DE3115303A1 - Method for populating printed-circuit boards with miniature components having no wires, and a printed-circuit board populated with such miniature components - Google Patents
Method for populating printed-circuit boards with miniature components having no wires, and a printed-circuit board populated with such miniature componentsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Bestücken von gedruckten Leiterplatten mit draht-Method for populating printed circuit boards with wired
losen Miniatur bauelementen und mit solchen Miniaturbauelementen bestückte Leiterplatte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken von gedruckten Leiterplatten mit drahtlosen Miniaturbauelementen, insbesondere Chip- oder MELF-Bauelementen, sowie eine mit solchen Miniaturbauelementen bestückte Leiterplatte, die auf wenigstens einer Seite aus einer elektrisch leitenden Folie gebildete Leiterbahnen aufweist, mit denen die drahtlosen Anschlüsse der Miniaturbauelemente verlötet sind.loose miniature components and equipped with such miniature components Circuit board The invention relates to a method for assembling printed circuit boards with wireless miniature components, in particular chip or MELF components, as well as a printed circuit board equipped with such miniature components, which is based on at least one side has conductor tracks formed from an electrically conductive film, with which the wireless connections of the miniature components are soldered.
In jüngster Zeit wurden die mit Anschlußdrähten versehenen Miniaturbauelemente für elektrische und elektronische Schaltungen, insbesondere Widerstände, Kondensatoren, Induktivi- täten und aktive Bauelemente, durch anschlußdrahtlose Komponenten ersetzt, die eine rationelle Bestückung von Leiterplatten und eine hohe Packungsdichte ermöglichen.Recently, the miniature devices provided with lead wires have become for electrical and electronic circuits, especially resistors, capacitors, Inductive activities and active components, through wireless connection Replaced components, the efficient assembly of printed circuit boards and a high Enable packing density.
Derartige anschlußdrahtlose Miniaturbauelemente werden als Chip-Bauelemente, "MELF-Chip-Bauelemente" (MELF, Abkürzung von Metal Electrodes Face) und ~Minimold-Chip-Bauelemente" bezeichnet. Sie sind allgemein stabförmig oder quaderförmig ausgebildet und weisen anstelle der bisher üblichen Anschlußdrähte Anschlußkappen, Lötflächen od.dgl. auf, die ein direktes Anlöten auf der Leiterplatte ermöglichen. Hierzu ist es jedoch erforderlich, die Bauelemente auf der Leiterplatte exakt zu positionieren und in dieser Position zu fixieren, und zwar in einer solchen Weise, daß diese Fixierung auch beim anschließenden Tauchlöten erhalten bleibt.Such wireless miniature components are called chip components, "MELF-Chip-Bauelemente" (MELF, abbreviation for Metal Electrodes Face) and ~ Minimold-Chip-Bauelemente " designated. They are generally bar-shaped or cuboid-shaped and have instead of the usual connection wires connection caps, soldering pads or the like. on, which allow direct soldering on the circuit board. However, this is what it is required to position the components exactly on the circuit board and in to fix this position, in such a way that this fixation is also retained during the subsequent dip soldering.
Sowohl die präzise Positionierung als auch die ausreichend hitzebeständige Fixierung der Bauelemente mittels eines Klebers bereitet Herstellungsschwierigkeiten, die einer weiteren Verbreitung der Anwendung von anschlußdrahtlosen Miniaturbauelementen im Wege stehen. Auch die bisher erreichte Packungsdichte ist noch verbesserungsbedürftig.Both the precise positioning and the sufficiently heat-resistant Fixing the components with an adhesive causes manufacturing difficulties, that of a further spread of the use of wireless miniature components stand in the way. The packing density achieved so far is also still in need of improvement.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zum Bestücken von gedruckten Leiterplatten mit drahtlosen Miniaturbauelementen und einer zur Durchlührung des Verfahrens geeigneten Leiterplatte, durch die es ermöglicht wird, durch einfache Weise eine präzise Positionierung und eine ausreichend hitzebeständige Fixierung der anschlußdrahtlosen Miniaturbauelemente zu erreichen, wobei gleichzeitig eine besonders hohe Packungsdichte erzielt werden soll.The object of the invention is therefore to create a method for Populating printed circuit boards with wireless miniature components and a circuit board suitable for carrying out the process through which it enables is, by simple means, precise positioning and sufficiently heat-resistant To achieve fixation of the wireless miniature components, while at the same time a particularly high packing density is to be achieved.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Miniaturbauelemente in Öffnungen der Leiterplatte eingesteckt und an ihren Anschlußkappen an der Leiterplattenoberfläche verlötet werden.This task is carried out by a method of the type mentioned at the beginning solved, which is characterized according to the invention in that the miniature components inserted into openings in the circuit board and at their connection caps on the surface of the circuit board be soldered.
