WO2003067945A1 - Printed circuit board comprising a component - Google Patents

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WO2003067945A1
WO2003067945A1 PCT/EP2003/000715 EP0300715W WO03067945A1 WO 2003067945 A1 WO2003067945 A1 WO 2003067945A1 EP 0300715 W EP0300715 W EP 0300715W WO 03067945 A1 WO03067945 A1 WO 03067945A1
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Dietmar Birgel
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Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg
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Definitions

  • Modern electrical devices in particular measuring devices, generally have at least one printed circuit board on which electronic components are arranged. These components must be mechanically attached to the circuit board and electrically connected to lines running in or on the circuit board.
  • spacers For this purpose, specially designed spacers have so far been applied to the printed circuit board and the components are positioned on the spacers.
  • the spacers are attached e.g. through electrochemical deposition processes and is usually very expensive.
  • Such components currently generally have snap mechanisms which are snapped onto or onto the printed circuit board. These snap mechanisms make automatic assembly impossible, since larger forces are required to snap the snap mechanisms in or out than forces in the range of millinewtons that are exerted by conventional automatic placement machines. It is an object of the invention to provide a printed circuit board with at least one component arranged on the printed circuit board, in which the component is positioned very precisely on the printed circuit board.
  • the invention consists in a printed circuit board
  • the position is a predetermined minimum distance between the circuit board and the component, which is caused by a size of the particles.
  • the component has a centering pin projecting into a hole in the printed circuit board, the adhesive is introduced into the hole, and the particles fix the centering pin in an upright position in the hole.
  • the particles of the adhesive are expansion particles that expand during the adhesive process and thereby increase a distance between the component and the printed circuit board.
  • the component is a wired component which has contact pins projecting into bores in the printed circuit board.
  • the particles of the adhesive are shrink particles which shrink during the adhesive process and thereby reduce a distance between the component and the printed circuit board.
  • the adhesive is introduced into a recess in the printed circuit board and the component is brought to close contact with the printed circuit board by the shrinking of the particles.
  • the invention further consists in an electrode
  • the invention further consists in a method for applying a component to a printed circuit board or an electrode, in which
  • Adhesive is applied to the printed circuit board or the electrode at designated adhesive points
  • the circuit board or the electrode is equipped with components, and
  • the circuit board or the electrode goes through a temperature cycle in an oven, in which a soldering takes place at the soldering points and
  • the adhesive at the gluing points by curing, stretching and curing or by shrinking and curing causes a fine adjustment of the positioning of the components.
  • a distance between the component and the circuit board can be adjusted very precisely to the size of the particles.
  • Fig. 1 shows a component glued to a circuit board
  • Fig. 2 shows a component soldered and glued to a circuit board
  • Fig. 4 shows a circuit board with a wired component
  • Fig. 5 shows an electrode with a ceramic attached thereon
  • FIG. 6 shows an electrode with a glued-on component, the adhesive being introduced into a recess in the electrode; and .
  • FIG. 7 shows an electrode with a glued-on component, the adhesive being applied to the electrode.
  • the particles 7 bring about a fine adjustment of a position of the component 3 on the printed circuit board 1.
  • the particles 7 bring about a fine adjustment of a predetermined minimum distance between the printed circuit board 1 and the component 3. If the component is 3 at the target location of an automatic placement machine, the adhesive 5 automatically assumes a layer thickness which is equal to the size of the particles 7 due to the contact pressure acting on it.
  • the particles 7 are preferably spherical.
  • the size of the particles, which determines the distance is equal to an average diameter of the Particles 7.
  • an average particle height is decisive.
  • a typical minimum distance, e.g. to reduce mechanical stresses acting on component 3 due to different thermal expansion coefficients of printed circuit board 1 and component 3 is, for example, approx. 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • Fig. 2 shows another component 9 arranged on the printed circuit board 1, e.g. a microchip.
  • the component 9, like the component 3 shown in FIG. 1, is connected to the printed circuit board 1 by means of an adhesive 5 containing particles 7.
  • the component 9 has two metallic contacts 11, which are connected by means of a solder connection 13 to metallic contact surfaces 15 arranged on a printed circuit board 1.
  • a thickness of the solder joint 13, i.e. a minimum distance between the contact surfaces 15 and the respectively opposite contacts 11 is equal to the size of the particles 7.
  • Adhesive 5 and particles 7 bring about a very precise adjustment of the thickness of the solder connection 13 and thus very high-quality soldering.
  • the connection is reliably stable even at very high temperatures and temperature fluctuations. The reason for this is the minimum distance between the component 9 and the printed circuit board 1 which is precisely maintained by the particles 7. Thermal voltages are distributed evenly over the minimum distance and prevent local voltage peaks which could damage the solder connection 13 and the adhesive.
  • Fig. 3 shows a printed circuit board with a projecting component 17, e.g. a connector, with uneven mass distribution.
  • the component 17 has a centering pin 21 projecting into a bore 19 in the printed circuit board 1. Due to manufacturing tolerances of both the bore 19 and the centering pin 21, there is a gap between the centering pin 21 and the bore 19. The gap is usually large enough to allow the component 17 to tilt undesirably.
  • This effect can be enhanced by making the particles 22 of a material with a very large surface roughness, e.g. made of aluminum oxide.
  • the surface roughness of the particles 22 results in a centering pin 21 made of a soft material, e.g. Plastic that the particles 22 cut into the centering pin 21 like small barbs.
  • Fig. 4 shows a circuit board 1 on which a wired component 23 is arranged.
