EP1371275A1

EP1371275A1 - Schaltungsträgerelement für elektronische geräte, insbesondere kommunikationsendgeräte

Info

Publication number: EP1371275A1
Application number: EP02732340A
Authority: EP
Inventors: Georg Busch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-12-17
Also published as: WO2002078411A1; CN1498519A

Abstract

Um Schaltungsträgerelemente (4, 5) für elektronische Geräte, insbesondere Kommunikationsendgeräte, im Herstellungsprozess auf einfache kostengünstige Weise so vor Korrosionseinflüssen zu schützen, dass keine zusätzlichen Nachbehandlungen an dem Schaltungsträgerelement oder keine zusätzlichen Vorkehrungen am elektronischen Gerät wie beim Stand der Technik erforderlich sind, sind auf der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite (40) und/oder der Bauteileseite (50) alle leitenden metallischen Flächen (12, 13, 31, 32) aus Kupfer, Gold etc. soweit technisch möglich, durch nicht-korrosive elektrischleitfähige Oberflächen (15), wie z.B. Karbon oder Nanopaste ersetzt, sofern der höhere Übergangswiderstand nicht zu Fehlinterpretation führt. Letzteres könnte bei Kontaktflächen für Tastatur und Prüfpunkte der Fall sein. Wo diese Vorgehensweise nicht möglich ist, sollen die metallischen Flächen zumindest durch das nicht-korrosive elektrisch-leitfähige Material so durch Andrucken des Materials bedeckt werden, dass die metallischen Flächen trotz auftretende Toleranzen beim Aufbringen des Materials gegen Unterbrechungen durch Korrosion geschützt sind.

Description

Beschreibung

Schaltungstragerelement für elektronische Geräte, insbesondere Komrαunikationsendgeräte

Elektronische Geräte - z.B. Geräte der Konsumgüterindustrie wie der Unterhaltungselektronik, der Kommunikationstechnik etc. z.B. Radio - und Fernsehapparate, HIFI-Anlagen, Telefone für drahtgebundene und drahtlose Kommunikation, Video- Handy^λs, Web- und LAN-Telefone, LAN-Adapter - weisen für die in dem jeweiligen Gerät zu realisierenden Funktionen und die dazu benötigten einzelnen Bauteile in der Regel ein einziges Schaltungstragerelement auf. Das Schaltungstragerelement ist in der Regel eine Leiterplatte bzw. eine elektronische Flach- baugruppe, aber es ist auch möglich, dass das Schaltungstragerelement eine Folie ist. Das Schaltungstragerelement weist dazu eine erste Trägerelementseite, auf der die Bauteile angeordnet sind und die demzufolge auch als Bauteileseite bezeichnet wird, und eine zweite Trägerelementseite auf, auf der die Leiterbahnen und Kontaktflächen für Ein- und Ausgabemittel sowie zu Meß- und Prüfzwecken angeordnet sind und die demzufolge auch als Leiterbahn- und Kontaktflächenseite bezeichnet wird.

Der Stand der Technik bezüglich des Aufbaus von Schaltungsträgerelementen für elektronische Geräte, insbesondere Kommunikationsendgeräte, wird anhand der FIGUREN 1 bis 3 erläutert. Es zeigen:

FIGUR 1 einen Ausschnitt eines ersten Schaltungsträgerelements für Siemens Standard-Fernsprecher Mitte der 80-er Jahre in einer Draufsicht- und Querschnittdarstellung der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite,

FIGUR 2 einen Ausschnitt eines zweiten Schaltungsträgerelementes für Siemens Schnurlostelefone der Baureihe MEGASET und CO CO N3 hO P¹ P¹ cπ O π o Cπ 0 Cπ α rt H rt P_ H N rt tr Hi ι-< tQ <S N * ! rt rt p- P> P tr φ tr¹ Φ *J ω O 3 tl ω Ω fD Φ P 0 ι-i P- φ 0 P Φ P¹ Φ Φ o s: Φ P- P φ fl t 0 l-S φ P P¹ H P H Φ H Ω Pt ι-s 0 P φ P- P> W ⁾: 0 Cfl Φ l-i 0 W ι-i rt 0 Cfl P φ P- tr Φ CD 0 rr ^ 0 rt rt Φ Ω rt N P- Hi KΩ. rt tr Ω 3 rt l-i 3 α rt P 0 cn tr

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deutlich geringer sind, weil die Kosten für Karbon etwa 30% vom Goldpreis sind.

