DE2053221A1

DE2053221A1 - Multi-layer circuit with electrical through-connection

Info

Publication number: DE2053221A1
Application number: DE19702053221
Authority: DE
Inventors: Jürgen 7000 Stuttgart Bad Cannstatt Eith Gebhard 7141 Schwieberdin gen Duhm
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1970-10-29
Filing date: 1970-10-29
Publication date: 1972-05-04

Description

Mehrlagenschaltung mit elektrischer Durchverbindung. Multi-layer circuit with electrical through-connection.

Die Erfindung betrifft eine Mehrlagenschaltung mit elekfrischer Durchverbindung der einzelnen Leiterebenen, bei denen die einzelnen Leiterplatten z.B. aus Phenolharzpapier bestehen.The invention relates to a multilayer circuit with an electrical through connection of the individual conductor levels, where the individual circuit boards are made of phenolic resin paper, for example exist.

Die Bauteiledichte bzw. der VerknUpfungsgrad auf Leiterplatten erzwingt die Benutzung beider Seiten der Leiterplatten für die gedruckte Verdrahtung. Oftmals ist es sogar erforderlich, die gedruckte Schaltung auf mehrere Ebenen auszudehnen.The component density or the degree of interconnection on circuit boards enforces using both sides of the circuit board for printed wiring. Often times it is even necessary to expand the printed circuit to several levels.

Zur Durchverbindung der Leitersysteme bei zweiseitig gedruckten Schaltungen werden unter anderem Kontaktnieten, Verbindungsstifte oder ähnliche Metallteile benutzt. Diese Metallteile stehen auf beiden Seiten der Leiterplatte über und werden, manchmal nach Umbiegen der Enden, mit der gedruckten Schaltung verlötet.For through-connection of the conductor systems in the case of double-sided printed circuits are among other things contact rivets, connecting pins or similar metal parts used. These metal parts protrude on both sides of the circuit board and are sometimes after bending the ends, soldered to the printed circuit.

Beim Durchkontaktieren von Leiterplatten aus einem preiswerten Basismaterial, z.B. Phenolharzpapier, mit einem in ein Aufnahmeloch eingesetzten Metall teil entstehen Schwierigkeiten. Da das Phenolharzpapier während des Lötvorganges gast, wird eine einwandfreie Lötung beeinträchtigt. Ausserdem entstehen nach dem Löten der gedruckten Schaltung grosse mechanische Spannungen durch die sich relativ stark in ihrer Dicke ändernden Leiterplatte, wodurch Risse in der Lötstelle des Metallteiles hervorgerufen werden.When plating through circuit boards made of an inexpensive base material, e.g. phenolic resin paper, with a metal part inserted into a receiving hole Trouble. Since the phenolic resin paper gasses during the soldering process, a Correct soldering impaired. In addition, after soldering the printed Circuit large mechanical tensions due to which are relatively strong in their thickness changing circuit board, causing cracks in the soldering point of the metal part will.

Durch Verwendung von Epoxydglas-Hartgewebe können die vorstehenden Schwierigkeiten weitgehend beseitigt werden. Aus Kostengründen ist diese Lösung jedoch unbefriedigend.By using epoxy glass hard fabric, the above Difficulties are largely eliminated. For cost reasons, this solution is but unsatisfactory.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der galvanischen Durchverbindung der einzelnen Leiterebenen von Mehrlagenschaltungen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr teuer, insbesondere, da man hierbei aus Qualitätsgründen Epoxydglas-Hartgewebe verwenden sollte. Bei der Verwendung eines billigeren Materials, z.B. Phenolharzpapier, ergeben sich fehlerhafte Verbindungen.Another possibility is the galvanic through connection of the individual conductor levels of multilayer circuits. However, this procedure is very expensive, especially since epoxy glass hard fabric is used for quality reasons should use. When using a cheaper material, e.g. phenolic resin paper, faulty connections result.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mehrlagenschaltung mit Leiterplatten z.B. aus Phenolharzpapier mit einer sicheren und kostengünstigen elektrischen Durchverbindung anzugeben.It is the object of the invention to provide a multilayer circuit with printed circuit boards E.g. made of phenolic resin paper with a safe and inexpensive electrical through connection to specify.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Mehrlagenschaltung aus zwei oder mehr einfachkaschierten einzelnen Leiterplatten oder aus einfach und doppelt kaschierten Leiterplatten gebildet wird und die elektrische Durchverbindung durch eingesetzte und verlötete elastische Bauteile hergestellt ist.According to the invention, this is achieved in that the multilayer circuit from two or more single-laminated individual circuit boards or from simple and double-laminated circuit boards is formed and the electrical through connection is made by inserted and soldered elastic components.

