RU2127500C1

RU2127500C1 - Gear for electric connection of elements from conductive material and process of its manufacture

Info

Publication number: RU2127500C1
Application number: RU95121004A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Куприянов; Валерий Николаевич Куприянов
Original assignee: Владимир Николаевич Куприянов; Валерий Николаевич Куприянов
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1999-03-10

Abstract

FIELD: radio electronic industry. SUBSTANCE: invention can also be used in manufacture of gaseous- discharge and electroluminescent panels to implement electric connections between conductive elements in these devices. Gear includes at least two plates 1, 2 of insulation material and spacers 5 of fusible insulation material with holes placed between plates 1, 2. Set of bonding pads 3 of conductive material is arranged on plates 1, 2 and each bonding pad carries one connection element 4 of conductive material as minimum put into holes of spacers. Softening temperature of spacers is different from that of material of connection elements. Connection elements are secured by heating of obtained article to temperature of softening of spacer under pressure. EFFECT: formation of electric connections of conductive elements in absence of access to connection point. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретения относятся к электронной технике и могут быть использованы в приборостроении радиоэлектронной аппаратуры, газоразрядных и электролюминесцентных панелей для осуществления электрических соединений проводящих элементов в этих приборах. The invention relates to electronic equipment and can be used in instrumentation of electronic equipment, gas discharge and electroluminescent panels for the electrical connections of conductive elements in these devices.

Известны устройства электрического соединения элементов из проводящих материалов. Known devices for the electrical connection of elements of conductive materials.

Устройство, описанное в патенте США N 4873615, М. кл. H 05 K 5/14, опубл. 10.10.89 г., используется для соединения проводящих выводов интегральных схем с выводами внешней схемы. Устройство содержит прямоугольную рамку, на одной из поверхностей которой имеется участок для приема подложки, которая закреплена на нем. На подложке смонтировано несколько полупроводниковых кристаллов с выступающими электрическими выводами, центральная часть которых закреплена на прямоугольной рамке, гибкая внешняя часть выводов служит для электрического соединения с внешней схемой, а гибкая внутренняя часть выводов соединена с контактной площадкой, электрически контактирующей с кристаллом подложки. При этом гибкий межсоединительный элемент с проводниками механически закреплен на подложке. The device described in US patent N 4873615, M. cl. H 05 K 5/14, publ. 10.10.89, used to connect the conductive terminals of integrated circuits with the conclusions of an external circuit. The device contains a rectangular frame, on one of the surfaces of which there is a section for receiving the substrate, which is fixed on it. Several semiconductor crystals with protruding electrical leads are mounted on the substrate, the central part of which is mounted on a rectangular frame, the flexible external part of the terminals is used for electrical connection with the external circuit, and the flexible internal part of the terminals is connected to a contact pad electrically in contact with the crystal of the substrate. In this case, the flexible interconnecting element with conductors is mechanically fixed to the substrate.

При изменении температуры деформации рамки предотвращают возникновение механических напряжений между подложкой и выводами, однако в устройстве затруднен доступ к внутренней части выводов, что значительно снижает его технологичность, устройство трудно использовать при создании электрических соединений в отсутствии доступа к месту соединения. When the temperature changes, the deformations of the frame prevent the occurrence of mechanical stresses between the substrate and the terminals, however, the device has difficult access to the inner part of the terminals, which significantly reduces its adaptability, it is difficult to use the device when creating electrical connections without access to the connection point.

