ES2274338T3 - Procedimiento para la conexion electrica. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la conexión eléctrica de circuitos impresos (5) que terminan, como mínimo, en un borde de una placa de circuitos (1) con circuitos impresos montados en un componente constructivo lindante, con los pasos:

Description

Procedimiento para la conexión eléctrica.
La invención se refiere a un procedimiento para la conexión eléctrica de circuitos impresos que terminan, como mínimo, en un borde de una placa de circuitos con un elemento constructivo contiguo.
Por la US 4 790 894 se conoce una placa de circuitos separada de un troquelado que tiene contactos periféricos de semitaladros metalizados. Esta placa se instala en un, así llamado, disco matriz mediante conexión soldada con el disco matriz en la zona de los semitaladros metalizados.
Los componentes eléctricos fabricados como los así llamados "Molded Injection Devices", es decir componentes eléctricos fabricados según tecnología MID, con diferentes procedimientos, por ejemplo el procedimiento de máscaras, en un moldeo por inyección de dos componentes con la siguiente metalización galvánica, por estructuración directa con láser, por inyección en la parte posterior de una lámina o por estampación en caliente, pueden proveerse con los circuitos impresos deseados. Los componentes constructivos MID así fabricados son - al contrario que las placas de circuitos convencionales de GFK o similares - elementos conformados tridimensionales con un diseño de circuito impreso integrado y, en caso dado, otros componentes electrónicos o electromecánicos.
La utilización de tales componentes MID, incluso si únicamente están provistos de circuitos impresos y sirven como sustitutivo para un cableado convencional dentro de un aparato eléctrico o electrónico, no solamente ahorra espacio y permite, por lo tanto, reducir las dimensiones correspondientes del dispositivo, sino que también reduce los costos de fabricación por la reducción del número de pasos de montaje y conexiones.
Sin embargo, los componentes MID no son adecuados como sustitutivo de los circuitos impresos clásicos o placas de circuitos sobre las cuales se han dispuesto múltiples componentes electrónicos con una gran densidad de componentes y una distancia muy pequeña de los circuitos impresos en técnica SMD (técnica de montaje exterior de componentes). En estos casos, hasta la fecha surgía el problema de conectar una o varias placas de circuitos con un componente MID. Los procedimientos conocidos hasta la fecha, a saber, la soldadura de puentes de alambre o conexiones mecánicas a través de regletas de contactos enchufables, conectores multipolares de enchufe, tiras de goma conductiva, etc., representan un costo en material, requieren en parte un espacio adicional, son caros y necesitan un tiempo valioso de fabricación.
El objetivo de la invención consiste en proporcionar un procedimiento de conexión especialmente racional y al mismo tiempo fiable del tipo indicado en el preámbulo.
Este objetivo se alcanza con un procedimiento según la reivindicación 1.
Se consigue mejorar la conexión mecánica y electrónica entre la placa de circuitos y el componente MID realizada simultáneamente por soldadura con un costo de fabricación adicional muy reducido debido a que el troquelado está provisto por la parte posterior, como mínimo, en la zona de la línea de separación coincidente con los circuitos impresos en la parte anterior, con superficies de contactos eléctricos (pads). Los últimos pueden continuar, en el caso de placas de circuitos equipadas por dos lados en circuitos impresos conductores de señales en la parte posterior.
Debido a que los circuitos impresos de la parte anterior están conectados con las superficies de contacto posteriores, incluso en la medida en la que los mismos continúan como circuitos impresos posteriores, a través de taladros metalizados y con contacto pasante, este contacto pasante permite una conexión eléctrica segura con el circuito impreso correspondiente del componente MID incluso en el caso en el que la metalización de la superficie semicilíndrica periférica correspondiente no tiene, por razón de una cobertura insuficiente de los cantos o por otras razones, ninguna conexión eléctrica o solamente una conexión insuficiente entre el circuito impreso de la parte anterior o bien su ensanchamiento hasta una superficie de contacto y el circuito impreso de la parte posterior o una superficie de contacto de la placa de circuito.
Sobre todo, es ventajoso para la resistencia mecánica que la placa de circuitos y el componente MID se posicionan entre sí de manera que los circuitos impresos de la placa de circuitos, por un lado, y del componente MID, por el otro lado, a conectar entre sí, están desplazados entre sí en altura en aproximadamente el espesor de la placa de circuitos y se solapan. Con ello se consigue una conexión soldada de mayor superficie entre la placa y el componente MID.
