EP3850924A1 - Method for producing a circuit board assembly, and circuit board assembly - Google Patents

Method for producing a circuit board assembly, and circuit board assembly

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EP3850924A1
EP3850924A1 EP19768755.1A EP19768755A EP3850924A1 EP 3850924 A1 EP3850924 A1 EP 3850924A1 EP 19768755 A EP19768755 A EP 19768755A EP 3850924 A1 EP3850924 A1 EP 3850924A1
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EP
European Patent Office
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circuit board
printed circuit
solder paste
board substrate
connection contacts
Prior art date
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Pending
Application number
EP19768755.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rafael DEL REY
Markus BEBENDORF
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Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a printed circuit board arrangement.
  • the invention further relates to a circuit board arrangement.
  • solder balls are used for the electrically conductive connection of two printed circuit boards. This allows more solder paste to be used per connection than is typically the case with simple solder paste connections.
  • So-called ball grid arrays (BAG) have been developed for the arrangement of the solder balls, which use rows and columns of discretely spaced solder balls in order to produce the necessary electrical connections by melting the solder paste.
  • solder balls are placed one after the other in each connection provided for this purpose and then pressure-contacted.
  • solder balls can be arranged on the connection contacts using a positioning system (pick and place system) and connected using SMD technology (surface-mounting technology, SMT).
  • SMD technology surface-mounting technology
  • US 20060249303 A1 discloses a connection-free connection from board to board, from cable to board or from cable to Electric wire.
  • the connection has solder beads or semi-ellipsoidal surface structures for connection.
  • DE 10138042 A1 discloses a method for producing an electronic component which has at least one semiconductor chip and a rewiring plate, on the first side of which the semiconductor chip is mounted, conductor structures and connection contacts for electrical contacting of the contacting being on a second side of the rewiring plate facing away from the semiconductor chip
  • Electronic component with a printed circuit board are provided, with the steps: providing an um wiring board with applied on the second side conductor tracks and connection contacts, mounting a semiconductor chip on the first side of the redistribution board without conductor track structures and making electrical connections between contact connections of the semiconductor chip and the Conductor tracks of the rewiring plate, application of a closed solder stop layer on the second side of the rewiring plate, structuring of the solder stop layer, the connection contacts are at least partially exposed, and an inner circumferential surface of an opening of the solder stop layer surrounding each connection contact, which is widened obliquely and / or in steps, is formed, applying a solder ball to each exposed connection contact, the solder balls each
  • the invention has for its object to provide an inexpensive and simple solution to the above problem.
  • This object is achieved by specifying a method for producing a circuit board arrangement with the features of claim 1 and specifying a circuit board arrangement with the features of claim 8.
  • the object is achieved by specifying a method for producing a printed circuit board arrangement with the steps:
  • the first printed circuit board substrate having an underside and the second printed circuit board substrate having a surface, the upper surface and the underside being arranged opposite one another,
  • solder paste cylinders to the first connection contacts, wherein the application of the solder paste cylinders to the first connection contacts is carried out by a solder paste application method with solder paste, the applied solder paste cylinders each having a solder paste cylinder surface, and
  • Printed circuit board substrate is usually to be understood as a printed circuit board (PCB) or a substrate which is provided for forming a printed circuit board.
  • PCB printed circuit board
  • Solder paste cylinders are to be understood as columns / cylinders, essentially cylindrical in shape, made of solder paste (solder paste). It should be noted that cylinder is only to be understood as the rough shape, with smaller and larger deviations, and not an exact mathematical description. It has been recognized that a connection made by solder balls can be destroyed if a distortion or warp caused by thermal expansion during subsequent melting occurs in the two circuit board substrates by one or more solder balls remaining during melting only with one of the two printed circuit board substrates is in contact.
  • the invention has the effect that the separation of the connection between the circuit board substrates is avoided.
  • the solder paste cylinders expand flexibly when the two printed circuit board substrates are bulged, for example due to melting, so that almost all connections are preserved during a heating process. Due to the cylindrical shape made of solder paste, a detachment of the connection between the circuit board substrates can be avoided with a high warpage and a large curvature, for example up to 2.5 times the original distance between the two circuit board substrates. Even in the case of a delay in which the distance between the two printed circuit board substrates is less than the original distance between the two printed circuit board substrates, the connection is maintained by the solder paste cylinders being able to be compressed or pressed together flexibly. A burst, as can be the case with metallic solder balls, for example, can be avoided.
  • solder balls can also be dispensed with, which leads to lower manufacturing costs.
  • the manufacture of the circuit board substrates according to the invention also requires no fastening or alignment elements, which results in lower manufacturing costs.
  • the solder paste cylinders according to the invention enable flexible arrangement on the printed circuit board substrates.
  • HDI printed circuit boards high-density interconnect printed circuit boards
  • printed circuit boards with more than 500 connections or pins per square decimeter can thus be formed.
  • the method preferably comprises the further step: melting the solder paste cylinders to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate. This creates a reliable contact between the two circuit board substrates. Due to the melting, a particularly simple connection between the first and second connection contacts is possible.
  • the melting is accomplished by a reflow process or a Schwallot process.
  • Reflow soldering is a technology in which a solder paste that has already been applied to the component to be soldered is liquefied again by heating and the desired contacts are thereby produced.
  • the solder paste is usually printed on the circuit boards or components to be soldered.
  • the reflow process is mainly used for SMD components (surface-mount device).
  • At least one distortion point occurs during the melting due to thermal expansion of the first circuit board substrate and / or the second circuit board substrate, so that the solder paste cylinders form a peanut-shaped shape and / or a compact columnar shape at the at least one distortion point. Due to the flexible expansion of the soldering the mechanical and electrical connection is retained.
  • solder paste cylinders are furthermore preferably applied to the first connection contacts by means of a solder paste printing process. This makes it easy to apply the solder paste cylinder.
  • solder paste cylinders are applied by the solder paste application method, at least one surface-mountable connection surface made of solder paste, in particular for fastening SMD components, is simultaneously applied to a connection pad provided for this purpose and arranged on the underside.
  • connections can be made in one work step both for the circuit board arrangement in the form of the solder paste cylinders and for SMD components.
  • no additional work step is therefore necessary. This saves both manufacturing time and costs.
  • the solder paste cylinders are formed on the first connection contacts through at least one first passage channel in a printing template and the formation of a connection area through at least a second passage channel in the printing template, the printing template having a stepped height profile with a first height and at least a second height has, so that the first passage channel has the first height and the second passage channel has the second height.
  • first circuit board substrate a first circuit board substrate
  • second printed circuit board substrate which is arranged substantially plane-parallel to the first printed circuit board substrate
  • the first printed circuit board substrate having an underside
  • the second printed circuit board substrate having a surface, the surface and the underside being arranged opposite one another
  • first connection contacts which are applied to the underside of the first circuit board substrate and second to
  • Solder paste cylinders which are arranged between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the corresponding second connection contacts of the second printed circuit board substrate to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate, the Solder paste cylinders are applied to the first connection contacts by a solder paste application method with solder paste.
  • the circuit board arrangement according to the invention has the effect that almost all of the connections which are formed by the solder paste cylinders are retained during heating and subsequent cooling.
  • the advantages of the method can also be transferred to the circuit board arrangement.
  • the solder paste application process is a solder paste printing process. This makes it particularly easy to apply the solder paste.
  • the solder paste cylinders preferably have a height that extends between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate, the height having a value in the range from 350 ⁇ m to 700 ⁇ m. This height is particularly suitable good for making a circuit board assembly that can be used in a vehicle.
  • connection is particularly preferably a soldered connection.
  • the mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate is particularly preferably accomplished by melting the solder paste cylinders. This enables a particularly simple connection to be established.
  • the soldering paste cylinders have a peanut-shaped shape and / or a compact columnar shape at the at least one warping point.
  • the solder paste cylinders have a peanut-shaped shape, and / or in the case of a delay in which the first printed circuit board substrate has a second printed circuit board substrate, compared to the original distance, has a smaller distance, the solder paste cylinder has a compact columnar shape. This allows the warpage to be compensated for well without breaking the resulting connections.
  • the first connection contacts and the solder paste cylinders applied thereon are arranged in a ring on the underside.
  • a ring-shaped pattern can be used to reduce thermal distortion / warping when melting.
  • the first connection contacts and the soldering paste cylinders preferably form a plurality of ring circumference lines, the soldering paste cylinders of the individual ring circumference lines have a distant distance from each other.
  • the individual ring circumference lines are also equidistant from one another. Thereby, thermal hot spots can be avoided.
  • the first printed circuit board substrate particularly preferably has at least one SMD component arranged on the underside and the second printed circuit board substrate has a recess, the at least one SMD component at least partially protruding into the recess. This can save space.
  • the first printed circuit board substrate is substantially larger than the second printed circuit board substrate.
  • the first circuit board substrate can thus serve as the main circuit board, while the second circuit board substrate serves as a circuit module carrier.
  • Such a circuit board arrangement is particularly well suited for use in an electronic instrument cluster or another motor vehicle / control / display device, such as a radio etc.
  • the circuit board arrangement is particularly preferably produced using the method as described above.
  • the printed circuit board assembly 100 comprises a first printed circuit board 101 and a second printed circuit board 102 as well as solder balls 103 arranged therebetween for mechanical and electrically conductive connection.
  • the solder balls 103 are preformed metal balls.
  • the thermal expansion of the printed circuit boards 101, 102 results in warping or warping of the printed circuit boards 101, 102, which here results in an opposite curvature of the two printed circuit boards 101 and 102.
  • the oppositely directed curvature of the two printed circuit boards 101, 102 and the resulting spacing between the two printed circuit boards 101, 102 result in the solder balls 103 adhering to one of the two printed circuit boards 101, 102 and separating the solder balls 103. that some of the connections are broken.
  • the solder balls 103 solidify before they have contact with the two printed circuit boards 101, 102 again.
  • FIG. 3 shows a second printed circuit board substrate 2 for forming a printed circuit board arrangement 3 (FIG. 3) according to the invention.
  • the second printed circuit board substrate 2 has a surface 12 and second connection contacts 4 arranged thereon and a recess 5.
  • the second connection contacts 4 are arranged in a ring on the surface 12 in an edge region 6 or periphery of the recess 5. It also includes a square rounded or beveled at the corners.
  • a connection contact 4 preferably has a circular surface with a diameter of 450 ⁇ m.
  • the circuit board arrangement 3 shows a circuit board arrangement 3 according to the invention.
  • the circuit board arrangement 3 has a first circuit board substrate
  • the first printed circuit board substrate 1 likewise has first connection contacts 14 (FIG. 4), which are arranged on the underside 11.
  • the first connection contacts 14 and second connection contacts 4 (FIG. 2) are arranged corresponding to one another on the underside 11 of the first printed circuit board substrate 1 and the surface 12 of the second printed circuit board substrate 2.
  • the first printed circuit board substrate 1 can be designed, for example, as a printed circuit board (PCB).
  • solder paste cylinders 7 are applied to the first connection contacts 14 (FIG. 4) by means of the solder paste printing method.
  • connection surfaces 10 for connecting other SMD components can also be applied to corresponding connection pads (not shown) of the first printed circuit board substrate 1 and / or other connections.
