DE3826999A1 - Leitungsbruecke und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitungsbrücke, um zwei Positionen eines Verdrahtungsmusters elektrisch miteinander zu verbinden und zugleich einen Kurzschluß mit einem anderen Verdrahtungsbereich zu vermeiden, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Leitungsbrücke 1. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist diese Leitungsbrücke 1 vollstänäig aus einem Metall­ material hergestellt und umfaßt einen Brückenkörper 2, der U-förmig im Querschnitt ausgebildet ist, sowie Brückenan­ schlußbereiche 3, die sich von beiden Enden des Brückenkörpers 2 nach außen erstrecken. Mit Ausnahme der Stirnflächen 3 a und 3 b der Brückenanschlußbereiche 3 und einer Stirnfläche 2 a des Brückenkörpers 2 ist die Leitungsbrücke 1 mit Zinn oder dergleichen beschichtet.

Im Hinblick auf die Massenherstellung werden solche Leitungsbrücken 1 wie folgt hergestellt: Zuerst wird eine Beschichtung der Oberfläche einer Metallplatte oder eines Metallbleches 4 von 0,1-0,2 mm Dicke durchgeführt, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Dann wird das Metallblech 4 mit einer Presse bzw. einer Stanze längs der gestrichelten Linien 5 in Fig. 9 gestanzt, wobei jedes durch einen derartigen Stanzvorgang erhaltene Segment gleichzeitig mit der Presse geformt wird, um die in Fig. 8 dargestellte Leitungsbrücke 1 zu erhalten.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer integrierten Hybridschaltung 6, die eine solche Leitungs­ brücke 1 aufweist, und Fig. 11 stellt eine Schnittansicht längs der Linie X-X in Fig. 10 dar. Die integrierte Hybridschaltung 6 weist ein isolierendes Substrat 7 auf, auf dem ein Verdrahtungsmuster 8 aus einem Dickschichtleiter, einem Dickschichtwiderstand 9 usw. ausgebildet ist. Ein Flipchip-IC-Element 10 und die Leitungsbrücke 1 werden auf vorgegebenen Bereichen des Verdrahtungsmusters 8 montiert.

Die Leitungsbrücke 1 wird wie folgt montiert: Lötpaste 11, die durch verkneten von Lötpulver, Flußmittel und dergleichen erhalten wird, wird auf einen Bereich des Verdrahtungsmusters 8 aufgebracht, um die Leitungsbrücke 1 durch die gedruckte Schaltung usw. zu tragen, und danach werden die Brückenanschlußbereiche 3 der Leitungsbrücke 1 vorübergehend auf dem beschichteten Bereich angeordnet. Dann wird das isolierende Substrat 7 auf eine Temperatur erhitzt, die den Schmelzpunkt der Lötpaste 11 überschreitet, um die Lötpaste 11 zu schmelzen. Danach erfolgt eine Abkühlung auf eine Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der Lötpaste 11, um die Lötpaste 11 zu verfestigen und dadurch die Leitungsbrücke 1 elektrisch und mechanisch mit dem Verdrahtungsmuster 8 zu verbinden.