  • the circuit board 1 has two through bores 25, into each of which a contact pin 27 of the component 23 projects.
  • an adhesive 5 containing particles 29 is again arranged here.
  • the adhesive 5 is used e.g. the fixation of the component 23 on the printed circuit board 1.
  • Such a fixation is e.g. required if the component 23 is applied to the circuit board 1 from a first side, but the contact pins 27 are to be soldered to the bores 25 from an opposite second side of the circuit board 1.
  • Shrinkage particles 37 are particles that shrink during the gluing process and thereby reduce the volume of the glue 5 and thus the distance between the component 35 and the printed circuit board 1. This is advantageous, for example, if the component 35 is to be arranged as directly as possible on the printed circuit board 1.
  • Suitable shrink particles 37 are, for example, materials such as polyethylene, polyolefins or polyvinyl chloride, as are also used for the production of commercially available shrink sleeves.
  • Shrink particles 37 have the great advantage that they ensure adequate wetting of the surfaces to be connected without the risk of adhesive 5 overflowing and thereby increasing the distance between the parts to be connected.
  • the circuit board preferably has a recess 39 into which the adhesive 5 is introduced. As a result of the shrinkage of the shrinkage particles 37 when the adhesive 5 hardens, the component 35 is then brought into close contact with the circuit board 1.
  • Fig. 5 shows this using the example of an electrode 33 embedded in the circuit board 1 on which a ceramic, e.g. a piezoelectric element is attached.
  • circuit board 1 is not required to connect component 35 to electrode 33.
  • FIGS. 6 and 7 show exemplary embodiments in which a single electrode 33 which is not integrated in a printed circuit board is connected to the component 35 arranged on the electrode 33, adhesive 5 being applied between the component 35 and the electrode 33 and containing particles which effect a fine adjustment of a position of the component 35 on the electrode 33.
  • the adhesive 5 is introduced into the recess 39 in the electrode 33. It preferably has shrink particles 37, which cause the component 35 to bear tightly on the electrode 33.
  • the adhesive 5 is applied to the electrode 33. It has particles 7 of a predefined size, which bring about a defined distance between the component 35 and the electrode 33. Such a defined distance is desired, for example, if there is a capacitive interaction between the electrode 33 and the component 35.
  • the corresponding components 3, 9, 17, 23, 35 are preferably applied to the circuit board 1 or the electrode 33 by applying solder 13 to the soldering points provided, and adhesive 5 is applied to the circuit board 1 or the electrode 33 at the provided adhesive points
  • Printed circuit board 1 or the electrode 33 is equipped with components 3, 9, 17, 23, 35, and the printed circuit board 1 or the electrode 33 undergoes a temperature cycle in an oven in which soldering takes place at the soldering points and the adhesive 5 at the adhesive points by curing, by stretching and curing or by shrinking and curing, fine adjustment of the positioning of the components 3, 9, 17, 23, 35 is effected.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

The invention relates to a printed circuit board (1) comprising at least one component (3, 9, 17, 23, 35) which is very precisely positioned thereon (1). Said printed circuit board also comprises a bonding agent (5) which is applied between the component (3, 9, 17, 23, 35) and the printed circuit board (1) and contains particles (7, 29, 37) which enable the position of the component (3, 9, 17, 23, 35) on the printed circuit board (1) to be finely adjusted.

Description

Leiterplatte mit einem Bauteil Printed circuit board with one component
Die Erfindung betrifft ein Leiterplatte auf der mindestens ein Bauteil angeordnet ist.The invention relates to a circuit board on which at least one component is arranged.
Moderne elektrische Geräte, insb. Meßgerät, weisen in der Regel mindestens eine Leiterplatte auf, auf der elektronische Bauteile angeordnet sind. Diese Bauteile müssen mechanisch auf der Leiterplatte befestigt werden und elektrisch an in oder auf der Leiterplatte verlaufenden Leitungen angeschlossen werden.Modern electrical devices, in particular measuring devices, generally have at least one printed circuit board on which electronic components are arranged. These components must be mechanically attached to the circuit board and electrically connected to lines running in or on the circuit board.
Es wird dabei immer wichtiger, die Bauteile sehr genau zu positionieren. Moderne Bestückungsautomaten sind heute in der Lage jeden gewünschten Zielort auf der Leiterplatte sehr genau anzusteuern und die Bauteile dort abzusetzen.It is becoming increasingly important to position the components very precisely. Modern placement machines are now able to control every desired destination on the circuit board very precisely and to deposit the components there.
Häufig ist es jedoch nicht nur erforderlich, den Zielort genau anzusteuern, sondern auch einen vorgegebenen Abstand zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil einzuhalten. Dies kann z.B. erforderlich sein, wenn Bauteil und Leiterplatte unterschiedliche thermische Ausdehnungen aufweisen und verhindert werden soll, daß die elektrischen Verbindungen zwischen Kontakten der Bauteile und Kontakten der Leiterplatte bei großen Temperaturschwankungen starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden.Often, however, it is not only necessary to precisely control the destination, but also to maintain a predetermined distance between the printed circuit board and the component. This can e.g. be necessary if the component and the printed circuit board have different thermal expansions and the electrical connections between the contacts of the components and the contacts of the printed circuit board are to be prevented from being exposed to strong mechanical loads in the event of large temperature fluctuations.
