WO2008058782A1 - Elektronische schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten schaltung und verfahren zu deren verbindung mit einer zweiten schaltung - Google Patents

Elektronische schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten schaltung und verfahren zu deren verbindung mit einer zweiten schaltung Download PDF

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    • H05K3/363—Assembling flexible printed circuits with other printed circuits by soldering

Definitions

  • Title Electronic circuit arrangement having at least one flexible printed circuit and method for connecting it to a second circuit
  • the invention relates to an electronic circuit arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for electrically connecting a flexible printed first circuit with a arranged on a rigid substrate second circuit.
  • the object of the invention is to provide an electronic circuit arrangement which avoids the disadvantages mentioned. Likewise, a procedure be presented for connecting two electronic circuits, which avoids the disadvantages mentioned.
  • an electronic circuit arrangement having at least one flexible printed first circuit and at least one second circuit arranged on at least one rigid substrate, wherein at least one first circuit having at least one second circuit is electrically connected to one another via at least one electrical connection. It is envisaged that the at least one first circuit and the at least one second circuit are arranged lying one on top of the other and are connected to one another both electrically and mechanically by means of the electrical connection, wherein the electrical connection is designed as Leitklebe- or solder joint. Notwithstanding the bonding method, therefore, a direct electrical connection of the electronic circuits to be connected is produced, which are laid flat on each other for this purpose. At the contact points electrical connections are applied as Leitklebe- or solder joints, which cause not only the electrical connections, but also a mechanical fixation of
  • Circuits cause relative to each other.
  • all the electrical connections between the electronic circuits in a train, so parallel, are made, so all electrical connections (Leitklebeoder Löteuren) are created in one operation. This provides a significant time advantage over sequential bonding.
  • the flexible printed first circuit is designed as FPC, that is, as a flexible printed circuit.
  • FPC flexible printed circuits
  • These prior art flexible printed circuits can be made in all sorts of ways, for example screen printing et cetera, being very versatile in use and manufacture due to their flexible support.
  • the arranged on a rigid substrate second circuit is based on a DSH (ie a thick-film hybrid device), a DSHB (ie a thick-film hybrid device equipped with components), an LTTC (ie a low-temperature cofired ceramics device), which may be present with or without component mounting or is located on a rigid printed circuit board ,
  • a DSH ie a thick-film hybrid device
  • DSHB ie a thick-film hybrid device equipped with components
  • an LTTC ie a low-temperature cofired ceramics device
  • the second circuit has at least one plated-through hole, which is provided with the Leitklebe- or solder joint.
  • the side not having the components, in particular the side of the second circuit having no conductor track can come into opposition to the first circuit, this being connected to the second circuit at the locations of the via via the conductive adhesive or solder joints arranged there.
  • the components located on the upper side of the rigid substrate and the electronic circuit located there or in the substrate are led out to the side facing the first circuit, via the underside of the second electronic circuit, so that there contact points are formed, which with mating contact points first circuit can be connected and thereby cause both the electrical and the mechanical connection of the circuits.
  • a plurality of circuits are electrically and mechanically connected to a respective rigid substrate via at least one flexible substrate.
  • the rigid substrates are printed circuit boards and / or ceramics, resulting in at least the following combinations: printed circuit board - printed circuit board, printed circuit board - ceramic and ceramic - ceramic.
  • a method for electrically connecting a flexible printed first circuit to a second circuit arranged on a rigid substrate comprising the following steps:
  • the flexible printed first circuit is therefore arranged in order to ensure a certain mechanical stability on a base, this pad is preferably flat or has such a shape as they should have the flexible printed first circuit.
  • a conductive adhesive or solder paste is applied to at least a portion of the first circuit, but also an application to at least a portion of the second circuit or only the second circuit is possible, depending on what type of circuits to be interconnected and / / or components are.
  • the first circuit and the second circuit are then superimposed flat, wherein forcibly the production of the conductive adhesive or soldered electrical connection is made by creating a contact position, in the case of solder and / or conductive adhesive using heat application to melt the solder or To harden the conductive adhesive, in which case the compound is fixed by the solidification of the solder or the conductive adhesive.
  • Figure 1 shows an embodiment of a circuit arrangement according to the invention
  • Figures 2a and 2b is a side view and a plan view of another embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows an electronic circuit arrangement 1 consisting of a flexible printed first circuit 2, which has conductor tracks 4 or other contact points 5 on an upper side, to which at least one second circuit 6, in this exemplary embodiment also a third circuit 7, is arranged.
  • the second circuit 6 and the third circuit 7 essentially have a similar structure, which is not absolutely necessary for the functionality of the invention. Therefore, only the second circuit 6 will be described in more detail below, the statements made for this purpose also apply correspondingly to the third circuit 7.
  • the second circuit 6 consists of a rigid substrate 8 embedded in its interior 9 or arranged on a substrate top 10 components 11 has , which in turn are suitably interconnected in the second circuit 6.
  • Compound 15 is designed as Leitklebe- or solder joint 16, wherein both the contact point 5 and the mating contact point 14 are in contact with the Leitklebe- or solder joints 16.
  • the electrical connection 15 also acts to mechanically fix the second circuit on the first circuit.
  • the flexible printed first circuit 2 is arranged on a preferably flat surface 17, which avoids the formation of sagging regions 18 in the region of the electrical connections 15 (for exaggeration, for clarity), so that a precisely defined opposite of contact points 5 and Counter contacts 14 is possible.
  • the electronic circuit arrangement 1 of FIGS. 2a and 2b essentially corresponds to the electronic circuit arrangement 1 of FIG. 1, so that only the differences are discussed here:
  • the flexible printed first circuit 2 has a recess 19, over which the rigid substrate 8 is arranged.
  • the electrical connections 15 between the rigid substrate 8 and the flexible printed first circuit 2 are arranged in opposite edge regions 20 of the flexible printed first circuit 2 on the substrate surface 10 of the rigid substrate 8.
  • the components 11 arranged in the recess 19 of the flexible printed first circuit 2 like the electrical connections 15, are arranged on the substrate surface 10.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung (1) mit mindestens einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) und einer auf einem starren Substrat (8) angeordneten zweiten Schaltung (6), wobei die beiden Schaltungen (2,6) über mindestens eine elektrische Verbindung (15) miteinander elektrisch verbunden sind. Es ist vorgesehen, dass die beiden Schaltungen (2,6) flächig aufeinanderliegend angeordnet und mittels der elektrischen Verbindung (15) sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung (15) als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) mit einer auf einem starren Substrat (8) angeordneten zweiten Schaltung (6), mit folgenden Schritten: Anordnung der flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) auf einer - vorzugsweise ebenen Unterlage (17), Aufbringen eines Leitklebers oder von Lotpaste auf mindestens - einen Bereich der ersten Schaltung (2) und/oder der zweiten Schaltung (6), Flächiges Aufeinanderlegen der beiden Schaltungen (2,6) unter - Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildeten elektrischen Verbindung (15), wobei im Falle der Lötverbindung und/oder Leitklebeverbindung zusätzlich eine Wärmebeaufschlagung erfolgt.

