DE2524581A1

DE2524581A1 - Flexible gedruckte schaltung

Info

Publication number: DE2524581A1
Application number: DE19752524581
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing Grad Andrascek; Alfred Ing Grad Groeber; Hans Ing Grad Hadersbeck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1975-06-03
Publication date: 1976-12-23
Also published as: SE7606217L; FR2313843A1; US4121044A; GB1497240A; IT1081074B; AT352205B; JPS51147764A; ATA340076A; FR2313843B1; BE842555A; CH600734A5; NL7605954A

Description

SIEKSIIS AKTISlTGESELLSCHAi¹I Künchen 2, den Berlin und Künchen Wi-ttelsoacherplatz 2

^VPA 75 P 7 0 7 7 BRD

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Flexible gedruckte Schaltung '^J£HvJO '

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible gedruckte Schaltung mit beidseitig auf eine Isolierfolie aufgebrachten Leiterbahnen und mindestens einem durchkontaktierten Loch, \/obei die Durchkontaktierung über das beidseitig metallkaschierte Kernmaterial des Loches und ein Lot hergestellt ist sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Bei gedruckten Schaltungen, die beidseitig Leiterbahnen tragen, v/erden die Durchkontaktierungen in der Regel in Form Ton Bohrungen hergestellt, deren Wandungen stromlos und galvanisch metallisiert werden. Die Herstellung derartiger Durch— kontaktierungen in einer naß-cheaisch-galvanischen Linie ist jedoch aufwendig und teuer, nachteilig ist ferner, daß neben den Wandungen der Bohrungen auch die Außenflächen galvanisch verstärkt v/erden. Diese Verstärkung der Außenflächen, die nur durch zusätzliche kostspielige Maßnahmen verhindert werden kann, würde bei flexiblen gedruckten Schaltungen zu einer unerwünschten Verschlechterung der Flexibilität führen.

.Es wurde daher auch schon eine andere Möglichkeit zur Durchkontaktierung flexibler gedruckter Schaltungen beschrieben, wonach die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Leiterebenen über das beidseitig metallkaschierte Kernmaterial der Löcher und ein Lot hergestellt werden (DT-OS 1 814 805). Zur Herstellung einer derartigen Durchkontaktierung wird das Kernmaterial eines Loches durch radial verlaufende Schnitte in drei oder vier Lappen aufgeteilt, die zur Lotseite hin durchgedrückt werden. Nach dem Einsetzen von Anschlußstiften

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Y/ird dann von der Lötseite her flüssiges Lot zugeführt. Sollen Durchkontaktierungen ohne Ansclilußstifte hergestellt v/erden, so werden die Lappen vor dem Löten auf die Lötseite umgelegt.

Das Schneiden und Durchdrücken der Lappen erfolgt in einem Lochwerkzeug, das mit entsprechend geformten Lochnadeln bestückt ist. Da diese Lochnadeln stirnseitig mit Schneiden versehen sind, ist ihre Herstellung aufwendig und teuer. Außerdem wird bei diesen bekannten flexiblen gedruckten Schaltungen der Lbtfluß im Durchkontaktierungsbereich behindert und im wesentlichen auf die Lötseite beschränkt. Zwischen einem eingesetzten Anschlußstift und den Lappen verbleiben nur drei oder vier Öffnungen, die so klein sind, daß durch sie nur wenig flüssiges Lot von der Lötseite zur gegenüberliegenden Bestükkungsseite aufsteigen kann. Zusätzlich kann das Aufsteigen des Lotes durch Risse behindert werden, die bei der starken Verformung der Lappen in den Metallkaschierungen entstehen. So kann der Lotfluß bereits durch feine Haarrisse in der Ketallkaschierung gestoppt werden. Durch diese Behinderung des Lotflusses wird die mechanische und elektrische Punktionssicherheit der Durchkontaktierungen erheblich beeinträchtigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine flexible gedruckte Schaltung anzugeben, deren Durchkontaktierungen einfacher herzustellen sind und eine hohe Punktionssicherheit aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine flexible gedruckte Schaltung der eingangs genannten Art vor, wobei das Kernmaterial entlang einer nicht geschlossenen Linie vom Rand des Loches abgetrennt und zur Lötseite hin ausgebogen ist. Das Kernmaterial eines Loches bildet also nur einen Lappen, der durch Stanzen unter Verwendung einer einfach geformten

