DE4208594A1

DE4208594A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrischen, vorgefertigten baueinheit und deren befestigung auf einer leiterplatte

Info

Publication number: DE4208594A1
Application number: DE19924208594
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl Ing Hess; Barbara Dipl Ing Wiesa; Kurt Waibel; Dieter Dipl Phys Karr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1993-09-09

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem bisher in der Praxis verwendeten Verfahren zur Reparatur von Leiterplatten. Es kann vorkommen, daß eine Leiterplatte aufgrund von Layout- oder Herstellungsfehlern re pariert werden muß, oder daß die Schaltung infolge von Änderungen, Korrekturen oder Fehlfunktionen durch zusätzliche Bauelemente er gänzt werden muß. Um die Funktion der Schaltung auf der Leiterplatte herzustellen oder zu verbessern, werden bei der bisher verwendeten Reparaturmethode einzelne oder mehrere Bauelemente, wie zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren, Transistoren oder Dioden nachträglich auf die Leiterplatte aufgebracht. Hierzu müssen die zusätzlich ein zubauenden Bauelemente in aufwendiger Weise für die Reparatur vorbe reitet werden. Die Bauelemente sind mit Anschlußdrähten versehen, die nach einer individuell anzufertigenden Zeichnung gebogen und auf die entsprechende Länge abgeschnitten werden müssen. Die Drähte der Bauelemente werden mit Hilfe von Isolierschläuchen isoliert. Falls mehrere Bauelemente benötigt werden, müssen diese jetzt gegebenen falls zu einer Baueinheit zusammengelöte,t werden. Auf der Leiter platte werden gegebenenfalls an den entsprechenden Stellen Isolier bänder aufgebracht. Die entsprechend der obigen Vorgehensweise vor bereiteten Bauelemente werden auf die Leiterplatte aufgebracht und mit Hilfe eines Lötkolbens individuell mit der Hand an die ent sprechenden Pins angelötet. Mit Hilfe zusätzlicher Klebepunkte stellt man die Schüttelfestigkeit der neu aufgesetzten Bauelemente auf der Leiterplatte sicher. Dieses Reparaturverfahren ist aber sehr umständlich und zeitaufwendig, da alle Arbeitsgänge von Hand durch geführt werden müssen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reparatur von Leiterplatten mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen hat den Vorteil, daß in einer Art Serienfertigung eine vorgefertigte Baueinheit maschinell und automatisch herstellbar ist, und nur noch das Aufbringen dieser Baueinheit auf der Leiterplatte von Hand durchzuführen ist. Durch die Verwendung von SMD-Bauteilen (surface mounted device-Bauteile) wird eine sehr geringe Bauhöhe erreicht. Die Verwendung einer flexi blen Folie als Grundplatte für die Baueinheit erlaubt eine flexible Gestaltung und ein einfaches Anbringen auf der Leiterplatte. Durch die Serienfertigung der Baueinheit entfallen alle bisherigen Tätig keiten, wie Biegen, Schneiden, Isolieren, Zusammenlöten oder eine Zeichnung anzufertigen, die bereits die Ursache für zukünftige Aus fälle sein können und außerdem hohe Kosten verursachen. Durch dieses Verfahren ist es nicht nur möglich, Leiterplatten zu reparieren, sondern auch zusätzlich neue, bisher nicht vorhandene Baugruppen an der Unterseite der Leiterplatte anzubringen. Dadurch ist auch eine Ergänzung oder ein Umbau der bisherigen Leiterplatte durch zusätz liche, neue Bauelemente möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Ver fahrens möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Blick auf die Unterseite einer Leiterplatte in Form einer Prinzipskizze und die Fig. 2 einen Schnitt in Rich tung II-II.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist mit 10 eine Leiterplatte bezeichnet, wie sie zum Beispiel in Steuergeräten eingebaut wird. Diese Leiterplatte 10 be steht zum Beispiel aus glasfaserverstärktem Epoxidharz und enthält zwei oder mehr Lagen mit Leiterbahnen. Auf der einen Seite, der sog. Oberseite ist die Leiterplatte 10 mit elektrischen Bauelementen 11, 12, wie zum Beispiel Kondensatoren, Widerständen oder Dioden be stückt. Die Kontaktdrähte 11a, 12a dieser Bauelemente 11, 12, sind durch in der Leiterplatte 10 ausgebildete Bohrungen 13 geführt und somit zur Unterseite der Leiterplatte 10 geleitet. Auf dieser Unter seite der Leiterplatte 10 sind Leiterbahnen 14 zum Beispiel galva nisch aufgebracht, mit denen die Enden der Kontaktdrähte 11a, 12a verlötet sind. Die Leiterbahnen 14 können zum Beispiel aus Kupfer bestehen. Auf der Unterseite der Leiterplatte 10 befinden sich fer ner SMD-Bauteile (surface mounted device-Bauteile) 16, die ebenfalls mit den Leiterbahnen 14 kontaktiert sind.

