DE1814805A1

DE1814805A1 - Elektrische Querverbindung zwischen zwei oder mehreren Leiberebenen von gedruckten Schaltungen

Info

Publication number: DE1814805A1
Application number: DE19681814805
Authority: DE
Inventors: Juergen Duhm
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1968-12-14
Filing date: 1968-12-14
Publication date: 1970-10-01

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG 181 4 8 0 5

7ooo Stuttgart-Zuffenhausen
Hellmuth-Hirth-Str. 42

J. Duhm « 5

Elektrische Querverbindung zwischen zwei oder mehreren Leiterebenen von gedruckten Schaltungen.

Die Erfindung betrifft eine elektrische Querverbindung zwischen zwei oder mehreren Leiterebenen von auf Isolierstoffplatten oder Folien aufgebrachten gedruckten Schaltungen.

Durch die hohe Packungsdichte in den heutigen Geräten der Elektronik werden als Träger der Verdrahtung Isolierstoffplatten mit beidseitig aufgebrachter gedruckter Schaltung oder mehrere Lagen von Isolierstoffplatten mit gedruckten Schaltungen benutzt. Es ergibt sich hieraus die Aufgabe, eine günstige Durchverbindung zwischen den einzelnen Lei= terebenen an gewünschten Stellen zu schaffen.

ßei Isolierstoffplatten mit Leiterbahnen auf beiden Seiten ist vorgeschlagen worden, an den gewünschten Verbindungspunkten Löcher anzubringen, in diese Löcher Niete oder Stifte einzusetzen und diese Niete oder Stifte auf beiden Seiten der Isolierstoffplatte mit den Leiterbahnen zu verlöten, Den Nachteil dieses zusätzlichen Bauelementes und seine schwierige Anbringung suohte man bei einer andren Durchverbindungsart dadurch zu vermeiden« dass in die Löcher an den gewünschten Verbindungsstellen nietartige Gebilde eingesetzt wurden, bei denen beim Löten der einen Seite Zinn bis zur anderen Seite aufsteigt und nach dem Erstarren eine Durchverbindung bildet.

11.11.1968 Wr/Wa ' ./.

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τ η* * ο 18U805

J. Duhm - 5 - 2 -

Um die Nachteile der Durchverbindungsarten mit zusätzlichem Bauteil, schwierige Anbringung, hohe Kosten, zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, die Durchverbindungen durch galvanische Niederschläge auf die Loohwandungen der benötigten Löcher an den Verbindungspunkten zu erreichen. Es zeigte sich, dass oftmals nur eine unsichere Durohkontaktierung erzielt wurde und dass hohe Kosten entstehen.

Bei mehrlagigen gedruckten Schaltungen ist es bekannt, die elektrischen Querverbindungen mittels leitender Stifte vorzunehmen. Diese Stifte oder auch die Anschlussdrähte von eingesetzten Bauteilen sind an den Rändern in Kerben oder in Löchern der Schaltungsplatten geführt. Die Stifte oder Anschlussdrähte können in den Löchern lose sitzen und nur an den Verbindungsstellen mit den betreffenden Leiterbah- nen verlötet sein, sie können aber auch eingepresst sein und durch die Klemmung mit den Leiterbahnen die gewünschte Verbindung herstellen.

Der Nachteil dieser Verbindungsart ist das zusätzliche Bauelement, die genaue Ausrichtung aller übereinanderliegender So Löcher und der unterschiedliche Durchmesser der Löcher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angeführen Nachteile zu vermeiden und eine elektrische Querverbindung zwischen zwei und mehrlagigen Leiterebenen von gedruckten Schaltungen zu schaffen, die einen sicheren Kontakt gewährleistet und ohne zusätzliche Bauelemente auskommt. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass mindestens eine Kupferfolie im Bereich des Loches, in dem die elektrische Quer- oder Durchverbindung geschieht, Lappen aufweist und diese Lappen im Lochbereich durchge- ' zogen oder auf die nächste Leiterebene umgelegt sind und nach dem Löten der gedruckten Schaltung das Lot die elektrische Verbindung zwisohem den Leiterebenen herstellt.