Description

Beschreibung
Titel Elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten Schaltung und Verfahren zu deren Verbindung mit einer zweiten Schaltung
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung nach Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung mit einer auf einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung.
Stand der Technik
Elektronische Schaltungsanordnungen werden in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens verwendet. Zu ihrer Herstellung werden, je nach Anwendungsbereich, häufig flexible gedruckte Schaltungen verwendet, die mit anderen Schaltungen, die auf einem starren Substrat angeordnet sind, oder mit Anschlüssen nach Außen verbunden werden müssen. Hierzu ist es bekannt, die auf einem starren Substrat angeordneten Schaltungen beziehungsweise die nach Außen führenden Anschlüsse zu bonden, also über Kontaktstellen sowohl an der flexiblen elektronischen Schaltung als auch an der elektronischen Schaltung auf dem starren Substrat Bonddrähte zu befestigen um Bondverbindungen zu erstellen. Daran ist nachteilig, dass das Bonden als sequenzieller Vorgang ausgeführt werden muss, das heißt, jeder einzelne Kontaktpunkt muss vom Bonder angefahren und die Bondverbindung zwischen den jeweils entsprechenden beiden Kontaktstellen hergestellt werden. Dies ist verfahrenstechnisch aufwendig und langwierig und erfordert eine hochpräzise, dabei fehleranfällige Technik, beispielsweise in Form von Roboterarmen, die das Bonding ausführen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Schaltungsanordnung vorzustellen, die die genannten Nachteile vermeidet. Ebenso soll ein Verfahren zum Verbinden zweier elektronsicher Schaltungen vorgestellt werden, das die genannten Nachteile vermeidet.
Offenbarung der Erfindung
Hierzu wird eine elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung und mindestens einer auf mindestens einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung vorgeschlagen, wobei mindestens eine erste Schaltung mit mindestens einer zweiten Schaltung über mindestens eine elektrische Verbindung miteinander elektrisch verbunden sind. Es ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Schaltung und die mindestens eine zweite Schaltung flächig aufeinanderliegend angeordnet und mittels der elektrischen Verbindung sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung als Leitklebe- oder Lötverbindung ausgebildet ist. Abweichend vom Bondverfahren wird folglich eine direkte elektrische Verbindung der miteinander zu verbindenden elektronischen Schaltungen hergestellt, die zu diesem Zweck flächig aufeinander gelegt werden. An den Kontaktstellen werden elektrische Verbindungen als Leitklebe- oder Lötverbindungen aufgebracht, die nicht nur die elektrischen Verbindungen bewirken, sondern auch eine mechanische Fixierung der
Schaltungen relativ zueinander bewirken. Hierbei können sämtliche elektrische Verbindungen zwischen den elektronischen Schaltungen in einem Zuge, also parallel, hergestellt werden, also sämtliche elektrische Verbindungen (Leitklebeoder Lötverbindungen) in einem Arbeitsgang erstellt werden. Dies bewirkt einen erheblichen Zeitvorteil gegenüber dem sequenziellen Bonden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die flexible gedruckte erste Schaltung als FPC ausgebildet, also als ein Flexible Printed Circuit. Diese aus dem Stand der Technik bekannten flexiblen gedruckten Schaltungen können auf alle möglichen Arten hergestellt werden, beispielsweise im Siebdruckverfahren et cetera, wobei sie aufgrund ihres flexiblen Trägers sehr vielseitig in der Anwendung und der Herstellung sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die auf einem starren Substrat angeordnete zweite Schaltung sich auf einem DSH (also ein Dickschichthybridbaustein), einem DSHB (also ein Dickschichthybridbaustein, der mit Bauteilen bestückt ist), einem LTTC (also ein Low Temperature Cofired Ceramics-Baustein) befindet, wobei diese mit oder ohne Bauelement- Bestückung vorliegen kann oder sich auf einer starren bestückten Leiterplatte befindet. Gerade die Verwendung der genannten (DSH, DSHB oder LTTC) zweiten Schaltungen setzte bislang im Stand der Technik bevorzugt den Einsatz des Bonding-Verfahrens voraus. Durch die Verwendung einer starren Leiterplatte ist eine Kombination teurer und kostengünstigerer Leiterplatten in einer gemeinsamen Schaltung möglich, wie zum Beispiel die Kombination von HDI- (High Density Interconnection-) und Standard-Leiterplatten oder allgemein Leiterplatten und Keramiken.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Schaltung mindestens eine Durchkontaktierung aufweist, die mit der Leitklebe- oder Lötverbindung versehen ist. Über die Durchkontaktierung kann die nicht die Bauteile aufweisende Seite, insbesondere die auch keine Leiterbahn aufweisende Seite der zweiten Schaltung in Gegenüberlage zur ersten Schaltung treten, wobei diese mit der zweiten Schaltung an den Stellen der Durchkontaktierung über die dort angeordneten Leitklebe- oder Lötverbindungen verbunden wird. Über die Durchkontaktierungen werden die auf der Oberseite des starren Substrats befindlichen Bauelemente und die dort oder im Substrat befindliche elektronische Schaltung auf die der ersten Schaltung zugewandten Seite, über die Unterseite der zweiten elektronischen Schaltung, herausgeführt, so dass dort Kontaktstellen entstehen, die mit Gegenkontaktstellen der ersten Schaltung verbunden werden können und hierbei sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung der Schaltungen bewirken.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass mehrere Schaltungen auf jeweils einem starren Substrat über mindestens ein flexibles Substrat elektrisch und mechanisch verbunden werden. Die starren Substrate sind Leiterplatten und/oder Keramiken, wobei sich mindestens folgende Kombinationen ergeben: Leiterplatte - Leiterplatte, Leiterplatte - Keramik und Keramik - Keramik. Es wird weiter ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung mit einer auf einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung vorgeschlagen das folgende Schritte aufweist:
- Anordnung der flexiblen gedruckten ersten Schaltung auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage,
- Aufbringen eines Leitklebers oder von Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung und/oder der zweiten Schaltung, Flächiges Aufeinanderlegen der beiden Schaltungen und Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung ausgebildeten elektrischen Verbindung, wobei im Falle der Lötverbindung und/oder Leitklebeverbindung zusätzlich eine Wärmebeaufschlagung erfolgt.
Die flexible gedruckte erste Schaltung wird also, um eine gewisse mechanische Stabilität zu gewährleisten, auf einer Unterlage angeordnet, wobei diese Unterlage vorzugsweise eben ist oder aber eine solche Form aufweist, wie sie die flexible gedruckte erste Schaltung inne haben soll. Als nächster Schritt wird ein Leitkleber oder Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung aufgebracht, wobei aber auch ein Aufbringen auf mindestens einen Bereich auch der zweiten Schaltung oder nur der zweiten Schaltung möglich ist, abhängig davon, welcher Art die miteinander zu verbindenden Schaltungen und/oder Bauteile sind. Die erste Schaltung und die zweite Schaltung werden sodann flächig aufeinandergelegt, wobei zwangsweise die Herstellung der als Leitklebeoder Lötverbindung ausgebildeten elektrischen Verbindung durch Schaffung einer Berührlage erfolgt, im Falle der Löt- und/oder Leitklebeverbindung unter Heranziehung einer Wärmebeaufschlagung, um das Lot schmelzen zu lassen beziehungsweise den Leitkleber zu härten, wobei dann durch die Erstarrung des Lots beziehungsweise des Leitklebers die Verbindung fixiert wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Figuren 2a und 2b eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine elektronische Schaltungsanordnung 1 , bestehend aus einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung 2, die an eine Oberseite 3 Leiterbahnen 4 oder andere Kontaktstellen 5 aufweist, denen gegenüber mindestens eine zweite Schaltung 6, in diesem Ausführungsbeispiel auch eine dritte Schaltung 7 angeordnet ist. Die zweite Schaltung 6 und die dritte Schaltung 7 weisen im Wesentlichen einen gleichartigen Aufbau auf, was für die Funktionsfähigkeit der Erfindung aber nicht zwingend erforderlich ist. Daher wird nachfolgend lediglich die zweite Schaltung 6 näher beschrieben, die hierzu erfolgten Ausführungen gelten entsprechend auch für die dritte Schaltung 7. Die zweite Schaltung 6 besteht aus einem starren Substrat 8, das in seinem Inneren 9 eingebettet oder auf einer Substratoberseite 10 angeordnet Bauelemente 11 aufweist, die ihrerseits in der zweiten Schaltung 6 geeignet miteinander verschaltet sind. Zwischen den Bauelementen 11 , die im Inneren 9 oder an der Substratoberseite 10 angeordnet sind, und einer Substratunterseite 12 bestehen elektrische Durchkontaktierungen 13, die zu an der Substratunterseite 12 gelegenen Gegenkontaktstellen 14 über die elektronische Schaltung ausgebildet sind. Die Gegenkontaktstellen 14 befinden sich in Gegenüberlage zu den Kontaktstellen 5 der flexiblen gedruckten ersten Schaltung. Zwischen den Kontaktstellen 5 und den Gegenkontaktstellen 14 wird eine elektrische
Verbindung 15 als Leitklebe- oder Lötverbindung 16 ausgebildet, wobei sowohl die Kontaktstelle 5 als auch die Gegenkontaktstelle 14 in Berührlage mit den Leitklebe- oder Lötverbindungen 16 stehen. Die elektrische Verbindung 15 wirkt ferner zur mechanischen Fixierung der zweiten Schaltung auf der ersten Schaltung. Für den Vorgang des Verbindens über die Leitklebe- oder Lötverbindung 16 wird die flexible gedruckte erste Schaltung 2 auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage 17 angeordnet, die die Ausbildung von (hier der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellten) durchhängenden Bereichen 18 im Bereich der elektrischen Verbindungen 15 vermeidet, so dass eine genau definierte Gegenüberlage von Kontaktstellen 5 und Gegenkontaktstellen 14 möglich ist.
Die elektronische Schaltungsanordnung 1 der Figuren 2a und 2b entspricht im Wesentlichen der elektronische Schaltungsanordnung 1 der Figur 1 , sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird: Die flexible gedruckte erste Schaltung 2 weist eine Aussparung 19 auf, über der das starren Substrat 8 angeordnet ist. Die elektrischen Verbindungen 15 zwischen dem starren Substrat 8 und der flexiblen gedruckten erste Schaltung 2 ist in gegenüberliegenden Randbereichen 20 der flexible gedruckten erste Schaltung 2 auf der Substratoberfläche 10 des starren Substrats 8 angeordnet. Somit sind die in der Aussparung 19 der flexiblen gedruckten erste Schaltung 2 angeordneten Bauelemente 11 wie die elektrischen Verbindungen 15 auf der Substratoberfläche 10 angeordnet.

