DE69626747T2

DE69626747T2 - Gedruckte Leiterplatte und ihre Anordnung

Info

Publication number: DE69626747T2
Application number: DE69626747T
Authority: DE
Inventors: Tousaku Nishiyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2003-09-04
Anticipated expiration: 2016-11-16
Also published as: CN1156949A; EP0774888A3; US6324067B1; CN1094717C; EP0774888B1; EP0774888A2; DE69626747D1

Description

Die Erfindung betrifft eine gedruckte Leiterplatte zum Befestigen einer Komponente, u. a. einer elektronischen Schaltung, sowie ihre Anordnung.
Mit kleineren und schmaleren tragbaren elektronischen Geräten ist die Montagedichte elektronischer Komponenten, z. B. Halbleiterbauelemente, Widerstände, Kondensatoren, auf Leiterplatten erheblich gestiegen. Mehrschichtige Leiterplatten ermöglichen die Montage solcher elektronischer Komponenten mit hoher Dichte. Hergestellt wird eine mehrschichtige Leiterplatte z. B. durch Laminieren mehrerer Leiterplatten, auf denen zuvor leitende Schaltungsmuster ausgebildet sind, und Verbinden der Schaltungsmuster der Leiterplatten über ein Kontaktloch miteinander.
Die JP-A-60-57999 offenbart eine mehrschichtige Leiterplatte, bei der die Innenschichtmuster der laminierten Leiterplatten teilweise schrittweise freigelegt sind und eine (leitende) Kontaktstelle mit den freigelegten leitenden Mustern verbunden ist. Bei einer allgemeinen mehrschichtigen Leiterplatte ist eine Kontaktstelle nur an der Außenschicht vorgesehen, weshalb zahlreiche Kontaktlöcher nötig sind, um die Außenmuster und die Innenschichtmuster zu verbinden. Andererseits kann die in dieser Literatur offenbarte mehrschichtige Leiterplatte die Anzahl der Kontaktlöcher reduzieren, indem eine weitere Kontaktstelle am freiliegenden Abschnitt der Innenschicht vorgesehen ist. Indes offenbart diese Literatur nicht, wie die am freiliegenden Abschnitt der Innenschicht vorgesehene Kontaktstelle mit der elektronischen Komponente zu verbinden ist oder wie eine solche mehrschichtige Leiterplatte herzustellen ist.
Die JP-A-5-41039 offenbart eine Leiterplatte, bei der eine Aussparung durch Ansenken vorgesehen und ein Halbleiterbauelement in der Aussparung plaziert ist. Das Halbleiterbauelement und die Kontaktstelle jeder Schicht sind durch einen Bonddraht verbunden und mit Harz abgedichtet. Auf diese Weise ist das Halbleiterbauelement aufgenommen, ohne die Dicke der Leiterplatte wesentlich zu überschreiten. Dieses Verfahren ist vom Verbinden durch Bonddrähte abhängig, weshalb diese Literatur keine Anwendung des Verfahrens auf eine Oberflächenmontagetechnik (SMT) offenbart.
Fig. 16 ist eine Querschnittansicht einer gedruckten Leiterplatte 31, auf der eine Komponente 32, z. B. eine integrierte Schaltung, durch herkömmliche Oberflächenmontagetechnik montiert ist. Da ein Anschlußstift 32a der Komponente 32 mit einer Kontaktstelle 33 auf der Leiterplatte 31 verlötet ist, ist die Komponente 32 mit der Leiterplatte 31 elektrisch verbunden und daran befestigt.
Fig. 17 zeigt ein Beispiel, in dem eine Komponente 34, z. B. ein Lautsprecher, auf der Oberfläche der Leiterplatte 31 montiert ist. Die Komponente 34 ist auf der Leiterplatte 31 durch ein Klebeband 35 befestigt, während der Anschlußdraht 34a von der Komponente 34 mit der Kontaktstelle 33 auf der Leiterplatte 31 verlötet ist.
Bei einer Leiterplättenanordnung mit SMT ist aber die Montagefläche wegen des Trends zu hoher Dichte reduziert, und die Anordnungsdicke ist nicht wesentlich verringert. Besonders bei der Montage einer vergleichsweise großen Komponente, etwa eines Halbleitergehäuses (z. B. IC, LSI), eines Lautsprechers oder eines Mikrofons, liegt die Komponente viel höher als die Oberfläche der Leiterplatte.
Die JP-A-06120670 offenbart eine mehrschichtige Leiterplatte mit einer elektrischen Komponente, die in einer Aussparung von ihr plaziert ist. Die Komponente ist durch Lot elektrisch verbunden, das an ihren Seitenabschnitten plaziert ist.