Durch die Aufteilung einer bisher zweiseitigen Platte in zwei einseitige Platten werden die mechanischen Spannungen beim Durchverbinden vermieden. Der durch die Aufteilung einer Platte in zwei Platten entstehende Spalt sorgt dafür, dass die bei Temperaturschwankungen entstehenden Dickenänderungen der Platten nicht auf die Lötstelle wirksam werden und somit die Lötstellen mechanisch nicht belastet sind.By dividing a previously two-sided plate into two one-sided The mechanical stresses when connecting panels are avoided. The through the division of a plate into two plates ensures that the changes in thickness of the panels that occur with temperature fluctuations do not show the soldering point become effective and thus the soldering points are not mechanically stressed are.

Die besondere Anordnung und die Aufteilung in einzelne Leiterplatten erlaubt die Verwendung von bekannten teilweise elastischen Durchverbindungsgliedern auch bei Leiterplatten aus Phenolharzpapier. Dies bedeutet eine grosse Kostensenkung für Mehrlagenschaltungen, da die mechanische Durchversindungstechnik an sich schon wirtschaftlicher ist und ohne Qualitätseinbuße billigere Basismaterialien verwendetw &n können. Ausserdem ergibt sich eine hohe @it bei dieser Methode der elektrischen Durchdiese Art sehr elastisch ist und Risse oder augen nicht auftrenten.The special arrangement and the division into individual circuit boards allows the use of known partially elastic through connecting links also for printed circuit boards made of phenolic resin paper. This means a great reduction in costs for multilayer circuits, since the mechanical Through connection technology is already more economical in itself and cheaper base materials without any loss of quality usedw & n can. In addition, this method results in a high @it the electrical one by this type is very elastic and cracks or eyes do not appear.

Einsetzen der Bauteile für die Durchvernaung @u, @hrleisten, sind die mit den Löchern für die Rauteile konnentrisch angeordneten Löcher in den Leiterplatten, In dene., kein Kontakt mit den Bauteilen entstehen oll, in ch@ Durchmesser wesentlich grösser. als die cha@ f@@ die Bauteile. Inserting the components for the sewing through @u, @ ear strips, are the holes in the printed circuit boards conentrically arranged with the holes for the diamond parts, In dene., No contact with the components occurs oll, in ch @ diameter essential greater. than the cha @ f @@ the components.

E @@@. wird anhand von Zeichnungen zweier Ausfühngsher @@@@@ beschrieben. Es zeigt : ig. 1 shchrlagenschaltung mit zwei Leiterebenen @ elektrischen Durchverbindung im Schnitt; Fig. - Lagenschaltung nach Fig. 1 in der Draufind nrlagenschaltung mit mehreren Leiterebenen fett. E @@@. is described on the basis of drawings from two executives @@@@@. It shows: ig. 1 hammer circuit with two conductor levels @ electrical through-connection on average; Fig. - Position circuit according to Fig. 1 in the top view with position circuit several conductor levels in bold.