Claims

Ansprüche
1. Elektronische Schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung und mindestens einer auf mindestens einem starren Substrat angeordneten zweiten Schaltung, wobei mindestens eine erste Schaltung mit mindestens einer zweiten Schaltung über mindestens eine elektrische Verbindung miteinander elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet dass die mindestens eine erste Schaltung (2) und die mindestens eine zweite Schaltung (6) flächig aufeinanderliegend angeordnet und mittels der elektrischen Verbindung (15) sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung (15) als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die flexible gedruckte erste Schaltung (2) als FPC ausgebildet ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf einem starren Substrat (8) angeordnete zweite Schaltung (6) auf einem DSH, DSHB, LTTC befindet, wobei diese mit oder ohne Bauelement-Bestückung vorliegen kann oder sich auf starren bestückten Leiterplatten befindet.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltung (6) mindestens eine Durchkontaktierung (13) aufweist, die mit der Leitklebe- oder
Lötverbindung (16) versehen ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaltungen (2,6) auf jeweils einem starren Substrat (8) über mindestens ein flexibles Substrat elektrisch und mechanisch verbunden werden.
6. Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) mit einer auf einem starren Substrat (8) angeordneten zweiten Schaltung (6), mit folgenden Schritten: - Anordnung der flexiblen gedruckten ersten Schaltung (2) auf einer vorzugsweise ebenen Unterlage (17),
- Aufbringen eines Leitklebers oder von Lotpaste auf mindestens einen Bereich der ersten Schaltung (2) und/oder der zweiten
Schaltung (6),
Flächiges Aufeinanderlegen der beiden Schaltungen (2,6) unter Herstellung der als Leitklebe- oder Lötverbindung (16) ausgebildeten elektrischen Verbindung (15), wobei im Falle der Lötverbindung und/oder Leitklebeverbindung zusätzlich eine
Wärmebeaufschlagung erfolgt.
PCT/EP2007/059712 2006-11-13 2007-09-14 Elektronische schaltungsanordnung mit mindestens einer flexiblen gedruckten schaltung und verfahren zu deren verbindung mit einer zweiten schaltung WO2008058782A1 (de)

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