Die Anordnungen unter Verwendung einer herkömmlichen mehrschichtigen Leiterplatte erfüllen nicht die Forderungen nach schmalen tragbaren elektronischen Geräten. Ist die Anordnung dick, können die tragbaren elektronischen Geräte nicht schmal sein, was der Gestaltung solcher elektronischer Geräte Einschränkungen auferlegt. Das Gewicht der Anordnung zu reduzieren ist ein weiteres wichtiges Ziel.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine schmale und leichte mehrschichtige Leiterplatte und ihre Anordnung bereitzustellen, um die o. g. Probleme der herkömmlichen Techniken zu lösen.
Die Leiterplattenanordnung der Erfindung ist in Anspruch 1 festgelegt. Ist eine zweite Komponente auf der Komponente montiert, die in der Öffnung aufgenommen ist, oder ist die zweite Komponente so montiert, daß sie die erste Komponente und die Leiterplatte überspannt, lassen sich andere Vorteile erzielen. Beispielsweise kann die Leiterplattenfläche verkleinert sein. Die anderen bevorzugten Ausführungsformen gemäß dieser Konfiguration werden nachfolgend erläutert.
Zu Beispielen für eine Leitschicht gehören eine Lötkugel oder eine zweistufige vorstehende Elektrode und ein Leitkleber. Gemäß dieser Konfiguration kann eine schmale Anordnung bereitgestellt werden, und mehrere Komponenten können in der Aussparung mit hoher Dichte montiert sein.
Die Aussparung zum Aufnehmen einer Komponente kann durch teilweises Entfernen einer oder mehrerer Schichten der mehreren Leitschichten und Isolierschichten hergestellt sein, die die mehrschichtige Leiterplatte ausmachen. Insbesondere weist das Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte die folgenden Schritte auf:
a) Herstellen mehrerer doppelseitiger Leitschichtplatten, die durch Einfügen einer Isolierschicht zwischen zwei Leitschichten hergestellt sind, und Herstellen mindestens einer Isolierschichtplatte, die zwischen den doppelseitigen Leitschichtplatten, zu plazieren ist;
b) Bilden von Löchern in jeder Platte von Schritt a) zur elektrischen Verbindung zwischen den Leitschichten und Bilden eines Lochs, das eine Aussparung zum Aufnehmen einer Komponente in allen mit Ausnahme mindestens einer Platte bildet;
c) Ätzen der Leitschichten der doppelseitigen Leitschichtplatten von Schritt b), so daß ein vorbestimmtes Schaltungsmuster verbleibt;
d) elektrisches Verbinden der Leitschichten der geätzten doppelseitigen Leitschichtplatten von Schritt c); und
e) Laminieren der doppelseitigen Leitschichtplatten und mindestens einer Isolierschichtplatte mit ausgerichteten Löchern, um eine elektrische Verbindung zwischen den Leitschichten herzustellen und um eine Aussparung zum Aufnehmen der Komponente zu bilden, und Wärmeverpressen des Laminats.
Bevorzugt ist, daß die Isolierschichtplatte aus einem komprimierbaren Grundmaterial hergestellt ist, das mit Harz imprägniert ist, so daß ihr Gewicht minimiert sein kann. Außerdem ist der elektrische Widerstand reduziert und stabilisiert, wenn die Leitschichten elektrisch miteinander verbunden sind, indem das Loch zur elektrischen Verbindung, das im komprimierbaren porösen Material gebildet ist, mit Leitpaste gefüllt ist. Die Einzelheiten werden später erläutert.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer Leiterplattenanordnung.
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht einer Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht noch einer weiteren Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 1.
Fig. 5 ist eine Querschnittansicht noch einer weiteren Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 1.
Fig. 6 ist eine Querschnittansicht noch einer weiteren Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 1.
Fig. 7 ist eine Querschnittansicht einer Leiterplattenanordnung.
Fig. 8 ist eine Querschnittansicht einer Leiterplattenanordnung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 9 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Leiterplattenanordnung.
Fig. 10 ist eine Querschnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform einer Leiterplattenanordnung von Fig. 7.
Fig. 11 ist eine Querschnittansicht einer Leiterplattenanordnung.
Fig. 12 ist eine Draufsicht auf ein leitendes Wendelmuster der Leiterplattenanordnung von Fig. 11.