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Hierdurch wird eine wirtschaftliche und sichere elektrische Verbindung zwischen mehreren Leiterebenen von gedruckten Schaltungen erreicht. Die elektrische Querverbindung benötigt kein zusätzliches Bauelement und es ist gleich« ob im Durchverbindungsloch ein Ansohlußstift von Bauelementen eingesetzt ist oder nicht.

Zur Ausgestaltung der Erfindung dient es, wenn die Kupferfolien nur an drei Seiten ausgeschnitten sind und die entstandenen Zungen einseitig auf die in Richtung Lötseite nächsten Leiterebenen umgelegt sind. Dadurch ergibt sich eine Arbeitsvereinfaohung, weil die Lappen nur nach einer Seite umgelegt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Leiterfolien nur ausgeschnitten, so dass beim Bestücken die Anschlußstifte der Bauelemente die Lappen auseinanderdrucken. Es ergibt sich daraus eine gewisse Selbsthalterung der Bauelemente in der Zeit vom Bestücken bis zum Lötvorgang.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Isolierstoffplatten mit den gedruckten Schaltungen zur Erhöhung der Steifigkeit auf eine dicke Trägerplatte aufgebracht sind. Die Verbindung kann dabei durch einen Kleber oder durch die Lappen der Durchverbindung erfolgen.

Auch ist es möglich, dass bei der Verwendung von Leiterfolien di© Lappen der Durchverbindung schon vor dem Verkleben mit den Trägerplatten umgelegt und durch Löten oder Schweissen fixiert sind.

Weitere Vorteile der Erfindung sind auch aus der Beschreibung ersichtlich. In den Zeichnungen zu der Be-Schreibung zeigt:

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Pig. la bis e die Durchverbindung bei einseitig kaschierten

Platten als Ausgangsmaterial;

Fig. 2 die Durchverbindung nach Fig. 1 mit eingesetztem Bauelement;

Fig. 3 die Durchverbindung nach Fig. 1 ohne Bauelement;

Fig. 4a bis ο eine Variante der Durchverbindung nach Fig.l;

Fig. 5a, b eine Durchverbindung mit einseitig abgebogenem Lappen;

Fig. 6a bis ο eine Durchverbindung bei unkaschierten

Platten als Ausgangsmaterial;

Fig. 7 und 8 die Durchverbindung bei mehrlagigen Isolierstoffplatten;

Fig. 9 und Io eine Durchverbindung bei zweiseitig kasohierten Leiterfolien;

Fig„ 11, 12, 13 eine Variante der Durchverbindung bei

Leiterfolien;

Fig. 14, 15, 16 Durchverbindungen bei mehrlagigen Leiterfolien;

Fig. 17a, b eine Durchverbindung mit gleichzeitiger

Anpassung an den Bauelementenanschluss;

Fig. 18 Leiterfolien auf festen Stiftreihen;

Fig. 19 eine Durchverbindung bei mehrlagigen Leiterfolien mit gleichzeitiger Anpassung an den Bauelementenanschluss.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie bei einer einseitig kaschierten Leiterplatte 1 eine zweite Kaschierung aufgebracht und die Durchverbindung hergestellt wird. Nach dem Lochen der einseitig kaschierten Leiterplatte 1 , und eventuellem

j5o Aufrauhen der Oberfläche 3 und Runden der Lochkanten, wird eine mit einer Klebeschicht 4 versehene Kupferfolie 2 unter Einwirkung von Druck und Temperatur auf die vorbehandelte Oberfläche 3 aufgebracht (Fig. Ib). Diese nun zweiseitig kaschierte Leiterplatte 1 wird durch bekannte Verfahren auf beiden Seiten bedruckt bzw. fotochemisch behandelt und das

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gewünschte Leiterbild herausgeätzt (Pig. lc). Die Klebeschicht 4 auf der dem Loch 5 zugewandten Seite der nachträglich aufgebrachten Kupferfolie 2 wirkt als Ätzresisti Geformte Lochnadeln drücken die Kupferfolie 2 im Bereich

. 5 des Loches 5 in Richtung der späteren Lö'tseite durch

(Pig. ld). Die dabei entstehenden Lappen 6 werden auf das . Lötauge der ersten Kaschierung auf der Unterseite der Leiterplatte 1 umgelegt (Pig. le). Beim nachfolgenden Lötvorgang wird die elektrische Verbindung zwischen den beiden Leiterebenen hergestellt.

