weise mit Lot
versorgt ("vorverzinnen"), das erfindungsgemäße Verbindungs
element auf die Leiterplatte gesetzt und auf dies Verbin
dungselement wird das Bauelement, z. B. ausgeführt als
Leadless-Chip-Carrier, aufgesetzt. Anschließend wird über
die Kontakte der Heizvorrichtung dieser Energie zugeführt
und damit die Lotpaste oder das Lot aufgeschmolzen. Mit dem
Abkühlen nach Abschalten der Heizenergie ist die beidseitige
Verbindung ausgeführt. Ein Lösen des Bauelementes erfolgt
durch neuerliches Aufheizen und Abziehen des Bauelementes
nach Schmelzen des Lotes.
Bei Temperaturzyklen, die auf die Kombination von
Leiterplatte, Verbindungselement und Bauelement während
ihrer Nutzung wirken, nimmt die erfindungsgemäße Aufnahme
wegen ihrer elastischen Eigenschaften die Wege und Kräfte
auf, die infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen auftreten.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes
Verbindungselement.
Fig. 1a stellt die Seitenansicht,
Fig. 1b die Draufsicht dar.
Es ist 1 die Leiterplatte mit Leiter
zügen 1 a, mit der das LCC-Bauelement 2 zu verbinden ist.
Zwischen beiden befindet sich das erfindungsgemäße Verbin
dungselement 3. Dieses ist ebenso wie die Leiterplatte 1 und
das Bauelement 2 teilweise geschnitten dargestellt und
besteht aus der Heizwendel 4, hier beidseitig aufgebracht
auf eine Folie 5, den beiden Elastomerschichten 6 und 7 und
den auf diese aufgebrachten Kontaktbahnen 8, die sich an den
Enden zu den Anschlußfahnen 9 erweitern, auf die das Lot 10
aufgebracht wurde, welches das Bauelement 2 mit dem Verbin
dungselement 3 bzw. der Leiterplatte 1 verbindet. Mit 11
sind die Kontakte der Heizvorrichtung bezeichnet, hier aus
geführt als Stifte. Es ist möglich, eine gleichartige Kon
struktion auch unter Fortlassung der Folie 5 auszuführen,
indem die Heizvorrichtung z. B. mittels Siebdruck auf die
Innenseite der einen Elastomerschicht aufgebracht wird und
anschließend die zweite Elastomerschicht auf die erste auf
gebracht wird, z. B. mittels Kleben.
In der praktischen Ausführung liegt die Stärke der in Fig. 1
dargestellten Lösung bei 1 mm und darunter.
Die Kontaktstifte für die Zuführung der Heizenergie können
durch Kontaktflächen ersetzt werden.
Die Nutzung des Elastomers und die Laserbearbeitung
erlauben eine spezielle Ausführung des erfindungsgemäßen
Verbindungselementes, die durch eine Strukturierung der
Oberfläche gekennzeichnet ist. Diese wurde so gestaltet, daß
die Lötverbindungen besonders sicher ausgeführt werden
können. So können Bauelemente mit Anschlußstiften mit diesen
in napfartig gestaltete Oberflächenelemente, die Lotpaste
enthalten, eingreifen und auf der der Leiterplatte
zugewandten Seite können die Anschlußflächen auf warzen
ähnlichen Ausstülpungen der Elastomerschicht aufgebracht
sein, so daß die Lotpaste örtlich definiert auch bei Druck
verbleibt. Vorteilhafterweise ist die Metallschicht der
Kontaktbahnen abgesehen von den Anschlußflächen mit einer
lotabweisenden Schicht bedeckt, um ein "Absaugen" des Lotes
durch die Kontaktbahnen zu vermeiden. Weiter kann der Kern
des Verbindungselementes, der auch die Heizvorrichtung trägt,
so oberflächenstrukturiert sein, daß nur eine dünne, relativ
gleichmäßige Schicht des Elastomers über diesem aufzubringen
ist, um die gewünschte Oberflächenstruktur des Verbindungs
elementes zu erhalten.
Fig. 2 zeigt eine entsprechende Ausführung eines
erfindungsgemäßen Verbindungselementes mit einer für die
Lötung günstig gestalteten Oberflächenstruktur.
Es ist wieder die Leiterplatte 1 mit den Leiterzügen 1 a
dargestellt. Das anzuschließende Bauelement 2 hat hier Pins
12, die in die napfartigen Strukturen 13 des Verbindungs
elementes 3 eingreifen. Auf der anderen Seite des Verbin
dungselementes ist die Struktur warzenartig gestaltet. Das
Lot 10 befindet sich zwischen den Anschlußfahnen 9 und der
Leiterplatte bzw. zwischen den Pins und den die Wand des
Napfes bildenden "Anschlußfahnen". Die Kontaktbahnen 9 sind
durch Lötstoplack 14 abgedeckt.