Известно устройство для получения или прерывания электрического соединения между проводящими элементами в заданных местах интегральных схем, описанное в патенте Франции N 2651083, М. кл. H 05 K 1/11, H 01 R 3/08, опубл. 22.02.91г. Устройство-прототип может содержать одну или несколько пластин из изоляционного материала, параллельных друг другу, на которых располагается набор контактных площадок из проводящего материала. На контактных площадках зафиксированы соединительные элементы из проводящего материала. Соединительные элементы представляют собой пластинки, концами расположенные на смачиваемых поверхностях контактных площадок. При нагревании мест соединения пластины расплавляются, освобождая силы поверхностного натяжения, в результате чего пластинки разделяются на два шарика, размещенных на смачиваемых поверхностях. При необходимости создания соединительного узла между контактными площадками параллельных пластин они располагаются напротив друг друга так, что при расплавлении шарики соединяются в одну таблетку. A device for receiving or interrupting an electrical connection between conductive elements in predetermined places of integrated circuits is described, described in French patent N 2651083, M. cl. H 05 K 1/11, H 01 R 3/08, publ. 02.22.91g. The prototype device may contain one or more plates of insulating material parallel to each other, which is a set of contact pads of conductive material. On the pads fixed elements of conductive material. The connecting elements are plates, ends located on the wetted surfaces of the contact pads. When the joints are heated, the plates melt, releasing surface tension forces, as a result of which the plates are divided into two balls placed on wettable surfaces. If it is necessary to create a connecting node between the contact pads of the parallel plates, they are located opposite each other so that, when melted, the balls are connected into one tablet.

Данное устройство использует силы поверхностного натяжения для получения или прерывания контакта в заранее заданных местах интегральных схем, однако использовать его для создания электрического соединения в условиях отсутствия доступа к месту электрического соединения, например, в электролюминесцентных панелях не удается. This device uses surface tension forces to obtain or interrupt the contact at predetermined locations of integrated circuits, however, it cannot be used to create an electrical connection in the absence of access to the electrical connection, for example, in electroluminescent panels.

Задачей изобретения является создание устройства электрического соединения проводящих элементов в отсутствии доступа к месту соединения. The objective of the invention is to provide a device for electrical connection of conductive elements in the absence of access to the junction.

Указанная задача решается в устройстве электрического соединения проводящих элементов, содержащем по меньшей мере две пластины из изоляционного материала, расположенных параллельно друг другу, на каждой из которых размещен набор контактных площадок из проводящего материала, а на каждой контактной площадке расположен по крайней мере один соединительный элемент из проводящего материала, и согласно изобретению дополнительно содержащем между пластинами прокладки из изоляционного материала с отверстиями, в каждом из которых размещены упомянутые соединительные элементы, зафиксированные на соответствующих контактных площадках. This problem is solved in a device for electrically connecting conductive elements, containing at least two plates of insulating material arranged parallel to each other, on each of which a set of contact pads of conductive material is placed, and at least one connecting element of conductive material, and according to the invention additionally containing between the plates gaskets of insulating material with holes in each of which are located at mentioned connecting elements fixed on the corresponding contact pads.

При этом соединительные элементы могут быть выполнены из легкоплавкого проводящего материала, температуры размягчения которого и материала изолирующей прокладки равны или отличны друг от друга не более, чем на 20-25%. At the same time, the connecting elements can be made of fusible conductive material, the softening temperature of which and the material of the insulating gasket are equal to or different from each other by no more than 20-25%.

Соединительные элементы могут быть также выполнены в виде элементов в форме скобы или Z-образных, выполненных из электропроводящего материала. The connecting elements can also be made in the form of elements in the form of a bracket or Z-shaped, made of electrically conductive material.

При этом взаимосвязь прокладки и соединительного элемента из легкоплавкого материала обеспечивается нагреванием под давлением, при котором материалы прокладки и соединительного элемента размягчаются. In this case, the interconnection of the gasket and the connecting element of fusible material is ensured by heating under pressure, at which the materials of the gasket and the connecting element soften.

При выполнении соединительных элементов в форме скобы или Z-образными при нагревании под давлением концы соединительных элементов фиксируются в размягченной прокладке, обеспечивая надежное соединение. When making the connecting elements in the form of a bracket or Z-shaped when heated under pressure, the ends of the connecting elements are fixed in a softened pad, providing a reliable connection.

Причем в обоих случаях производят нагревание всего устройства, а не мест соединения, поэтому не требуется доступа к последним, что обуславливает возможность создания устройства электрического соединения проводящих элементов без доступа воздуха в герметичных условиях. Moreover, in both cases, the entire device is heated, not the connection points, so access to the latter is not required, which makes it possible to create a device for electrical connection of conductive elements without air access in sealed conditions.