teine Mehrlagenschaltung mit zwei leiterebenen @@ges@ @@@ @@ese Mehrlagenschaltung ist aus zwei einfach-Aser @@ en Iterplatten 1 hergestellt, die mit den un-Asche @@er ?ten aneinander gelegt sind. Die äussere den Leiterplatte 1 ist beispielsweise die eite und die unterste Seite der Mehrlagendie Lötseite. Zur elektrischen Verbindung der @en liegenden Leiterebenen wird in ein beide Seite ;%tt 1 verbindendes Loch 2 ein metallisches Bauteil 3 einge @@@@. Die Löcher 2 sind von Lötaugen 4 umgeben.A multi-layer circuit with two conductor levels @@ ges @ @@@ @@ ese multi-layer circuit is made from two simple Aser @@ en iter plates 1, those with the un-ashes @@ er? ten are laid together. The outer the circuit board 1 is for example the side and the bottom side of the multilayer are the solder side. For electrical connection the @en lying conductor levels is in a hole connecting both sides;% tt 1 2 a metallic component 3 inserted @@@@. The holes 2 are surrounded by soldering eyes 4.

die mit den jeweiligen Leiterebenen in Verbindung stehen können. Das Bauteil 3 ist ein bekanntes Durchverbindungselement, das nur von einer Seite gelötet zu werden braucht, da in den vorhandenen Kapilaren das flüssige Lötzinn 5 aufsteigt und die elektrische Verbindung zwischen den beiden Lötaugen 4 herstellt.which can be connected to the respective managerial levels. That Component 3 is a well-known through connection element that is only soldered from one side needs to be, since the liquid solder 5 rises in the existing capillaries and the electrical connection between the two soldering eyes 4 is established.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn derartige Mehrlagenschaltungen eine Dicke von 1,6 Millimeter aufweisen. Die Aufteilung dieses Maßes auf die beiden Leiterplatten 1 ist beliebig. Es kann zweimal o,8 Millimeter oder 1 Millimeter plus o,6 Millimeter für die Leiterplattenstärke gewählt werden.It has proven to be advantageous if such multilayer circuits have a thickness of 1.6 millimeters. The division of this measure between the two PCB 1 is arbitrary. It can be twice o, 8 millimeters or 1 millimeter plus o.6 millimeters can be chosen for the printed circuit board thickness.

In Fig. 2 ist die Mehrlagensohaltung in der Draufsicht dargestellt. An das Lötauge 4, in dem das Bauteil.3 eingesetzt ist, schliessen sich nach zwei Seiten Leiterbahnen 6 an.In Fig. 2, the multilayer holding is shown in plan view. The solder eye 4, in which the component 3 is inserted, close after two Pages conductor tracks 6 on.

Daß Material der Leiterplatten 1 besteht z.B. aus Phenolharzpapier und es werden handelsübliche Durchverbinder verwendet. Im Gegensatz zu doppelt kaschierten Leiterplatten, bei denen diese Durohverbinder nur verwendet werden können, wenn ala Basismaterial das kostspiellge Epoxydglas-Hartgewebe eingesetzt wird, ergibt sich bei der beschriebenen Anordnung eine sehr gute Qualität der Durchverbindung auch bei Verwendung von Phenolharzpapier als Basismaterial, da der durch die Aufteilung einer Platte in zwei Platten entstehende Spalt dafür sorgt, dass die bei Temperaturschwankungen entstehenden Dickenänderungen der Platten nicht auf die Lötstelle wirksam worden und somit die Lötstellen en chanisch nicht belastet sind.The material of the circuit boards 1 is made of phenolic resin paper, for example and commercially available through connectors are used. In contrast to double-laminated Printed circuit boards on which these Durohconnectors can only be used if ala base material the costly epoxy glass hard fabric is used, results With the arrangement described, the quality of the through connection is very good even when using phenolic resin paper as the base material, as this is due to the division One plate in two plates ensures that the gap in the event of temperature fluctuations resulting changes in the thickness of the plates did not have an effect on the solder joint and thus the soldering points are not mechanically stressed.