Hierzu werden bisher eigens hierfür konzipierte Abstandshalter auf die Leiterplatte aufgebracht, und die Bauteile werden auf den Abstandshaltern positioniert. Das Aufbringen der Abstandshalter erfolgt z.B. durch elektrochemische Abscheidungsprozesse und ist in der Regel sehr aufwendig.For this purpose, specially designed spacers have so far been applied to the printed circuit board and the components are positioned on the spacers. The spacers are attached e.g. through electrochemical deposition processes and is usually very expensive.
Ebenso gilt es zu verhindern, daß ein auf der Leiterplatte abgesetztes Bauteil sich schräg stellt oder sogar umkippt.It is also important to prevent a component placed on the circuit board from tilting or even tipping over.
Dies ist z.B. bei ausladenden Bauteilen mit ungleichmäßiger Massenverteilung derThis is e.g. with projecting components with uneven mass distribution
Fall.Case.
Derartige Bauteile weisen derzeit in der Regel Schnappmechanismen auf, die auf der Leiterplatte auf- bzw. eingerastet werden. Diese Schnappmechanismen machen eine automatische Bestückung unmöglich, da zum auf- bzw. einrasten der Schnappmechanismen größere Kräfte erforderlich sind, als durch übliche Bestückungsautomaten aufgebotene Kräfte im Bereich von Millinewton. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Leiterplatte mit mindestens einem auf der Leiterplatte angeordneten Bauteil anzugeben, bei dem eine sehr genaue Positionierung des Bauteils auf der Leiterplatte vorliegt.Such components currently generally have snap mechanisms which are snapped onto or onto the printed circuit board. These snap mechanisms make automatic assembly impossible, since larger forces are required to snap the snap mechanisms in or out than forces in the range of millinewtons that are exerted by conventional automatic placement machines. It is an object of the invention to provide a printed circuit board with at least one component arranged on the printed circuit board, in which the component is positioned very precisely on the printed circuit board.
Hierzu besteht die Erfindung in einer Leiterplatte mitFor this purpose, the invention consists in a printed circuit board
- einem auf der Leiterplatte angeordneten Bauteil,a component arranged on the circuit board,
- einem zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte aufgebrachten Kleber,an adhesive applied between the component and the printed circuit board,
- der Partikel enthält, die eine Feineinstellung einer Position des Bauteils auf der Leiterplatte bewirken.- Contains the particles that cause a fine adjustment of a position of the component on the circuit board.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Position ein vorgegebener Mindestabstand zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil, der durch eine Größe der Partikel bewirkt wird.According to one embodiment, the position is a predetermined minimum distance between the circuit board and the component, which is caused by a size of the particles.
Gemäß einer Ausgestaltung besteht zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil mindestens eine Lotverbindung, deren Dicke gleich der Größe der Partikel ist.According to one embodiment, there is at least one solder connection between the printed circuit board and the component, the thickness of which is equal to the size of the particles.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Bauteil einen in eine Bohrung in der Leiterplatte hinein ragenden Zentrierstift auf, der Kleber ist in die Bohrung eingebracht, und die Partikel bewirken eine Fixierung des Zentrierstifts in aufrechter Position in der Bohrung.According to a further development, the component has a centering pin projecting into a hole in the printed circuit board, the adhesive is introduced into the hole, and the particles fix the centering pin in an upright position in the hole.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Partikel des Klebers Ausdehnungspartikel, die sich während des Klebevorgangs ausdehnen und dabei einen Abstand zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte vergrößern.According to a further development, the particles of the adhesive are expansion particles that expand during the adhesive process and thereby increase a distance between the component and the printed circuit board.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Bauteil ein bedrahtetes Bauteil, das in Bohrungen in der Leiterplatte hinein ragende Kontaktstifte aufweist.According to one embodiment, the component is a wired component which has contact pins projecting into bores in the printed circuit board.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Partikel des Klebers Schrumpfpartikel, die während des Klebevorgangs schrumpfen und dabei einen Abstand zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte verkleinern. Gemäß einer Weiterbildung ist der Kleber in eine Ausnehmung in der Leiterplatte eingebracht und das Bauteil ist durch das Schrumpfen der Partikel zur engen Auflage auf der Leiterplatte gebracht.According to a further development, the particles of the adhesive are shrink particles which shrink during the adhesive process and thereby reduce a distance between the component and the printed circuit board. According to a further development, the adhesive is introduced into a recess in the printed circuit board and the component is brought to close contact with the printed circuit board by the shrinking of the particles.
Weiter besteht die Erfindung in einer ElektrodeThe invention further consists in an electrode
- einem auf der Elektrode angeordneten Bauteil, und- A component arranged on the electrode, and
- einem zwischen dem Bauteil und der Elektrode aufgebrachten Kleber,an adhesive applied between the component and the electrode,
- der Partikel enthält, die eine Feineinstellung einer Position des Bauteils auf der Elektrode bewirken.- Contains particles that cause a fine adjustment of a position of the component on the electrode.
Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Aufbringen eines Bauteils auf eine Leiterplatte oder eine Elektrode, bei demThe invention further consists in a method for applying a component to a printed circuit board or an electrode, in which
- auf der Leiterplatte oder der Elektrode an vorgesehenen Lötstellen Lot aufgebracht wird,- solder is applied to the soldering points on the printed circuit board or the electrode,
- auf der Leiterplatte oder der Elektrode an vorgesehenen Klebestellen Kleber aufgebracht wird,- Adhesive is applied to the printed circuit board or the electrode at designated adhesive points,
- die Leiterplatte oder die Elektrode mit Bauteilen bestückt wird, und- The circuit board or the electrode is equipped with components, and
- die Leiterplatte oder die Elektrode in einem Ofen einen Temperaturzyklus durchläuft, bei dem an den Lötstellen eine Lötung erfolgt und- The circuit board or the electrode goes through a temperature cycle in an oven, in which a soldering takes place at the soldering points and
- der Kleber an den Klebestellen durch Aushärten, Ausdehnen und Aushärten oder durch Schrumpfen und Aushärten eine Feineinstellung der Positionierung der Bauteile bewirkt.- The adhesive at the gluing points by curing, stretching and curing or by shrinking and curing causes a fine adjustment of the positioning of the components.
