DE1081088B

DE1081088B - Verbindung der Anschlussmittel elektrischer Bauelemente mit den Leiterbahnen gedruckter Schaltungen

Info

Publication number: DE1081088B
Application number: DES61873A
Authority: DE
Inventors: Heinz Schulz
Original assignee: Siemens Elektrogaerate GmbH
Current assignee: SEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1959-02-23
Filing date: 1959-02-23
Publication date: 1960-05-05

Description

Verbindung der Anschlußmittel elektrischer Bauelemente mit den Leiterbahnen gedruckter Schaltungen Die Erfindung befaßt sich mit der Verbindung der Anschlußmittel elektrischer Bauelemente, Röhrensockel u. dgl. mit den ein- oder beidseitig auf einer Isolierstoffplatte aufgebrachten metallischen Leiterbahnen sogenannter gedruckter Schaltungen. Die elektrische und mechanische Verbindung dieser Anschlußmittel, wie Anschlußdrähte, Lötfahnen, Kontaktstifte u. dgl., erfolgte bisher in den meisten Fällen durch Tauchlöten, indem die mit den Bauelementen bestückte Schaltungsplatte mit der die Leiterbahnen aufweisenden Seite in ein Bad flüssigen Zinns eingetaucht und dadurch die Verlötung der Anschlußmittel mit den Leiterbahnen bewirkt wurde. Weiterhin eist es bekannt, zwischen Lötmittel und Schaltungsplatte eine Relativbewegung vorzusehen, um die Schaltungsplatte und die auf dieser befindlichen elektrischen Bauelemente beim Lötvorgang möglichst wenig zu erhitzen.
Bei den bisher geschilderten Lötverfahren darf der Abstand zwischen den auf der Isolierstoffplatte angebrachten Leiterbahnen einen von der Benetzungsfähigkeit des verwendeten Lötmetalls abhängigen Wert nicht unterschreiten, da sonst zwischen den einzelnen Leiterbahnen Lötbrücken entstehen, die nachträglich von Hand entfernt werden müssen. Um das Entstehen derartiger Lötbrücken zu vermeiden und den Verbrauch an Lötmetall soweit wie möglich herabzusetzen, ist es bekannt, diei,Leitungszüge und gegebenenfalls Abschirmflächen mit einer Papiermaske abzudecken, diq an den Lötstellen mit Löchern versehen ist. Der erforderliche. Mindestabstand zwischen den Leiterbahnen ist dann nur noch von den elektrischen Erfordernissen, wie Spannungssicherheit, Kopplung u. dgl., abhängig, ohne daß eine Brückenbildung zwischen den benachbarten Leiterbahnen zu befürchten ist.
Die bekannten Tauchlötverfahren haben jedoch den Nachteil, daß die in den Leiterbahnen zur Aufnahme der Anschlußmittel der elektrischen Bauelemente vorgesehenen Öffnungen verhältnismäßig klein sein müssen, um eine sichere Verlötung der Anschlußmittel finit den Leiterbahnen zu gewährleisten und sogenannte »kalte Lötstellen« zu vermeiden.
Um eine zu starke Erhitzung der gedruckten Schaltungen und der darauf befindlichen Bauelemente beim Löten zu vermeiden, ist ferner ein Lötverfahren entwickelt worden, bei dem als Lötmasse mit einem flüssigen Kunstharz vermischtes Silberpulver benutzt wird, welches auf die zu verbindenden Teile aufgestrichen und dann entweder durch einstündiges Erhitzen auf 100° C oder mehrstündiges Lagern bei Raumtemperatur erhärtet. Dieses Verfahren ist jedoch einerseits wegen des umständlichen =Auftragens der Lötmasse und andererseits wegen des zeitraubenden Härtungsprozesses für die Massenfertigung von Geräten nicht geeignet.
Auch beim Verfahren zum Verbinden der Anschlußmittel elektrischer Bauelemente mit den metallischen Leiterbahnen gemäß der Erfindung werden die außerhalb der gewünschten Verbindungsstellen liegenden Teile der Isolierstoffplatte und gegebenenfalls Bauelemente mit einer Maske abgedeckt. Um die zuvor geschilderten Nachteile der bekannten Lötverfahren zu vermeiden, werden die Verbindungsstellen gemäß der Erfindung durch Aufsprühen (Shoopen) fein verteilten Metalls mit einem kontaktgebenden Metallüberzug versehen. Da nur an den Verbindungsstellen ein Metallüberzug auf die Leiterbahnen aufgebracht wird, ist der Bedarf an Lötmetall auf ein Minimum beschränkt. Das auf die zur Abdeckung der nicht zu metallisierenden Teile der Isolierstoffplatte dienende Haske aufgesprühte Metall kann von dieser leicht entfernt und für die nachfolgende Besprühung weiterer Schaltungsplatten wieder benutzt werden. Die Öffnungen zum Durchstecken der Anschlußmittel der elektrischen Bauelemente können einen größeren Durchmesser aufweisen als beim Tauchlötverfahren, wodurch das Bestücken der Schaltungsplatte erleichtert und in vielen Fällen überhaupt erst eine automatisierte Bestückung ermöglicht wird.