In Fig. 2 ist eine Leiterplatte 1 mit eingelötetem Bauelement gezeigt, die zur Versteifung auf eine Trägerplatte 7 aufgeklebt wurde. In der linken Hälfte der Figur ist der Lappen 6 nicht umgelegt, im Gegensatz zur rechten Figurenseite. Das Lot 9 verbindet das Bauelement 8 mit den beiden Leiterebenen und diese untereinander.

Fig. J5 zeigt ein© Durchverbindung ohne eingesetztes Bauelement, links mit offen gebliebenem Loch 5* rechts mit Lot 9 geschlossenes Loch 5.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung der Durchverbindung gezeigt. Eine dicke Trägerplatte lo, die gleichzeitig als Versteifungsplatte dient, wird gelocht, mit einer Kupferfolie versehen und das gewünschte Leiterbild 11 aufgebracht. Auf diese Trägerplatte Io wird eine dünne, einseitig mltr einem Leiterbild versehene und gelochte Leiterplatte 12 geklebt. Der Kleber kann entweder aus einer Klebefolie oder aus einem auf die nicht kaschierte Seite der Leiterplatte 12 aufgebrachten Klebefilm 13 bestehen (Fig. 4b). Wie schon beschrieben, wird nun die auf die Isolierstoffplatte Io aufgebrachte Kupferfolie durchgedrückt und die entstandenen Lappen 14 umgelegt. Es ist auch möglich, dass die mechanische Verbindung zwischen der Trägerplatte Io und der Leiterplatte 12 durch die umgelegten Lappen 14 anstatt eines

Klebers erfolgt. /

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Pig. 5 zeigt eine Durchverbindung nach der in Pig. 2 beschriebenen Art. Hierbei ist die nachträglich aufgebrachte Kupferfolie im Lochbereich nur an drei Seiten angeschnitten, so dass eine Zunge 15 entsteht, die einseitig umgelegt ist.

In Fig. 6 ist die Herstellung einer Durchverbindung zwischen zwei Leiterebenen bei unkaschiertem Ausgangsmaterial gezeigt. Eine unkasohierte Isolierstoffplatte 16 wird auf einer Seite mit einer Kupferfolie 17 laminiert und diese nach dem Verkleben mit zu den Löchern 18 in der Isolierstoffplatte 16 konzentrisch verlaufenden kleineren Löchern 19 versehen (Fig. 6a). Danach wird die Kaschierung der zweiten Seite erstellt und das gewünschte Leiterbild auf beiden Seiten erzeugt, wobei die Klebeschichten 2o wieder als Ätzreslst wirken (Fig. 6b). Anschliessend werden die Kaschierungen durclx ^ochnadeln ausgeformt (Flg. 6c rechte Seite) und die entstandenen Lappen 21 umgelegt (Fig. 6c linke Seite). Beim nachfolgenden Lötvorgang werden die beiden Leiterebenen und ein eventuell eingestecktes Bauelement miteinander verbunden.

Die Anwendung der Durchverbindung bei mehrlagigen Leiterplatten ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Eine gelochte Isolierstoffplatte 22 wird nachträglich einseitig mit einer Kupferfolie versehen und das gewünschte Leiterbild 2J> nach bekannten Verfahren erzeugt. Die zweite Seite der Isolierstoffplatte 22 wird nun mit einem Klebefilm versehen (Fig.7a). Die so hergestellten Leiterplatten werden in der gewünschten Anzahl (im Beispiel vier) aufeinandergeklebt. Dabei kann die unterste Isolierstoffplatte 22 beidseitig mit einem Leiterbild versehen sein (Fig. 7b). Danach werden , die Kupferfolien im Bereich der Löcher in schon beschriebener Weise duroh Loohnadeln zu Lappen 25 ausgeformt und in Richtung der späteren Lötseite umgebogen, die Mehrlagen-

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schaltung bestückt und verlötet (Fig. 7c,^% links mit, rechts ohne Bauelement). Das Lot 26 verbindet die einzelnen Leiterebenen und das Bauelement 2? miteinander. Wenn in eines der Durchverbindungslöcher kein Bauelement eingesetzt wird, kann, wenn es nötig erscheint, in das Loch ein kurzer federnder Hohlstift eingefügt-werden. Der Hohlstift kann mit einem höher schmelzendem Lot plattiert sein und beispielsweise durch Widerstandserwärmung mit den Kaschierungen verlötet werden.