Durch die Verwendung von einem Kleber mit Partikeln kann z.B. ein Abstand zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte sehr genau auf die Größe der Partikel eingestellt werden.By using an adhesive with particles, e.g. a distance between the component and the circuit board can be adjusted very precisely to the size of the particles.
Bei der maschinellen Bestückung von Leiterplatten wird ohnehin regelmäßig Lot, z.B. im Siebdruckverfahren, und Kleber, z.B. mit einem Dispenser, aufgebracht. Der Kleber wird z.B. dazu verwendet oberflächenmontierbare Bauteile, sogenannte 'Surface Mounted Devices' - kurz SMD Bauteile, auf der Leiterplatte zu fixieren. In dem gleichen Arbeitsgang kann anstelle eines üblicher Weise verwendeten partikelfreien Klebers ein Partikel enthaltender Kleber eingesetzt werden.When mechanically assembling printed circuit boards, solder, for example in the screen printing process, and glue, for example with a dispenser, are applied anyway. The adhesive is used, for example, to fix surface-mounted components, so-called 'surface mounted devices' - SMD components for short - on the circuit board. In the same operation, instead of a usual way used particle-free adhesive a particle-containing adhesive can be used.
Fig. 1 zeigt ein auf einer Leiterplatte aufgeklebtes Bauteil;Fig. 1 shows a component glued to a circuit board;
Fig. 2 zeigt ein auf eine Leiterplatte aufgelötetes und aufgeklebtes Bauteil;Fig. 2 shows a component soldered and glued to a circuit board;
Fig. 3 zeigt eine Leiterplatte mit einem ausladenden Bauteil mit ungleichmäßiger Massenverteilung;3 shows a printed circuit board with a protruding component with an uneven mass distribution;
Fig. 4 zeigt eine Leiterplatte mit einem bedrahteten Bauteil;Fig. 4 shows a circuit board with a wired component;
Fig. 5 zeigt eine Elektrode mit einer darauf befestigten Keramik;Fig. 5 shows an electrode with a ceramic attached thereon;
Fig. 6 zeigt eine Elektrode mit einem aufgeklebten Bauteil, wobei der Kleber in eine Ausnehmung in der Elektrode eingebracht ist; und .FIG. 6 shows an electrode with a glued-on component, the adhesive being introduced into a recess in the electrode; and .
Fig. 7 zeigt eine Elektrode mit einem aufgeklebten Bauteil, wobei der Kleber auf die Elektrode aufgebracht ist.7 shows an electrode with a glued-on component, the adhesive being applied to the electrode.
Fig. 1 zeigt eine Leiterplatte 1 auf der ein Bauteil 3 angeordnet ist. Zwischen dem Bauteil 3 und der Leiterplatte 1 ist ein Kleber 5 aufgebracht, der Partikel 7 enthält. Der Kleber 5 ist z.B. ein herkömmlicher handelsüblicher Kleber, wie er zur Fixierung von SMD-Bauteilen eingesetzt wird, der mit den Partikeln 7 versetzt ist. Als Partikel 7 eignen sich z.B. kleine Kügelchen aus Glas, Keramik oder Silizium.Fig. 1 shows a circuit board 1 on which a component 3 is arranged. An adhesive 5, which contains particles 7, is applied between the component 3 and the printed circuit board 1. The adhesive 5 is e.g. a conventional commercial adhesive, as used for fixing SMD components, which is mixed with the particles 7. Suitable particles 7 are e.g. small balls made of glass, ceramic or silicon.
Die Partikel 7 bewirken eine Feineinstellung einer Position des Bauteils 3 auf der Leiterplatte 1. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bewirken die Partikel 7 eine Feineinstellung eines vorgegebenen Mindestabstands zwischen der Leiterplatte 1 und dem Bauteil 3. Wird das Bauteil am 3 am Zielort mittels eines Bestückungsautomaten aufgesetzt, so nimmt der Kleber 5 durch die auf ihn einwirkende Anpreßkraft automatisch eine Schichtdicke ein, die gleich der Größe der Partikel 7 ist.The particles 7 bring about a fine adjustment of a position of the component 3 on the printed circuit board 1. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the particles 7 bring about a fine adjustment of a predetermined minimum distance between the printed circuit board 1 and the component 3. If the component is 3 at the target location of an automatic placement machine, the adhesive 5 automatically assumes a layer thickness which is equal to the size of the particles 7 due to the contact pressure acting on it.
Die Partikel 7 sind vorzugsweise kugelförmig. In dem Fall ist die Größe der Partikel, die den Abstand bestimmt, gleich einem mittleren Durchmesser der Partikel 7. Bei ungleichmäßiger geformten Partikeln ist eine mittlere Partikelhöhe maßgebend.The particles 7 are preferably spherical. In this case, the size of the particles, which determines the distance, is equal to an average diameter of the Particles 7. In the case of irregularly shaped particles, an average particle height is decisive.