Fig. 13 ist eine Querschnittansicht einer Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 11.
Fig. 14 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 11.
Fig. 15 ist eine Querschnittansicht noch einer weiteren Variante der Leiterplattenanordnung von Fig. 11.
Fig. 16 ist eine Querschnittansicht eines Beispiels für eine herkömmliche Leiterplattenanordnung.
Fig. 17 ist eine Querschnittansicht eines weiteren Beispiels für eine herkömmliche Leiterplattenanordnung.
Nachfolgend werden anhand von Fig. 8 bis 10 bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer Leiterplattenanordnung. Die Leiterplatte 1 weist eine Öffnung 2 auf, und eine Komponente 4 ist in der Öffnung 2 aufgenommen. Gemäß Fig. 1 ist die Komponente 4 schmaler als die Leiterplatte 1. Die sich von der Komponente 4 erstreckenden Anschlußstifte sind mit einer Kontaktstelle 3 auf der Leiterplatte 1 durch Löten elektrisch verbunden.
Die Leiterplatte 1 hat eine Struktur mit Innenkontaktloch (IVH), bei der sechs Leitschichten und fünf Isolierschichten abwechselnd laminiert und die Schichten miteinander über ein Durchgangsloch (oder Kontaktloch) elektrisch verbunden sind. Diese Leiterplatte kann im nachfolgend dargestellten Verfahren hergestellt werden.
Zunächst wird eine Vorimprägnierung durch Tränken eines Aramidfaservlieses mit ungehärtetem Epoxidharz hergestellt. Die zwischen zwei Kupferfolien eingefügte Vorimprägnierung wird etwa eine Stunde bei 180ºC und 40 kg/cm² wärmeverpreßt, so daß eine doppelseitige kupferkaschierte laminierte Platte (Kernplatte) hergestellt wird. Als nächstes wird die kupferkaschierte laminierte Platte mit einem Loch versehen. Ein Loch mit etwa 0,2 bis 0,4 mm Durchmesser wird für ein Durchgangsloch gebohrt. Außerdem wird eine Öffnung zur Komponentenaufnahme durch Ausstanzen oder Ausfräsen mit einem Stirnfräser gebildet. Auf diese Weise wird eine Öffnung in der Komponentengröße hergestellt.
Als nächstes wird ein Muster geätzt, um die Kupferfolien zu entfernen, obwohl die Kupferfolien für das gebildete Loch teilweise belassen werden. Allgemein kommt ein fotolithographisches Verfahren zum Musterätzen einer Leiterplatte mit hoher Dichte zum Einsatz. In diesem Verfahren wird das Verdrahtungsmuster auf die Kernplatte aufgedruckt, an der ein Trockenfilm klebt, indem ein Maskenfilm verwendet wird, auf den das Verdrahtungsmuster aufgedruckt ist. Später werden unnötiger Trockenfilm und unnötige Kupferfolien geschmolzen und entfernt, wodurch man ein gewünschtes Kupferfolienmuster erhält.
Beide Seiten der Leiterplatte werden vollständig mustergeätzt, und die gesamten Teile der Leiterplatte werden kupferplattiert. Dadurch wird die Innenwand des Durchgangslochs ebenfalls kupferplattiert, so daß die Leitschichten elektrisch miteinander verbunden sind. Die Leitschichten lassen sich auch durch andere Verfahren elektrisch miteinander verbinden. Zum Beispiel können die Schichten elektrisch verbünden werden, indem Leitpaste (eine halbgeknetete Mischung aus Harz und Pulver aus Silber, Kupfer usw.) in das Loch zur elektrischen Verbindung gefüllt wird. Werden die Schichten durch eine solche Leitpaste elektrisch miteinander verbunden, kann das Wärmeverpressen im Verfahren zur Herstellung der doppelseitigen kupferkaschierten laminierten Platte entfallen. Das Wärmeverpressen erfolgt am Ende.
Drei Arten von Kernplatten werden durch Bildung vorbestimmter Kupferfolienmuster auf beiden Seiten hergestellt. Diese drei Kernplatten und zwei Vorimprägnierungen für Isolierschichten werden abwechselnd laminiert und etwa eine Stunde bei 180ºC und 40 kg/cm² wärmeverpreßt. Dadurch wird eine Leiterplatte hergestellt, bei der sechs Kupferfolienmuster und fünf Isoliermuster abwechselnd laminiert sind. Die mehrschichtige Leiterplatte ist etwa 0,3 bis 2,0 mm dick. Eine Öffnung wird in den zwischen die Kernplatten einzufügenden Vorimprägnierungen so gebildet, daß sie der Öffnung der Kernplatten entspricht. Eine solche Öffnung in den Vorimprägnierungen wird ebenfalls durch Ausstanzen oder Ausfräsen mit einem, Stirnfräser gebildet.