Durch das Einstecken der Miniaturbauelemente in die öffnungen der Leiterplatte sind diese mit äußerster Präzision in bezug auf Leiterbahnen der Leiterplatte angeordnet, so daß Bestückungsfehler praktisch ausgeschlossen sind. Ferner werden die Miniaturbauelemente in den geeignet bemessenen Öffnungen ohne Anwendung von Kleber od.dgl. sicher festgehalten, so daß sie während des Tauchlötens in ihrer präzisen Position fixiert sind. Darüber hinaus ist der größte Teil der sehr kleinen Miniaturbauelemente in den Öffnungen der Leiterplatte aufgenommen, so daß zusätzlich zu der ohnehin vorhandenen Leiterplatte für diese Bauteile praktisch kein Raum benötigt wird. Dadurch wird eine ganz erhebliche Steigerung der Packungsdichte erzielt.By inserting the miniature components into the openings of the Printed circuit boards are these with the utmost precision in relation to the conductor tracks of the printed circuit board arranged so that assembly errors are practically excluded. Further be the miniature components in the appropriately sized openings without the use of Glue or the like. held securely so that they are in their precise position are fixed. In addition, most of it is very small Miniature components received in the openings of the circuit board, so that in addition practically no space is required for the already existing printed circuit board for these components will. This results in a very considerable increase in the packing density.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich, wenn die Leiterplatte beidseitig kupferkaschiert bzw. beidseitig mit Leiterbahnen aus einer elektrisch leitenden Folie beschichtet ist. Bei derartigen Leiterplatten, die in herkömmlicher Technik zur Erzielung einer hohen Packungsdichte verwendet werden, müssen die von der einen Leiterplattenseite zur anderen durchgehenden Bohrungen in vielen Fällen durchkontaktiert werden, d.h. auch die Innenwandungen der durchgehenden Bohrungen müssen von einer Kupferschicht bedeckt sein. Dadurch werden die Herstellungskosten der gedruckten Leiterplatten erheblich erhöht. Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren können derartige durchkontaktierte Bohrungen entfallen, da die Miniaturbauelemente selbst die Verbindung von der einen Leiterplattenseite zur anderen herstellen, indem ihre Anschlußkappen duf beiden Leiterbahnenseiten der Leiterplatte verlötet werden.Another essential advantage of the invention arises when the circuit board is copper-clad on both sides or with conductor tracks on both sides an electrically conductive film is coated. With such circuit boards, those used in conventional technology to achieve a high packing density the holes must go through from one side of the circuit board to the other in many cases are plated through, i.e. also the inner walls of the continuous Boreholes must be covered by a copper layer. This reduces the manufacturing cost the number of printed circuit boards increased significantly. In the method according to the invention such plated-through holes can be dispensed with, since the miniature components make the connection from one side of the circuit board to the other by their connection caps can be soldered to both sides of the printed circuit board.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten gedruckten Schaltungen zeichnen sich ferner durch ausgezeichnete Betriebssicherheit unter schwierigen Einsatzbedingungen aus, da die Miniaturbauelemente auch bei höchsten me- chanischen Belastungen wie Vibrationen, Stoß od.dgl. fest in ihren Öffnungen sitzen.The printed ones produced by the process of the invention Circuits are also characterized by excellent operational reliability under difficult conditions Conditions of use, as the miniature components even at the highest chanical Loads such as vibrations, shock or the like. sit firmly in their openings.