  • SMD components do not require circuit board holes for their assembly, but are soldered with their connections directly to the connection pads provided for this purpose on the circuit board substrate.
  • SMD components are then mechanically placed on the connection pads provided with soldering paste using, for example, automatic placement machines and soldered together with the soldering paste cylinder 7 in a single reflow process.
  • solder paste cylinder 7 Due to the simultaneous application of the solder paste cylinder 7 to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts 14 (FIG. 4) and second connection contacts 4 (FIG. 2) and thus between the first circuit board substrate 1 and the second circuit board substrate 2 and the connection area 10 (FIG 4) in a common work step, the manufacturing costs can be reduced by up to 50%. Faster production can be accomplished.
  • the connection by solder paste cylinder 7 also requires no separate fastening or alignment elements, for example adhesive. This can also save costs.
  • solder paste cylinders 7 have a cylindrical column shape before melting, for example in a reflow process.
  • a solder paste cylinder 7 before melting is shown in FIG. 4.
  • solder paste or solder paste is usually a paste-like mixture of solder metal powder and flux.
  • solder pastes for brazing based on copper / zinc and silver and for resistance soldering are solder pastes for brazing based on copper / zinc and silver and for resistance soldering.
  • solder paste suitable for SMD soldering consists of approximately 90% tin alloy beads and approximately 10% flux. The percentages relate to the percentages by mass.
  • the solder pastes which can be used in the present invention preferably comprise paste-like printing compositions of any chemical compositions which are preferably used for producing electrically conductive contacts can. However, other suitable solder pastes can also be used.
  • the SMD components can be arranged on the underside 11 of the circuit board substrate 1 in such a way that when the circuit board substrate 1 is arranged on the second circuit board substrate 2 they at least partially protrude into the recess 5 (FIG. 2).
  • solder paste is applied by means of a printing template 8, as shown in FIG. 4.
  • the solder paste is by means of
  • the printing template 8 has passage channels 9a, 9b. Furthermore, the printing template 8 has a stepped height profile with at least two different heights h1 and h2, hl being higher than h2. This results in at least one first passage channel 9a with a first height hl and a second
  • connection surface 10 for SMD components is formed on the connection contacts 14 to form solder paste cylinders 7.
  • solder paste cylinders 7 are printed with the aid of the passage channels 9a, which have the height h1.
  • the passage channels 9a must be positioned centered on the connection contacts 14. The same applies to the connection areas 10.
  • solder paste cylinders 7 and connection surfaces 10 made of solder paste has the advantage that the solder paste is sticky and so the SMD components and the second printed circuit board substrate 2 with the second connection contacts 4 (FIG. 2) adhere directly to the solder paste cylinders 7. For example, separate gluing can thus be dispensed with.
  • the circuit board arrangement 3 thus produced is passed through a so-called reflow oven, in which the flux is activated by the heat effect and finally evaporates.
  • solder paste cylinders 7 melt and connect to the first connection contacts 14 and second connection contacts 4 (FIG. 2) of the respective printed circuit board substrate 1, 2. The same applies to the connection surfaces 10 and the SMD components fitted thereon.
  • the mechanical and electrically conductive connection is formed, which is also referred to as a solder or solder connection.
  • solder paste cylinders 7 can also be printed on the second connection contacts 4 (FIG. 2) of the second printed circuit board substrate 2. You can then continue as described above.
  • the printing stencil 8 has a first height h1 of approximately 300 ⁇ m for the first passage channel 9a, and a second height h2 of approximately 150 ⁇ m for the second passage channel 9b.
  • the passage channels 9a, 9b have a total distance from one another, which is composed of the distances A1 and A2.
  • the first has a distance Al has a width greater than 5.85 ⁇ m and the second distance A2 has a width greater than or equal to 0.65 ⁇ m.
  • the height can also be chosen differently.
  • the solder paste cylinders 7 can also have a height of 700 ⁇ m.
  • a well-known solder paste application process is screen or stencil printing.
  • the stencil / screen printing process enables high-precision application of solder paste on printed circuit boards.
  • the solder paste cylinder 7 preferably has a value between 300 and 700 ⁇ m.
  • the solder paste cylinder 7 has a substantially cylindrical shape.
  • FIG. 4 also shows a connection area 10 for connecting SMD components.
  • the electrically conductive connection produced by the solder paste cylinders 7 allows the printed circuit board substrate 1, 2 to be designed as HDI printed circuit boards
  • High-density interconnect circuit board with high contact or connection density, in particular a circuit board with more than 500 connections or pins per square decimeter.
  • solder paste cylinder 7 shows a printed circuit board arrangement 3 in the reflow process, with the first printed circuit board substrate 1 and the second printed circuit board substrate 2.
  • the two printed circuit board substrates 1, 2 each have an oppositely directed curvature due to the thermal expansion in the reflow process.
  • solder paste cylinder 7 this curvature can be compensated for.
  • the solder paste cylinders 7 can expand and take on the shape of a peanut, for example, if a distance between the circuit board sub strate 1, 2 arises due to the curvature, which is greater than the previous distance.
  • the solder paste cylinders 7 can be pressed together and, for example, the shape of a squeezed column assume if the distance between the two circuit board substrates 1, 2 produced by the curvature is less than the original distance before the reflow process.
  • solder paste cylinders 7 there is no detachment of the solder paste cylinders 7 from the first connection contacts 14 (FIG. 4) and / or second connection contacts 4 (FIG. 2) due to a height distortion caused by thermal expansion, that is to say if the original distance between the two printed circuit board substrates 1, 2 due to the curvature to one another is now greater than the distance between the printed circuit board substrates 1, 2 to one another before the reflow process.
  • the solder paste cylinders 7 remain in contact with both the first connection contacts 14 of the first printed circuit board substrate 1 and the second connections of the second printed circuit board substrate 2 during the reflow process and subsequently form the electrically conductive connection.
  • solder paste cylinders 7 there is no “bursting” of the solder paste cylinders 7, as is the case, for example, with the solder balls, if the original distance between the two printed circuit board substrates 1, 2 due to the curvature is now substantially smaller than the distance between the printed circuit board substrates 1, 2 before the reflow process, because the solder paste cylinder 7 can be squeezed into a squeezed column shape.
  • the printed circuit board arrangement 3 produced in this way can accordingly have melted-on solder paste cylinders 7, some of which have a squeezed column shape or peanut shape.
  • any suitable melting process can be used.
  • FIG. 6 shows an arrangement of the solder paste cylinders 7 on the first printed circuit board substrate 1. These can be arranged essentially in a ring on the first printed circuit board substrate 1, whereby circular also means a rounded square. This ring-shaped arrangement allows warpage / warping to be reduced during the melting process. Furthermore, a more flexible distribution of the solder paste cylinders 7 can be achieved, as can a better weight balance.
  • FIG. 6 also shows a section of solder paste cylinders 7 after the reflow process. These have a "peanut" shape due to warpage.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a circuit board assembly (3), comprising the steps: providing a first circuit board substrate (1); providing a second circuit board substrate (2), which is arranged substantially plane-parallel to the first circuit board substrate (1), the first circuit board substrate (1) having a bottom side (11) and the second circuit board substrate (2) having a surface (12), the surface (12) and the bottom side (11) being arranged facing one another; providing first connection contacts (14), which are applied to the bottom side (11) of the first circuit board substrate (1); providing second connection contacts, which are applied to the surface (12) of the second circuit board substrate (2); applying solder paste cylinders (7) to the first connection contacts (14), the solder paste cylinders (7) being applied to the first connection contacts (14) by means of a solder paste application method with solder paste, the applied solder paste cylinders (7) each having a solder paste cylinder surface; and arranging the second connection contacts (4) of the second circuit board substrate (2) on the solder paste cylinder surfaces of the solder paste cylinders (7). The invention further relates to a circuit board assembly.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung und Leiterplattenanordnung Method of manufacturing a circuit board arrangement and circuit board arrangement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplattenanordnung . The invention relates to a method for producing a printed circuit board arrangement. The invention further relates to a circuit board arrangement.
Zur elektrisch leitenden Verbindung von zwei Leiterplatten werden heutzutage Lötkugeln verwendet. Dadurch kann mehr Lötpaste pro Verbindung verwendet werden, als dies typi scherweise mit einfachen Lötpastenverbindungen der Fall ist. Zur Anordnung der Lötkugeln wurden sogenannte Kugelgitteranord nungen (Ball-Grid-Array, BAG) entwickelt, die Reihen und Spalten von diskret beabstandeten Lötkugeln verwenden, um die erfor derlichen elektrischen Verbindungen durch ein Aufschmelzen der Lötpaste herzustellen. Nowadays, solder balls are used for the electrically conductive connection of two printed circuit boards. This allows more solder paste to be used per connection than is typically the case with simple solder paste connections. So-called ball grid arrays (BAG) have been developed for the arrangement of the solder balls, which use rows and columns of discretely spaced solder balls in order to produce the necessary electrical connections by melting the solder paste.
Für die Platzierung und das anschließende Aufschmelzen zur Herstellung einer leitenden Verbindung gibt es verschiedene Verfahren. Dies ist beispielsweise das sogenannte Laser-Jetting, bei dem die Lötkugeln nacheinander einzeln in jede dafür vorgesehene Verbindung platziert und anschließend druckkon taktiert werden. Ferner können die Lötkugeln durch ein Posi tioniersystem (pick and place-system) auf den Anschlusskontakten angeordnet und durch eine SMD-Technology ( surface-mounting technology, SMT) verbunden werden. Eine weitere Auftragungs möglichkeit und Verbindungsverfahren ergibt sich durch das Elektroplattieren einer Kupferschicht, das anschließende Ätzen durch Photolithographie, und das anschließende Erwärmen. Diese Verfahren führen jedoch zu einer umständlichen, unzuverlässigen und teuren Verbindungslösung. There are various methods for placement and subsequent melting to create a conductive connection. This is the so-called laser jetting, for example, in which the solder balls are placed one after the other in each connection provided for this purpose and then pressure-contacted. Furthermore, the solder balls can be arranged on the connection contacts using a positioning system (pick and place system) and connected using SMD technology (surface-mounting technology, SMT). Another application possibility and connection method results from the electroplating of a copper layer, the subsequent etching by photolithography, and the subsequent heating. However, these methods result in a cumbersome, unreliable, and expensive connection solution.
Die US 20060249303 Al offenbart eine verbindungslose Verbindung von Platine zu Platine, von Kabel zu Platine oder von Kabel zu Kabel. Die Verbindung weist zur Verbindung Lötperlen oder halbellipsoiden Oberflächenstrukturen auf. US 20060249303 A1 discloses a connection-free connection from board to board, from cable to board or from cable to Electric wire. The connection has solder beads or semi-ellipsoidal surface structures for connection.