Ein typischer Mindestabstand, wie er z.B. zur Reduktion von auf das Bauteil 3 einwirkenden, durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte 1 und des Bauteils 3 bedingte, mechanische Spannungen eingesetzt wird, beträgt z.B. ca. 50 μm bis 100 μm.A typical minimum distance, e.g. to reduce mechanical stresses acting on component 3 due to different thermal expansion coefficients of printed circuit board 1 and component 3 is, for example, approx. 50 μm to 100 μm.
Fig. 2 zeigt ein weiteres auf der Leiterplatte 1 angeordnetes Bauteil 9, z.B. einen Microchip. Das Bauteil 9 ist ebenso wie das in Fig. 1 dargestellte Bauteil 3 mittels eines Partikel 7 enthaltenden Klebers 5 mit der Leiterplatte 1 verbunden. Zusätzlich weist das Bauteil 9 zwei metallische Kontakte 11 auf, die mittels einer Lotverbindung 13 mit auf eine Leiterplatte 1 angeordneten metallischen Kontaktflächen 15 verbunden sind.Fig. 2 shows another component 9 arranged on the printed circuit board 1, e.g. a microchip. The component 9, like the component 3 shown in FIG. 1, is connected to the printed circuit board 1 by means of an adhesive 5 containing particles 7. In addition, the component 9 has two metallic contacts 11, which are connected by means of a solder connection 13 to metallic contact surfaces 15 arranged on a printed circuit board 1.
Eine Dicke der Lotverbindung 13, d.h. ein Mindestabstand zwischen den Kontaktflächen 15 und den jeweils gegenüber liegenden Kontakten 11 ist gleich der Größe der Partikel 7. Kleber 5 und Partikel 7 bewirken eine sehr genaue Einstellung der Dicke der Lotverbindung 13 und damit eine sehr hochwertige Lötung. Außerdem ist die Verbindung auch bei sehr hohen Temperaturen und Temperaturschwankungen zuverlässig stabil. Grund hierfür ist der durch die Partikel 7 genau eingehaltene Mindestabstand zwischen dem Bauteil 9 und der Leiterplatte 1. Thermospannungen verteilen sich über den Mindestabstand gleichmäßig und verhindern lokale Spannungsspitzen, die zu einer Beschädigung der Lotverbindung 13 und der Klebung führen könnten.A thickness of the solder joint 13, i.e. a minimum distance between the contact surfaces 15 and the respectively opposite contacts 11 is equal to the size of the particles 7. Adhesive 5 and particles 7 bring about a very precise adjustment of the thickness of the solder connection 13 and thus very high-quality soldering. In addition, the connection is reliably stable even at very high temperatures and temperature fluctuations. The reason for this is the minimum distance between the component 9 and the printed circuit board 1 which is precisely maintained by the particles 7. Thermal voltages are distributed evenly over the minimum distance and prevent local voltage peaks which could damage the solder connection 13 and the adhesive.
Fig. 3 zeigt eine Leiterplatte mit einem ausladenden Bauteil 17, z.B. einem Anschlußstecker, mit ungleichmäßiger Massenverteilung. Das Bauteil 17 weist einen in eine Bohrung 19 in der Leiterplatte 1 hinein ragenden Zentrierstift 21 auf. Aufgrund von Herstellungstoleranzen sowohl der Bohrung 19 als auch des Zentrierstifts 21 besteht zwischen Zentrierstift 21 und Bohrung 19 ein Spalt. Der Spalt ist in der Regel groß genug um ein unerwünschtes Kippen des Bauteils 17 zu erlauben.Fig. 3 shows a printed circuit board with a projecting component 17, e.g. a connector, with uneven mass distribution. The component 17 has a centering pin 21 projecting into a bore 19 in the printed circuit board 1. Due to manufacturing tolerances of both the bore 19 and the centering pin 21, there is a gap between the centering pin 21 and the bore 19. The gap is usually large enough to allow the component 17 to tilt undesirably.
Erfindungsgemäß wird dieses Kippen und auch andere Auslenkungen des Bauteils 17 aus dessen aufrechter Sollposition verhindert, indem ein Partikel 22 enthaltender Kleber 5 in die Bohrung 19 eingebracht ist. Die Partikel 22 bewirken eine Fixierung des Zentrierstifts 21 in aufrechter Position in der Bohrung 19. Entsprechend ist hierdurch das Bauteil 17 als Ganzes in dessen aufrechter Sollposition gehalten.According to the invention, this tilting and also other deflections of the component 17 from its upright target position are prevented by introducing an adhesive 5 containing particles 22 into the bore 19. The particles 22 cause fixation of the centering pin 21 in the upright position in the bore 19. Accordingly, the component 17 as a whole is held in its upright desired position.
Diese Wirkung läßt sich verstärken, indem die Partikel 22 aus einem Material mit einer sehr großen Oerflächen-rauhigkeit, z.B. aus Aluminiumoxid, bestehen. Die Oberflächenrauhigkeit der Partikel 22 bewirkt bei einem Zentrierstift 21 aus einem weichen Material, wie z.B. Kunststoff, daß die Partikel 22 wie kleine Widerhaken in den Zentrierstift 21 einschneiden.This effect can be enhanced by making the particles 22 of a material with a very large surface roughness, e.g. made of aluminum oxide. The surface roughness of the particles 22 results in a centering pin 21 made of a soft material, e.g. Plastic that the particles 22 cut into the centering pin 21 like small barbs.