FIGUR 3 zeigt einen Ausschnitt eines dritten Schaltungsträ- gerelements 3 für Siemens Schnurlostelefone der Baureihe MEGASET und GIGASET Anfang der 90-er Jahre in einer Draufsicht- und Querschnittdarstellung einer Bauteileseite 30, bei dem, das Trägerelement 3 aus dem Basismaterial 11 mit einseitig aufgebrachten Leiterbahnen 31 und einer Kontaktfläche 32 vorzugsweise aus Kupfer. Von den Leiterbahnen 31 ist eine erste Leiterbahnen 310 mit dem Lötstopplack 14 bedeckt, während zweite Leiterbahnen 311, die zur Bauteilbestückung mit Bauteilanschlüsse 330, den sogenannten Padanschlüssen, eines Keramikbauteil 33 zu verbinden sind, zu diesem Zweck mit Löt- zinn 34 bedeckt sind. Der Lötstopplack 14 ist dabei, wie die Draufsicht zeigt, großflächig auf der Bauteileseite 30 aufgebracht. Die Kontaktflächen 32 ist wie die vierte Kontaktfläche 133 in den FIGUREN 1 und 2 als Durchkontaktierung ausgebildet; allerdings im Unterschied zu diesen ist die Kontakt- fläche 32 offen und besteht vorzugsweise vollständig aus Kupfer und ist demzufolge nicht anteilig mit dem Lötstopplack 14, zur Realisierung der Durchkontaktierung anteilig mit Silberleitpaste 17 und mit dem den Lötstopplack 14 teilweise und die Silberleitpaste 17 vollständig bedeckenden semi- transparenten Abdecklack 16 bedeckt.

Dadurch, dass bei den Prozessschritten für die Herstellung der Leiterbahnen 310, 311, die einzelnen Prozessschritte -

(1) Das Aufbringen der Kupferschicht 31 (2) Das Aufbringen des Lötstopplacks 14 und (3) Das Aufbringen des Bauteils 33 und des Lötzinns 34 - bei genauer Vorgabe der einzelnen Schichtenabmessungen fertigungstechnisch nicht so exakt durchgeführt werden können, dass die einzelnen Schichten exakt übereinanderliegen, entstehen nicht abgedeckte bzw. frei- gelegte Leiterbahnsegmente 35. O O ro ro P¹ P>

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von zusätzlichem Schutzlack auf das Schaltungstragerelement zu schützen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Schaltungsträgerelemente für elektronische Geräte, insbesondere Kommunikationsendgeräte, im Herstellungsprozess auf einfache kostengünstige Weise so vor Korrosionseinflüssen zu schützen, dass keine zusätzlichen Nachbehandlungen an dem Schaltungstragerelement oder keine zusätzlichen Vorkehrungen am elektronischen Gerät wie beim Stand der Technik erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin: Auf der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite und/oder der Bauteileseite sollen alle leitenden metallischen Flächen aus Kup- fer, Gold etc. soweit technisch möglich, durch nichtkorrosive elektrisch-leitfähige Oberflächen, wie z.B. Karbon oder Nanopaste ersetzt werden, sofern der höhere Übergangswiderstand nicht zu Fehlinterpretation führt. Letzteres könnte bei Kontaktflächen für Tastatur und Prüfpunkte der Fall sein.

Wo diese Vorgehensweise nicht möglich ist, sollen die metallischen Flächen zumindest durch das nicht-korrosive elektrisch-leitfähige Material so durch Andrucken des Materials bedeckt werden, dass die Leiterbahnen und Kontaktflächen trotz auftretende Toleranzen beim Aufbringen des Materials gegen Unterbrechungen durch Korrosion geschützt sind.

Dies gilt insbesondere für solche elektronischen Geräte, die eine Tastatur aufweisen, die sich normalerweise auf der Lei- terbahn- und Kontaktflächenseite des Schaltungsträgerelementes befindet, weil dort unmittelbar unter der Tastatur und in Bereichen, in denen sich durch Folien oder Gummimatte ein Kleinklima bildet, die angesprochenen Korrosionserscheinungen auftreten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen angegeben.

Gemäß diesen Unteransprüchen ist es insbesondere von Vorteil, wenn als nicht-korrosives elektrisch-leitfähiges Material Na- nopaste verwendet wird, weil man mit dieser Paste, die vor- zugsweise mit Hilfe von Geräten oder Maschinen, die nach dem Tinterdruckprinzip arbeiten, sogar Halbleiterbauelemente, wie z.B. lichtemittierende Dioden, Transistoren etc., auf dem Schaltungstragerelement herstellen kann. Nanopaste ermöglicht somit einerseits Korrosionsschutz und andererseits die kos- tengünstige Herstellung von Halbleiterbauelementen und in ein paar Jahren sogar kleinere Halbleiterschaltungen als Alternative zu integrierten Schaltungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der FIGUREN 4 und 5 erläutert. Es zeigen:

FIGUR 4 ausgehend von den FIGUREN 1 und 2 einen Ausschnitt eines vierten Schaltungsträgerelements für elektronische Geräte mit Tastatur in einer Draufsicht- und Querschnittdar- Stellung der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite,