Die DE 10138042 Al offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils, das wenigstens einen Halbleiterchip und eine Umverdrahtungsplatte aufweist, auf deren erster Seite der Halbleiterchip montiert ist, wobei auf einer dem Halbleiterchip abgewandten zweiten Seite der Umverdrahtungsplatte Leiter bahnstrukturen sowie Anschlusskontakte zur elektrischen Kon taktierung des elektronischen Bauteils mit einer Leiterplatte vorgesehen sind, mit den Schritten: Bereitstellen einer Um verdrahtungsplatte mit auf deren zweiter Seite aufgebrachten Leiterbahnen und Anschlusskontakten, Montage eines Halb leiterchips auf der ersten Seite der Umverdrahtungsplatte ohne Leiterbahnstrukturen und Herstellen von elektrischen Verbin dungen zwischen Kontaktanschlüssen des Halbleiterchips und den Leiterbahnen der Umverdrahtungsplatte, Aufbringen einer ge schlossenen Lötstoppschicht auf der zweiten Seite der Umver drahtungsplatte, Strukturieren der Lötstoppschicht, wobei die Anschlusskontakte zumindest teilweise freigelegt werden und wobei eine nach außen sich schräg und/oder abgestuft erweiternde Innenmantelfläche einer jeden Anschlusskontakt umgebenden Öffnung der Lötstoppschicht gebildet wird, Aufbringen jeweils einer Lotkugel auf jeden freigelegten Anschlusskontakt, wobei die Lotkugeln jeweils geringes Spiel zum Rand der Öffnung der Lötstoppschicht aufweisen, Herstellen einer Flipchip-Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und einer Leiterplatte durch Aufsetzen des elektronischen Bauteils mit seinen Lotkugeln auf Kontaktflächen der Leiterplatte und Aufschmelzen der Lotkugeln. DE 10138042 A1 discloses a method for producing an electronic component which has at least one semiconductor chip and a rewiring plate, on the first side of which the semiconductor chip is mounted, conductor structures and connection contacts for electrical contacting of the contacting being on a second side of the rewiring plate facing away from the semiconductor chip Electronic component with a printed circuit board are provided, with the steps: providing an um wiring board with applied on the second side conductor tracks and connection contacts, mounting a semiconductor chip on the first side of the redistribution board without conductor track structures and making electrical connections between contact connections of the semiconductor chip and the Conductor tracks of the rewiring plate, application of a closed solder stop layer on the second side of the rewiring plate, structuring of the solder stop layer, the connection contacts are at least partially exposed, and an inner circumferential surface of an opening of the solder stop layer surrounding each connection contact, which is widened obliquely and / or in steps, is formed, applying a solder ball to each exposed connection contact, the solder balls each having little play to the edge of the opening of the solder stop layer, Establishing a flip-chip connection between the electronic component and a printed circuit board by placing the electronic component with its solder balls on contact surfaces of the printed circuit board and melting the solder balls.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und einfache Lösung für das oben genannte Problem anzugeben. The invention has for its object to provide an inexpensive and simple solution to the above problem.
Diese Aufgabe wird durch die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Angabe einer Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung mit den Schritten: This object is achieved by specifying a method for producing a circuit board arrangement with the features of claim 1 and specifying a circuit board arrangement with the features of claim 8. The object is achieved by specifying a method for producing a printed circuit board arrangement with the steps:
Bereitstellen eines ersten Leiterplattensubstrats,  Providing a first printed circuit board substrate,
Bereitstellen eines zweiten Leiterplattensubstrats, welche zu dem ersten Leiterplattensubstrat im Wesentlichen plan parallel angeordnet ist, wobei das erste Leiterplatten substrat eine Unterseite aufweist, und das zweite Leiter plattensubstrat eine Oberfläche aufweist, wobei die Ober fläche und die Unterseite einander gegenüberliegend ange ordnet sind,  Providing a second printed circuit board substrate which is arranged essentially plane parallel to the first printed circuit board substrate, the first printed circuit board substrate having an underside and the second printed circuit board substrate having a surface, the upper surface and the underside being arranged opposite one another,
Bereitstellen von ersten Anschlusskontakten, welche auf der Unterseite des ersten Leiterplattensubstrats aufgebracht sind,  Providing first connection contacts, which are applied to the underside of the first printed circuit board substrate,
Bereitstellen von zweiten Anschlusskontakten, welche auf der Oberfläche des zweiten Leiterplattensubstrats aufgebracht sind,  Providing second connection contacts which are applied to the surface of the second printed circuit board substrate,
Aufbringen von Lötpastenzylindern auf den ersten An schlusskontakten, wobei das Aufbringen der Lötpastenzylinder auf den ersten Anschlusskontakten durch ein Lötpastenauf- trageverfahren mit Lötpaste erfolgt, wobei die aufgebrachten Lötpastenzylinder jeweils eine Lötpastenzylinderoberfläche aufweisen, und  Application of solder paste cylinders to the first connection contacts, wherein the application of the solder paste cylinders to the first connection contacts is carried out by a solder paste application method with solder paste, the applied solder paste cylinders each having a solder paste cylinder surface, and
Anordnen der zweiten Anschlusskontakte des zweiten Lei terplattensubstrats auf den Lötpastenzylinderoberflächen der Lötpastenzylinder .  Arranging the second connection contacts of the second printed circuit board substrate on the solder paste cylinder surfaces of the solder paste cylinders.
Unter Leiterplattensubstrat ist zumeist eine gedruckte Lei terplatte (PCB) zu verstehen oder ein Substrat, welches zur Ausbildung einer Leiterplatte vorgesehen ist. Printed circuit board substrate is usually to be understood as a printed circuit board (PCB) or a substrate which is provided for forming a printed circuit board.
Unter Lötpastenzylinder sind Säulen/Zylinder, im wesentlichen zylindrischer Form aus Lötpaste (Lotpaste) zu verstehen. Es ist zu beachten, dass unter Zylinder lediglich die grobe Form, mit kleineren und größeren Abweichungen, zu verstehen ist, und keine exakte mathematische Beschreibung. Es wurde erkannt, dass eine durch Lötkugeln bewerkstelligte Verbindung zerstört werden kann, wenn sich ein, durch eine Wärmeausdehnung bei einem anschließenden Aufschmelzen her vorgerufener Verzug oder Verwerfung in den beiden Leiter plattensubstraten einstellt, indem eine oder mehrere Lötkugeln während des Aufschmelzens nur noch mit einer der beiden Lei terplattensubstrate in Kontakt steht. Solder paste cylinders are to be understood as columns / cylinders, essentially cylindrical in shape, made of solder paste (solder paste). It should be noted that cylinder is only to be understood as the rough shape, with smaller and larger deviations, and not an exact mathematical description. It has been recognized that a connection made by solder balls can be destroyed if a distortion or warp caused by thermal expansion during subsequent melting occurs in the two circuit board substrates by one or more solder balls remaining during melting only with one of the two printed circuit board substrates is in contact.
Die Erfindung bewirkt, dass ein Ablösen der Verbindung zwischen den Leiterplattensubstraten vermieden wird. Die Lötpastenzy linder dehnen sich flexible, bei durch beispielsweise einer AufSchmelzung hervorgerufenen (Auf) Wölbung der beiden Lei terplattensubstrate, mit, so dass nahezu alle Verbindungen während eines Erwärmungsprozesses erhalten bleiben. Durch die Zylinderform aus Lötpaste kann bei einem hohen Verzug und einer großen Wölbung, beispielsweise dem bis zu 2,5 fachen des ur sprünglichen Abstands der beiden Leiterplattensubstrate zu einander, ein Ablösen der Verbindung zwischen den Leiter plattensubstraten vermieden werden. Auch bei einem Verzug, bei dem der Abstand der beiden Leiterplattensubstrate geringer ist als der ursprüngliche Abstand der beiden Leiterplattensubstrate zueinander, bleibt die Verbindung erhalten, indem sich die Lötpastenzylinder flexible zusammenstauchen oder zusammen drücken lassen. Ein Aufplatzen, wie dies bei beispielsweise metallischen Lötkugeln der Fall sein kann, kann vermieden werden. The invention has the effect that the separation of the connection between the circuit board substrates is avoided. The solder paste cylinders expand flexibly when the two printed circuit board substrates are bulged, for example due to melting, so that almost all connections are preserved during a heating process. Due to the cylindrical shape made of solder paste, a detachment of the connection between the circuit board substrates can be avoided with a high warpage and a large curvature, for example up to 2.5 times the original distance between the two circuit board substrates. Even in the case of a delay in which the distance between the two printed circuit board substrates is less than the original distance between the two printed circuit board substrates, the connection is maintained by the solder paste cylinders being able to be compressed or pressed together flexibly. A burst, as can be the case with metallic solder balls, for example, can be avoided.
Somit können durch die Erfindung nahezu alle Verbindungen, welche durch die Lötpastenzylinder ausgebildet werden, bei einem Erwärmen und anschließenden Abkühlen erhalten bleiben. Thus, almost all connections, which are formed by the solder paste cylinders, can be retained during heating and subsequent cooling by the invention.
Auch kann auf das aufwändige Platzieren von Lötkugeln verzichtet werden, was zu geringeren Herstellungskosten führt. The complex placement of solder balls can also be dispensed with, which leads to lower manufacturing costs.
Die erfindungsgemäße Herstellung der Leiterplattensubstrate erfordert zudem keine Befestigungs- oder Ausrichtelemente, wodurch sich geringere Fertigungskosten ergeben. Die erfindungsgemäßen Lötpastenzylinder ermöglichen eine flexible Anordnung auf den Leiterplattensubstraten. Somit lassen sich HDI-Leiterplatten (High-Density-Interconnect-Leiter- platte) mit hoher Kontakt- oder Verbindungsdichte, insbesondere Leiterplatten mit mehr als 500 Verbindungen bzw. Pins pro Quadratdezimeter ausbilden. The manufacture of the circuit board substrates according to the invention also requires no fastening or alignment elements, which results in lower manufacturing costs. The solder paste cylinders according to the invention enable flexible arrangement on the printed circuit board substrates. HDI printed circuit boards (high-density interconnect printed circuit boards) with high contact or connection density, in particular printed circuit boards with more than 500 connections or pins per square decimeter, can thus be formed.
Bevorzugt umfasst das Verfahren den weiteren Schritt: Auf schmelzen der Lötpastenzylinder zur Ausbildung einer mecha nischen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten Anschlusskontakten des ersten Leiterplattensubstrats und den zweiten Anschlusskontakten des zweiten Leiterplattensubstrats. Dadurch wird ein zuverlässiger Kontakt zwischen den beiden Leiterplattensubstraten hergestellt. Durch das Aufschmelzen ist eine besonders einfach herzustellende Verbindung zwischen den ersten und zweiten Anschlusskontakten möglich. The method preferably comprises the further step: melting the solder paste cylinders to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate. This creates a reliable contact between the two circuit board substrates. Due to the melting, a particularly simple connection between the first and second connection contacts is possible.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung wird das Aufschmelzen durch ein Reflow-Verfahren oder ein Schwallot-Verfahren be werkstelligt. Das Reflow-Löten ist eine Technologie, bei der eine bereits auf das zu lötende Bauteil aufgebrachte Lötpaste durch Erwärmen wieder verflüssigt wird und dadurch die gewünschten Kontakte hergestellt werden. Die Lötpaste wird bei den bekannten Reflow-Lötverfahren in der Regel auf die zu lötenden Leiter platten oder Bauteile aufgedruckt. Das Reflow-Verfahren wird vor allem für SMD-Bauteile ( Surface-mount device, oberflächen montiertes Bauelement) verwendet. In a further preferred embodiment, the melting is accomplished by a reflow process or a Schwallot process. Reflow soldering is a technology in which a solder paste that has already been applied to the component to be soldered is liquefied again by heating and the desired contacts are thereby produced. In the known reflow soldering methods, the solder paste is usually printed on the circuit boards or components to be soldered. The reflow process is mainly used for SMD components (surface-mount device).