Da der Vorratsbehälter für die Besprühanlage geschlossen ist, tritt eine -beim Tauchlöten vielfach Schwierigkeiten bereitende Oxydation der Oberfläche des Zinnbads- bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht ein. Außerdem-.bedarf eine Anlage zur automatisierten Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach einmaliger Einstellung der Temperatur des. aufzusprühenden Metalls, der Öffnung.. der Sprühdfise und des Vorschubs der _Schaltungsplatte kaum einer weiteren Merwachüngund Bedienung und ist auch einfacher und weniger störanfällig als eine Tauchlöteinrichtung, bei der zusätzlich noch die Reinheit des Lötmetalls (Bildung von Zinngrätze) überwacht und vor dem Löten ein Überziehen der Schaltungsplatte mit einem Flußmittel -vorgenommen werden muß. Eine Tropfenbildung von Lötmetall an den zuletzt aus dem Lötmetallbad herausgenommenen Teilen. der Schaltungsplatte--kann bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ebenfalls nicht auftreten.
Die Temperatur des Metalls beim Aufsprühen wird zweckmäßig so hoch gewählt, daß der aufgesprühte Metallüberzug an den gewünschten Verbindungsstellen anlegiert. Die metallische Verbindung zwischen den Leiterbahnen, dem Überzug und den Anschlußmitteln kann in Weiterbildung der Erfindung durch eine thermische Nachbehandlung verbessert werden, indem die Verbindungsstellen beispielsweise in ein Ölbad entsprechender Temperatur eingetaucht oder einem Flüssigkeitsstrahl oder -schwall entsprechender Temperatur ausgesetzt werden. Die thermische Nachbehandlung kann auch dadurch erfolgen, daß die Verbindungsstellen durch einen Dampfstrahl (z. B. Öldampf) oder mittels Flammen erhitzt werden, während die übrigen Teile der Isolierstoffplatte mit einer Maske abgedeckt sind. Die zur Abdeckung der- außerhalb der Verbindungsstellen liegenden Teile der Isolierstoffplatte und gegebenenfalls kleinerer Bauelemente dienende Maske besteht aus einem Werkstoff, von dem sich das aufgesprühte Metall leicht wieder ablösen läßt. Sofern eine Metallniaske verwendet wird, darf deren Metall mit dem aufgesprühten Metall keine Verbindung eingehen.
Zur Verbindung der Anschlußmittel mit den Leiterbahnen können Zinn, Kupfer oder entsprechende Legierungen, z. B. Lötzinn, verwendet werden.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 eine mit metallischen Leiterbahnen 1 versehene Isolierstoffplatte 2 dargestellt. An den Verbindungsstellen 3 ragen die Anschlußdrähte von auf der Oberseite der Isolierstoffplatte 2 angeordneten in der Figur nicht dargestellten elektrischen Bauelementen sowie Lötfahnen od. d-1. durch Öffnungen 4 in der Isolierstoffplatte und den Leiterbahnen. Die nach dem Bestücken der Isolierstoffplatte 2 mit elektrischen Bauelementen auf die Unterseite dieser Isolierstoffplatte gelegte Lochmaske 5 deckt die außerhalb der gewünschten Verbindungsstellen 3 liegenden Teile der Isolierstoffplatte und der Leiterbahnen ab, so daß beim Besprülien der abgedeckten Isolierstoffplatte nur an den durch die Löcher 6 in der Lochmaske 5 freigegebenen Verbindungsstellen 3 ein Metallüberzug auf die Leiterbahnen aufgesprüht wird und die Verbindung zwischen den Anschlußmitteln und den Leiterbahnen 1 herstellt. Der auf der Lochmaske 5 befindliche Metallüberzug wird von dieser anschließend abgezogen und in den' Vorratsbehälter der Shoop-Anlage zurückgegeben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders auch für die Verbindung der Leiterbahnen seit Bauelementen, die keine besonderen Anschlußdrähte besitzen, sondern, wie in Fig. 2 dargestellt, in entsprechende Ausnehmungen der Isolierstoffplatte 12 eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise derart er-T - 0 Igen, daß die.-Metallkappen eines auf der Oberseite der Isolierstoffplatte angeordneten Widerstands oder Kondensators durch entsprechende Öffnungen in der i solierstoffplatte und der darunter befindlichen Leiterbahnen hindurchragen.
" Eine aridere-Möglichkeit zur Befestigung und Verbindung insbesondere kleinerer Bauelemente besteht darin, daß das Bauelement 9, z. B. ein Widerstand, Kondensator od. dgl., wie in den Fig. 2 a bis 2 d dargestellt, in eine in der Isolierstoffplatte 12 vorgesehene Öffnung 7 eingesetzt und seine Anschlußmittel, z. B. Anschlußkappen 8, durch das Verfahren gemäß der Erfindung mit den Leiterbahnen 11 verbunden werden, indem die durch die Öffnungen 16 in der Lochmaske 15 freigegebenen Verbindungsstellen mit einem kontaktgebenden Metallüberzug versehen werden. Fig. 2 a zeigt einen Teil einer Isolierstoffplatte 12 mit dem Bauelement 9 in Draufsicht, Fig. 2 b einen Schnitt parallel zur Achse des Bauelements 9, Fig. 2 c senkrecht zu dessen Achse. Den entsprechenden Teil der zugehörigen Lochmaske 15 zeigt Fig. 2 d.
Die Leiterbahnen können auf der Isolierstoffplatte in bekannter Weise durch Herausätzen der nicht benötigten Teile einer aufkaschierten Kupferfolie, auf galvanischem oder fotochemischem Wege hergestellt sein= -