Fig. 4 zeigt eine Leiterplatte 1 auf der ein bedrahtetes Bauteil 23 angeordnet ist. Die Leiterplatte 1 weist zwei durchgehende Bohrungen 25 auf, in die jeweils ein Kontaktstift 27 des Bauteils 23 hinein ragt.Fig. 4 shows a circuit board 1 on which a wired component 23 is arranged. The circuit board 1 has two through bores 25, into each of which a contact pin 27 of the component 23 projects.
Zwischen dem Bauteil 23 und der Leiterplatte 1 ist auch hier wieder ein Partikel 29 enthaltender Kleber 5 angeordnet. Der Kleber 5 dient unter anderem z.B. der Fixierung des Bauteils 23 auf der Leiterplatte 1. Eine solche Fixierung ist z.B. dann erforderlich, wenn das Bauteil 23 von einer ersten Seite her auf die Leiterplatte 1 aufgebracht wird, eine Verlötung der Kontaktstifte 27 an den Bohrungen 25 jedoch von einer gegenüberliegenden zweiten Seite der Leiterplatte 1 her erfolgen soll.Between the component 23 and the printed circuit board 1, an adhesive 5 containing particles 29 is again arranged here. The adhesive 5 is used e.g. the fixation of the component 23 on the printed circuit board 1. Such a fixation is e.g. required if the component 23 is applied to the circuit board 1 from a first side, but the contact pins 27 are to be soldered to the bores 25 from an opposite second side of the circuit board 1.
Ein gewünschter Abstand zwischen dem bedrahteten Bauteil 23 und der Leiterplatte 1 hängt dabei je nach Bauteiltyp sowohl von den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Bauteil 23 und Leiterplatte 1 als auch der Länge der Kontaktstifte 27 in Bezug auf eine Dicke der Leiterplatte 1 ab.A desired distance between the wired component 23 and the circuit board 1 depends, depending on the component type, both on the thermal expansion coefficient of component 23 and circuit board 1 and on the length of the contact pins 27 with respect to a thickness of the circuit board 1.
Um einen möglichst großen Abstand erzielen zu können, sind die Partikel 29 vorzugsweise Ausdehnungspartikel. Ausdehnungspartikel dehnen sich während des Klebevorgangs aus. Hierzu eignen sich z.B. in Granulatform in den Kleber 5 eingebrachte Duroplaste, die beim Erwärmen aufschäumen und dadurch ihr Volumen vergrößern. Diese Partikel 29 vergrößern durch das Ausdehnen einen Abstand zwischen dem Bauteil 23 und der Leiterplatte 1. Auf diese Weise lassen sich auch Abstände realisieren, die größer sind als eine maximale Schichtdicke, in der der Kleber 5 aufgebracht werden kann. Umgekehrt läßt sich ein gewünschter Abstand zwischen Leiterplatte 1 und einem Bauteil 35 verkleinern, indem in den Kleber 5 Schrumpfpartikel 37 eingebracht werden. Schrumpfpartikel 37 sind Partikel, die während des Klebevorgangs schrumpfen und dabei ein Volumen des Klebers 5 und damit den Abstand zwischen dem Bauteil 35 und der Leiterplatte 1 verkleinern. Dies ist z.B. dann von Vorteil, wenn das Bauteil 35 möglichst unmittelbar auf der Leiterplatte 1 angeordnet sein soll. Als Schrumpfpartikel 37 eignen sich z.B. Materialien wie Polyethylen, Polyolefine oder Polyvinylchlorid, wie sie auch zur Herstellung von handelsüblichen Schrumpfschläuchen eingesetzt werden.In order to be able to achieve the greatest possible distance, the particles 29 are preferably expansion particles. Expansion particles expand during the gluing process. Suitable for this purpose are, for example, thermosets introduced into the adhesive 5 in granular form, which foam up when heated and thereby increase their volume. As a result of the expansion, these particles 29 increase a distance between the component 23 and the printed circuit board 1. In this way, distances can also be realized which are greater than a maximum layer thickness in which the adhesive 5 can be applied. Conversely, a desired distance between printed circuit board 1 and a component 35 can be reduced by inserting 5 shrink particles 37 into the adhesive. Shrinkage particles 37 are particles that shrink during the gluing process and thereby reduce the volume of the glue 5 and thus the distance between the component 35 and the printed circuit board 1. This is advantageous, for example, if the component 35 is to be arranged as directly as possible on the printed circuit board 1. Suitable shrink particles 37 are, for example, materials such as polyethylene, polyolefins or polyvinyl chloride, as are also used for the production of commercially available shrink sleeves.
Schrumpfpartikel 37 bieten den großen Vorteil, daß sie eine ausreichende Benetzung der zu verbindenden Oberflächen gewährleisten, ohne daß die Gefahr besteht, daß Kleber 5 überquillt und dadurch den Abstand zwischen den zu verbindenen Teilen vergrößert. Die Leiterplatte weist hierzu vorzugsweise eine Ausnehmung 39 auf, in die der Kleber 5 eingebracht wird. Durch das Schrumpfen der Schrumpfpartikel 37 beim Aushärten des Klebers 5 wird das Bauteil 35 dann zur engen Auflage auf der Leiterplatte 1 gebracht.Shrink particles 37 have the great advantage that they ensure adequate wetting of the surfaces to be connected without the risk of adhesive 5 overflowing and thereby increasing the distance between the parts to be connected. For this purpose, the circuit board preferably has a recess 39 into which the adhesive 5 is introduced. As a result of the shrinkage of the shrinkage particles 37 when the adhesive 5 hardens, the component 35 is then brought into close contact with the circuit board 1.