Пример выполнения предлагаемого устройства, содержащего в качестве примера две параллельные пластины из изоляционного материала, приведена на чертежах, где на фиг.1 приведен пример выполнения устройства с соединительными элементами в виде скобы, на фиг.2 - Z-образные элементы, а на фиг.3 - соединительные элементы из легкоплавкого проводящего материала. An example of the proposed device, containing as an example two parallel plates of insulating material, is shown in the drawings, in which Fig. 1 shows an example of a device with connecting elements in the form of a bracket, in Fig. 2 - Z-shaped elements, and in Fig. 3 - connecting elements of fusible conductive material.

Устройство согласно фиг.1 и 2 содержит первую 1 и вторую 2 параллельные пластины из изоляционного материала, расположенные напротив друг друга, на внутренних сторонах которых размещены контактные площадки 3, на каждой из которых располагается в качестве примера один соединительный элемент 4 из проводящего (электропроводящего) материала. Соединительные элементы 4 зафиксированы на контактных площадках 3 за счет размягчения прокладки 5 из изоляционного материала, размещенной между пластинами 1 и 2, в отверстиях которой устанавливаются соединительные элементы 4. The device according to figures 1 and 2 contains the first 1 and second 2 parallel plates of insulating material, located opposite each other, on the inner sides of which are placed pads 3, on each of which is located as an example one connecting element 4 of a conductive (electrically conductive) material. The connecting elements 4 are fixed on the contact pads 3 by softening the strip 5 of insulating material placed between the plates 1 and 2, in the holes of which the connecting elements 4 are installed.

Известны способы электрического соединения печатных плат между собой, электрического присоединения к печатной плате, при которых осуществляют электрическое соединение элементов из проводящего материала между собой. Known methods for electrical connection of printed circuit boards with each other, electrical connection to a printed circuit board, in which carry out the electrical connection of elements of conductive material to each other.

Известный способ электрического соединения подложки, на которой смонтировано несколько полупроводниковых кристаллов с выступающими из нее электрическими выводами, и внешней схемы состоит в том, что гибкую часть выводов соединяют с контактными площадками, которые размещают таким образом, что они контактируют с кристаллами подложки. При этом гибкий межсоединительный элемент с проводниками закрепляют на подложке. Подложку устанавливают на специальном участке рамки, которая не является жесткой, и при изменении температуры окружающей среды ее деформации предотвращают возникновение механических напряжений между подложкой и выводами (см. патент США N 4873615). A known method for electrically connecting a substrate on which several semiconductor crystals are mounted with electrical leads protruding from it, and an external circuit, is that the flexible part of the terminals is connected to pads that are placed in such a way that they contact with the crystals of the substrate. In this case, a flexible interconnecting element with conductors is fixed on the substrate. The substrate is mounted on a special section of the frame, which is not rigid, and when the ambient temperature changes, its deformation prevents the occurrence of mechanical stresses between the substrate and the terminals (see US patent N 4873615).

В то же время способ электрического соединения проводящих выводов и проводящей подложки не дает возможности крепления выводов в отсутствии доступа к месту соединения, поскольку при изготовлении такого устройства соединения затруднен доступ к его внутренней части. At the same time, the method of electrical connection of the conductive terminals and the conductive substrate does not allow the terminals to be fixed in the absence of access to the connection point, since in the manufacture of such a connection device access to the inside thereof is difficult.

Известен способ электрического соединения и отсоединения проводящих элементов интегральной схемы, выбранной за прототип, при котором на одной пластине из изоляционного материала размещают контактные площадки из проводящих материалов, на которых располагают соединительные элементы из проводящего материала, представляющие собой смачиваемые поверхности. При изготовлении устройства соединительный элемент образуют тем, что вводят пластинку из легкоплавкого материала, которую соединяют с упомянутыми контактными площадками, а концы пластинки располагают на упомянутых смачиваемых поверхностях. При нагревании пластинки она под действием сил поверхностного натяжения расплавляется и разделяется на два шарика, размещающихся на смачиваемых поверхностях. A known method of electrical connection and disconnection of the conductive elements of the integrated circuit selected for the prototype, in which on one plate of insulating material is placed pads of conductive materials on which are located the connecting elements of the conductive material, which are wettable surfaces. In the manufacture of the device, the connecting element is formed by inserting a plate of fusible material, which is connected to said contact pads, and the ends of the plate are placed on said wetted surfaces. When the plate is heated, it melts under the action of surface tension and is divided into two balls placed on wettable surfaces.