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Lochnadel hergestellt werden kann. Da für die Länge dieses Lappens der gesamte Lochquerschnitt ausgenutzt wird, ergibt sich auch "bei kleinen Abmessungen eine genügend große Fläche, die beim Löten vom flüssigen Lot benetzt wird. Das flüssige Lot kann von der Lötseite zur gegenüberliegenden Bestükkungsseite ungehindert aufsteigen, da auch bei eingesetztem Anschlußstift mit Sicherheit ausreichend große Öffnungen für den Durchfluß des Lotes vorhanden sind. Der Lotfluß zur Bestückungsseite hin wird zusätzlich dadurch begünstigt, daß die obenliegende Metallkaschierung des ausgebogenen Lappens beim Löten unmittelbar vom Lot benetzt wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die schwache Verformung des Lappens, durch welche eine Beschädigung der Metallkaschierungen mit Sicherheit ausgeschlossen wird.

Vorzugsv/eise ist die nicht geschlossene Linie in 3?orm eines Kreisbogens ausgebildet. Hierdurch ergibt sich ein im wesentlichen kreisrunder Querschnitt des Loches, der die Ausbreitung des Lotes begünstigt und die Layoutersteilung der Schaltung vereinfacht. Beträgt der dem Kreisbogen zugeordnete Zentriwinkel 100° bis 130°, so ergibt sich ein genügend großer Lochquerschnitt für das Einsetzen eines Anschlußstiftes und für den Durchfluß des Lotes, während das den Lappen bildende Kernmaterial am verbleibenden Lochrand mechanisch fest verankert ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der flexiblen gedruckten Schaltung ist das Kernmaterial um einen Winkel zwischen 40° und 50° zur Lötseite hin ausgebogen. Dieser Winkelbereich ist bei einer Durchkontakt ierung ohne Anschlußstift für die Ausbreitung des Lotes besonders günstig. Andererseits ist ein weiteres Ausbiegen des Kernmaterials beim Einsetzen eines Anschlußstiftes leicht möglich. Vorzugsweise ist das Kernmaterial bei eingesetztem Anschlußstift um einen Winkel zwischen

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60° und 80° federnd zur Lötseite hin ausgebogen. Das federnde Aufbiegen des Kernmaterials "beim Einsetzen eines Anschlußstiftes bewirkt eine Selbsthalterung des Anschlußstiftes. Eine zusätzliche Fixierung des Anschlußstiftes vor dem Löten ist somit nihht mehr erforderlich.

Die vorliegende Erfindung gibt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen flexiblen gedruckten Schaltung an. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Leiterbahnen mindestens ein Loch gestanzt wird, wobei das Kernmaterial des Loches mit Hilfe einer stirnseitig abgeschrägten Lochnadel entlang einer nicht geschlossenen Linie vom Rand des Loches abgetrennt und gleichzeitig zur Lötseite hin ausgebogen wird und daß dann ggf. nach dem Einsetzen eines Anschlußstiftes von der Lötseite her flüssiges Lot zugeführt v/ird. Mit Vorteil wird eine Lochnadel verwendet, deren Stirnseite um einen Winkel zwischen 40° und 50° abgeschrägt ist. Pur die Herstellung einer Durchkontal'tierung sind also nur zwei Verfahrensschritte erforderlich, nämlich das Stanzen und das Löten. Pur das gleichzeitige Stanzen mehrerer Durchkontaktierungen können Vielfachwerkzeuge eingesetzt werden, während das Löten in einem Schwall- oder Wellenbad vorgenommen werden kann.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figuren 1 b.iä 3 zeigen verschiedene Stadien bei der Herstellung einer flexiblen gedruckten Schaltung und die Figuren 4 und 5 fertiggestellte Durchkontaktierungen ohne Anschlußstift bzw. mit eingesetztem Anschlußstift·