Als nächstes werden Leitschichten mit einem Loch versehen, wenn sie nicht benachbart zueinander sind und elektrisch miteinander verbunden werden müssen. Danach wird die Innenwand des Durchgangslochs plattiert und elektrisch verbunden. Im Anschluß daran wird bei Bedarf ein Lötresistfilm auf die Leiterplatte aufgedruckt. Dadurch wird eine Komponente auf der komplettierten mehrschichtigen Leiterplatte montiert. Bei einer Oberflächenmontagetechnik (SMT) wird Lötpaste auf die Kontaktstelle der Leiterplatte durch Aufdrucken aufgetragen, und ein Verbindungsanschluß der Komponente wird darauf gelegt. Die Kontaktstelle wird auf 200ºC oder mehr erwärmt, indem sie durch einen Aufschmelzofen geführt wird, wodurch sich der Komponentenanschluß und die Kontaktstelle durch Schmelzen des Lots miteinander verbinden.
Beim Aufnehmen einer vergleichsweise großen Komponente 4 in der Öffnung der mehrschichtigen Leiterplatte 1 ist die Dicke der Anordnung nach Montage der Komponente nicht wesentlich erhöht. Dadurch läßt sich die Dicke des elektronischen Geräts reduzieren, in dem diese Leiterplattenanordnung aufgenommen ist. Zudem kann in dieser Ausführungsform eine leichte Anordnung bereitgestellt werden, da das Gewicht der Leiterplatte um das Volumen der Öffnung reduziert ist.
Das o. g. komprimierbare poröse Material, das mit Harz getränkt ist, dient als Isoliermaterial, so daß das Gewicht der Leiterplatte selbst im Vergleich zu dem Fall erheblich verringert ist, in dem andere Platten, z. B. aus Keramik, zum Einsatz kommen. Werden die Leitschichten elektrisch miteinander verbunden (Kontaktlochverbindung), indem Leitpaste in das Loch im komprimierbaren porösen Material gefüllt wird, wird das Bindemittel in der Leitpaste im porösen Material über die Lochwand leicht absorbiert. Als Ergebnis ist der elektrische Widerstand am Kontaktloch nach dem Wärmeverpressen verringert, und die elektrische Verbindung zwischen den Leitschichten ist stabilisiert.
In einigen Fällen ist es gemäß der vorstehenden Beschreibung bevorzugt, daß die Oberfläche der in der Öffnung der Leiterplatte aufgenommenen Komponente und die Oberfläche dieser Platte bündig sind. In einem solchen Fall wird ein komprimierbares poröses Material für die Isolierschicht so verwendet, daß die Kompressionsrate im Wärme-Druck-Verfahren eingestellt wird. Dadurch werden die Komponentenoberfläche und die Leiterplattenoberfläche bündig, da sich die Dicke der Leiterplatte leicht auf die Komponente abstimmen läßt.
Fig. 2 bis 6 zeigen Leiterplattenvarianten, in denen die Komponenten in den Leiterplattenöffnungen aufgenommen und die Komponenten schmaler als die Leiterplatten sind. Fig. 2 zeigt eine Variante, bei der eine zweite Komponente 5 auf der in der Öffnung 2 der Leiterplatte 1 aufgenommenen ersten Komponente 4 montiert ist. Sind mehrere Komponenten wie in dieser Zeichnung übereinander gestapelt, erhält man mehrere Effekte, z. B. läßt sich die Montagefläche verkleinern. In der Erfindung kann die Höhendifferenz zwischen der Oberfläche der Anordnung und der Leiterplatte reduziert sein.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante, in der eine zweite Komponente 6 so montiert ist, daß sie die in der Öffnung 2 der Leiterplatte 1 aufgenommene erste Komponente 4 überspannt. Bei einer herkömmlichen Technik sollte die erste Komponente 4 tief liegen, und die zweite Komponente 6 sollte lange Füße für dieses Montageverfahren haben. In dieser Variante läßt sich dagegen eine solche Montage auch dann leicht durchführen, wenn die erste Komponente 4 hoch liegt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Variante, in der eine zweite Komponente 7 so montiert ist, daß sie die in der Öffnung 2 der Leiterplatte 1 aufgenommene erste Komponente 4 und die Leiterplatte selbst überspannt. Bei einer herkömmliche Technik ist eine solche Montage schwierig, wenn die Oberfläche der ersten Komponente 4 höher oder tiefer als die Oberfläche der Leiterplatte 1 liegt. In dieser Variante ist dies dagegen recht einfach. Daher ist bevorzugt, daß die Oberfläche der ersten Komponente 4 im wesentlichen flach und bündig mit der Oberfläche der Leiterplatte 1 ist.