Для получения соединительного узла используют вторую пластинку из легкоплавкого материала, также соединяя ее концами со смачиваемыми поверхностями, при этом первую и вторую пластинки располагают напротив друг друга. Образуемые при нагревании шарики объединяются в одну таблетку. To obtain a connecting node, a second plate of fusible material is used, also connecting its ends with wettable surfaces, while the first and second plates are opposite each other. The balls formed by heating are combined into one tablet.

Этот способ может использоваться и для изготовления устройства электрического соединения между контактными площадками двух пластин, которые совмещают, располагая их контактные площадки напротив друг друга (см. патент Франции N 2651083). This method can also be used to make an electrical connection device between the contact pads of two plates, which are combined, placing their contact pads opposite each other (see French patent N 2651083).

В тоже время данный способ может быть применен для получения или прерывания контакта (электрического соединения) в заранее заданных местах интегральной схемы, используя силы поверхностного натяжения. At the same time, this method can be applied to obtain or interrupt a contact (electrical connection) at predetermined locations of the integrated circuit using surface tension forces.

Но его не удается использовать для изготовления устройств электрического соединения, когда такое соединение необходимо обеспечить в отсутствии доступа к месту электрического соединения, например, в электролюминесцентных панелях, используемых в качестве знакосинтезирующих индикаторов. But it cannot be used for the manufacture of electrical connection devices, when such a connection must be provided in the absence of access to the place of electrical connection, for example, in electroluminescent panels used as sign-synthesizing indicators.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего изготовить устройство электрического соединения элементов из проводящего материала в отсутствии доступа к месту соединения при одновременном обеспечении его высокой технологичности. The objective of the invention is to provide a method that allows you to make a device for electrical connection of elements from a conductive material in the absence of access to the junction, while ensuring its high adaptability.

Указанная задача решается в способе изготовления устройства электрического соединения элементов из проводящего материала, при котором по меньшей мере на двух пластинах из изоляционного материала размещают контактные площадки из проводящих материалов, на каждой из которых располагают по крайней мере один соединительный элемент из проводящего материала, осуществляют совмещение пластин, располагая их контактные площадки напротив друг друга, фиксируют соединительные элементы на контактных площадках нагреванием, в котором согласно изобретению между пластинами размещают прокладку из изоляционного материала с отверстиями, в которых устанавливают упомянутые соединительные элементы и осуществляют нагревание полученного устройства под давлением до температуры размягчения прокладки. This problem is solved in a method of manufacturing a device for electrical connection of elements from a conductive material, in which at least two plates of insulating material are placed pads of conductive materials, on each of which at least one connecting element of a conductive material is placed, the plates are aligned placing their contact pads opposite each other, fix the connecting elements on the contact pads by heating, in which according to between the plates, a gasket of insulating material with holes is placed in which the said connecting elements are installed and the resulting device is heated under pressure to the softening temperature of the gasket.

Введенные отличия позволяют совместно с известными существенными признаками решить задачу изобретения, поскольку введение между пластинами прокладки из изоляционного материала с отверстиями, в которых устанавливают соединительные элементы, и закрепление последних нагреванием под давлением на контактных площадках за счет размягчения прокладки позволяет создать многослойную композицию из разнородных материалов, в то время как в прототипе можно обеспечить только соединение хорошо смачиваемых элементов материалом соединительных элементов. The introduced differences allow, together with the known essential features, to solve the problem of the invention, since the introduction between the plates of a gasket of insulating material with holes in which the connecting elements are installed, and fixing the latter by heating under pressure on the contact pads by softening the gasket allows you to create a multilayer composition of dissimilar materials, while in the prototype it is possible to provide only the connection of well-wetted elements by the material of the connecting el ments.

При этом необходимо осуществить локальное нагревание пластинки из легкоплавкого материала для осуществления устройства электрического соединения, что невозможно сделать, не имея доступа к ней, т.е. в герметичных условиях. In this case, it is necessary to carry out local heating of the plate of fusible material to implement an electrical connection device, which cannot be done without access to it, i.e. in sealed conditions.