Sollen in einer Mehrlagenschaltung vorgelochte zweiseitig kaschierte Leiterplatten 28 verwendet werden, dann ist, wie in Fig. 8 gezeigt, zwischen den einzelnen Leiterplatten 28 die Klebeschicht zu einer KLebe- und Isolierschicht zu erweitern. Die elektrische Durchverbindung geschieht auoh hier durch die schon beschriebenen Lappen ;5o nach dem Lötvorgang.

Sollen nicht alle Ebenen der Mehrlagenschaltungen elektrisch untereinander verbunden werden, so werden die entsprechenden Leiterbahnen nioht bis an die Löcher, in denen die Durchverbindung geschieht, geführt.

Anstatt der Isolierstoffplatten mit Kupferkaschierungen können auch beidseitig kaschierte Leiterfolien verwendet werden. In Fig. 9 und Io sind derartige Leiterfolien 34 auf gelochte Trägerplatten 31, die aus billigem Isoliermaterial bestehen können, beispielsweise durch Kleben, aufgebraaht. Die Klebeschicht 32 kann die Form einer entsprechend der Trägerplatte 31 gelochten Klebefolie haben oder aber schon als KLebefiXm auf der Trägerplatte 31 aufgebracht sein. Nach dem Verkleben werden in einem Lochwerkzeug, das mit entsprechend geformten Lochnadeln bestückt ist, Lappen 37 in der gezeichneten W-eJse in Richtung der Lötseite herausgedrückt. In Fig. 9 ist ein Lötauge 33

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mit drei und in Pig. Io mit vier Lappen 37 gezeichnet. Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterebenen und dem Bauelement 35 wird durch das Lot 30 hergestellt, das, begünstigt durch die vorteilhafte Anpassung des Durehbruches an den Bauelementanschlussquerschnitt und die entstehenden Kapillaren, alle drei zu verbindenden Komponenten zu umfllessen vermag. In Pig. Io ist die Durchverbindung links ohne und rechts mit Bauelement dargestellt.

Da die Durchbrüche erst nach dem Verkleben hergestellt werden, wirken sioh Ungenauigkeiten- zwischen den Leiterbzw. Loohblldern der beiden Lagen weniger aus. Auch eventuell hervorquellender Kleber wirkt weitaus weniger hindernd. Dadurch, dass das Loch 38 in dar Trägerplatte Jl grosser und das Loch in der Leiterfolie kleiner ist als der Bauelementenanschlussquerschnitt, ist ein leichtes Bestüoken und eine gewisse Selbsthalterung der Bauelemente bis zum Lötvorgang gewährleistet.

Wie schon in Pig. 5 beschrieben, ist auch In Pig. Il gezeigt, wie bei Verwendung von Leiterfolien Jk-, die auf Trägerplatten 31 durch eine Klebeschicht 32 aufgebracht sind, die Folien nur an drei Selten ausgeschnitten sind und die dabei entstehende Zunge 37 einseitig auf die Lötseite der Leiterfolie 34 umgelegt ist. Das Lot 36 bewirkt die elektrische Verbindung zwischen dem Bauelement 35 und den Leiterebenen. In Fig. 12 1st die gleiche Durchverbindung wie in Fig. 11 ohne eingesetztes Bauelement.. gezeigt. Es 1st auch möglich, die Leiterfolien ohne Trägerplatte zu verwenden, wenn genügend haltende Stifte von Bauelementen vorhanden sind (Fig. 13).

In Fig. 14 bis 16 sind Durchverbindungen bei mehrlagigen Leiterfolien dargestellt. Eine zweiseitig kaschierte Leiterfolie 39 und eine einseitig kaschierte Leiterfolie 4o

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sind zusammen auf eine Trägerplatt© 31 aufgebrachte Das Lot J6 übernimmt zwischen den einzelnen Leitsrfolien und dem Bauelement 35 die elektrische Verbindung, Die Lappen IbZW₉ Zungen 3? können umgelegt oder zur Halterung der Bauelemente nur durchgedrückt sein (Fig. 14, 15)« Zwei zweiseitig kaschierte Leiterfolien 39 sind. Pig, l6„ durch eine ■ Klebe- und Isolierschicht 4l verbunden. Da in der gezeigten Durchverbindung kein Bauelement eingesetzt ist, sind die ausgeformten Lappen umgelegt und die Leiterebenen werden durch das Lot 36 miteinander verbunden.