Fig. 5 zeigt eine Variante, in der die Öffnung 2 mit einem Bahnenteil 8 abgedeckt wird, nachdem die Komponente 4 in der Öffnung 2 der Leiterplatte 1 aufgenommen ist. Das Bahnenteil 8 kann z. B. als elektrische Isolierung, elektromagnetische Abschirmung, Wärmesenke und Feuchtigkeitsschutz fungieren, um die Schwachpunkte der Komponente 4 zu kompensieren. Dadurch lassen sich mehrere Effekte erhalten, z. B. ist die Komponente 4 nach außen elektrisch isoliert, die Auswirkung unnötiger Abstrahlung ist eingedämmt, oder die Temperaturerhöhung der Komponente 4 wird gesteuert. Außerdem kann eine zweite Komponente (nicht gezeigt) auf dem Bahnenteil 8 plaziert sein. In Fig. 5 sind die Bahnenteile 8 vorgesehen, um die Oberfläche und Rückseite der Leiterplattenöffnung abzudecken, wobei aber eines der Bahnenteile entfallen kann.
Fig. 6 zeigt eine weitere Variante, in der ein Dichtungsharz 9 in die Öffnung 2 gefüllt ist, nachdem die Komponente 4 in der Öffnung 2 der Leiterplatte 1 aufgenommen ist. Durch Einfüllen des Dichtungsharzes ist die Komponente 4 stärker an der Leiterplatte 1 befestigt, und die elektrische Verbindung ist stabilisiert. Als weiterer Effekt ist die Komponente 4 vor Feuchtigkeit geschützt.
In den zuvor aufgeführten Varianten können die mehrschichtigen Leiterplatten durch einseitige Leiterplatten oder doppelseitige Leiterplatten ersetzt sein.
In den o. g. Varianten sind Kontaktstellen zur elektrischen Verbindung zwischen den Komponenten und den Leiterplatten nur auf der Vorderseite der Leiterplatten plaziert. Eine solche Kontaktstelle kann auch auf der Rückseite einer mehrschichtigen Leiterplatte oder doppelseitigen Leiterplatte plaziert sein. Hat z. B. eine Leiterplatte eine Komponente in ihrer Öffnung und erstrecken sich Anschlußstifte von beiden Seiten, können die Anschlußstifte mit den Kontaktstellen auf der Vorder- und Rückseite der Leiterplatte verbunden sein.
In den o. g. Varianten können die Komponenten und Leiterplatten durch Kontaktstellen, die auf den Innenschichten plaziert sind, statt durch die Kontaktstellen auf den Leiterplatten elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann die Öffnung mit einem sternförmigen Querschnitt so gebildet sein, daß die Leitschicht der Innenschicht zur Verbindung mit der Kontaktstelle teilweise freiliegt. Dadurch ist die in der Leiterplattenöffnung aufgenommene Komponente schmaler als die Leiterplatte, auch wenn sie die Teile zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Komponente mit der elektrischen Verbindung vollständig mit Harz abgedichtet sein kann, wenn die Öffnung mit dem Dichtungsharz gefüllt ist.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer Leiterplattenanordnung. Die Leiterplatte 1 hat eine Aussparung 10, um die Komponente 4 aufzunehmen. Obwohl eine solche Aussparung durch Ansenken hergestellt werden kann, läßt sich auch ein anderes Verfahren für ein mehrschichtiges Substrat wählen, das effektiv und für die Massenproduktion ausgezeichnet ist. Die Aussparung 10 (siehe Fig. 7) der mehrschichtigen Leiterplatte mit sechs Leitschichten und fünf Isolierschichten ist durch teilweises Entfernen von vier Leitschichten und vier Isolierschichten gebildet, wodurch zwei Leitschichten und eine Isolierschicht verbleiben.
Zum Beispiel kann bei einem Verfahren zur Herstellung einer zuvor erläuterten Leiterplatte die Aussparung 10 gebildet werden, indem vorab eine Öffnung hergestellt wird, die so bemessen ist, daß sie die Komponente 4 in den Kernplatten und den Vorimprägnierungen mit Ausnahme einer Kernplatte aufnimmt, wenn eine sechsfache gemusterte mehrschichtige Leiterplatte hergestellt wird, indem drei mit doppelseitigen Kupferfolienmustern ausgebildete Kernplatten und zwei Vorimprägnierungen abwechselnd laminiert werden.