Bei einer solchen herkömmlichen Leitungsbrücke 1 sind die Stirnflächen 3 a der Brückenanschlußbereiche 3 nicht beschichtet, und somit werden die Stirnflächen 3 a unzureichend mit der Lötpaste 11 verbunden, wenn die Leitungsbrücke 1 auf das Verdrahtungsmuster 8 aufgelötet wird, wie es Fig. 11 zeigt. Infolgedessen wird die Bindungsfestigkeit zwischen der Leitungsbrücke 1 und dem Verdrahtungsmuster 8 reduziert. Wenn somit ein Lebensdauertest nach Beendigung des Lötvorganges durchgeführt wird, und zwar mit einem Wärmezyklus von mindestens 200 Zyklen, wobei in jedem Temperaturzyklus Temperaturänderungen von -40°C bis +125°C durchgeführt werden, treten Scherbeanspruchungen an den Übergängen und Grenzschichten zwischen den Brückenanschlußbereichen 3 und der Lötpaste 11 auf, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem isolierenden Substrat und der Leitungsbrücke 1; dies kann zu Rissen in der Lötpaste 11 und dem Verdrahtungsmuster 8 längs der Stirnflächen 3 a führen. Somit erfolgt eine Abtrennung des Verdrahtungsmusters 8, und im schlimmsten Falle erfolgt ein Abplatzen oder Abtrennen der gelöteten Bereiche. Da weiterhin die Stirnflächen 3 a sich linear längs der Querrichtung der Leitungsbrücke 1 erstrecken, setzen sich die in der Lötpaste 11 hervorgerufenen Risse längs der Stirnflächen 3 a rasch fort, wobei aber eine derartige Rißbildung visuell sehr schwer zu beobachten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Leitungsbrücke sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, die in zuverlässiger Weise für eine elektrische Verbindung zwischen zwei vorgegebenen Bereichen eines Verdrahtungsmusters auf einem isolierenden Substrat sorgt, wobei zugleich ein Kurzschluß mit anderen Verdrahtungsbereichen vermieden wird.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung in zufriedenstellender Weise erreicht. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Leitungsbrücke angegeben, die einen Brückenkörper sowie Brückenanschlußbereiche aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie sich von beiden Endbereichen des Brückenkörpers nach außen erstrecken und in ihren vorderen Enden Aussparungen haben. Die Beschichtung oder Galvanisierung wird zumindest auf den Oberflächen der Aussparungen und Bereichen vorge­ nommen, die den Verdrahtungsbereichen innerhalb der Oberflächen der Brückenanschlußbereiche gegenüberliegen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leitungsbrücke angegeben, das folgende Schritte umfaßt: einen ersten Schritt zur Ausbildung einer Vielzahl von Löchern in Längsrichtung längs eines streifen­ förmigen Metallbleches in bestimmten Intervallen; einen zweiten Schritt zur Durchführung der Beschichtung oder Galvanisierung über die gesamte Oberfläche des streifen­ förmigen Metallbleches, das mit den Löchern versehen ist; einen dritten Schritt zum Schneiden des beschichteten streifenförmigen Metallbleches in Positionen der Löcher längs der Querrichtung zur Ausbildung von Segmenten; und einen vierten Schritt zur Formung der Segmente, um ihnen mit einer Presse eine vorgegebene Form zu verleihen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leitungsbrücke angegeben, das folgende Schritte umfaßt: einen ersten Schritt zur Definierung einer Vielzahl von Löchern in Längsrichtung längs des streifen­ förmigen Metallbleches in vorgegebenen Intervallen; einen zweiten Schritt zum Schneiden des streifenförmigen Metall­ bleches in den Positionen der Löcher längs der Querrichtung zur Ausbildung von Segmenten; einen dritten Schritt zur Formung der Segmente, um ihnen mit einer Presse eine vorge­ gebene Form zu verleihen; und einen vierten Schritt zur Durchführung der Beschichtung oder Galvanisierung über die gesamten Oberflächen der beim dritten Schritt geformten Segmente.

Gemäß der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß eine Leitungsbrücke zur Verfügung steht, die in fester und zuverlässiger Weise auf vorgegebene Bereiche eines Ver­ drahtungsmusters aufgelötet werden kann, das auf einem isolierenden Substrat ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäßen Leitungsbrücken in der Lage sind, die Ausbreitung von Rissen zu verhindern, die sich in der Lötpaste ausbilden können. Bei der erfindungs­ gemäßen Leitungsbrücke ist auch eine visuelle Untersuchung von Rissen möglich, die in der Lötpaste möglicherweise auftreten.