Para la fabricación de más de una placa de circuitos por troquelado alternativamente al paso a) de la reivindicación 1
a')
en un troquelado forrado con cobre, por lo menos por sobre todo, un lado, que proporciona, como mínimo, dos placas de circuitos, los circuitos impresos de la placa de circuitos se realizan en un trazado en el que después los bordes que miran hacia el componente MID lindan entre sí y los circuitos impresos correspondientes puentean esta línea de separación (reivindicación 2).
Los siguientes pasos b) a e) se desarrollan igual que los anteriores.
La seguridad de conexión se puede incrementar, prácticamente sin costo adicional, debido a que los circuitos impresos de la placa de circuitos se ensanchan, como mínimo en su borde, formando superficies de contacto, también llamadas pads (reivindicación 3). En los casos en los que no se necesitan circuitos impresos por razones técnicas de distribución, es suficiente que por el lado de los bordes solamente se conformen pads.
Los circuitos impresos de las placas de circuitos y aquellos del componente MID pueden unirse por soldadura, especialmente según el procedimiento de reflujo (reivindicación 4). Sin embargo, también se pueden aplicar otros procedimientos de conexión como, por ejemplo, soldadura por láser, de fases por proceso térmico o por robot o pegado conductivo. La aplicación de pasta de soldadura necesaria previamente puede realizarse, por ejemplo, según el procedimiento de serigrafía o por puntos mediante robots dispensadores.
El troquelado o la placa de circuitos puede equiparse, incluso antes de la conexión con los circuitos impresos del componente MID, por lo menos parcialmente (reivindicación 5), de manera que, por ejemplo, en un proceso de reflujo siguiente se sueldan en un solo paso tanto los componentes equipados con los circuitos impresos de la placa de circuitos como también la última con el componente MID.
Especialmente adecuado es el procedimiento de conexión propuesto en conexión con componentes MID sobre los cuales se han montado los circuitos impresos, por ejemplo, según el procedimiento de estampado en caliente (reivindicación 6) o por estructuración directa con láser (reivindicación 7).
Para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones es especialmente ventajoso si, en primer lugar
- en un troquelado, recubierto, como mínimo, por un lado con cobre que suministra, como mínimo, una placa de circuitos, los circuitos impresos de la placa de circuitos se realizan en un solo trazado, en el que los circuitos impresos se prolongan por encima de una línea de separación que define el borde de la placa de circuitos que más tarde mira hacia el componente MID.
- Se provee el troquelado con taladros pasantes a lo largo de la línea de separación, como mínimo, en la zona de los circuitos impresos, y
- los taladros pasantes son conectados galvánicamente por todo el paso.
- A continuación se separa la placa de circuitos del troquelado y
- se posiciona la placa de circuitos relativamente al componente MID y se sueldan los circuitos impresos lindantes de la placa de circuitos y del componente MID.
El núcleo del procedimiento arriba descrito consiste, por lo tanto, en prolongar los circuitos impresos a contactar en el troquelado, es decir la plancha de la cual se separa/n más tarde la/s placa/s de circuitos, pasando por encima del borde posterior de la/las placa/s de circuitos con la misma trama, en la que los circuitos impresos del componente MID terminan en su borde, de proveer estos circuitos impresos exactamente a la altura del borde posterior con taladros pasantes de contacto pasante y solamente entonces separar la placa de circuitos del troquelado por ejemplo por presión o mediante punzón, de manera que cada circuito impreso finaliza en una superficie semicilíndrica metalizada. En el caso de una placa individual es suficiente si el troquelado es mayor que la placa de circuitos en una tira de borde correspondiente. A la altura del borde real posterior de la placa se prevé la misma con taladros pasantes de contacto pasante. A continuación se separa la tira sobrante del borde rompiéndola. Si se quieren producir, como en el caso normal, varias placas de circuitos al mismo tiempo, es considerablemente más favorable según la alternativa arriba explicada proceder a la producción de varias placas de circuitos. En este caso quedan opuestos pie con pie en cada caso, como mínimo, dos placas de circuitos sobre el troquelado, por ejemplo de manera que la distribución de una placa de circuitos se realiza girándola 180º alrededor del eje vertical sobre el troquelado en relación con la otra placa de circuitos. Convenientemente se produce una trama de circuito impreso a lo largo de, en principio, toda la longitud del correspondiente borde, independientemente de la cantidad de circuitos impresos que conducen señales eléctricas. Lo mismo es aplicable para el borde correspondiente del componente MID. De esta forma se consigue la resistencia máxima de la conexión mecánica entre la placa de circuitos y el componente MID.