Bei dem Schwallot-Verfahren wird bereits verflüssigtes Lot der Lötstelle zugeführt, wodurch das Aufschmelzen erzielt wird. In the Schwallot process, liquefied solder is already fed to the solder joint, whereby the melting is achieved.
Bevorzugt tritt während des Aufschmelzens durch thermische Ausdehnung des ersten Leiterplattensubstrats und/oder des zweiten Leiterplattensubstrats zumindest eine Verzugsstelle auf, so dass die Lötpastenzylinder an der zumindest einen Verzugsstelle eine erdnussförmige Form und/oder eine gedrungene Säulenform ausbilden. Durch die flexible Dehnung der Lötpas- tenzylinder bleibt die mechanische und elektrische Verbindung erhalten . Preferably, at least one distortion point occurs during the melting due to thermal expansion of the first circuit board substrate and / or the second circuit board substrate, so that the solder paste cylinders form a peanut-shaped shape and / or a compact columnar shape at the at least one distortion point. Due to the flexible expansion of the soldering the mechanical and electrical connection is retained.
Weiterhin bevorzugt erfolgt das Aufbringen der Lötpastenzylinder auf den ersten Anschlusskontakten durch ein Lötpastendruck verfahren. Dadurch ist ein einfaches Aufbringen der Lötpas tenzylinder möglich. The solder paste cylinders are furthermore preferably applied to the first connection contacts by means of a solder paste printing process. This makes it easy to apply the solder paste cylinder.
Bevorzugt wird beim Aufbringen der Lötpastenzylinder durch das Lötpastenauftrageverfahren gleichzeitig zumindest eine ober flächenmontierbare Anschlussfläche aus Lötpaste, insbesondere zur Befestigung von SMD-Bauteilen, auf einem dafür vorgesehenen, auf der Unterseite angeordneten, Anschlusspad aufgebracht. Preferably, when the solder paste cylinders are applied by the solder paste application method, at least one surface-mountable connection surface made of solder paste, in particular for fastening SMD components, is simultaneously applied to a connection pad provided for this purpose and arranged on the underside.
Dadurch kann ein Aufbringen von Verbindungen sowohl für die Leiterplattenanordnung in Form der Lötpastenzylinder, als auch für SMD-Bauteile in einem Arbeitsschritt erfolgen. Für das gleichzeitige Aufbringen und gleichzeitige Aufschmelzen der Lötpastenzylinder und der Anschlussflächen für SMD-Bauteile, ist somit kein zusätzlicher Arbeitsschritt mehr notwendig. Dies spart sowohl Fertigungszeit als auch Kosten. As a result, connections can be made in one work step both for the circuit board arrangement in the form of the solder paste cylinders and for SMD components. For the simultaneous application and simultaneous melting of the solder paste cylinders and the connection surfaces for SMD components, no additional work step is therefore necessary. This saves both manufacturing time and costs.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Ausbildung der Lötpastenzylinder auf den ersten Anschlusskontakten durch zumindest einen ersten Durchtrittskanal in einer Druckschablone und die Ausbildung einer Anschlussfläche durch zumindest einen zweiten Durchtrittskanal in der Druckschablone, wobei die Druckschablone ein gestuftes Höhenprofil mit einer ersten Höhe und zumindest einer zweiten Höhe aufweist, so dass der erste Durchtrittskanal die erste Höhe und der zweite Durchtrittskanal die zweite Höhe aufweist. Dadurch können besonders einfach die Lötpastenzylinder als auch Anschlussflächen in einem Ar beitsschritt aufgebracht werden. In a further preferred embodiment, the solder paste cylinders are formed on the first connection contacts through at least one first passage channel in a printing template and the formation of a connection area through at least a second passage channel in the printing template, the printing template having a stepped height profile with a first height and at least a second height has, so that the first passage channel has the first height and the second passage channel has the second height. This makes it particularly easy to apply the solder paste cylinders and connection pads in one step.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch die Angabe einer Lei terplattenanordnung umfassend Furthermore, the object is achieved by specifying a Lei terplattenanordnung comprehensive
ein erstes Leiterplattensubstrat, ein zweites Leiterplattensubstrat, welches zu dem ersten Leiterplattensubstrat im Wesentlichen planparallel angeordnet ist, wobei das erste Leiterplattensubstrat eine Unterseite aufweist, und das zweite Leiterplattensubstrat eine Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche und die Unterseite einander gegenüberliegend angeordnet sind, a first circuit board substrate, a second printed circuit board substrate which is arranged substantially plane-parallel to the first printed circuit board substrate, the first printed circuit board substrate having an underside and the second printed circuit board substrate having a surface, the surface and the underside being arranged opposite one another,
erste Anschlusskontakte, welche auf der Unterseite des ersten Leiterplattensubstrats aufgebracht sind und zweite An first connection contacts, which are applied to the underside of the first circuit board substrate and second to
schlusskontakte, welche auf der Oberfläche des zweiten Lei terplattensubstrats aufgebracht sind, final contacts, which are applied to the surface of the second printed circuit board substrate,
Lötpastenzylinder, welche zwischen den ersten Anschlusskon takten des ersten Leiterplattensubstrats und den dazu kor respondierenden zweiten Anschlusskontakten des zweiten Lei terplattensubstrats zur Ausbildung einer mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten An schlusskontakten des ersten Leiterplattensubstrats und den zweiten Anschlusskontakten des zweiten Leiterplattensubstrats angeordnet sind, wobei die Lötpastenzylinder auf den ersten Anschlusskontakten durch ein Lötpastenauftrageverfahren mit Lötpaste aufgebracht sind.  Solder paste cylinders, which are arranged between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the corresponding second connection contacts of the second printed circuit board substrate to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate, the Solder paste cylinders are applied to the first connection contacts by a solder paste application method with solder paste.
Durch die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung wird bewirkt, dass nahezu alle Verbindungen, welche durch die Lötpastenzy linder ausgebildet werden, bei einem Erwärmen und anschließenden Abkühlen erhalten bleiben. Die Vorteile des Verfahrens können auch auf die Leiterplattenanordnung übertragen werden. The circuit board arrangement according to the invention has the effect that almost all of the connections which are formed by the solder paste cylinders are retained during heating and subsequent cooling. The advantages of the method can also be transferred to the circuit board arrangement.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist das Lötpastenauf- trageverfahren ein Lötpastendruckverfahren. Dadurch ist ein besonders einfaches Aufträgen der Lötpaste möglich. In a further preferred embodiment, the solder paste application process is a solder paste printing process. This makes it particularly easy to apply the solder paste.
Bevorzugt weisen die Lötpastenzylinder eine sich zwischen den ersten Anschlusskontakten des ersten Leiterplattensubstrats und den zweiten Anschlusskontakten des zweiten Leiterplattensub strats erstreckende Höhe auf, wobei die Höhe einen Wert im Bereich von 350ym bis 700ym aufweist. Diese Höhe eignet sich besonders gut zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung, welche in einem Fahrzeug Verwendung finden kann. The solder paste cylinders preferably have a height that extends between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate, the height having a value in the range from 350 μm to 700 μm. This height is particularly suitable good for making a circuit board assembly that can be used in a vehicle.
Besonders bevorzugt ist die Verbindung eine Lötverbindung. The connection is particularly preferably a soldered connection.
Insbesondere bevorzugt ist die mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Anschlusskontakten des ersten Leiterplattensubstrats und den zweiten Anschlusskon takten des zweiten Leiterplattensubstrats durch Aufschmelzen der Lötpastenzylinder bewerkstelligt. Dadurch kann eine besonders einfach herzustellende Verbindung erzielt werden. The mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts of the first printed circuit board substrate and the second connection contacts of the second printed circuit board substrate is particularly preferably accomplished by melting the solder paste cylinders. This enables a particularly simple connection to be established.
Da das erste Leiterplattensubstrat und/oder das zweite Lei terplattensubstrat durch das Aufschmelzen zumindest eine Verzugsstelle aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn die Löt pastenzylinder eine erdnussförmige Formund/oder eine gedrungene Säulenform an der zumindest eine Verzugsstelle aufweisen. Vorteilhafterweise weisen bei einem Verzug, bei dem das erste Leiterplattensubstrat zum zweiten Leiterplattensubstrat einen, im Vergleich zum ursprünglichen Abstand, größeren Abstand aufweist, die Lötpastenzylinder eine erdnussförmige Form, und/oder bei einem Verzug, bei dem das erste Leiterplatten substrat zum zweiten Leiterplattensubstrat einen, im Vergleich zum ursprünglichen Abstand, geringeren Abstand aufweist, die Lötpastenzylinder eine gedrungene Säulenform auf. Dadurch kann der Verzug gut kompensiert werden, ohne dass die dabei ent stehenden Verbindungen aufbrechen. Since the first printed circuit board substrate and / or the second printed circuit board substrate have at least one warping point due to the melting, it is advantageous if the soldering paste cylinders have a peanut-shaped shape and / or a compact columnar shape at the at least one warping point. Advantageously, in the case of a delay in which the first printed circuit board substrate is at a greater distance from the second printed circuit board substrate compared to the original distance, the solder paste cylinders have a peanut-shaped shape, and / or in the case of a delay in which the first printed circuit board substrate has a second printed circuit board substrate, compared to the original distance, has a smaller distance, the solder paste cylinder has a compact columnar shape. This allows the warpage to be compensated for well without breaking the resulting connections.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die ersten Anschlusskontakte und die darauf aufgebrachten Lötpastenzylinder ringförmig auf der Unterseite angeordnet. Durch ein ringförmiges Muster kann beim Aufschmelzen thermisch bedingter Verzug/Verwerfungen reduziert werden. In a preferred embodiment, the first connection contacts and the solder paste cylinders applied thereon are arranged in a ring on the underside. A ring-shaped pattern can be used to reduce thermal distortion / warping when melting.
Bevorzugt bilden die ersten Anschlusskontakte und die Löt pastenzylinder mehrere Ringumfangszeilen aus, wobei die Löt pastenzylinder der einzelnen Ringumfangzeilen einen äqui- distanten Abstand zueinander aufweisen. Zudem weisen auch die einzelnen Ringumfangszeilen einen äquidistanten Abstand zu einander auf. Dadurch können thermisch bedingte einzelne Heißstellen (Hot Spots) vermieden werden. The first connection contacts and the soldering paste cylinders preferably form a plurality of ring circumference lines, the soldering paste cylinders of the individual ring circumference lines have a distant distance from each other. In addition, the individual ring circumference lines are also equidistant from one another. Thereby, thermal hot spots can be avoided.