FIGUR 5 ausgehend von der FIGUR 3 einen Ausschnitt eines fünften Schaltungsträgerelements für elektronische Geräte mit Tastatur in einer Draufsicht- und Querschnittdarstellung der Bauteileseite,

FIGUR 4 zeigt ausgehend von den FIGUREN 1 und 2 einen Ausschnitt eines vierten Schaltungsträgerelements 4 für elektro- nische Geräte mit Tastatur in einer Draufsicht- und Querschnittdarstellung einer Leiterbahn- und Kontaktflächenseite 40, bei dem die in den FIGUREN 1 und 2 dargestellten, für CO ω ro ro P¹ P¹

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abdecken. Auf diese Weise sind die angegebenen Leiterbahnen trotz der herstellungsbedingt auftretenden Toleranzen gegen Unterbrechungen durch Korrosion geschützt.

Claims

Patentansprüche

1. Schaltungstragerelement für elektronische Geräte, insbesondere Kommunikationsendgeräte, mit folgenden Merkmalen: (a) Auf der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite (40) und/oder Bauteileseite (50) sind Leiterbahnen (12, 120, 31, 310, 311) und Kontaktflächen (13, 130, 131, 132, 133, 32) aus einem korrosiven metallischen Material (12, 13) oder einem nichtkorrosiven elektrisch-leitfähigen Material (15) aufgebaut, (b) die mit dem korrosiven metallischen Material (12, 13) aufgebauten Leiterbahnen (12, 120, 31, 310, 311) und Kontaktflächen (13, 130, 131, 132, 133, 32) sind mit dem nichtkorrosiven elektrisch-leitfähigen Material (15) oder mit dem nicht-korrosiven elektrisch-leitfähigen Material (15) und mindestens einem Beschichtungsstoff (14, 18) bedeckt,

(c) die mit dem nicht-korrosiven elektrisch-leitfähigen Material (15) aufgebauten Leiterbahnen (12, 120, 31, 310, 311) und Kontaktflächen (13, 130, 131, 132, 133, 32) sind freiliegend oder mit mindestens einem Beschichtungsstoff (14, 18) bedeckt,

(d) auf der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite (40) und/oder der Bauteileseite (50) sind der Beschichtungsstoff (14, 18) und/oder das nicht-korrosive elektrisch-leitfähige Material

(15) derart an die Leiterbahnen (12, 120, 31, 310, 311) und Kontaktflächen (13, 130, 131, 132, 133, 32) angedruckt, dass sich der Beschichtungsstoff (14, 18) und das nicht-korrosive elektrisch-leitfähigen Material (15) überlappen und dabei die Leiterbahnen (12, 120, 31, 310, 311) und Kontaktflächen (13, 130, 131, 132, 133, 32) trotz der auftretenden Toleranzen beim Aufbringen des Beschichtungsstoffs (14, 18) und/oder des nicht-korrosiven elektrisch-leitfähigen Materials (15) gegen Unterbrechungen durch Korrosion schützen.

2. Schaltungstragerelement nach Anspruch 1, wobei das nicht- korrosive elektrisch-leitfähige Material (15) Karbon ist.

3. Schaltungstragerelement nach Anspruch 1, wobei das nichtkorrosive elektrisch-leitfähige Material (15) Nanopaste ist.

4. Schaltungstragerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Beschichtungsstoff (14, 18) ein Lötstopplack, ein

Isolierlack und/oder ein Schutzlack ist.

5. Schaltungstragerelement nach Anspruch 3, wobei die Nanopaste derart auf der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite (40) und/oder der Bauteileseite (50) des Trägerelementes (4, 5) aufgebracht und mit dem Beschichtungsstoff (14, 18) bedeckt ist, dass Halbleiterbauelemente erzeugbar sind.

6. Schaltungstragerelement nach Anspruch 5, wobei zur Erzeu- gung einer lichtemittierenden Diode der Beschichtungsstoff

(14, 18) lichtdurchlässig ist.

7. Schaltungstr gerelement nach Anspruch 6, wobei der Beschichtungsstoff (14, 18) Silikonlack ist.

8. Schaltungstragerelement nach Anspruch 5, wobei zur Erzeugung eines Transistors der Beschichtungsstoff (14, 18) licht- undurchlässig ist.

9. Schaltungstragerelement nach Anspruch 1, wobei der Lack () und/oder das nicht-korrosive elektrisch-leitfähige Material (15), der bzw. das an die Leiterbahnen (12, 120, 31, 310, 311) und Kontaktflächen (13, 130, 131, 132, 133, 32) auf der Leiterbahn- und Kontaktflächenseite (40) und/oder der Bautei- leseite (50) angedruckt ist, großflächig über die gesamte

Leiterbahn- und Kontaktflächenseite (40) und/oder der Bauteileseite (50) angedruckt ist.