Una placa de circuitos así preparada puede soldarse sin problema ninguno con los circuitos impresos del componente MID lindante. Este tipo de conexión resulta eléctricamente seguro y fiable así como extremadamente sólida desde el punto de vista mecánico. El procedimiento propuesto no requiere ningún elemento de conexión adicional y da como resultado, por esta razón, un ahorro de costes. Al mismo tiempo también se ahorra espacio sobre la placa de circuitos.
A continuación, se explica el procedimiento según la invención a modo de ejemplo y con ayuda de los dibujos esquemáticos adjuntos. Los dibujos muestran:
La figura 1: una vista en perspectiva de una placa de circuitos impresos.
La figura 2: la misma placa de circuitos impresos vista desde la parte posterior.
La figura 3: un troquelado que comprende cuatro de estas placas de circuitos.
La figura 4: una placa de circuitos terminada, conectada mecánica y eléctricamente con un componente ejecutado según la técnica MID.
La figura 5 y última: con gran aumento, uno de los puntos de conexión correspondiente a un corte según el eje A-A de la figura 4.
La figura 1 muestra en perspectiva y de forma simplificada una placa de circuitos 1 hecha, por ejemplo, de resina epoxídica reforzada con fibra de vidrio, y equipada con componentes 2 y 3 representados aquí solamente de forma simbólica, los cuales están conectados entre sí a través de circuitos impresos 4. A través de otros circuitos impresos 5 se llevan conexiones de alimentación eléctrica y de señales de los componentes 2 y 3 hasta contactos 6 en el borde superior de la placa de circuitos. Cada circuito impreso se convierte en este punto, véase la sección en aumento, en superficies de contacto 6a más anchas. Las superficies de contacto 6a están dispuestas según una trama predeterminada, es decir prácticamente a lo largo de todo el borde superior de la placa de circuitos 1, incluso si no se necesitan como conexiones eléctricas de salida. La placa de circuitos 1 también puede tener circuitos impresos y estar equipada con componentes eléctricos en la parte posterior.
Incluso si la placa de circuitos - según este ejemplo de ejecución - solamente tiene circuitos impresos y componentes en el lado anterior, frente a las superficies de contacto 6a, como muestra la figura 2, existen en el lado posterior de la placa de circuitos superficies de contacto 6b idénticas. Las superficies de contacto 6a y 6b están conectadas entre sí tanto a través de superficies semicilíndricas 6c conformadas en el borde superior de la placa de circuitos 1 como también, adicionalmente, a través de taladros 6d de contacto pasante.
Los contactos del borde 6 de la placa de circuitos 1 se realizan según el procedimiento explicado con ayuda de la figura 3. Sobre un troquelado 2.0 recubierto por ambos lados con cobre se realiza un trazado en la cara anterior y posterior según uno de los procedimientos conocidos, trazado que corresponde a cuatro placas idénticas 1.1 a 1.4 representadas aquí solamente a modo de explicación con el lado anterior equipado con los componentes 2 y 3. El trazado está diseñado de manera que en cada caso dos placas, es decir 1.1 y 1.2 así como 1.3 y 1.4 quedan enfrentadas entre sí con sus bordes que llevan los contactos de bordes. En este ejemplo, la distribución de las placas 1.2 y 1.4 está girada 180º alrededor del eje vertical frente a la distribución de las placas 1.1 y 1.3. Antes o después de realizar los circuitos impresos 4 y 5, incluidas las superficies de contacto 6a así como los circuitos impresos y superficies de contacto en el lado posterior, no visibles aquí, se realizan taladros pasantes 8 en el troquelado a lo largo de la línea de separación 2.1, taladros por encima de los cuales se extienden las superficies de contacto 6.1a, 6.2a y 6.3a, 6.4a, y con los taladros 6d a la altura de estas superficies de contacto y con el mismo diseño que los últimos. En este paso se realizan también todos los demás taladros requeridos, especialmente los taladros necesarios para equipar y conectar los componentes 2 y 3. A continuación se realiza un contacto pasante galvánico en todos los taladros pasantes 8 y los taladros 6d según un procedimiento usual. En el último paso se sacan las placas 1.1 a 1.4 del troquelado 2.0 a lo largo de las líneas de separación 2.1 a 2.6 por medio de un punzón. En la zona del borde de las placas de circuitos 1.1 a 1.4 a conectar en cada caso, las superficies de contacto 6a, 6b según la figura 1 están unidas eléctricamente a través de superficies 6c metalizadas semicilíndricas y, además, a través de los taladros 6d metalizados por todo su paso. Incluso en el caso de que durante el punzonado quedara dañada la fina metalización de las superficies semicilíndricas 6c con un espesor de solamente algunos micrómetros, el contacto pasante en la zona de los taladros 6d asegura la conexión eléctrica de la correspondiente superficie de contacto 6a con la contrasuperficie 6b en la parte posterior.
