DE3442803A1 - Hybrid circuit on a flexible carrier material, and a method for its production - Google Patents
Hybrid circuit on a flexible carrier material, and a method for its productionInfo
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Abstract
Description
Hybridschaltung auf einem flexiblen Trägermaterial sowieHybrid circuit on a flexible substrate as well
Verfahren zu deren Herstellung Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Hybridschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 9. Process for their preparation Description The invention relates refer to a hybrid circuit according to the preamble of claim 1 and to a method for their production according to the preamble of the patent claim 9.
Allgemein bezieht sich die Erfindung auf eine Hybridschaltung in sog. SMD-Technik (Surface Mounted Devices), bei der im Gegensatz zu herkömmlichen, bestückten Leiterplatten die elektrischen Bauelemente auf der Leiterbahnseite liegen. Diese sich zunehmend durchsetzende Technik ist in einer Firmendruckschrift der Firma Valvo vom Mai 1984 mit dem Titel "SMD-Technologie" (D. Horak, "SMD-Technologie"; H. J. Bensieck, "Surface Mounted Devices") beschrieben.In general, the invention relates to a hybrid circuit in so-called. SMD technology (Surface Mounted Devices), in contrast to conventional, populated Printed circuit boards, the electrical components are on the conductor track side. These Technology that is becoming more and more popular is in a corporate publication from Valvo from May 1984 with the title "SMD-Technologie" (D. Horak, "SMD Technology"; H. J. Bensieck, "Surface Mounted Devices").
Bei Hybridschaltungen werden als Trägermaterialien bisher überwiegend Keramikplättchen verwendet. Bei Keramikplättchen ist auch eine beidseitige Bestückung bekannt, wodurch eine höhere Packungsdichte erreicht wird. In der Praxis ist die beidseitige Bestückung jedoch recht schwierig, da beide Seiten getrennt gelötet werden müssen, so daß beim zweiten Lötvorgang die erste Lötung wieder aufgehen kann. Auch ist eine beidseitige Bestückung und Bedruckung arbeitsaufwendig, da das Trägermaterial zum Drucken und nach Bestücken der ersten Seite umgedreht werden muß und beim Bestücken der zweiten Seite sichergestellt werden muß, daß sich die Bauelemente der zuerst bestückten Seite nicht wieder lösen. Bei Hybridschaltungen mit flexiblem Trägermaterial wurde wegen der beschriebenen Schwierigkeiten eine beidseitige Bestückung bisher nicht angewandt.In the case of hybrid circuits, the carrier materials used have so far been predominantly Ceramic plates used. Ceramic platelets can also be fitted on both sides known, whereby a higher packing density is achieved. In practice it is However, it is quite difficult to assemble on both sides, as both sides are soldered separately must be so that the first soldering can open again in the second soldering process. Equipping and printing on both sides is also labor-intensive, since the carrier material must be turned over for printing and after loading the first page and when loading on the second side it must be ensured that the components of the first Do not loosen the loaded side again. For hybrid circuits with flexible carrier material was due to the difficulties described a double-sided assembly not applied.
Andererseits hat die Verwendung von flexiblem Trägermaterial bei Hybridschaltungen wesentliche Vorteile beim späteren Einbau, da die Kontur der Hybridschaltung veränderbar ist.On the other hand, the use of flexible carrier material in hybrid circuits significant advantages for later installation, as the contour of the hybrid circuit can be changed is.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hybridschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die flexibles Trägermaterial aufweist und im Ergebnis beidseitig bestückt ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hybridschaltung zu schaffen.The object of the invention is to provide a hybrid circuit of the aforementioned Art to create that has flexible carrier material and as a result both sides is equipped. A further object of the invention is to provide a method for production to create such a hybrid circuit.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 9 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the characterizing part of the claims 1 and 9 specified features solved. Advantageous refinements and developments the invention can be found in the subclaims.