Insbesondere bevorzugt weist das erste Leiterplattensubstrat mindestens eines auf der Unterseite angeordnetes SMD-Bauteil und das zweite Leiterplattensubstrat eine Ausnehmung auf, wobei das mindestens eine SMD-Bauteil zumindest teilweise in die Aus nehmung hineinragt. Dadurch kann Platz eingespart werden. The first printed circuit board substrate particularly preferably has at least one SMD component arranged on the underside and the second printed circuit board substrate has a recess, the at least one SMD component at least partially protruding into the recess. This can save space.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das erste Lei terplattensubstrat wesentlich größer als das zweite Leiter plattensubstrat. Das erste Leiterplattensubstrat kann somit als Hauptleiterplatte dienen, während das zweite Leiterplatten substrat als Schaltungsmodulträger dient. According to an advantageous development, the first printed circuit board substrate is substantially larger than the second printed circuit board substrate. The first circuit board substrate can thus serve as the main circuit board, while the second circuit board substrate serves as a circuit module carrier.
Eine solche Leiterplattenanordnung eignet sich besonders gut zur Verwendung in einem elektronischen Kombiinstrument oder einem sonstigen Kraftfahrzeug-/Steurer/Anzeigegerät , wie z.B. ein Radio etc. Such a circuit board arrangement is particularly well suited for use in an electronic instrument cluster or another motor vehicle / control / display device, such as a radio etc.
Besonders bevorzugt ist die Leiterplattenanordnung mit dem wie oben beschriebenen Verfahren hergestellt. The circuit board arrangement is particularly preferably produced using the method as described above.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen sche matisch : Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figures. The following show:
FIG 1: ein Leiterplattenverbund nach dem Stand der Technik,1 shows a circuit board assembly according to the prior art,
FIG 2: schematisch ein zweites Leiterplattensubstrat gemäß der Erfindung, 2 shows schematically a second circuit board substrate according to the invention,
FIG 3: schematisch eine Leiterplattenanordnung gemäß der  3 shows schematically a circuit board arrangement according to the
Erfindung,  Invention,
FIG 4: eine Druckschablone und ein erstes Leiterplatten substrat gemäß der Erfindung, FIG 5: eine Leiterplattenanordnung mit Lötpastenzylinder im Reflow-Prozess gemäß der Erfindung, 4: a printing stencil and a first circuit board substrate according to the invention, 5 shows a circuit board arrangement with solder paste cylinder in the reflow process according to the invention,
FIG 6: eine Anordnung der Lötpastenzylinder auf dem ersten  6 shows an arrangement of the solder paste cylinders on the first
Leiterplattensubstrat gemäß der Erfindung.  Printed circuit board substrate according to the invention.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen. Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples. Variations on this can be derived by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the following claims.
FIG 1 zeigt einen Leiterplattenverbund 100 beim Reflow-Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Der Leiterplattenverbund 100 umfasst eine erste Leiterplatte 101 und eine zweite Leiterplatte 102 sowie zur mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung dazwischen angeordnete Lötkugeln 103. Die Lötkugeln 103 sind dabei vorgeformte Metallkugeln. Bei dem Reflow-Prozess entsteht durch die Wärmeausdehnung der Leiterplatten 101, 102 ein Verzug oder Verwerfung der Leiterplatten 101, 102, welche hier in einer entgegengesetzt gerichteten Wölbung der beiden Leiterplatten 101 und 102 resultiert. Durch die entgegengesetzt gerichtete Wölbung der beiden Leiterplatten 101, 102 und des damit verbundenen auftretenden Abstandes zwischen den beiden Leiterplatten 101, 102 kommt es durch eine Anhaftung der Lötkugeln 103 auf einer der beiden Leiterplatten 101, 102 zu einer Abtrennung der Lötkugeln 103. Das heißt, dass einige der Verbindungen aufgebrochen werden . Dabei erstarren die Lötkugeln 103, bevor sie wieder Kontakt zu den beiden Leiterplatten 101,102 haben. 1 shows a circuit board assembly 100 in the reflow method according to the prior art. The printed circuit board assembly 100 comprises a first printed circuit board 101 and a second printed circuit board 102 as well as solder balls 103 arranged therebetween for mechanical and electrically conductive connection. The solder balls 103 are preformed metal balls. In the reflow process, the thermal expansion of the printed circuit boards 101, 102 results in warping or warping of the printed circuit boards 101, 102, which here results in an opposite curvature of the two printed circuit boards 101 and 102. The oppositely directed curvature of the two printed circuit boards 101, 102 and the resulting spacing between the two printed circuit boards 101, 102 result in the solder balls 103 adhering to one of the two printed circuit boards 101, 102 and separating the solder balls 103. that some of the connections are broken. The solder balls 103 solidify before they have contact with the two printed circuit boards 101, 102 again.
Wird der Abstand der beiden Leiterplatten 101,102 während des Reflow-Prozess zu gering, so besteht die Gefahr, dass die als Lötkugeln 103 vorgeformten Metallkugeln „explodieren", wenn die beiden Leiterplatten 101, 102 durch thermisch bedingten Verzug einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als ein Lötku geldurchmesser . FIG 2 zeigt ein zweites Leiterplattensubstrat 2 zur Ausbildung einer Leiterplattenanordnung 3 (FIG 3) gemäß der Erfindung. Das zweite Leiterplattensubstrat 2 weist eine Oberfläche 12 und darauf angeordnete zweite Anschlusskontakte 4 sowie eine Ausnehmung 5 auf. Die zweiten Anschlusskontakte 4 sind dabei ringförmig auf der Oberfläche 12 in einem Randbereich 6 oder Peripherie der Ausnehmung 5 angeordnet. Dabei umfasst ringförmig auch ein an den Ecken abgerundetes oder abgeschrägtes Viereck. Bevorzugt weist ein Anschlusskontakt 4 eine kreisförmige Fläche mit einem Durchmesser von 450 ym auf. If the distance between the two printed circuit boards 101, 102 becomes too small during the reflow process, there is a risk that the metal balls preformed as solder balls 103 "explode" if the two printed circuit boards 101, 102 are at a smaller distance apart than a solder ball due to thermal distortion money diameter. 2 shows a second printed circuit board substrate 2 for forming a printed circuit board arrangement 3 (FIG. 3) according to the invention. The second printed circuit board substrate 2 has a surface 12 and second connection contacts 4 arranged thereon and a recess 5. The second connection contacts 4 are arranged in a ring on the surface 12 in an edge region 6 or periphery of the recess 5. It also includes a square rounded or beveled at the corners. A connection contact 4 preferably has a circular surface with a diameter of 450 μm.
FIG 3 zeigt ein Leiterplattenanordnung 3 gemäß der Erfindung. Die Leiterplattenanordnung 3 weist ein erstes Leiterplattensubstrat3 shows a circuit board arrangement 3 according to the invention. The circuit board arrangement 3 has a first circuit board substrate
1 mit einer Unterseite 11 sowie das zweite Leiterplattensubstrat1 with an underside 11 and the second circuit board substrate
2 mit der Oberfläche 12 auf. Das erste Leiterplattensubstrat 1 weist ebenfalls erste Anschlusskontakte 14 (FIG 4) auf, welche auf der Unterseite 11 angeordnet sind. Die ersten Anschluss kontakte 14 und zweiten Anschlusskontakte 4 (FIG 2) sind zu einander korrespondierend auf der Unterseite 11 des ersten Leiterplattensubstrats 1 und der Oberfläche 12 des zweiten Leiterplattensubstrats 2 angeordnet. Die Leiterplattenanordnung2 with the surface 12. The first printed circuit board substrate 1 likewise has first connection contacts 14 (FIG. 4), which are arranged on the underside 11. The first connection contacts 14 and second connection contacts 4 (FIG. 2) are arranged corresponding to one another on the underside 11 of the first printed circuit board substrate 1 and the surface 12 of the second printed circuit board substrate 2. The PCB arrangement
3 weist zur Ausbildung einer mechanischen und elektrisch leitenden Lotverbindung zwischen den Anschlusskontakten 14 (FIG 4) des ersten Leiterplattensubstrats 1 und den zweiten An schlusskontakten 4 (FIG 2) des zweiten Leiterplattensubstrats 2 Lötpastenzylinder 7 auf. Die Lotverbindung wird durch Auf schmelzen der Lötpastenzylinder 7 hergestellt. Das erste Leiterplattensubstrat 1 kann beispielsweise als eine gedruckte Leiterplatte (PCB) ausgebildet sein. 3 has 2 solder paste cylinders 7 to form a mechanical and electrically conductive solder connection between the connection contacts 14 (FIG. 4) of the first printed circuit board substrate 1 and the second connection contacts 4 (FIG. 2) of the second printed circuit board substrate 2. The solder connection is made by melting on the solder paste cylinder 7. The first printed circuit board substrate 1 can be designed, for example, as a printed circuit board (PCB).
Die Lötpastenzylinder 7 werden mittels Lötpastendruckverfahren auf die ersten Anschlusskontakte 14 (FIG 4) aufgebracht. The solder paste cylinders 7 are applied to the first connection contacts 14 (FIG. 4) by means of the solder paste printing method.
Gleichzeitig bei dem Aufbringen der Lötpastenzylinder 7 können auch Anschlussflächen 10 (FIG 4) zum Anschluss von anderen SMD-Bauteilen auf entsprechende Anschlusspads (nicht gezeigt) des ersten Leiterplattensubstrats 1 und/oder andere Anschlüsse aufgebracht werden. SMD-Bauteile benötigen für deren Montage keine Leiterplat tenlöcher, sondern werden mit ihren Anschlüssen direkt auf hierfür auf dem Leiterplattensubstrat vorgesehene Anschlusspads gelötet. SMD-Bauteile werden anschließend mit beispielsweise Bestückungsautomaten maschinell auf die mit Lötpaste versehenen Anschlusspads platziert und gemeinsam mit den Lötpastenzylinder 7 in einem einzigen Reflow-Prozess aufgelötet. At the same time as the application of the solder paste cylinders 7, connection surfaces 10 (FIG. 4) for connecting other SMD components can also be applied to corresponding connection pads (not shown) of the first printed circuit board substrate 1 and / or other connections. SMD components do not require circuit board holes for their assembly, but are soldered with their connections directly to the connection pads provided for this purpose on the circuit board substrate. SMD components are then mechanically placed on the connection pads provided with soldering paste using, for example, automatic placement machines and soldered together with the soldering paste cylinder 7 in a single reflow process.
Durch das gleichzeitige Aufbringung der Lötpastenzylinder 7 zur Ausbildung einer mechanischen und elektrisch leitenden Ver bindung zwischen den ersten Anschlusskontakten 14 (FIG 4) und zweiten Anschlusskontakten 4 (FIG 2) und damit zwischen dem ersten Leiterplattensubstrat 1 und dem zweiten Leiterplat tensubstrat 2 sowie der Anschlussfläche 10 (FIG 4) in einem gemeinsamen Arbeitsschritt können die Herstellungskosten um bis zu 50% gesenkt werden. Es kann eine schnellere Fertigung be werkstelligt werden. Die Verbindung durch Lötpastenzylinder 7 erfordert zudem keine separaten Befestigungs- oder Ausrich tungselemente, beispielsweise Klebstoff. Dadurch können ebenfalls Kosten gespart werden. Due to the simultaneous application of the solder paste cylinder 7 to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts 14 (FIG. 4) and second connection contacts 4 (FIG. 2) and thus between the first circuit board substrate 1 and the second circuit board substrate 2 and the connection area 10 (FIG 4) in a common work step, the manufacturing costs can be reduced by up to 50%. Faster production can be accomplished. The connection by solder paste cylinder 7 also requires no separate fastening or alignment elements, for example adhesive. This can also save costs.