Bei dem Aufbringen eines LCC-Bauelementes auf die
Leiterplatte mittels der erfindungsgemäßen Verbindungsein
richtung oder Fassung kann deren Struktur auch auf beiden
Seiten warzenartig sein.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, daß bei ihrer Anwendung auch Kontakte unter den
Bauelementen und nicht nur an ihrem Rande ausgeführt werden
können, was eine weitere Erhöhung der Packungsdichte auch
bei LCC-Elementen erlaubt.
Als Elast ist z. B. geeignet DURAPOT 861 (Hochtemperatur-
Epoxidharz) von Kager.
Verzeichnis der verwendeten Bezugszeichen
1 Leiterplatte
1 a Leiterzüge auf der Leiterplatte 1
2 Bauelement, das mit der Leiterplatte 1 verbunden werden soll
3 erfindungsgemäßes Verbindungselement oder Fassung
4 Heizwendel, die zum Aufheizen der Lötverbindungen dient
5 Träger für die Heizvorrichtung, z. B. eine Folie
6 Elastomerschicht
7 Elastomerschicht
8 Kontaktbahnen
9 Anschlußflächen, d. h. Erweiterungen der Kontaktbah nen, auf die das Lot aufgetragen wird
10 Lot, vorzugsweise Reflow-Lötpaste
11 Anschlußstift zur Zuführung der elektrischen Heiz energie zur Heizvorrichtung 4
12 Kontaktstift oder Pin eines zu verbindenden Bauelementes 2
13 napfartige Ausbildung oder Struktur der Elastomeroberfläche zur Aufnahme von Lot
14 Lötstopplack
15 warzenartige Ausbildung oder Struktur der Elastomeroberfläche zwecks Führung des Lotes
1 a Leiterzüge auf der Leiterplatte 1
2 Bauelement, das mit der Leiterplatte 1 verbunden werden soll
3 erfindungsgemäßes Verbindungselement oder Fassung
4 Heizwendel, die zum Aufheizen der Lötverbindungen dient
5 Träger für die Heizvorrichtung, z. B. eine Folie
6 Elastomerschicht
7 Elastomerschicht
8 Kontaktbahnen
9 Anschlußflächen, d. h. Erweiterungen der Kontaktbah nen, auf die das Lot aufgetragen wird
10 Lot, vorzugsweise Reflow-Lötpaste
11 Anschlußstift zur Zuführung der elektrischen Heiz energie zur Heizvorrichtung 4
12 Kontaktstift oder Pin eines zu verbindenden Bauelementes 2
13 napfartige Ausbildung oder Struktur der Elastomeroberfläche zur Aufnahme von Lot
14 Lötstopplack
15 warzenartige Ausbildung oder Struktur der Elastomeroberfläche zwecks Führung des Lotes
Claims (5)
1. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip,
gekennzeichnet dadurch,
daß der Grundkörper vollständig, wenigstens aber unterhalb
der Anschlußfahnen, aus einem Elastomer hergestellt ist,
wobei die für SSC-Elemente typische Heizvorrichtung in den
Grundkörper integriert oder auf seine Oberfläche aufgebracht
ist.
2. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip
nach Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch,
daß die Oberfläche napfartig und/oder warzenartig
strukturiert ist, um eine günstige Gestaltung der Lötstellen
zu erreichen.
3. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip
nach vorstehenden Punkten, gekennzeichnet dadurch, daß die
Kontaktbahnen des Verbindungselementes bis auf die Lötstel
len mit einer lotabweisenden Schicht, z. B. einem Lötstopp
lack, bedeckt sind.
4. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip nach
vorstehenden Punkten 1 und 2 gekennzeichnet dadurch,
daß Verbindungselement oder Fassung aus einer ersten
flachen, auch strukturierten Elastomerschicht besteht, auf
deren Innenseite die Heizvorrichtung z. B. in Form einer
Heizwendel und beispielsweise galvanisch oder mittels Sieb
druck aufgebracht wurde, diese von einer zweiten Elastomer
schicht bedeckt wird und beide verbunden sind, und beide
Schichten äußerlich mit Kontakten versehen sind.
5. Verbindungselement oder Fassung nach dem SSC-Prinzip,
gekennzeichnet dadurch, daß
diese besteht aus einem auch entsprechend Punkt 2 struktu
rierten Kern, z. B. auch einem festen Kern beispielsweise
aus Keramik, der die Heizvorrichtung trägt, und dieser Kern
mit einer Elastomerschicht überzogen ist, die die Lötstellen
oder Anschlußstellen trägt.
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