Besonders geeignet ist diese Variante, wenn die Komponente 4 auf der Leiterplattenrückseite nicht freiliegen sollte. In dieser Variante läßt sich eine leichtgewichtige Anordnung wie in den o. g. Varianten bereitstellen, indem verhindert ist, daß die Oberfläche der Komponente 4 auf der Oberfläche der Leiterplatte 1 freiliegt und stärker bevorzugt indem die Komponente 4 und die Leiterplatte 1 bündig ausgebildet sind. Die o. g. Varianten (Fig. 2 bis 6) können auch in dieser Variante zum Einsatz kommen. Anders ausgedrückt lassen sich die o. g. Effekte z. B. erhalten, indem eine weitere Komponente auf der in der Aussparung montierten Komponente montiert, indem eine Komponente in der Aussparung montiert und die Aussparung mit einem Bahnenteil abgedeckt oder indem ein Dichtungsharz in die Aussparung gefüllt wird.
Ausführungsformen der Erfindung sind in Fig. 8 bis 10 gezeigt. Während in Fig. 7 die Kontaktstelle 3, mit der die Anschlußstifte der Komponente 4 elektrisch verbunden sind, auf der Leiterplatte 1 wie in den vorgenannten Beispielen ausgebildet ist, sind in Fig. 8 bis 10 die Kontaktstellen auf den freiliegenden Flächen der Innenschichten der Leiterplatten hergestellt, d. h., die Kontaktstellen 3 sind auf dem Boden der Aussparung 10 gebildet.
In Fig. 8 sind die Anschlußstifte der Komponente 4 mit der Kontaktstelle 3 auf dem Boden der Aussparung verlötet. Wie in den vorstehenden Varianten erwähnt, können die Anschlußstifte unter Verwendung von Lötpaste zeitgleich mit dem Verlöten der anderen oberflächenmontierten Komponenten verlötet werden.
In Fig. 9 und 10 ist die Komponente 4 mit einem Anschluß 4a zur elektrischen Verbindung an ihrem Boden statt mit Anschlußstiften versehen. Dieser Verbindungsanschluß 4a wird mit Hilfe einer Leitschicht mit der Kontaktstelle 3 elektrisch verbunden, die auf dem Boden der Aussparung 10 der Leiterplatte 1 plaziert ist. Bei der Leitschicht handelt es sich z. B. um eine Lötkugel oder einen Leitkleber. Der Vorteil dieses Montageverfahrens ist, daß mehrere Komponenten (4, 4') mit hoher Dichte in der Aussparung gemäß Fig. 9 montiert werden können, weshalb es für die Nacktchipmontage eines Halbleiters geeignet ist.
In Fig. 9 sind der Verbindungsanschluß 4a der Komponente und die Kontaktstelle 3 über eine Lötkugel 11 elektrisch verbunden. Die Lötkugel wird auf der Kontaktstelle 3 plaziert, und die Komponente 4 wird temporär so fixiert, daß ihr Anschluß auf der Lötkugel positioniert ist. Als Ergebnis werden der Anschluß der Komponente 4 und die Kontaktstelle 3 durch Schmelzen der Lötkugel miteinander verbunden.
In Fig. 10 sind der Verbindungsanschluß 4a und die Kontaktstelle 3 mit Hilfe einer zweistufigen vorstehenden Elektrode 12 sowie eines Leitklebers 13 elektrisch miteinander verbunden. Ein solches Verbindungsverfahren bezeichnet man als Bonden mittels Bolzenkontakthöcker (SBB). In Fig. 10 ist die zweistufige vorstehende Elektrode 12 an die Anschlußseite der Komponente 4 geklebt, und der Leitkleber 13 ist zwischen der vorstehenden Elektrode 12 und der Kontaktstelle 3 aufgetragen. Ansonsten kann der Leitkleber zwischen dem Komponentenanschluß und der vorstehenden Elektrode aufgetragen werden, nachdem die vorstehende Elektrode an die Kontaktstellenseite der Leiterplatte geklebt ist. Ein Klebharz 14 ist zwischen den Boden der Komponente 4 und den Boden der Aussparung 10 der Leiterplatte 1 gefüllt, um die Befestigungsstärke zu verbessern.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt einer Leiterplattenanordnung. In diesem Beispiel besteht ein Lautsprecher (oder ein Mikrofon) aus einer in der Leiterplatte 1 gebildeten Aussparung 16, einem Magnetschwingungsfilm 17, der so plaziert ist, daß er diese Aussparung abdeckt, und einem leitenden Wendelmuster 18, das gegenüber dem Magnetschwingungsfilm 17 ausgebildet ist.
Das Wendelmuster 18 kann unter Verwendung der Kupferfolie der Leiterplatte 1 wie in der Draufsicht von Fig. 12 hergestellt sein. Der Magnetschwingungsfilm 17 kann durch Auftragen einer Magnetbeschichtung auf Kunststoffilm hergestellt sein, z. B. aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) oder Aramid, Papier oder Vliesstoff usw. Statt die Magnetbeschichtung aufzutragen, kann Magnetpulver dem Material des Kunststoffilms zugegeben sein. Der Umfang des kreisförmigen Magnetschwingungsfilms 17 ist an den Umfang der Aussparung 16 der Leiterplatte 1 durch Wärme oder mit Klebematerialien geklebt.