In Fig. 3 und 4 sind nach dem oben beschriebenen System hergestellte Mehrlagenschaltungen mit Leiterplatten aus Phenolharzpapier gezeigt. Die Mehrlagenschaltung in Fig. 3 ist aus drei mit jeweils einer Leiterebene versehenen Leiterplatten 1 aufgebaut. Die Leiterplatten 1 sind so aneinandergefügt, dass zwei Leiterplatten 1 mit ihren unkaschierten Seiten gegeneinander weisen und die dritte Leiterplatte 1 daraufgelegt ist, wobei deren kaschierte Seite nach aussen zeigt.3 and 4 are produced according to the system described above Multilayer circuits shown with printed circuit boards made of phenolic resin paper. The multilayer circuit in Fig. 3 is made up of three, each with a ladder level Printed circuit boards 1 built. The circuit boards 1 are joined together that two Printed circuit boards 1 with their unclad sides facing each other and the third Circuit board 1 is placed on it, with its laminated side facing outwards.

Im linken Teil der Fig. 3 ist eine elektrische Verbindung aller drei Leiterebenen dargestellt, es werden die Lötaugen 7, 8 und 9 miteinander verbunden. Hierzu wird, wie schon beschrieben, für die beiden oberen Leiterplatten 1 ein Bauteil 3 verwendet, das die Lötaugen 7 und 8 verbindet. In der untersten Leiterplatte 1 ist an der Durchverbindungsstelle ein grösseres Loch lo vorgesehen, dessen Durchmesser etwas grösser als der Durchmesser des darunter befindlichen Lötauges 8 ist. Zur Verbindung der Lötaugen 7 und 8 mit dem Lötauge 9 wird ein Drahtwinkel 11 durch das Loch lo in das Bauteil 3 eingesetzt. Der eine Schenkel des Drahtwinkels 11 liegt auf dem Lötauge 9 auf und der andere Schenkel steckt im Bauteil 3. Nach dem Lötvorgang verbindet das Lot 12 alle Leiterebenen miteinander.In the left part of Fig. 3 is an electrical connection of all three Conductor levels shown, the pads 7, 8 and 9 are connected to one another. For this purpose, as already described, a component is required for the two upper circuit boards 1 3 is used, which connects the pads 7 and 8. In the bottom circuit board 1 a larger hole lo is provided at the through-connection point, the diameter of which is slightly larger than the diameter of the solder eye 8 located underneath. To the Connection of the soldering eyes 7 and 8 with the soldering eye 9 is a wire angle 11 through the hole lo inserted into the component 3. One leg of the wire angle 11 is located on the solder eye 9 and the other leg is in the component 3. After the soldering process the solder 12 connects all conductor levels with one another.

Durch den sogen im Drahtwinkel 11 ist dieser sehr elastisch und kann Bewegungen auffangen.Due to the suction in the wire angle 11, this is very elastic and can Catch movements.

Die nach dem Löten während der Abkühlung entstehende unterschiedliche Schrumpfung der Leiterplatten und des Durchverbindungagliedes, bestehend aus dem Bauteil 3 und dem Drahtwinkel. 11, kann sich ausgleichen, da alle drei Leiterplatten bei dieser Anordnung ungestört auf ihre ursprüngliche Dicke zurüokgehen können. Ausdehnungen werden auch durch die Spalten zwischen den Leiterplatten 2 sowie dem Bogen in Drahtwinkel 11 sicher aufgefangen.The different ones that arise after soldering during cooling Shrinkage of the circuit boards and the interconnection member consisting of the Component 3 and the wire angle. 11, can balance out, as all three circuit boards can go back to their original thickness undisturbed with this arrangement. Expansions are also through the gaps between the circuit boards 2 and the Arches safely caught in wire angle 11.

Im rechten Teil der Fig. 3 ist eine elektrische Verbindung zwischen den äußeren Leiterebenen, dargestellt durch die Lötaugen 13, gezeigt. Auch hier wird ein Bauteil 3 und ein Drahtwinkel 11 als Durchverbindungsglied verwendet und durch das Lot 12 die elektrische Verbindung hergestellt.In the right part of Fig. 3 is an electrical connection between the outer conductor levels, represented by the Pads 13 are shown. Here, too, a component 3 and a wire angle 11 are used as a through-connecting link and through the solder 12, the electrical connection is established.