Gemäß Figur 1 geht man bei der Herstellung der flexiblen gedruckten Schaltung von einem flexiblen Laminat aus, das aus

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einer Isolierfolie 1 nit beidseitig aufkaschierten Kupferfolien 2 bzv/. 3 "besteht. Zwischen der Isolierfolie 1, die "beispielsweise aus Polysid "besteht und den Kupferfolien 2 "bzw. 3 "befinden sich Schichten eines Klebers, die "beispielsweise 15/um stark sind. Diese KleTberschichten sind zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung nicht abgebildet. Bei einer Stärke der Isolierfolie 1 von 25/uni und jeweils 35/um starken Kupferfolien 2 bzw. 3 ergibt sich somit eine Gesamtstärke des flexiblen Laminats von 125/um.

Zur Herstellung der Leiterbilder werden bekannte Verfahren angewandt, beispielsweise das Photoätzverfahren. Hierbei werden die Kupferfolien 2 und 3 im tfege eines photolithographischen Prozesses mit Ätzmasken bedeckt und anschließend die nicht den gewünschten Leiterbildern entsprechenden Bereiche herausgeätzt.

Figur 2 zeigt im Ausschnitt eine Durchkontaktierungsstelle der flexiblen gedruckten Schaltung, deren obenliegende Bestükkungsseite mit 4 und deren untenliegende Lötseite mit 5 bezeichnet ist. Auf den gegenüberliegenden Seiten der Isolierfolie 1 befinden sich Lötaugen 21 und 31» von denen Leiterbahnen 22 bzv/. 32 wegfübran. Zur Herstellung der Durchkontaktierungen wird die flexible gedruckte Schaltung in ein Vielfachwerkzeug eingelegt, in welchem sie mit der Lötseite 5 auf einer Schnittplatte 6 aufliegt und so ausgerichtet ist, daß die für die Durchkontaktierung vorgesehenen Stellen genau über Löchern 61 der Schnittplatte zu liegen kommen. Senkrecht über den Löchern 61 angeordnete Lochnadeln 7 des Vielfachwerkzeugs werden in Pfeilrichtung so nach unten bewegt, daß Löcher 8 gestanzt v/erden. Das Kernmaterial eines Loches 8, das aus einem Eereich der Isolierfolie 1 und Bereichen 23 bzw. 33 der Kupferfolien bzw. 3 zusammengesetzt ist, wird hierbei nicht vollständig abgetrennt, sondern in Form eines Lappens 9 um einen Winkel β

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zur Lötseite 5 Mn ausgebogen. Dieses teilweise Ausstanzen des Lappens 9 wird dadurch erreicht, daß die Stirnseite der Lochnadel 7 um einen Winkel S abgeschrägt ist und daß der Stanzhub der Lochnadel 7 in der gezeichneten Lage durch einen Anschlag begrenzt wird.

Figur 3 zeigt die in Figur 2 dargestellte Durchkontaktierungsstelle in der Draufsicht. Das Kernmaterial des Loches 8 ist entlang eines Kreisbogens 11 vom Rand des Loches 8 abgetrennt und in Fona eines Lappens 9 zur Lötseite 5 hin ausgebogen. Der dem Kreisbogen 11 zugeordnete Zentriwinkel ist mit ot bezeichnet.

Figur 4 zeigt die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Durchkontaktierungsstelle nach dem Löten. Das von der Lötseite 5 aus einem Schwall- oder Wellenbad zugeführte Lot 12 steigt von der Lötseite 5 zur Bestückungsseite 4 auf und benetzt die Lötaugen 21 und 31 sowie die Eupferfolien 23 und 33 des Lappens 9. Durch die gleichmäßige Ausbreitung des Lotes 12 ist eine elektrisch und mechanisch zuverlässige Durchkontaktierung gevf ährleistet.