Fig. 5 zeigt dies am Beispiel einer in die Leiterplatte 1 eingelassenen Elektrode 33 auf der eine Keramik, z.B. ein piezoelektrisches Element, befestigt ist.Fig. 5 shows this using the example of an electrode 33 embedded in the circuit board 1 on which a ceramic, e.g. a piezoelectric element is attached.
Selbstverständlich bedarf es nicht der Leiterplatte 1 , um das Bauteil 35 mit der Elektrode 33 zu verbinden. Die Figuren 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen eine einzelne nicht in eine Leiterplatte integrierte Elektrode 33 mit dem auf der Elektrode 33 angeordneten Bauteil 35 verbunden ist, wobei zwischen dem Bauteil 35 und der Elektrode 33 Kleber 5 aufgebracht ist, der Partikel enthält, die eine Feineinstellung einer Postion des Bauteils 35 auf der Elektrode 33 bewirken.Of course, circuit board 1 is not required to connect component 35 to electrode 33. FIGS. 6 and 7 show exemplary embodiments in which a single electrode 33 which is not integrated in a printed circuit board is connected to the component 35 arranged on the electrode 33, adhesive 5 being applied between the component 35 and the electrode 33 and containing particles which effect a fine adjustment of a position of the component 35 on the electrode 33.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kleber 5 in die Ausnehmung 39 in der Elektrode 33 eingebracht. Er weist vorzugsweise Schrumpfpartikel 37 auf, die ein enges Anliegen des Bauteils 35 auf der Elektrode 33 bewirken.In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, the adhesive 5 is introduced into the recess 39 in the electrode 33. It preferably has shrink particles 37, which cause the component 35 to bear tightly on the electrode 33.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kleber 5 auf die Elektrode 33 aufgebracht. Er weist Partikel 7 einer fest vorgegebenen Größe auf, die einen definierten Abstand des Bauteils 35 von der Elektrode 33 bewirken. Gewünscht ist ein solcher definierter Abstand z.B. wenn eine kapazitive Wechselwirkung zwischen der Elektrode 33 und dem Bauteil 35 besteht.In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the adhesive 5 is applied to the electrode 33. It has particles 7 of a predefined size, which bring about a defined distance between the component 35 and the electrode 33. Such a defined distance is desired, for example, if there is a capacitive interaction between the electrode 33 and the component 35.
Ein großer Vorteil der Verwendung von mit Partikeln versetzten Klebern ist, daß dieser maschinell aufbringbar ist, und somit ohne zusätzlichen Aufwand in moderne voll- oder teilweise automatisierte Herstellungsverfahren integriert werden kann.A great advantage of the use of adhesives mixed with particles is that they can be applied by machine and can therefore be integrated into modern fully or partially automated production processes without additional effort.
Vorzugsweise werden die entsprechenden Bauteile 3, 9, 17, 23, 35 auf die Leiterplatte 1 oder die Elektrode 33 aufgebracht, indem an vorgesehenen Lötstellen Lot 13 aufgebracht wird, auf der Leiterplatte 1 oder der Elektrode 33 an vorgesehenen Klebestellen Kleber 5 aufgebracht wird, die Leiterplatte 1 oder die Elektrode 33 mit Bauteilen 3, 9, 17, 23, 35 bestückt wird, und die Leiterplatte 1 oder die Elektrode 33 in einem Ofen einen Temperaturzyklus durchläuft, bei dem an den Lötstellen eine Lötung erfolgt und der Kleber 5 an den Klebestellen durch Aushärten, durch Ausdehnen und Aushärten oder durch Schrumpfen und Aushärten eine Feineinstellung der Positionierung der Bauteile 3, 9, 17, 23, 35 bewirkt. The corresponding components 3, 9, 17, 23, 35 are preferably applied to the circuit board 1 or the electrode 33 by applying solder 13 to the soldering points provided, and adhesive 5 is applied to the circuit board 1 or the electrode 33 at the provided adhesive points Printed circuit board 1 or the electrode 33 is equipped with components 3, 9, 17, 23, 35, and the printed circuit board 1 or the electrode 33 undergoes a temperature cycle in an oven in which soldering takes place at the soldering points and the adhesive 5 at the adhesive points by curing, by stretching and curing or by shrinking and curing, fine adjustment of the positioning of the components 3, 9, 17, 23, 35 is effected.

Claims

Patentansprüche claims
1. Leiterplatte mit1. PCB with
- einem auf der Leiterplatte (1) angeordneten Bauteil (3, 9, 17, 23, 35),a component (3, 9, 17, 23, 35) arranged on the printed circuit board (1),
- einem zwischen dem Bauteil (3, 9, 17, 23, 35) und der Leiterplatte (1) aufgebrachten Kleber (5),- an adhesive (5) applied between the component (3, 9, 17, 23, 35) and the printed circuit board (1),
- der Partikel (7, 29, 37) enthält, die eine Feineinstellung einer Position des Bauteils (3, 9, 17, 23, 35) auf der Leiterplatte (1) bewirken.- The particle (7, 29, 37) contains, which cause a fine adjustment of a position of the component (3, 9, 17, 23, 35) on the circuit board (1).