Fließt ein Wechselstromsignal in das Wendelmuster 18, durchquert ein durch das Signal erzeugter Wechselfluß den Magnetschwingungsfilm 17, wodurch der Magnetschwingungsfilm 17 schwingt. Dadurch ist ein Lautsprecher zur Umwandlung des elektrischen Signals in Filmschwingung gebildet. Schwingt dagegen der magnetisierte Magnetschwingungsfilm 17, ändert sich der mit dem Wendelmuster 18 zusammenhängende Magnetfluß. Dadurch fließt Wechselstrom im Wendelmuster 18. Auf diese Weise ist ein Mikrofon zur Umwandlung der Filmschwingung in elektrischen Strom gebildet.
Als Variante gemäß Fig. 13 braucht der Magnetschwingungsfilm 17 nicht magnetisiert zu sein, wenn eine weitere Aussparung 16' in der Rückseite der Leiterplatte 1 vorgesehen und ein Magnet 19 darin angeordnet ist. Das heißt, ein Lautsprecher oder Mikrofon vom Magnettyp setzt sich aus einem Magnetschwingungsfilm 17, einem Wendelmuster 18 und einem Magneten 19 zusammen. In einem solchen Lautsprecher oder Mikrofon ändert sich das Magnetfeld infolge des Magneten 19 mit der Schwingung des Magnetschwingungsfilms 17, wodurch Wechselstrom im Wendelmuster erzeugt wird. Andererseits schwingt der Magnetschwingungsfilm 17 infolge des im Wendelmuster fließenden Wechselstroms. Der Magnet 19 ist mit einem Kleber auf Epoxidbasis an den Boden der Aussparung 16' der Leiterplatte 1 geklebt.
In einer weiteren Variante gemäß Fig. 14 ist ein dünner Magnet (z. B. ein Gummimagnet) 20a an einen nichtmagnetischen Film 20, der einen Kunststoffilm aufweist, so geklebt, daß die Funktion des Films die gleiche wie die des o. g. magnetisierten Magnetschwingungsfilms ist. Daher ist in diesem Fall ein Lautsprecher oder Mikrofon mit einem sogenannten beweglichen Magneten (mm) gebildet.
In noch einer weiteren Variante gemäß Fig. 15 ist ein Lautsprecher oder Mikrofon mit einer beweglichen Spule (MC) bereitgestellt, indem ein leitendes Wendelmuster 21a auf dem nichtmagnetischen Schwingungsfilm 21, der einen Kunststoffilm aufweist, gebildet und mit der Leiterplatte 1 elektrisch verbunden ist. Elektrischer Wechselstrom fließt im Wendelmuster 21a, der mit dem Magnetfluß infolge des Magneten 19 zusammenhängt. Der Wechselstrom versetzt den Schwingungsfilm 21, auf dem das Wendelmuster 21a gebildet ist, in Schwingung. Schwingt dagegen der Schwingungsfilm 21, ändert sich der mit dem Wendelmuster 21a zusammenhängende Magnetfluß, wodurch Wechselstrom im Wendelmuster 21a fließt. Der Magnet 19 ist an den Boden der Aussparung 16 der Leiterplatte 1 mit einem Kleber auf Epoxidbasis geklebt.
Neben den vorgenannten Varianten lassen sich mehrere andere Varianten zum Aufbau eines Lautsprechers oder Mikrofons herstellen. Durch Ausbilden eines in eine Leiterplatte integrierten Lautsprechers oder Mikrofons können die Kosten für die Herstellung einer Anordnung gegenüber dem Fall erheblich gesenkt werden, in dem ein Lautsprecher oder Mikrofon als separate Komponente auf einer Leiterplatte montiert wird. In diesem Verfahren läßt sich eine zunehmend leichte und schmale Anordnung bereitstellen. Die Ausführungsform der Erfindung kann z. B. für solche elektrischen Geräte wie tragbare Telefone zum Einsatz kommen.
Wie zuvor erwähnt wurde, kann die Erfindung eine leichte und schmale Anordnung bereitstellen, indem eine Komponente in einer Öffnung oder in einer Aussparung aufgenommen ist, die in einer Leiterplatte gebildet ist, wodurch die Komponentendicke genauso groß wie die Dicke der Leiterplatte wird. In dieser Ausführungsform läßt sich die Fläche der Leiterplatte reduzieren, indem eine weitere Komponente auf der ersten Komponente montiert wird, und die Schaltungsmuster lassen sich problemlos gestalten.
Im Verfahren, in dem eine Aussparung zum Aufnehmen einer Komponente unter Verwendung einer mehrschichtigen Leiterplatte gebildet wird, kann das Schaltungsmuster auch durch Aufdrucken statt Ätzen ausgebildet werden. In der Erfindung können die o. g. Ausführungsformen und ihre Varianten kombiniert werden.