Eine erfindungsgemäße, mit Miniaturbauelementen bestückte Leiterplatte, die auf wenigstens einer Seite aus einer elektrisch leitenden Folie gebildete Leiterbahnen aufweist, mit denen die drahtlosen Anschlüsse der Miniaturbauelemente verlötet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ileiterplattc mit Öffnungen versehen ist, in die jeweils ein Miniaturbauelement eingesteckt ist, und daß die Anschlußkappen der Miniaturbauelemente an der Oberfläche der Leiterplatte mit den Leiterbahnen derselben verlötet sind.A printed circuit board according to the invention equipped with miniature components, the conductor tracks formed on at least one side from an electrically conductive film with which the wireless connections of the miniature components are soldered, is characterized in that the circuit board is provided with openings in each of which a miniature component is plugged in, and that the connection caps of the Miniature components on the surface of the circuit board with the conductor tracks of the same are soldered.
Vorteilhafte Weiterbildungen und besondere Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.Advantageous developments and special features of the invention emerge in particular from the patent claims and from the description that follows of exemplary embodiments and from the drawing to which reference is made.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, mit anschlußdrahtlosen Miniatur bauelementen bestückten Leiterplatte, von der nur ein kleiner Ausschnitt im Querschnitt dargestellt ist; Fig. 2 eine Schnittansicht analog Fig. 1, wobei jedoch ein anderes Miniaturbauelement dargestellt ist; und Fig. 3 eine Schnittansicht analog Fig. 1, jedoch bei einer Leiterplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.In the drawing: FIG. 1 shows a first embodiment of the means produced by the method according to the invention, with connection wireless miniature components assembled circuit board, of which only a small section in cross section is shown; FIG. 2 shows a sectional view analogous to FIG. 1, but with a different one Miniature component is shown; and FIG. 3 shows a sectional view analogous to FIG. 1, but in a circuit board according to another embodiment of the invention.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird eine beidseitig kupferkaschierte bzw. beidseitig mit Leiterbahnen aus einer elektrisch leitenden Folie beschichtete Isolierstoffplatte 10 verwendet, die z.B. aus Iiartpapier, Phenolharz od.dgl. hergestellt ist. Die auf den beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen der Platte 10 angeordneten Leiterbahnen sind mit 12 bzw. 14 bezeichnet. Durch die Leiterbahnen 12, 14 und durch die Platte 10 führt eine Mehrzahl von Öffnungen hindurch, von denen in Fig. 1 nur eine Öffnung 16 dargestellt ist. Diese Öffnung 16 kann zylindrisch oder von irgendeiner anderen geeigneten Form sein, die zur Aufnahme eines Miniaturbauelements 18 geeignet ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist das Miniaturbauelement 18 allgemein stab- bzw. zylinderförmig und weist an seinen beiden Enden Anschlußkappen 20, 22 auf, die aus einem lötfähigen Material sind. Die Öffnung 16 ist so bemessen, daß das Miniaturbauelement 18, bei dem es sich um ein sogenanntes Chip-Bauelement handelt, mit Paßsitz eingesteckt werden kann, so daß es nach dem Einstecken in die Leiterplatte in der Öffnung 16 in präziser Position fixiert ist. Diese Fixierung bleibt auch während des anschließenden Tauchlötens erhalten, wodurch die Anschlußkappen 20, 22 mit den Leiterbahnen 12 bzw. 14 verbunden werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, stehen die Anschlußkappen 20, 22 etwas über die Oberfläche der Leiterbahnen 12 bzw. 14 hinaus, wodurch der Lötvorgang vereinfacht wird. Im übrigen haben die sogenannten Chip-Bauelemente, z.B. Miniaturwiderstände oder Miniaturkondensatoren, geeignete genormte Abmessungen, so daß ihre Länge nur unwesentlich größer ist als die Materialdicke der Platte 10 der Leiterbahnen 12, 14. Für die Unterbringung dieser Miniaturbauelemente ist daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zu der ohnehin vorhandenen Leiterplatte nur sehr wenig Raum erforderlich, wodurch eine bisher uneireichte