Die Mehrlagenschaltung in Fig. 4 ist aus einer beidseitig und zwei einseitig kaschierten Leiterplatten 14 und 1 zusammengesetzt. Dabei wird die beidseitig mit einer Leiterebene versehene Leiterplatte 14 von den einfachkaschierten Leiterplatten 1 derart umschlossen, dass deren Leiterebenen nach aussen weisen. Auch hier wird die elektrische Verbindung der einzelnen Leiterebenen an den gewünschten Stellen durch die eingelöteten und schon beschriebenen, teilweise elastischen Durchverbindungsglieder vorgenommen. So zeigt die linke der drei Durchverbindungen in Fig.4 die elektische Verbindung zwischen der oberen Leiterebene der Leiterplatte 14 und der Leiterebene der unteren Leiterplatte 1. Zur Anbringung des Bauteiles 3 muss wieder das Loch lo in der oberen Leiterplatte auf den Durchmesser des darunter befindlichen Lötauges erweitert sein.The multilayer circuit in FIG. 4 is made up of one on both sides and two printed circuit boards 14 and 1 laminated on one side. This is done on both sides with a conductor level provided circuit board 14 from the single-laminated circuit boards 1 enclosed in such a way that their conductor levels point outwards. Here too will the electrical connection of the individual conductor levels at the desired points by the soldered in and already described, partially elastic through-connecting links performed. So the left of the three through connections in Figure 4 shows the electrical Connection between the upper conductor level of the circuit board 14 and the conductor level of the lower circuit board 1. To attach the component 3, the hole lo in the upper circuit board to the diameter of the solder eye below be extended.

Die mittlere der drei elektrischen Durchverbindungen ist wie die linke gestaltet und verbindet die untere Leiterebene der Leiterplatte 14 mit der Leiterebene der oberen Leiterplatte 1. Auch hier ist ein vergrössertes Loch lo in der Leiterplatte 1 unter dem Bauteil 3 angeordnet.The middle of the three electrical through connections is like the left one designed and connects the lower conductor level of the circuit board 14 with the conductor level of the upper circuit board 1. Here, too, there is an enlarged hole lo in the circuit board 1 arranged under the component 3.

Die rechte Durchverbindung in Fig. 4 stellt den Kontakt zwischen den äusseren Leiterebenen und der oberen der Leiterplatte 14 her. Dazu wird ausser dem Bauteil 3 noch ein Drahtwinkel 11 verwendet, der die oberste Leiterebene mit dem Bauteil 3 verbindet. Ebenso wie bei den vorhergegangenen Durohverbindungen muss die an das Bauteil 3 angrenzende Leiterplatte 1 ein vergrössertes Loch lo aufweisen.The right through connection in Fig. 4 provides the contact between the outer conductor levels and the upper one of the circuit board 14. In addition to the Component 3 still uses a wire angle 11 that connects the top conductor level with the Component 3 connects. As with the previous Duroh connections the printed circuit board 1 adjoining the component 3 has an enlarged hole lo.

3 Patentansprüche 2 Blatt Zelohnungen mit 4 Figuren3 claims 2 sheets of reward with 4 figures

Claims

Eligibility with electrical through-connection of conductor levels, in which the individual consists e.g. of phenolic resin paper, @notes that the Multi-layer circuit @ more single-laminated single 1 or from single and double Laminating slide is formed and the electrical @ng through inserted and soldered Luteile (3, 11) is made.

Solution according to claim 1, characterized in that the components (3) connected a (1 or 14) at these points on the facing side no soldering eyes wear.

Lltung according to claim 1 and 2, characterized in that the with the holes (2) for the concentrically arranged holes (lo) r plates in which no contact with the t should be larger in diameter than the holes (2) for the