Claims

1. Leiterplattenanordnung mit:

einer mehrschichtigen Leiterplatte (1) mit einer Aussparung (10) und einem in der Platte gebildeten Innenkontaktloch sowie einer in der Aussparung (10) der Leiterplatte (1) plazierten elektrischen Komponente (4),

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Verbindungsanschluß (4a) auf einem Bodenabschnitt der elektrischen Komponente (4) gebildet ist, eine Kontaktstelle (3) auf einem Bodenabschnitt der Aussparung (10) gebildet ist und eine Leitschicht zwischen dem Verbindungsanschluß (4a) und der Kontaktstelle (3) vorgesehen ist, um den Verbindungsanschluß (4a) und die Kontaktstelle (3) elektrisch zu verbinden, wobei die Kontaktstelle (3) mit dem Innenkontaktloch elektrisch verbunden ist.

2. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Komponente (4), die in der Aussparung (10) der Leiterplatte (1) aufgenommen ist, wesentlich tiefer als eine Außenfläche der Leiterplatte (1) liegt.

3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2, wobei eine zweite Komponente (5) auf der in der Aussparung (10) plazierten elektrischen Komponente (4) befestigt ist.

4. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2, wobei eine zweite Komponente (6, 7) so montiert ist, daß sie die elektrische Komponente (4) und die Aussparung (10) überspannt.

5. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2, wobei ein Bahnenteil (8) so vorgesehen ist, daß es die Aussparung (10) der Leiterplatte (1) abdeckt.

6. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 5, wobei das Bahnenteil (8) mindestens eine Funktion hat, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus elektrischer Isolierung, elektromagnetischer Abschirmung, Wärmesenke und. Feuchtigkeitsschutz besteht.

7. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine zweite Komponente auf dem Bahnenteil (8) montiert ist.

8. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Dichtungsharz (9) in die Aussparung (10) der Leiterplatte (1) gefüllt ist.

9. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Lötkugel (11) als Leitschicht verwendet wird.

10. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine zweistufige vorstehende Elektrode (12) als Leitschicht verwendet wird.

11. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Isolierschicht der Leiterplatte (1) aus einem komprimierbaren porösen Grundmaterial hergestellt ist, das mit Harz getränkt ist.

12. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Innenkontaktloch genau unter dem Bodenabschnitt der elektrischen Komponente (4) liegt.