Die Lötpastenzylinder 7 weisen vor einem Aufschmelzen, bei spielsweise in einem Reflow-Verfahren eine zylindrische Säu lenform auf. Ein Lötpastenzylinder 7 vor dem Aufschmelzen ist in FIG 4 gezeigt. The solder paste cylinders 7 have a cylindrical column shape before melting, for example in a reflow process. A solder paste cylinder 7 before melting is shown in FIG. 4.
Lotpaste oder Lötpaste ist für gewöhnlich eine pastöse Mischung aus Lotmetallpulver und Flussmittel. Es gibt Lötpasten zum Hartlöten auf der Basis von Kupfer/Zink und Silber und zum Widerstandslöten. Zum SMD-Löten geeignete Lötpaste besteht zum Beispiel zu ca. 90 % aus Kügelchen einer Zinnlegierung und zu ca. 10 Prozent aus Flussmittel. Die Prozente beziehen sich dabei auf die Masseprozente. Die bei der vorliegenden Erfindung ver wendbare Lötpasten umfassen bevorzugt pastöse Druckmassen beliebiger chemischer Zusammensetzungen, die vorzugsweise zur Herstellung elektrisch leitender Kontakte verwendet werden können. Auch andere geeignete Lötpasten können jedoch verwendet werden . Solder paste or solder paste is usually a paste-like mixture of solder metal powder and flux. There are solder pastes for brazing based on copper / zinc and silver and for resistance soldering. For example, solder paste suitable for SMD soldering consists of approximately 90% tin alloy beads and approximately 10% flux. The percentages relate to the percentages by mass. The solder pastes which can be used in the present invention preferably comprise paste-like printing compositions of any chemical compositions which are preferably used for producing electrically conductive contacts can. However, other suitable solder pastes can also be used.
Dabei können die SMD-Bauteile so auf der Unterseite 11 des Leiterplattensubstrats 1 angeordnet sein, dass sie bei einer Anordnung des Leiterplattensubstrats 1 auf dem zweiten Lei terplattensubstrat 2 zumindest teilweise in die Ausnehmung 5 (FIG 2) hineinragen. The SMD components can be arranged on the underside 11 of the circuit board substrate 1 in such a way that when the circuit board substrate 1 is arranged on the second circuit board substrate 2 they at least partially protrude into the recess 5 (FIG. 2).
Das Aufbringen der Lötpaste erfolgt durch eine Druckschablone 8, wie sie in FIG 4 gezeigt ist. Die Lötpaste wird mittels The solder paste is applied by means of a printing template 8, as shown in FIG. 4. The solder paste is by means of
Schablonendruck auf die ersten Anschlusskontakte 14 des ersten Leiterplattensubstrats 1 zur Ausbildung einer mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten An schlusskontakten 14 des ersten Leiterplattensubstrats 1 und den zweiten Anschlusskontakten 4 (FIG 2) des zweiten Leiterplat tensubstrats 2 aufgetragen, sowie auf die Anschlusspads (nicht gezeigt) vorzugsweise zur Ausbildung eines elektrisch leitenden und mechanischen Kontakts zwischen den SMD-Bauteilen und den auf dem Leiterplattensubstrat 1 aufgebrachten Schaltungen. Stencil pressure applied to the first connection contacts 14 of the first circuit board substrate 1 to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts 14 of the first circuit board substrate 1 and the second connection contacts 4 (FIG. 2) of the second circuit board substrate 2, and also to the connection pads (not shown) preferably to form an electrically conductive and mechanical contact between the SMD components and the circuits applied to the circuit board substrate 1.
Die Druckschablone 8 weist Durchtrittkanäle 9a, 9b auf. Ferner weist die Druckschablone 8 ein gestuftes Höhenprofil mit zu mindest zwei unterschiedlichen Höhen hl und h2 auf, wobei hl höher als h2 ist. Dadurch ergibt sich zumindest ein erster Durch trittskanal 9a mit einer ersten Höhe hl und ein zweiter The printing template 8 has passage channels 9a, 9b. Furthermore, the printing template 8 has a stepped height profile with at least two different heights h1 and h2, hl being higher than h2. This results in at least one first passage channel 9a with a first height hl and a second
Durchtrittskanal 9b einer zweiten Höhe h2, wobei die erste Höhe hl einen größeren Wert aufweist als die zweite Höhe h2. Passage channel 9b of a second height h2, the first height h1 having a greater value than the second height h2.
Die Lötpaste wird mithilfe der Druckschablone 8 auf das Lei terplattensubstrat 1 zur Ausbildung einer Anschlussfläche 10 für SMD-Bauteile und auf die Anschlusskontakte 14 zur Ausbildung von Lötpastenzylinder 7 aufgebracht. Mittels der zwei unter schiedlichen hohen und breiten Durchtrittskanäle 9a, 9b können nun Anschlüsse mit unterschiedlicher Geometrie, das heißt, Breite wie Höhe, wie die Anschlussfläche 10 für SMD-Bauteile oder aber auch die Lötpastenzylinder 7 gedruckt werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden mithilfe der Durchtrittskanäle 9a, welche die Höhe hl aufweisen, die Lötpastenzylinder 7 gedruckt. Die Durchtrittskanäle 9a müssen dabei zentriert über den An schlusskontakten 14 positioniert werden. Analoges gilt für die Anschlussflächen 10. The solder paste is applied using the printing stencil 8 on the printed circuit board substrate 1 to form a connection surface 10 for SMD components and on the connection contacts 14 to form solder paste cylinders 7. By means of the two different high and wide passage channels 9a, 9b, connections with different geometry, that is, width and height, such as the connection surface 10 for SMD components or else the solder paste cylinders 7 can now be printed. In this In the exemplary embodiment, the solder paste cylinders 7 are printed with the aid of the passage channels 9a, which have the height h1. The passage channels 9a must be positioned centered on the connection contacts 14. The same applies to the connection areas 10.
Anschließend werden die SMD-Bauteile auf der Anschlussfläche 10 als auch die zweiten Anschlusskontakte 4 (FIG 2) mitsamt des zweiten Leiterplattensubstrats 2 auf den Lötpastenzylinder oberflächen der Lötpastenzylinder 7 positioniert. Die Verwendung von Lötpastenzylinder 7 und Anschlussflächen 10 aus Lötpaste hat den Vorteil, dass die Lötpaste klebrig ist und so die SMD-Bauteile als auch das zweite Leiterplattensubstrat 2 mit den zweiten Anschlusskontakten 4 (FIG 2) direkt auf den Lötpastenzylindern 7 anhaften. Somit kann beispielsweise auf ein separates Verkleben verzichtet werden. Anschließend wird die so hergestellte Leiterplattenanordnung 3 durch einen sogenannten Reflow-Ofen gefahren, in dem durch die Hitzewirkung das Flussmittel aktiviert wird und schließlich verdampft. Die Lötpastenzylinder 7 schmelzen auf und verbinden sich mit den ersten Anschluss kontakten 14 und zweiten Anschlusskontakten 4 (FIG 2) des jeweiligen Leiterplattensubstrats 1,2. Analoges gilt für die Anschlussflächen 10 und die darauf bestückten SMD-Bauteile. Es bildet sich die mechanische und elektrisch leitende Verbindung aus, welche auch als Löt- oder Lotverbindung bezeichnet wird. Subsequently, the SMD components on the connection surface 10 and also the second connection contacts 4 (FIG. 2) together with the second circuit board substrate 2 are positioned on the solder paste cylinder surfaces of the solder paste cylinders 7. The use of solder paste cylinders 7 and connection surfaces 10 made of solder paste has the advantage that the solder paste is sticky and so the SMD components and the second printed circuit board substrate 2 with the second connection contacts 4 (FIG. 2) adhere directly to the solder paste cylinders 7. For example, separate gluing can thus be dispensed with. Subsequently, the circuit board arrangement 3 thus produced is passed through a so-called reflow oven, in which the flux is activated by the heat effect and finally evaporates. The solder paste cylinders 7 melt and connect to the first connection contacts 14 and second connection contacts 4 (FIG. 2) of the respective printed circuit board substrate 1, 2. The same applies to the connection surfaces 10 and the SMD components fitted thereon. The mechanical and electrically conductive connection is formed, which is also referred to as a solder or solder connection.
Alternativ können die Lötpastenzylinder 7 auch auf die zweiten Anschlusskontakte 4 (FIG 2) des zweiten Leiterplattensubstrats 2 gedruckt werden. Anschließend kann analog wie oben beschrieben fortgefahren werden. Alternatively, the solder paste cylinders 7 can also be printed on the second connection contacts 4 (FIG. 2) of the second printed circuit board substrate 2. You can then continue as described above.
Die Druckschablone 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Höhe hl von ungefähr 300 ym für den ersten Durchtrittskanal 9a, eine zweite Höhe h2 von ungefähr 150 ym für den zweiten Durchtrittskanal 9b auf. Die Durchtrittskanäle 9a, 9b weisen einen Gesamtabstand zueinander auf, welcher sich aus den Ab ständen Al und A2 zusammensetzt. Dabei weist der erste Abstand Al eine Breite von größer als 5,85 ym auf und der zweite Abstand A2 eine Breite von größer oder gleich 0,65 ym auf. Je nach Höhe der Lötpastenzylinder 7 kann die Höhe aber auch anders gewählt werden. So können die Lötpastenzylinder 7 auch eine Höhe von 700 ym aufweisen. In this exemplary embodiment, the printing stencil 8 has a first height h1 of approximately 300 μm for the first passage channel 9a, and a second height h2 of approximately 150 μm for the second passage channel 9b. The passage channels 9a, 9b have a total distance from one another, which is composed of the distances A1 and A2. The first has a distance Al has a width greater than 5.85 μm and the second distance A2 has a width greater than or equal to 0.65 μm. Depending on the height of the solder paste cylinder 7, the height can also be chosen differently. The solder paste cylinders 7 can also have a height of 700 μm.
Ein bekanntes Lötpastenauftragverfahren ist der Sieb- bzw. Schablonendruck. Das Schablonen-/Siebdruckverfahren ermöglicht ein hochpräzises Aufträgen von Lötpaste auf Leiterplatten. A well-known solder paste application process is screen or stencil printing. The stencil / screen printing process enables high-precision application of solder paste on printed circuit boards.
FIG 4 zeigt zudem einen Lötpastenzylinder 7 im gedruckten Zustand, vor dem Aufschmelzen . Dieser weist eine Zylinderhöhe ZH mit einem Wert von ungefähr ZH=450 ym auf. Bevorzugt weist der Lötpastenzylinder 7 einen Wert zwischen 300 und 700 ym auf. Der Lötpastenzylinder 7 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form. Zudem zeigt FIG 4 noch eine Anschlussfläche 10 zum Anschluss für SMD-Bauteile . 4 also shows a solder paste cylinder 7 in the printed state, prior to melting. This has a cylinder height ZH with a value of approximately ZH = 450 μm. The solder paste cylinder 7 preferably has a value between 300 and 700 μm. The solder paste cylinder 7 has a substantially cylindrical shape. FIG. 4 also shows a connection area 10 for connecting SMD components.