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Verbinden elektrischer Bauelemente, Röhrensockel u. dgl. mit den ein- oder beidseitig auf eine Isolierstoffplatte aufgebrachten metallischen Leiterbahnen, wobei die außerhalb der gewünschten Verbindungsstellen liegenden Teile der Isolierstöffplatte und gegebenenfalls Bauelemente mit einer Maske abgedeckt 'werden. dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen durch Aufsprühen (Shoopen) fein verteilten Metalls mit einem kontaktgebenden Metallüberzug versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Temperatur des Metalls beim Aufsprühen sä hßch ist, daß der Überzug an den Verbindungsstellen anlegiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Verbindung zwischen Leiterbahn; - Überzug und Anschlußmitteln durch eine thermische Nachbehandlung verbessert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen zur thermischen Nachbehandlung in ein Bad, z. B. ein Ölbad, entsprechender Temperatur eingetaucht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen zur thermischen Nachbehandlung einem Flüssigkeitsstrahl oder -schyvall entsprechender Temperatur ausgesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen durch einen Dampfstrahl erhitzt werden, während die übrigen Teile der Isolierstoffplatte .mit einer Maske abgedeckt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen mittels Flammen erhitzt werden, während die übrigen Teile der Isolierstoffplatte mit einer Maske abgedeckt sind. B.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen mit einer Metallegierung besprüht werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen mit Zinn oder einer Zinnlegierung, z. B. Lötzinn, besprüht werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen mit Kupfer oder einer Kupferlegierung besprüht werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung der außerhalb der Verbindungsstellen liegenden Teile der Isolierstoffplatte und gegebenenfalls Bauelemente eine Metallmaske verwendet wird, deren Metall beim Aufsprühen keine Verbindung mit dem auf die Verbindungsstellen aufgesprühten Metall eingeht. In Betracht gezogene Druckschriften: »Funktechnik«, 1953, S. 188, und 1957, S. 599.