Figur 5 zeigt die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Durchkontaktierungsstelle mit eingesetztem Anschlußstift nach dem Löten. Der Anschlußstift 13* der einen quadratischen Querschnitt besitzt und zu einem Bauteil oder einer Federleiste gehören kann» dehnt den Lappen 9 beim Einsetzen federnd auf, so daß er um einen Winkel Jf" zur Lötseite 5 hin ausgebogen ist. Durch dieses federnde Aufdehnen des Lappens 9 wird eine Selbsthalterung des Anschlußstiftes 13 bewirkt. Anschließend wird von der Lötseite 5 her aus einem Schwall- oder tauchbad ein Lot 14 zugeführt, das zwischen dem Rand des Loches 8 und den Anschlußstift 13 zur Bestückungsseite 4 aufsteigt. Hierbei werden die Lötaugen 21 und 31 * die Eupferfolien 23 und 33 des Lappens 9

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und der Anschlußstift 13 vom Lot 14 "benetzt. Durch die gleichmäßige Ausbreitung des Lotes 14 ist eine elektrisch und mechanisch zuverlässige Durchkontaktierung gewährleistet.

lieben dein vorstehend beschriebenen Anschlußstift mit quadratischem Querschnitt können auch Anschlußstifte nit anderen wie runden oder rechteckigen Querschnitten verwendet werden. Bei der Festlegung der Abmessungen ist lediglich darauf zu achten, daß zwischen^ den Anschlußstiften und den Rändern der Löcher genügend große Öffnungen verbleiben, die das Aufsteigen des Lotes ermöglichen. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird beispielsweise eine Stansnadel 7 mit einem Durchmesser von 1,2 mm und einer umcT = 45° abgeschrägten Stirnseite verv/endet. Dementsprechend wird der Lappen 9 beim Stanzen um einen Winkel/3 von ungefähr 45° zur Lötseite hin ausgebogen. Der Stanzhub ist so begrenzt, daß der Zentriwinkel ot ungefähr 270° beträgt. Beim Einsetzen des Anschlußstiftes 7, dessen quadratischer Querschnitt 0,6 mm χ 0,6 mm beträgt, wird dann der Lappen 9 elastisch aufgedehnt, so daß er um einen Winkel γ- von ungefähr 70° zur Lötseite 5 hin ausgebogen ist· Die Außendurchmesser der Lötaugen 21 und 31 betragen bei dem geschilderten Beispiel 2,4 mm, während die Leiterbahnen 22 und 32 eine Breite von 0,6 mm aufweisen.

7 Patentansprüche
5 Piguren

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Claims

Patentansprüche

Flexible gedruckte Schaltung mit beidseitig auf eine Isolierfolie aufgebrachten Leiterbahnen und mindestens einem durch-' kontaktierten Loch, wobei die Durchkontaktierung über das beidseitig metallkaschierte Kernmaterial des Loches und ein Lot hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet daß das Kernnaterial (10, 23, 33) entlang einer nicht geschlossenen Linie vom Rand des Loches (8) abgetrennt und zur Lötseite (5) hin ausgebogen ist.
2. Flexible gedruckte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht geschlossene Linie in Form eines Kreisbogens (11) ausgebildet ist.
3. Flexible gedruckte Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der dem Kreisbogen (11) zugeordnete Zentriwinkelfot) 240° bis 300° beträgt.
4. Flexible gedruckte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kernmaterial (10, 23, 33) um einen Winkel[ß) zwischen 40 und 50° zur Lötseite (5) hin ausgebogen ist.
5. Flexible gedruckte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kernmaterial (10, 23, 33) bei eingesetztem Anschlußstift (13) um einen Winkel fr)zwischen 60° und 80° federnd zur Lötseite (5) hin ausgebogen ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten flexiblen Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß nach der Herstellung der Leiterbahnen (22,23) mindestens

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ein Loch (S) gestanzt wird, wobei das Kernmaterial (10, 23, 33) des Loches (8) mit Hilfe einer stirnseitig abgeschrägten Lochnadel (7) entlang einer nicht geschlossenen Linie (11) vom Rand des Loches (8) abgetrennt und gleichzeitig zur Lotseite (5) hin ausgebogen wird und daß dann ggf. nach dem Einsetzen eines Anschlußstiftes (13) von der Lötseite (5) her flüssiges Lot (12, 14) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net , daß eine Lochnadel (7) verwendet wird, deren Stirnseite um einen Winkel (cT)zwischen 40° und 50° abgeschrägt ist.

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