Um zum Beispiel eine unterbrochene Leiterbahn 14 elektrisch zu über brücken und somit die Funktionsfähigkeit der Leiterplatte 10 wieder herzustellen, oder einen zusätzlichen Schaltungsteil einzu fügen, ist auf der Unterseite der Leiterplatte 10 eine Baueinheit 20 angeordnet. Diese Baueinheit 20 ermöglicht es in Form einer zusätz lichen Schaltung die Funktionsfähigkeit der Leiterplatte 10 wieder herzustellen bzw. die Funktion der Schaltung zu verbessern. Diese Baueinheit 20 besteht aus einer Folien-Leiterplatte 21, was eine Leiterplatte aus flexiblem Material bedeutet. Hierbei kann zum Bei spiel eine Folie aus dem Material Polyimid verwendet werden. Auf dieser Folien-Leiterplatte befinden sich SMD-Bauteile 22, die mit Leiterbahnen 23 untereinander verbunden sind. Im Bereich der Kon taktstellen, der sog. Pins, 24, sind die Leiterbahnen 23 der Fo lien-Leiterplatte 21 angelötet. Um eine Schüttelfestigkeit der Bau einheit 20 auf der Leiterplatte 10 zu gewährleisten, ist zwischen der Leiterplatte 10 und der Folien-Leiterplatte 21 ein Tropfen 25 eines Klebers aufgebracht, um die beiden Leiterplatten 10, 21 anein ander zu kleben.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Leiterplatte 10 nach Abschluß der Reparatur dargestellt. Die Herstellung der Baueinheit 20 selbst wird in folgenden Arbeitsvorgängen durchgeführt: auf einem Trägermateri al, das eine übliche Grundplatte sein kann, werden n (n = Anzahl, möglichst viele) Folien-Leiterplatten 21 angeordnet (dies bezeichnet man als "n-fach-Nutzen"), so daß sie besser handzuhaben und für die nachfolgenden Prozesse stabil genug sind. Zu Beginn werden die ein zelnen Baueinheiten 20 hergestellt. Hierzu wird auf die Folien-Lei terplatte 21 auf der sich die notwendigen Leiterbahnen 23 befinden, mit einem Druckverfahren, zum Beispiel nach dem sog. Siebdruckver fahren eine Lotpaste aufgebracht. Mit Hilfe eines Bestückungsauto maten werden die benötigten SMD-Bauteile 22, auf die Folien-Leiter platte 21 bzw. auf die Lotpaste aufgesetzt. Anschließend werden in einem Durchlaufofen, einem sog. Reflow-Ofen im sog. Reflow-Lötprozeß die SMD-Bauteile 20 fest mit der Folien-Leiterplatte 21 verbunden. Unter einem Reflow-Lötprozeß wird eine Verbindung mittels Aufschmel zen verstanden. Durch die auf der Folien-Leiterplatte aufgedruckte Lotpaste wird im Reflow-Ofen eine Verbindung zwischen den SMD-Bau teilen und der Folien-Leiterplatte 21 hergestellt. Anschließend werden die Folien-Leiterplatten 21 von Hand in die einzelnen Bauein heiten 20 getrennt, d. h. die größere Folien-Leiterplatte wird in kleinere Stücke auseinandergeschnitten. Hierbei ist es möglich, auf einer Leiterplatte 21 eine bestimmte Anzahl gleicher Bauelemente 22 anzuordnen oder verschiedene Arten von Baueinheiten mit ver schiedenen elektrischen Bauelementen auszubilden.

An der entsprechenden Stelle wird nun die Baueinheit 20 auf der Un terseite der Leiterplatte 10 mit der den SMD-Bauteilen 22 abge wandten Seite aufgebracht. Mit der Hand wird die Baueinheit 20 an den Pins 24 des Bauteils 12 angelötet. Hierzu weist die Folien-Lei terplatte 21 der Baueinheit 20 eine Bohrung 26 auf, durch die der Drahtfortsatz 12a des Bauteils 12 ragen kann. Zur Abstützung der Baueinheit 20 und zur Verbesserung der Schüttelfestigkeit werden zwischen der Leiterplatte 10 und der Folien-Leiterplatte 21 ein oder mehrere Tropfen Kleber aufgebracht und somit die beiden Platten 10, 21 miteinander verklebt.

Durch dieses Reparaturverfahren können in einer Art Serienfertigung verschiedene Baueinheiten zur Reparatur von defekten Leiterplatten oder Bauteilen hergestellt werden. Erst der letzte Schritt, das An löten auf der Leiterplatte 10, muß von Hand ausgeführt werden. Durch dieses Verfahren können aber nicht nur Reparaturen an Leiterplatten durchgeführt werden, sondern eine bestehende Leiterplatte kann indi viduell durch eventuell erst im Einsatz in der Praxis notwendig wer dende elektrische Bauteile ergänzt werden. Hierzu sind die bei der Reparaturlösung beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen, vorgefertigten Bau einheit (20) und deren Befestigung auf einer Leiterplatte (10), ins besondere zur Reparatur der Leiterplatte (10), wobei die vorgefer tigte Baueinheit (20) hergestellt wird, indem auf einer flexiblen Leiterplatte (21) in einem Druckverfahren eine Lotpaste aufgebracht wird, auf die anschließend SMD-Bauteile (surface mounted device-Bau teile) (22) aufgesetzt werden und in einem Reflow-Lötprozeß mit der flexiblen Leiterplatte (21) kontaktiert werden, wobei diese Bauein heit (20) auf der Leiterplatte (10) aufgesetzt wird und durch Löten an die Pins (24) der entsprechenden elektrischen Bauelemente (12) befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorge fertigte Baueinheit (20) auf der Seite der Leiterplatte (10) ange bracht wird, die den elektrischen Bauelementen (11, 12) abgewandt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leiterplatte (10) und der flexiblen Leiterplatte (21) der vorgefertigten Baueinheit (20) ein Kleber (25) eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Baueinheit (20) aus einer größeren Leiterplatte indivi duell herausgeschnitten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Lotpaste im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.