Werden unterschiedliche Querschnitte von Bauelementenanschlüssen verwendet, so ist es vorteilhaft, wenn die Leiterfolien 43 im Bereich der Lötaugen 42 nur eingeschnitten sind (Fig. 17a). Je nach Durchmesser der Anschlußstifte der Bauelemente werden nun die entstandenen Lappen mehr oder weniger auseinandergedrückt (Fig„ ITb). Dadurch X'iivd eine gute Anpassung an die Ansohlußstifte und eine gute Kontaktgabe erreicht. Dies© Art der Durchverbindung bei zweiseitig kaschierten Leiterfolien ohne Trägerplatte kann beispielsweise, wie in Fig. l8 dargestellt, zur Verdrahtung bei festen Stiftreihen dienen. Es ist möglich, dass die angespitzten Stifte 45 der Stiftleiste 46 in der Leiterfolie 4? sich ihren eigenen Durchbruch schaffen.

In Fig. 19 ist noch einmal die Anpassung der Durchverbindung bei einer Mehrlagenschaltung gezeigt. Auf eine Trägerplatte 48 sind zwei durch eine. Klebeschicht 49 isolierte beidseitig kaschierte Leiterfolien 5o aufgebracht. In der gezeigten Weise werden im Bereich der Lötaugen 51 Lappen ausgeformt. Beim Bestücken weiten die Anschlußstifte 52 der Bauelemente die-Lappen entsprechend auf. Das Lot 53 stellt die elektrische Verbindung zwischen den Lötaugen der vier Leiterebenen und dem Bauelementenanschluss her.

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Bei Durcliverb indungen von Leiterfolien mit umgelegten Lappen können diese auch schon vor dem Verkleben umgelegt werden und durch Löten oder Schweissen fixiert werden. Die Löcher in·den Trägerplatten und Folien können auch durch bekannte Verfahren der Ätztechnik erstellt werden.

6 Patentansprüche
Blatt Zeichnungen, 19 Pig.

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Claims

J. Duhra - 5 -IX- 18U805 Patentansprüche

1. Elektrische Querverbindung zwischen zwei oder mehreren Leiterebenen von auf Isolierstoffplatten oder Folien aufgebrachten gedruckten Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kupferfolie (2, 17) im Bereich des Loches (5* l8> 38)# in dem die elektrische Quer- oder Durchverbindung geschieht, Lappen (6) aufweist und diese Lappen (6, 14, 21, 25, 3o, 37) im Lochbereich durchgezogen oder auf die nächste Leiterebene umgelegt sind und naeh dem Löten der gedruckten Schaltung das Lot (9, 26, 36, 53) die elektrische Verbindung zwischen den Leiterebenen herstellt.

2. Elektrische Querverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferfolien nur an drei Seiten ausgeschnitten sind und die entstandenen Zungen (15* 37) einseitig auf die in Richtung Lötseite nächsten Leiterebenen umgelegt sind.

3« Elektrische Querverbindung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolien (43, 5o) im Bereich der Lötaugen (42, 51) nur eingeschnitten sind und die Anschlußstifte (44) der Bauelemente die Lappen auseinanderdrücken und somit eine Selbsthalterung der Bauelements erfolgt«,

4* Elektrische Querverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffplatten (1, 12) mit den gedruckten Schaltungen zur Erhöhung der Steifigkeit auf eine diske Trägerplatte (7* lo) aufgebracht sind«,

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5. Elektrische Querverbindung nach Anspruch 1 und 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Isolier st off platt en (1, 12) mit den Trägerplatten (7, Io) durch einen Kleber oder durch die Lappen der Durchverbindung geschieht.

6. Elektrische Querverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von Leiterfolien die Lappen der Durchverbindung schon vor dem Verkleben mit den Trägerplatten umgelegt und durch
Löten oder Schweissen fixiert sind.

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