Bei der erfindungsgemäßen Leitungsbrücke sind die Aus­ sparungen in den Brückenanschlußbereichen so ausgebildet und definiert, daß die Oberflächen der Brückenanschlußbereiche plattiert, beschichtet oder galvanisiert sind, so daß das Lot in ausreichendem Maße mit den Oberflächen der Aus­ sparungen verbunden wird, was eine starke Lötverbindung ermöglicht. Weiterhin sind die Stirnflächen der Brückenan­ schlußbereiche durch die Aussparungen in nicht-linearen Konfigurationen vorgesehen, so daß die Ausbreitung von etwaigen Rissen, die sich möglicherweise in den Lötbereichen ergeben, reduziert werden können, wobei eine derartige Rißbildung leicht visuell untersucht werden kann.

Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahren sind darin zu sehen, daß die jeweiligen Leitungsbrücken in effizienter Weise in der Massenherstellung produziert werden können, so daß sich geringe Herstellungskosten ergeben.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leitungsbrücke;

Fig. 2 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Montagezustandes der Leitungsbrücke;

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Leitungs­ brücke gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsbrücke;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsbrücke;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsbrücke;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer herkömmlichen Leitungs­ brücke;

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der herkömmlichen Leitungsbrücke;

Fig. 10 eine Draufsicht einer integrierten Hybrid­ schaltung, die eine herkömmliche Leitungsbrücke trägt;

Fig. 11 eine Schnittansicht längs der Linie X-X in Fig. 10.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leitungsbrücke 1 gemäß einer ersten Aus­ führungsform. Diese Leitungsbrücke 1 hat halbkreisförmige Aussparungen 12, die in den Brückenanschlußbereichen 3 so ausgebildet sind, daß sie eine Fortsetzung ihrer Stirn­ flächen 3 a bilden. Mit Ausnahme der Stirnflächen 3 a erfolgt eine Beschichtung, Plattierung oder Galvanisierung über die gesamte Oberfläche der Leitungsbrücke 1, einschließlich der Oberflächen 12 a der Aussparungen 12. Der sonstige Aufbau dieser Ausführungsform entspricht dem Stand der Technik gemäß Fig. 8, so daß identische Teile auch mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um unnötige Wiederholungen in der Beschreibung zu vermeiden.

Die Leitungsbrücke 1 wird auf einem isolierenden Substrat 7 mit einer Lötpaste 11 montiert, und zwar in gleicher Weise wie bei einer herkömmlichen Anordnung. Wie in Fig. 2 darge­ stellt, wird die Lötpaste auf Bereiche eines Verdrahtungs­ musters 8 aufgetragen, die die Leitungsbrücke 1 tragen, und danach werden die Brückenanschlußbereiche 3 der Leitungs­ brücke 1 vorübergehend auf die beschichteten oder über­ zogenen Bereiche gesetzt.

Dann wird das isolierende Substrat 7 auf eine Temperatur erhitzt, die den Schmelzpunkt der Lötpaste 11 übersteigt, um die Lötpaste 11 zu schmelzen. Danach wird das isolierende Substrat 7 auf eine niedrigere Temperatur als den Schmelzpunkt der Lötpaste 11 abgekühlt, um die Lötpaste 11 zu verfestigen und dadurch eine elektrische und mechanische Verbindung der Leitungsbrücke 1 mit dem Verdrahtungsmuster 8 herzustellen.

Bei der Leitungsbrücke 1 gemäß dieser Ausführungsform sind die halbkreisförmigen Aussparungen 12 so in den Brückenan­ schlußbereichen 3 definiert, daß ihre Oberflächen 12 a plattiert, beschichtet bzw. galvanisiert sind, so daß die Lötpaste 11 sich in ausreichendem Maße mit den Oberflächen 12 a der Aussparungen 12 verbindet, um für eine starke Löt­ verbindung zu sorgen. Auch wenn somit ein Lebensdauertest, wie z. B. ein Wärmezyklustest durchgeführt wird, treten kaum Risse längs der Stirnflächen 3 a und der Oberflächen 12 a in der Lötpaste 11 und dem Verdrahtungsmuster 8 auf. Somit kann eine Unterbrechung des Verdrahtungsmusters 8 sowie ein Versetzen der Lötbereiche verhindert werden. Auch wenn eine Rißbildung erfolgt, wird die Ausbreitung derartiger Risse reduziert, da die Stirnflächen 3 a der Brückenanschluß­ bereiche 3 durch die Aussparungen 12 in nicht-linearen Konfigurationen vorgesehen sind, wobei eine derartige Riß­ bildung leicht visuell zu beobachten ist.