La placa de circuitos 1 está destinada a la conexión eléctrica y mecánica con un componente eléctrico realizado en tecnología MID. La figura 4 muestra, a modo de ejemplo, un componente MID de este tipo en forma de una parte inferior de carcasa 10 cuya superficie tridimensional lleva múltiples circuitos impresos 11 realizados, por ejemplo, según el procedimiento de estampación en caliente o por estructuración directa de láser, circuitos impresos 11 que terminan en superficies de contacto 12 en las que se sueldan otros componentes eléctricos (no representados). Los circuitos impresos 11 están soldados con los contactos del borde 6 de la placa de circuitos 1. La soldadura según cualquiera de los procedimientos conocidos sirve tanto para la conexión eléctrica como también para la fijación mecánica de la placa de circuitos 1 en la parte inferior de carcasa 10.
La figura 5 muestra la unión soldada en aumento y en sección según el eje A-A de la figura 4. La placa se apoya solapando con su borde sobre el borde del componente MID 10. La superficie de contacto 6a del lado superior está unida con la superficie de contacto 6b inferior, por un lado, a través de la superficie semicilíndrica metalizada 6c y, por el otro lado, a través de la metalización 6e del taladro 6d. El circuito impreso 11 del componente MID 10 está unido mediante la soldadura 30 tanto con la superficie semicilíndrica 6c como también con la superficie de contacto inferior 6b y llena, debido al efecto capilar, como mínimo, el intersticio entre esta superficie de contacto 6b del lado inferior y el extremo del circuito impreso 11. Debido al efecto capilar, la soldadura 30 también penetra en el taladro 6d.

Claims (7)

1. Procedimiento para la conexión eléctrica de circuitos impresos (5) que terminan, como mínimo, en un borde de una placa de circuitos (1) con circuitos impresos montados en un componente constructivo lindante, con los pasos:
a)
sobre un troquelado (2.0), recubierto por lo menos por un lado con cobre, que suministra, como mínimo, una placa de circuitos, se realizan los circuitos impresos de la placa de circuitos en un trazado en el que los circuitos impresos se prolongan por encima de una línea de separación (2.1) que define el borde de la placa de circuitos que más tarde mira hacia el componente constructivo lindante,
b)
el troquelado está provisto de taladros pasantes (8) a lo largo de la línea de separación, como mínimo en la zona de los circuitos impresos,
c)
los taladros pasantes reciben un contacto pasante galvánico,
d)
las placas de circuitos se separan del troquelado, y
e)
cada una de las placas de circuitos a contactar se posiciona relativamente al correspondiente componente constructivo (10) y se sueldan entre sí los circuitos impresos adyacentes de la placa de circuitos y del componente,
caracterizado porque
-
el componente adyacente esta hecho de un termoplástico y sus circuitos impresos son circuitos impresos realizados según la tecnología MID,
-
el troquelado recibe del lado posterior, por lo menos en la zona de la línea de separación, coincidentes con los circuitos impresos en el lado anterior, superficies de contacto eléctrico (6b), y se han previsto taladros (6d) de contacto pasante metalizados, los cuales conectan los circuitos impresos (5) de la cara anterior con las superficies de contacto (6b) de la cara posterior y,
-
porque la placa de circuitos y el componente MID están posicionados entre sí de manera que los circuitos impresos de la placa de circuitos, por un lado, y del componente MID, por el otro lado, a contactar entre sí, están desplazados mutuamente en altura en el espesor de la placa de circuitos y se solapan.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, para la fabricación simultánea de más de una placa de circuitos, caracterizado porque en lugar del paso a) se realiza el siguiente paso:
a')
Sobre un troquelado (2.0) recubierto, por lo menos por un lado, con cobre que suministra, como mínimo, dos placas de circuitos, se realizan circuitos impresos (5) de las placas de circuitos (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) en un trazado en el que los bordes que más tarde miran hacia el componente MID lindan a lo largo de una línea de separación (2.1) común, y los correspondientes circuitos impresos puentean esta línea de separación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los circuitos impresos de la placa de circuitos se ensanchan, por lo menos, en su borde formando superficies de contacto (6a).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los circuitos impresos de la placa de circuitos y aquellos del componente MID se sueldan entre sí según el procedimiento de reflujo.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque antes de la conexión el troquelado o la placa de circuitos se equipa, como mínimo parcialmente, con los circuitos impresos.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, para componentes MID sobre los cuales se han realizado los circuitos impresos según el procedimiento de estampación en caliente.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, para componentes MID sobre los cuales se han realizado los circuitos impresos mediante estructuración directa por láser.
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