Packungsdichte erzielt wird.In the embodiment shown in FIG. 1, a copper-clad on both sides is used or coated on both sides with conductor tracks made of an electrically conductive film Insulating material plate 10 used, for example made of Iiart paper, phenolic resin or the like. is made. The on the two opposite surfaces of the Plate 10 arranged conductor tracks are denoted by 12 and 14, respectively. Through the conductor tracks 12, 14 and through the plate 10 there is a plurality of openings, of which in Fig. 1 only one opening 16 is shown. This opening 16 can be cylindrical or any other suitable shape suitable for receiving a miniature component 18 is suitable. In the embodiment shown in Fig. 1, the miniature component 18 generally rod-shaped or cylindrical and has connection caps at both ends 20, 22, which are made of a solderable material. The opening 16 is dimensioned so that the miniature component 18, which is a so-called chip component acts, can be inserted with a snug fit, so that after insertion into the Circuit board is fixed in the opening 16 in a precise position. This fixation is also retained during the subsequent dip soldering, whereby the connection caps 20, 22 are connected to the conductor tracks 12 and 14, respectively. As can be seen from FIG is, the terminal caps 20, 22 are slightly above the surface of the conductor tracks 12 or 14 addition, whereby the soldering process is simplified. By the way, they have so-called chip components, e.g. miniature resistors or miniature capacitors, suitable standardized dimensions so that their length is only slightly greater than the material thickness of the plate 10 of the conductor tracks 12, 14. For the accommodation of these Miniature components is therefore in addition to the method according to the invention the already existing circuit board requires very little space, which means a previously unequal packing density is achieved.
Statt des in Fig. 1 gezeigten, allgemein stabförmigen Bauelements 18 vom sogenannten Chip-Typ können auch Bauelemente vom sogenannten "MELF-Typ" (Metal Electrodes Face) verwendet werden. Diese Bauelemente sind im allgemeinen zylindrisch ausgebildet.Instead of the generally rod-shaped component shown in FIG 18 of the so-called chip type can also components of the so-called "MELF type" (Metal Electrodes Face) can be used. These components are generally cylindrical educated.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist in der geeignet dimensionierten Öffnung 16 ein Miniaturbauelement 18 vom sogenannten "Minimold-Chip-Typ" angeordnet. Dabei handelt es sich um integrierte Schaltungen, die eine Mehrzahl von aktiven Bauelementen, insbesondtre Transistoren, enthalten können. Solche Bauelemente 18 sind mit lötbaren Anschlußflächen 24, 26, 28, 30 versehen, die z.B. an den Kanten des allgemein quaderförmigen Bauelements angeordnfst sind. Nach dem Einstecken bzw. Einpressen der Bauelemente 18 in die Öffnung 16 werden diese Anschlußflächen 24 bis 30 durch Tauchlöten mit den Leiterbahnen 12, 14 in Verbindung gebracht.In the embodiment shown in FIG. 2, the is suitably dimensioned Opening 16 a miniature component 18 of the so-called "minimold chip type" is arranged. These are integrated circuits that have a plurality of active Components, in particular transistors, may contain. Such components 18 are provided with solderable pads 24, 26, 28, 30, e.g. of the generally cuboid component are arranged. After plugging in or Pressing the components 18 into the opening 16 becomes these connection surfaces 24 to 30 brought into connection with the conductor tracks 12, 14 by dip soldering.