Die Leitungsbrücke 1 gemäß Fig. 1 wird folgendermaßen herge­ stellt: Zunächst wird eine Vielzahl von runden Löchern 14 in regelmäßigen Intervallen in Längsrichtung eines streifen­ förmigen Metallbleches 13 von 0,1 bis 0,2 mm Dicke ausge­ bildet, wie es Fig. 3 zeigt (erster Schritt). Dann erfolgt eine Plattierung, Beschichtung oder Galvanisierung mit Sn oder dergleichen über die gesamte Oberfläche des streifen­ förmigen Metallbleches 13, das mit den runden Löchern 14 versehen ist (zweiter Schritt). Danach wird das streifen­ förmige Metallblech 13 längs der gestrichelten Linien 15 geschnitten, wie es Fig. 3 zeigt, und zwar in den zentralen Positionen der runden Löcher 14 in Querrichtung zur Aus­ bildung von Segmenten 16 (dritter Schritt).

Schließlich wird jedes Segment 16, das durch das Schneiden des streifenförmigen Metallbleches 13 gebildet wird, mit einer Presse oder dergleichen so geformt, daß es an Posi­ tionen gebogen wird, die in Fig. 4 mit gestrichelten Linien 17 angedeutet sind, um dadurch die Leitungsbrücke 1 gemäß Fig. 1 zu erhalten (vierter Schritt). Die dritten und vierten Schritte können gleichzeitig mit einer Stanzpresse oder dergleichen durchgeführt werden. Eine große Anzahl von Leitungsbrücken 1 gemäß Fig. 1 kann in effizienter Weise mit dem oben beschriebenen Verfahren in der Massenherstellung bei niedrigen Herstellungskosten hergestellt werden.

Obwohl keine Beschichtung, Plattierung oder Galvanisierung der Stirnflächen 3 a der Brückenanschlußbereiche 3 der Leitungsbrücke 1 bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt, können die Stirnflächen 3 a selbstverständlich auch in gleicher Weise vorbehandelt, beschichtet oder verzinnt werden. Eine derartige Leitungsbrücke wird folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird eine Vielzahl von runden Löchern 14 in Längsrichtung längs eines streifenförmigen Metall­ bleches 13 von 0,1 bis 0,2 mm Stärke in regelmäßigen Inter­ vallen ausgebildet, wie es Fig. 3 zeigt (erster Schritt). Dann wird das streifenförmige Metallblech 13 in den zentra­ len Positionen der runden Löcher 14 längs der gestrichelten Linien 15 in Fig. 3 geschnitten, und zwar in Querrichtung, um die Segmente 16 zu bilden (zweiter Schritt).