В предлагаемом способе осуществляют нагревание под давлением всего изделия, что не требует доступа к местам соединения и обеспечивает высокую технологичность способа. Рассмотрим способ изготовления устройства электрического соединения на примере создания электрического соединения между электролюминесцентной панелью с нанесенными на нее знаками, расстояние между которыми составляло 2-3 мм, и требовавшими управления их светимостью путем подачи на них напряжения, и печатной платой с контактными площадками и разъемами для подключения с помощью кабеля к источнику питания. In the proposed method, heating is carried out under pressure of the entire product, which does not require access to the connection points and provides high adaptability of the method. Let us consider a method of manufacturing an electrical connection device using the example of creating an electrical connection between an electroluminescent panel with signs printed on it, the distance between which was 2-3 mm, and requiring control of their luminosity by applying voltage to them, and a printed circuit board with pads and connectors for connecting using the cable to the power source.

С этой целью печатная плата с прикатанной к ней легкоплавкой прокладкой из изолирующего материала, например, из поливинилбутиральной пленки, в которую заправлены (в отверстия) соединительные элементы из электропроводящего материала, например из медной или алюминиевой фольги, в виде скобок над контактными площадками платы, совмещается с помощью реперных меток с электролюминесцентной панелью. При этом на панели нанесены контактные площадки так, что по крайней мере два соединительных элемента вступают в контакт с одной контактной площадкой панели. To this end, the printed circuit board with a low-melting gasket rolled to it from an insulating material, for example, from a polyvinyl butyral film, into which the connecting elements of electrically conductive material, for example, from copper or aluminum foil are threaded, in the form of brackets above the contact pads of the board, is combined using benchmarks with an electroluminescent panel. At the same time, pads are applied on the panel so that at least two connecting elements come into contact with one contact pad of the panel.

Собранный пакет подвергают воздействию термического нагрева, величина которого составляет в нашем случае 90-100^oC, что обусловлено температурой размягчения изолирующей прокладки.The assembled package is subjected to thermal heating, the value of which in our case is 90-100 ^o C, which is due to the softening temperature of the insulating strip.

При этом нагревание осуществляют в сочетании с давлением, величина которого не разрушает собранного пакета и составляет в нашем случае около 1 кГ/см².In this case, heating is carried out in combination with pressure, the value of which does not destroy the assembled package and in our case is about 1 kg / cm ² .

В дальнейшем использовании пакет подвергают герметизации, например, с использованием изолирующего компаунда. In further use, the bag is sealed, for example, using an insulating compound.

Использование соединительных элементов из проводящего легкоплавкого или электропроводящего материалов в форме скобы или Z-образных не вносит существенных изменений в рассмотренный выше технологический процесс изготовления устройства электрического соединения. The use of connecting elements from conductive fusible or electrically conductive materials in the form of a bracket or Z-shaped does not significantly change the technological process of manufacturing an electrical connection device discussed above.

Claims

1. A device for electrically connecting elements of conductive material, comprising at least two plates of insulating material arranged parallel to each other, on each of which a set of contact pads of conductive material is placed, and at least one connecting element of conductive material, while between the plates are gaskets of insulating material with holes in which said connecting elements are installed, characterized in that the spacers are made of a fusible insulating material, whose softening temperature is different from the melting temperature of the material of connecting elements.

2. The device according to claim 1, characterized in that the connecting elements are made of fusible conductive material, the melting temperature of which and the softening temperature of the gasket material differ from each other by no more than 20 - 25%.

3. The device according to claim 1, characterized in that the connecting elements are made in the form of a bracket.

4. The device according to claim 1, characterized in that the connecting elements are made Z-shaped.

5. A method of manufacturing a device for electrically connecting elements of a conductive material, in which at least two plates of insulating material are placed pads of conductive materials, on each of which at least one connecting element of a conductive material is arranged, the plates are aligned, having their contact pads opposite each other, between the plates place a gasket of insulating material with holes in which the said joints are installed solid elements, fixing them on the contact pads, characterized in that the fixing of the connecting elements is carried out by heating under pressure the entire product obtained to the softening temperature of the gasket.