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind zwei einseitig mit Leiterbahnen 12, 14 aus elektrisch leitender Folie beschichtete Platten 10A, 10B unter Zwischenfügung einer elastischen Folie 32 sandwichartig aufeinandergefügt. Die Öffnung 16 zur Aufnahme eines Miniaturbauelements 18 erstreckt sich durch die Leiterbahnen 12, 14, die Platten 10A, 10B und durch die elastische Folie 32 hindurch. Die Öffnung in der elastischen Folie 32 hat jedoch geringere Abmessungen als in den Platten 10A, 10B und den Leiterbahnen 12, 14, so daß das Miniaturbauelement 18 mit geringem Kraftaufwand in die Öffnung 16 eingeschoben werden kann, von der Folie 32 jedoch elastisch umspannt wird, um auf diese Weise in der Öffnung 16 festgehalten zu werden. Auf diese Weise wird das Einstecken der Miniaturbauelemente 18 in die zugeordneten Öffnungen 16 mit geringem Kraftaufwand ermöglicht, wobei jedoch eine für alle Anwendungsfälle ausreichende Fixierung der Bauelemente in den Öffnungen für die anschließende Durch~ führung des Tauchlötens erreicht wird.In the embodiment shown in Fig. 3, two are on one side with Conductor tracks 12, 14 made of electrically conductive foil coated plates 10A, 10B sandwiched together with the interposition of an elastic film 32. The opening 16 for receiving a miniature component 18 extends through the Conductor tracks 12, 14, the plates 10A, 10B and through the elastic film 32. However, the opening in the elastic film 32 has smaller dimensions than in FIG the plates 10A, 10B and the conductor tracks 12, 14, so that the miniature component 18 can be pushed into the opening 16 with little effort, from the However, film 32 is elastically spanned in order to be held in this way in opening 16 to become. In this way, the insertion of the miniature components 18 in the Associated openings 16 allows with little effort, but with a Sufficient fixation of the components in the openings for all applications for the subsequent implementation of the dip soldering is achieved.
Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Miniaturbauelemente 18 sind lediglich Beispiele für derzeit verfügbare Elektronikkomponenten. Es ist offensichtlich, daß das erfíndungsgemäße Verfahren auch bei Miniaturbauelementen anwendbar ist, die andere Formen und Anordnungen der zu verlötenden Anschlußflächen aufweisen. Insbesondere erfolgt die Anordnung der Bauelemente innerhalb der Öffnungen unter Berücksichtigung der jeweiligen Gestalt des Bauelements sowie seiner Abmessungen. Insbesondere wird die Orientierung der Bauelemente in bezug auf die Leiterplatte in Abhängigkeit von der Form, der Anordnung der Anschlußflächen, den Abmessungen und den durchzuführenden Verbindungen zwischen Anschlußflächen und Leiterbahnen bestimmt. Während z.B. bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 3 die Miniaturbauelemente in Längsrichtung in die zugeordneten Öffnungen eingesteckt sind, ist das Bauelement 18 bei der Ausführungsform nach Fig. 2 so in die Öffnung eingeschoben, daß seine Längsrichtung parallel zur Oberfläche der Leiterplatte ist.The miniature components 18 shown in FIGS. 1 to 3 are merely Examples of currently available electronic components. It is obvious that the invention The method can also be used for miniature components which have different shapes and arrangements of the connection surfaces to be soldered. In particular, the components are arranged inside the openings below Consideration of the respective shape of the component and its dimensions. In particular, the orientation of the components in relation to the circuit board depending on the shape, the arrangement of the connection surfaces, the dimensions and the connections to be made between pads and conductor tracks certainly. For example, while in the embodiments of Figures 1 and 3, the miniature components are inserted in the longitudinal direction into the associated openings, is the component 18 in the embodiment of FIG. 2 inserted into the opening that its The longitudinal direction is parallel to the surface of the circuit board.
Wegen der geringen Abmessungen der verfügbaren Miniaturbauelemente ist es in den meisten Fällen erreichbar, daß die Anschlußflächen bzw. Anschlußkappen nur geringfügig über die Oberflächen der Leiterbahnen hinausstehen, so daß die Bauelemente zusätzlich zu der ohnehin vorhandenen Leiterplatte praktisch keinen Raum benötigen.Because of the small dimensions of the miniature components available it can be achieved in most cases that the connection surfaces or connection caps protrude only slightly beyond the surfaces of the conductor tracks, so that the components require practically no space in addition to the already existing printed circuit board.
Claims (9)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection | ||
8165 | Unexamined publication of following application revoked |