Danach wird jedes durch das Schneiden des streifenförmigen Metallbleches 13 hergestellte Segment 16 so geformt, daß es an den Positionen, die in Fig. 4 mit den gestrichelten Linien 17 angedeutet sind, mit einer Stanze, Presse oder dergleichen gebogen wird (dritter Schritt). Schließlich wird die Beschichtung mit Sn oder dergleichen über die gesamte Oberfläche jedes so geformten Segmentes 16 durchgeführt, um eine Leitungsbrücke 1 zu erhalten, deren Oberfläche, ein­ schließlich der Stirnflächen 3 a und der Oberflächen 12 a vollständig vorbehandelt und mit Metall beschichtet ist (vierter Schritt). Die mit einem solchen Verfahren herge­ stellte Leitungsbrücke läßt sich noch fester einlöten, da die Metallbeschichtung nicht nur auf den Oberflächen 12 a der Aussparungen 12 erfolgt, sondern auch auf den Stirnflächen 3 a der Brückenanschlußbereiche 3.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Aussparungen 12 halbkreisförmig ausgebildet sind, sind die Konfigurationen der Aussparungen 12 nicht speziell darauf beschränkt. Derartige Aussparungen 12 können auch dreieckig gemäß Fig. 5, viereckig gemäß Fig. 6 und/oder gezahnt gemäß Fig. 7 ausgebildet sein. Weitere Variationen der Formgebung und Kombinationen der oben beschriebenen Formen von Aussparungen sind selbstverständlich möglich, um an den entsprechenden Stellen zuverlässige Lötverbindungen der Leitungsbrücke zu erhalten.

Claims (10)

1. Leitungsbrücke zur Verbindung eines Paares von Leitern auf einem isolierenden Substrat, auf die die Leitungsbrücke aufgelötet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsbrücke (1) folgendes aufweist:

• - einen Brückenkörper (2),
• - Brückenanschlußbereiche (3), die so ausgebildet sind, daß sie sich von den beiden Endbereichen des Brückenkörpers (2) nach außen erstrecken, und
• - Aussparungen (12), die in den vorderen Enden der Brücken­ anschlußbereiche (3) ausgebildet sind,
• - wobei zumindest die Oberflächen (12 a) der Aussparungen (12) und die Bereiche, die den Leitungen auf dem isolierenden Substrat (7) innerhalb der Oberflächen der Brückenanschlußbereiche (3) gegenüberliegen, plattiert sind.

2. Leitungsbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen eine halbkreisförmige Konfiguration haben (Fig. 1).

3. Leitungsbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (12) eine viereckige Konfiguration haben (Fig. 6).

4. Leitungsbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (12) eine dreieckige Konfiguration haben (Fig. 5, Fig. 7).

5. Leitungsbrücke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Stirnflächen (3 a) der Brückenanschlußbereiche (3) plattiert sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Leitungsbrücke, die sich über einem Paar von Leitungen auf einem isolierenden Substrat erstreckt und auf die Leitungen aufgelötet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - einen ersten Schritt zur Ausbildung einer Vielzahl von Löchern, die sich in Längsrichtung längs eines streifen­ förmigen Metallbleches in vorgegebenen Intervallen befinden;
• - einen zweiten Schritt zur Plattierung der gesamten Oberfläche des streifenförmigen Metallbleches, das mit den Löchern versehen ist;
• - einen dritten Schritt zum Schneiden des plattierten streifenförmigen Metallbleches in Querrichtung an den Positionen der Löcher zur Ausbildung von Segmenten;
• - einen vierten Schritt zur Formung der Segmente, um diesen mit einer Presse eine vorgegebene Form zu verleihen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten und vierten Schritte gleichzeitig durchge­ führt werden.

8. Verfahren zur Herstellung einer Leitungsbrücke, die sich über einem Paar von Leitungen auf einem isolierenden Substrat erstreckt und die an die Leitungen angelötet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

• - einen ersten Schritt zur Ausbildung einer Vielzahl von Löchern in Längsrichtung eines streifenförmigen Metall­ bleches in vorgegebenen Intervallen;
• - einen zweiten Schritt zum Schneiden des streifenförmigen Metallbleches in Querrichtung in den Positionen der Löcher zur Herstellung von Segmenten;
• - einen dritten Schritt zur Formung der Segmente, um diesen mit einer Presse eine vorgegebene Form zu verleihen;
• - einen vierten Schritt zur Plattierung der gesamten Ober­ flächen der jeweiligen geformten Segmente.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der dritte Schritt gleichzeitig durchgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten und dritten Schritte gleichzeitig durchgeführt werden.