2. Leiterplatte nach Anspruch 1 , bei dem die Position ein vorgegebener Mindestabstand zwischen der Leiterplatte (1) und dem Bauteil (3, 9, 35 ) ist, der durch eine Größe der Partikel (7) bewirkt wird.2. Printed circuit board according to claim 1, wherein the position is a predetermined minimum distance between the printed circuit board (1) and the component (3, 9, 35), which is caused by a size of the particles (7).
3. Leiterplatte nach Anspruch 1 , bei dem zwischen der Leiterplatte (1) und dem Bauteil (9) mindestens eine Lotverbindung (13) besteht, deren Dicke gleich der Größe der Partikel (7) ist.3. Printed circuit board according to claim 1, in which there is at least one solder connection (13) between the printed circuit board (1) and the component (9), the thickness of which is equal to the size of the particles (7).
4. Leiterplatte nach Anspruch 1 , bei dem4. Printed circuit board according to claim 1, in which
- das Bauteil (17) einen in eine Bohrung (19) in der Leiterplatte (1) hinein ragenden Zentrierstift (21) aufweist,- The component (17) has a centering pin (21) projecting into a bore (19) in the printed circuit board (1),
- der Kleber (5) in die Bohrung (19) eingebracht ist, und- The adhesive (5) is introduced into the bore (19), and
- die Partikel (7) eine Fixierung des Zentrierstifts (21) in aufrechter Position in der Bohrung (19) bewirken.- The particles (7) fix the centering pin (21) in the upright position in the bore (19).
5. Leiterplatte nach Anspruch 1 , bei dem5. Printed circuit board according to claim 1, in which
- die Partikel des Klebers Ausdehnungspartikel (29) sind,- The particles of the adhesive are expansion particles (29),
- die sich während des Klebevorgangs ausdehnen und dabei einen Abstand zwischen dem- which expand during the gluing process and thereby a distance between the
Bauteil (23) und der Leiterplatte (1) vergrößern. Enlarge component (23) and the printed circuit board (1).
6. Leiterplatte nach Anspruch 5, bei dem6. Printed circuit board according to claim 5, in which
- das Bauteil ein bedrahtetes Bauteil (23) ist,- The component is a wired component (23),
- das in Bohrungen (25) in der Leiterplatte (1) hineinragende Kontaktstifte (27) aufweist.- In the holes (25) in the circuit board (1) protruding contact pins (27).
7. Leiterplatte nach Anspruch 1 , bei dem7. Printed circuit board according to claim 1, in which
- die Partikel des Klebers (5) Schrumpfpartikel (37) sind,- The particles of the adhesive (5) are shrink particles (37),
- die während des Klebevorgangs schrumpfen und dabei einen Abstand zwischen dem- The shrink during the gluing process and thereby a distance between the
Bauteil (35) und der Leiterplatte (1) verkleinern.Reduce the component (35) and the printed circuit board (1).
8. Leiterplatte nach Anspruch 7, bei dem8. Printed circuit board according to claim 7, in which
- der Kleber in eine Ausnehmung (39) in der Leiterplatte (1) eingebracht ist und das Bauteil (35) durch das Schrumpfen der Partikel zur engen Auflage auf der Leiterplatte (1) gebracht ist.- The adhesive is introduced into a recess (39) in the circuit board (1) and the component (35) is brought to close contact with the circuit board (1) by the shrinking of the particles.
9. Elektrode mit9. Electrode with
- einem auf der Elektrode (33) angeordneten Bauteil (35), und- A component (35) arranged on the electrode (33), and
- einem zwischen dem Bauteil (35) und der Elektrode (33) aufgebrachten Kleber (5),- an adhesive (5) applied between the component (35) and the electrode (33),
- der Partikel (7, 37) enthält, die eine Feineinstellung einer Position des Bauteils (35) auf der Elektrode (33) bewirken.- Contains the particles (7, 37) which bring about a fine adjustment of a position of the component (35) on the electrode (33).
10. Verfahren zum Aufbringen eines Bauteils (3, 9, 17, 23, 35) auf einer Leiterplatte (1) oder eine Elektrode (33), bei dem10. A method for applying a component (3, 9, 17, 23, 35) on a circuit board (1) or an electrode (33), in which
- auf der Leiterplatte (1) oder der Elektrode (33) an vorgesehenen Lötstellen Lot (13) aufgebracht wird,- solder (13) is applied to the soldering points provided on the printed circuit board (1) or the electrode (33),
- auf der Leiterplatte (1) oder der Elektrode (33) an vorgesehenen Klebestellen Kleber (5) aufgebracht wird,- Adhesive (5) is applied to the printed circuit board (1) or the electrode (33) at the provided adhesive points,
- die Leiterplatte (1) oder die Elektrode (33) mit Bauteilen (3, 9, 17, 23, 35) bestückt wird, und- The circuit board (1) or the electrode (33) with Components (3, 9, 17, 23, 35) is equipped, and
- die Leiterplatte (1) oder die Elektrode (33) in einem Ofen einen Temperaturzyklus durchläuft, bei dem an den Lötstellen eine Lötung erfolgt und- The circuit board (1) or the electrode (33) goes through a temperature cycle in an oven, in which a soldering takes place at the soldering points and
- der Kleber (5) an den Klebestellen durch Aushärten, Ausdehnen und Aushärten oder durch Schrumpfen und Aushärten eine Feineinstellung der Positionierung der Bauteile (3, 9, 17, 23, 35) bewirkt. - The adhesive (5) at the adhesive points by curing, stretching and curing or by shrinking and curing causes a fine adjustment of the positioning of the components (3, 9, 17, 23, 35).
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