Die durch die Lötpastenzylinder 7 hergestellte elektrisch leitende Verbindung erlaubt eine Ausbildung des Leiterplat tensubstrats 1,2 als HDI-Leiterplatten The electrically conductive connection produced by the solder paste cylinders 7 allows the printed circuit board substrate 1, 2 to be designed as HDI printed circuit boards
(High-Density-Interconnect-Leiterplatte) mit hoher Kontakt oder Verbindungsdichte, insbesondere eine Leiterplatte mit mehr als 500 Verbindungen bzw. Pins pro Quadratdezimeter.  (High-density interconnect circuit board) with high contact or connection density, in particular a circuit board with more than 500 connections or pins per square decimeter.
FIG 5 zeigt eine Leiterplattenanordnung 3 im Reflow-Prozess , mit dem ersten Leiterplattensubstrat 1 und dem zweiten Leiter plattensubstrat 2. Die beiden Leiterplattensubstrate 1,2 weisen jeweils eine, durch die Wärmeausdehnung im Reflow-Prozess bedingte entgegengesetzt gerichtete (Auf) Wölbung auf. Durch die Verwendung von Lötpastenzylinder 7 kann diese Wölbung kom pensiert werden. Die Lötpastenzylinder 7 können sich mitaus- dehnen und beispielsweise die Form einer Erdnuss annehmen, wenn durch die Wölbung ein Abstand zwischen den Leiterplattensub straten 1,2 entsteht, welcher größer ist als der vorherige Abstand. Ferner lassen sich die Lötpastenzylinder 7 zusam mendrücken und beispielsweise die Form einer gequetschten Säule annehmen, wenn der durch die Wölbung erzeugte Abstand zwischen den beiden Leiterplattensubstraten 1,2 geringer ist, als der ursprüngliche Abstand vor dem Reflow-Prozess . 5 shows a printed circuit board arrangement 3 in the reflow process, with the first printed circuit board substrate 1 and the second printed circuit board substrate 2. The two printed circuit board substrates 1, 2 each have an oppositely directed curvature due to the thermal expansion in the reflow process. By using solder paste cylinder 7 this curvature can be compensated for. The solder paste cylinders 7 can expand and take on the shape of a peanut, for example, if a distance between the circuit board sub strate 1, 2 arises due to the curvature, which is greater than the previous distance. Furthermore, the solder paste cylinders 7 can be pressed together and, for example, the shape of a squeezed column assume if the distance between the two circuit board substrates 1, 2 produced by the curvature is less than the original distance before the reflow process.
So ergibt sich zum einen keine Ablösung der Lötpastenzylinder 7 von den ersten Anschlusskontakten 14 (FIG 4) und/oder zweiten Anschlusskontakten 4 (FIG 2) aufgrund eines durch thermische Ausdehnung verursachten Höhenverzugs, das heißt, wenn der ursprüngliche Abstand der beiden Leiterplattensubstrate 1,2 zueinander aufgrund der Wölbung nun größer ist als der Abstand der Leiterplattensubstrate 1,2 zueinander vor dem Re- flow-Prozess . Dadurch bleiben die Lötpastenzylinder 7 durch gängig während des Reflow-Prozesses in Kontakt sowohl mit dem ersten Anschlusskontakten 14 des ersten Leiterplattensubstrats 1 als auch den zweiten Anschlüssen des zweiten Leiterplat tensubstrats 2 und bilden anschließend die elektrisch leitende Verbindung aus . On the one hand, there is no detachment of the solder paste cylinders 7 from the first connection contacts 14 (FIG. 4) and / or second connection contacts 4 (FIG. 2) due to a height distortion caused by thermal expansion, that is to say if the original distance between the two printed circuit board substrates 1, 2 due to the curvature to one another is now greater than the distance between the printed circuit board substrates 1, 2 to one another before the reflow process. As a result, the solder paste cylinders 7 remain in contact with both the first connection contacts 14 of the first printed circuit board substrate 1 and the second connections of the second printed circuit board substrate 2 during the reflow process and subsequently form the electrically conductive connection.
Ferner ergibt sich kein „Aufplatzen" der Lötpastenzylinder 7 wie beispielsweise bei den Lötkugeln, wenn der ursprüngliche Abstand der beiden Leiterplattensubstrate 1,2 zueinander aufgrund der Wölbung nun wesentlich kleiner ist als der Abstand der Lei terplattensubstrate 1,2 vor dem Reflow-Prozess , da sich die Lötpastenzylinder 7 zu einer gequetschten Säulenform zusam mendrücken lassen. Furthermore, there is no “bursting” of the solder paste cylinders 7, as is the case, for example, with the solder balls, if the original distance between the two printed circuit board substrates 1, 2 due to the curvature is now substantially smaller than the distance between the printed circuit board substrates 1, 2 before the reflow process, because the solder paste cylinder 7 can be squeezed into a squeezed column shape.
Ein Ablösen oder Platzen der Verbindungen wie im Stand der Technik kann somit vermieden werden. Durch die Ausbildung der Ver bindungen mit Lötpastenzylindern 7 kann eine, durch thermische Ausdehnung während des AufSchmelzprozesses, entstehende Ver zugshöhe bis zu dem 2, 5fachen der ursprünglichen Abstandshöhe der Leiterplattensubstrate 1,2 kompensiert werden. Detachment or bursting of the connections as in the prior art can thus be avoided. Due to the formation of the connections with solder paste cylinders 7, a distortion height which arises due to thermal expansion during the melting process can be compensated for up to 2.5 times the original spacing height of the printed circuit board substrates 1, 2.
Die so gefertigte Leiterplattenanordnung 3 kann dementsprechend aufgeschmolzene Lötpastenzylinder 7 aufweisen, welche zum Teil eine gequetschte Säulenform oder Erdnussform aufweisen. Anstatt des Reflow-Prozesses kann hier jedes geeignete Auf schmelzverfahren herangezogen werden. The printed circuit board arrangement 3 produced in this way can accordingly have melted-on solder paste cylinders 7, some of which have a squeezed column shape or peanut shape. Instead of the reflow process, any suitable melting process can be used.
FIG 6 zeigt eine Anordnung der Lötpastenzylinder 7 auf dem ersten Leiterplattensubstrat 1. Diese können im Wesentlichen ringförmig auf dem ersten Leiterplattensubstrat 1 angeordnet sein, wobei unter ringförmig auch ein abgerundetes Viereck zu verstehen ist. Durch diese ringförmige Anordnung, können Verwerfungen/Verzug während des Aufschmelzprozesses reduziert werden. Ferner kann eine flexiblere Verteilung der Lötpastenzylinder 7 erreicht werden, als auch eine bessere Gewichtsbalance erzielt werden. Ferner zeigt FIG 6 einen Ausschnitt von Lötpastenzylindern 7 nach dem Reflow-Prozess . Diese weisen eine verzugsbedingte „Erd- nuss"-Form auf. 6 shows an arrangement of the solder paste cylinders 7 on the first printed circuit board substrate 1. These can be arranged essentially in a ring on the first printed circuit board substrate 1, whereby circular also means a rounded square. This ring-shaped arrangement allows warpage / warping to be reduced during the melting process. Furthermore, a more flexible distribution of the solder paste cylinders 7 can be achieved, as can a better weight balance. FIG. 6 also shows a section of solder paste cylinders 7 after the reflow process. These have a "peanut" shape due to warpage.
Be zugs zeichenliste : Reference list of characters:
100 Leiterplattenverbund (Stand der Technik)100 PCB composite (state of the art)
101 erste Leiterplatte (Stand der Technik)101 first circuit board (prior art)
102 zweiter Leiterplatte (Stand der Technik)102 second circuit board (prior art)
103 Lötkugeln (Stand der Technik) 103 solder balls (state of the art)
1 erstes Leiterplattensubstrat 1 first circuit board substrate
2 zweites Leiterplattensubstrat  2 second circuit board substrate
3 Leiterplattenanordnung  3 PCB arrangement
4 zweite Anschlusskontakte  4 second connection contacts
5 Ausnehmung  5 recess
6 Peripherie  6 peripherals
7 Lötpastenzylinder  7 solder paste cylinders
8 Druckschablone  8 printing template
9a, 9b Durchtrittskanäle  9a, 9b through channels
10 Anschluss fläche 10 connection surface
11 Unterseite 11 bottom
12 Oberfläche 12 surface
14 erste Anschlusskontakte 14 first contacts
A1,A2 Abstand A1, A2 distance
Hl , H2 , ZH Höhe  Hl, H2, ZH height

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) gekennzeichnet durch: 1. A method for producing a circuit board arrangement (3) characterized by:
- Bereitstellen eines ersten Leiterplattensubstrats (1), - Providing a first circuit board substrate (1),
- Bereitstellen eines zweiten Leiterplattensubstrats (2), welche zu dem ersten Leiterplattensubstrat (1) im We sentlichen planparallel angeordnet ist, wobei das erste Leiterplattensubstrat (1) eine Unterseite (11) aufweist, und das zweite Leiterplattensubstrat (2) eine Oberfläche (12) aufweist, wobei die Oberfläche (12) und die Unterseite (11) einander gegenüberliegend angeordnet sind, - Providing a second printed circuit board substrate (2) which is arranged essentially plane-parallel to the first printed circuit board substrate (1), the first printed circuit board substrate (1) having an underside (11), and the second printed circuit board substrate (2) having a surface (12) The surface (12) and the underside (11) are arranged opposite one another,
- Bereitstellen von ersten Anschlusskontakten (14) , welche auf der Unterseite (11) des ersten Leiterplattensubstrats - Providing first connection contacts (14), which on the underside (11) of the first circuit board substrate
(1) aufgebracht sind, (1) are applied,
- Bereitstellen von zweiten Anschlusskontakten, welche auf der Oberfläche (12) des zweiten Leiterplattensubstrats (2) aufgebracht sind,  Providing second connection contacts which are applied to the surface (12) of the second printed circuit board substrate (2),
- Aufbringen von Lötpastenzylindern (7) auf den ersten Anschlusskontakten (14), wobei das Aufbringen der Löt pastenzylinder (7) auf den ersten Anschlusskontakten (14) durch ein Lötpastenauftrageverfahren mit Lötpaste erfolgt, wobei die aufgebrachten Lötpastenzylinder (7) jeweils eine Lötpastenzylinderoberfläche aufweisen und  - Applying solder paste cylinders (7) to the first connection contacts (14), the application of the solder paste cylinder (7) to the first connection contacts (14) being carried out by a solder paste application method with solder paste, the applied solder paste cylinders (7) each having a solder paste cylinder surface and
- Anordnen der zweiten Anschlusskontakte (4) des zweiten Leiterplattensubstrats (2) auf den Lötpastenzylinder oberflächen der Lötpastenzylinder (7).  - Arranging the second connection contacts (4) of the second circuit board substrate (2) on the solder paste cylinder surfaces of the solder paste cylinder (7).
2. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiter gekennzeichnet ist durch: Aufschmelzen der Lötpastenzylinder (7) zur Ausbildung einer mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten Anschlusskontakten (14) des ersten Leiterplattensubstrats (1) und den zweiten An schlusskontakten (4) des zweiten Leiterplattensubstrats2. The method for producing a printed circuit board arrangement (3) according to claim 1, wherein the method is further characterized by: melting the solder paste cylinder (7) to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts (14) of the first printed circuit board substrate (1) and At the second connection contacts (4) of the second circuit board substrate
(2) . (2).
3. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf schmelzen durch ein Reflow-Verfahren oder ein 3. A method for producing a circuit board arrangement (3) according to claim 2, characterized in that the melting on by a reflow method or
Schwallot-Verfahren bewerkstelligt wird.  Schwallot process is accomplished.
4. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufschmelzens durch thermische Ausdehnung des ersten Leiterplattensubstrats (1) und/oder des zweiten Leiter plattensubstrats (2) zumindest eine Verzugsstelle auf- tritt, so dass die Lötpastenzylinder (7) an der zumindest einen Verzugsstelle eine erdnussförmige Form und/oder eine gedrungene Säulenform ausbilden. 4. The method for producing a printed circuit board arrangement (3) according to claim 2 or 3, characterized in that during melting by thermal expansion of the first printed circuit board substrate (1) and / or the second printed circuit board substrate (2) at least one distortion occurs, so that the solder paste cylinders (7) form a peanut-shaped shape and / or a compact columnar shape at the at least one draft point.
5. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Aufbringen der Lötpastenzylinder (7) auf den ersten Anschlusskontakten (14) durch ein Löt pastendruckverfahren erfolgt. 5. A method for producing a printed circuit board arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the application of the solder paste cylinder (7) on the first connection contacts (14) is carried out by a solder paste printing process.
6. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Aufbringen der Lötpastenzylinder (7) durch das Lötpastenauftrageverfahren gleichzeitig zumindest eine oberflächenmontierbare Anschlussfläche (10) aus Lötpaste, insbesondere zur Befestigung von 6. The method for producing a printed circuit board arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that when the solder paste cylinder (7) is applied by the solder paste application method at least one surface-mountable connection surface (10) made of solder paste, in particular for fastening
SMD-Bauteilen, auf einem dafür vorgesehenen, auf der Unterseite (11) angeordneten, Anschlusspad aufgebracht wird .  SMD components are applied to a connection pad provided on the underside (11).
7. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus bildung der Lötpastenzylinder (7) auf den ersten An schlusskontakten (14) durch zumindest einen ersten 7. The method for producing a circuit board arrangement (3) according to claim 6, characterized in that the formation of the solder paste cylinder (7) on the first connection contacts (14) by at least a first
Durchtrittskanal (9a) in einer Druckschablone (8) und die Ausbildung einer Anschlussfläche (10) durch zumindest einen zweiten Durchtrittskanal (9a) in der Druckschablone (8) erfolgt, wobei die Druckschablone (8) ein gestuftes Hö henprofil mit einer ersten Höhe (Hl) und zumindest einer zweiten Höhe (H2) aufweist, so dass der erste Durch trittskanal (9b) die erste Höhe (Hl) und der zweite Durchtrittskanal (9b) die zweite Höhe (H2) aufweist. Passage channel (9a) in a printing template (8) and the formation of a connection surface (10) by at least one second passage channel (9a) in the printing template (8) takes place, the printing template (8) has a stepped height profile with a first height (Hl) and at least a second height (H2), so that the first passage channel (9b), the first height (Hl) and the second passage channel (9b ) has the second height (H2).
8. Leiterplattenanordnung (3) umfassend 8. PCB assembly (3) comprising
ein erstes Leiterplattensubstrat (1),  a first circuit board substrate (1),
ein zweites Leiterplattensubstrat (2), welches zu dem ersten Leiterplattensubstrat (1) im Wesentlichen plan parallel angeordnet ist, wobei das erste Leiterplatten substrat (1) eine Unterseite (11) aufweist, und das zweite Leiterplattensubstrat (2) eine Oberfläche (12) aufweist, wobei die Oberfläche (12) und die Unterseite (11) einander gegenüberliegend angeordnet sind,  a second circuit board substrate (2), which is arranged essentially flat parallel to the first circuit board substrate (1), the first circuit board substrate (1) having an underside (11), and the second circuit board substrate (2) having a surface (12) , the surface (12) and the underside (11) being arranged opposite one another,
erste Anschlusskontakte (14), welche auf der Unterseite first connection contacts (14), which on the bottom
(11) des ersten Leiterplattensubstrats (1) aufgebracht sind und zweite Anschlusskontakte (4), welche auf der Oberfläche(11) of the first printed circuit board substrate (1) and second connection contacts (4) which are on the surface
(12) des zweiten Leiterplattensubstrats (2) aufgebracht sind, (12) of the second circuit board substrate (2) are applied,
Lötpastenzylinder (7), welche zwischen den ersten An schlusskontakten (14) des ersten Leiterplattensubstrats Solder paste cylinder (7), which between the first connection contacts (14) of the first circuit board substrate
(1) und den dazu korrespondierenden zweiten Anschluss kontakten (4) des zweiten Leiterplattensubstrats (2) zur Ausbildung einer mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten Anschlusskontakten (14) des ersten Leiterplattensubstrats (1) und den zweiten An schlusskontakten (4) des zweiten Leiterplattensubstrats(1) and the corresponding second connection contacts (4) of the second circuit board substrate (2) to form a mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts (14) of the first circuit board substrate (1) and the second connection contacts (4) of the second PCB substrates
(2) angeordnet sind, wobei die Lötpastenzylinder (7) auf den ersten Anschlusskontakten (14) durch ein Lötpastenauf- trageverfahren mit Lötpaste aufgebracht sind. (2) are arranged, the solder paste cylinders (7) being applied to the first connection contacts (14) by a solder paste application method using solder paste.
9. Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass das Lötpastenauftrageverfahren ein Lötpastendruckverfahren ist. 9. Printed circuit board arrangement (3) according to claim 8, characterized in that the solder paste application method is a solder paste printing method.
10. Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötpastenzylinder (7) eine sich zwischen den ersten Anschlusskontakten (14) des ersten Leiterplattensubstrats (1) und den zweiten Anschluss kontakten (4) des zweiten Leiterplattensubstrats (2) erstreckende Höhe aufweisen, wobei die Höhe einen Wert im Bereich von 350ym bis 700ym aufweist. 10. Printed circuit board arrangement (3) according to claim 8 or 9, characterized in that the solder paste cylinder (7) between the first connection contacts (14) of the first printed circuit board substrate (1) and the second connection contacts (4) of the second printed circuit board substrate (2) extending height, the height having a value in the range of 350ym to 700ym.
11. Leiterplattenanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Lötverbindung ist. 11. Printed circuit board arrangement (3) according to one of the preceding claims 8 to 10, characterized in that the connection is a soldered connection.
12. Leiterplattenanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Anschlusskontakten (14) des ersten Leiterplat tensubstrats (1) und den zweiten Anschlusskontakten (4) des zweiten Leiterplattensubstrats (2) durch Aufschmelzen der Lötpastenzylinder (7) bewerkstelligt ist. 12. Printed circuit board arrangement (3) according to one of the preceding claims 8 to 11, characterized in that the mechanical and electrically conductive connection between the first connection contacts (14) of the first printed circuit board substrate (1) and the second connection contacts (4) of the second printed circuit board substrate ( 2) is accomplished by melting the solder paste cylinder (7).
13. Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 12, dadurch 13. Printed circuit board arrangement (3) according to claim 12, characterized
gekennzeichnet, dass das erste Leiterplattensubstrat (1) und/oder das zweite Leiterplattensubstrat (2) durch das Aufschmelzen zumindest eine Verzugsstelle aufweisen, wobei die Lötpastenzylinder (7) eine erdnussförmige Form und/oder eine gedrungene Säulenform an der zumindest eine Ver zugsstelle aufweisen.  characterized in that the first printed circuit board substrate (1) and / or the second printed circuit board substrate (2) have at least one warpage due to the melting, the solder paste cylinders (7) having a peanut-shaped shape and / or a compact columnar shape at the at least one warpage.
14. Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 13, dadurch 14. Printed circuit board arrangement (3) according to claim 13, characterized
gekennzeichnet, dass bei einem Verzug, bei dem das erste Leiterplattensubstrat (1) zum zweiten Leiterplattensub strat (2) einen, im Vergleich zum ursprünglichen Abstand, größeren Abstand aufweist, die Lötpastenzylinder (7) eine erdnussförmige Form, und/oder bei einem Verzug, bei dem das erste Leiterplattensubstrat (1) zum zweiten Leiterplat tensubstrat (2) einen, im Vergleich zum ursprünglichen Abstand, geringeren Abstand aufweist, die Lötpastenzy linder (7) eine gedrungene Säulenform aufweisen. characterized in that, in the event of a warpage in which the first printed circuit board substrate (1) is at a greater distance from the second printed circuit board substrate (2) than the original distance, the solder paste cylinders (7) have a peanut-shaped shape, and / or in the event of a delay, in which the first circuit board substrate (1) to the second circuit board substrate (2) one, compared to the original Distance, smaller distance, the Lötpastenzy cylinder (7) have a compact columnar shape.
15. Leiterplattenanordnung (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschluss kontakte (14) und die darauf aufgebrachten Lötpastenzy linder (7) auf der Unterseite (11) ringförmig angeordnet sind . 15. Printed circuit board arrangement (3) according to one of claims 8 to 14, characterized in that the first connection contacts (14) and the solder paste cylinder (7) applied thereon are arranged in a ring on the underside (11).
16. Leiterplattenanordnung (3) nach Anspruch 15, dadurch 16. Printed circuit board arrangement (3) according to claim 15, characterized
gekennzeichnet, dass die ersten Anschlusskontakte (14) und die Lötpastenzylinder (7) mehrere Ringumfangszeilen ausbilden, wobei die Lötpastenzylinder (7) der einzelnen Ringumfangzeilen einen äquidistanten Abstand zueinander aufweisen .  characterized in that the first connection contacts (14) and the solder paste cylinders (7) form a plurality of ring circumferential lines, the solder paste cylinders (7) of the individual ring circumferential lines being equidistant from one another.
17. Leiterplattenanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterplattensubstrat (1) mindestens eines auf der Un terseite (11) angeordnetes SMD-Bauteil aufweist und das zweite Leiterplattensubstrat (2) eine Ausnehmung (5) aufweist, wobei das mindestens eine SMD-Bauteil zumindest teilweise in die Ausnehmung (5) hineinragt. 17. The printed circuit board arrangement (3) according to one of the preceding claims 8 to 16, characterized in that the first printed circuit board substrate (1) has at least one SMD component arranged on the underside (11) and the second printed circuit board substrate (2) has a recess (5 ), the at least one SMD component at least partially protruding into the recess (5).
18. Leiterplattenanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 17, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7. 18. Printed circuit board arrangement (3) according to one of the preceding claims 8 to 17, produced by the method according to one of the preceding claims 1 to 7.
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