Das Grundprinzip der Erfindung liegt darin, daß das flexible Trägermatieral nach Bestückung und Verlötung der Bauelemente an der Vorderseite umgefaltet wird, so daß sich die Rückseiten der zueinander gefalteten Teile gegenüberliegen. Nach diesem Falten weisen bei einer Variante der Erfindung die Bauelemente beidseitig nach außen. Die Bestückung kann allerdings auch nur auf einer Hälfte erfolgen, so daß nicht unbedingt auf beiden Seiten Bauelemente vorhanden sein müssen.The basic principle of the invention is that the flexible support material after the components have been assembled and soldered, the front is folded over, so that the backs of the folded parts face each other. To In a variant of the invention, the components have this folds on both sides outward. The assembly can, however, only be done on one half, see above that components do not necessarily have to be present on both sides.
Die wesentlichen Arbeitsschritte wie Aufbringen elektrischer Leiterbahnen und/oder von Widerständen, Bestücken mit Bauelementen und Anlöten derselben werden in einer Ebene bzw. auf einer Seite des Trägermateriales durchgeführt, so daß die obigen Schwierigkeiten von beidseitig bestückten Trägermaterialien nicht auftreten. Durch das Umfalten wird dann im Ergebnis gleichwohl eine beidseitig bestückte Hybridschaltung geschaffen mit dem Vorteil der größeren Packungsdichte bzw. halbierten Grundfläche.The essential work steps such as applying electrical conductors and / or resistors, equipping with components and soldering the same carried out in a plane or on one side of the carrier material, so that the The above difficulties of carrier materials loaded on both sides do not occur. As a result of the folding over, the result is a hybrid circuit equipped on both sides created with the advantage of greater packing density or halved base area.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Hybridschaltung nach der Erfindung vor dem Falten; Fig. 2 eine Seitenansicht der Hybridschaltung der Fig. 1 in fertiggestelltem Zustand mit angelöteter Lötfahne; Fig. 3 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 2 einer Hybridschaltung nach einer weiteren Variante der Erfindung; Fig. 4 und 5 Seiten- bzw. Stirnansichten der Hybridschaltung nach der Erfindung in Kombination mit herkömmlichen Leiterplatten.In the following the invention is based on embodiments in Connection with the drawing explained in more detail. It shows: Fig. 1 a plan view to a hybrid circuit according to the invention prior to folding; Fig. 2 is a side view the hybrid circuit of Figure 1 in the completed state with soldered solder lug; FIG. 3 shows a side view similar to FIG. 2 of a hybrid circuit according to another Variant of the invention; Figures 4 and 5 are side and end views of the hybrid circuit according to the invention in combination with conventional printed circuit boards.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche bzw. einander entsprechende Teile.The same reference symbols in the individual figures denote the same or corresponding parts.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer Hybridschaltung in noch nicht fertiggestelltem Zustand. Auf ein flexibles Trägermaterial 1 sind Leiterbahnen und/oder Widerstände in gewünschter Konfiguration aufgebracht. Dies geschieht beispielsweise durch Verwendung einer ein-oder beidseitig kupferkaschierten Folie, die eventuell mit Durchkontaktierungen oder Randumkontaktierurigen versehen ist, bei der in herkömmlicher Weise die Leiterbahnen durch Atzen hergestellt sind. Die Leiterbahnen können allerdings auch ebenso wie die aufgebrachten Widerstände im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.Fig. 1 shows a plan view of a hybrid circuit in a not yet completed State. Conductor tracks and / or resistors are on a flexible carrier material 1 Applied in the desired configuration. This is done, for example, by using a copper-clad foil on one or both sides, possibly with vias or Randumkontaktierurigen is provided, in which the conductor tracks in a conventional manner are made by etching. The conductor tracks can, however, also like the applied resistors are applied using the screen printing process.
In Fig. 1 sind von den Leiterbahnen nur kurze Abschnitte 2 und 3 zu erkennen sowie die zu Kanten herausgeführten Leiterbahnen, die dort Anschlußflächen 4 bzw. 5 bilden und zwar an gegenüberliegenden Kanten 6 bzw. 7 des Trägermateriales 1.In Fig. 1, only short sections 2 and 3 of the conductor tracks are closed recognize as well as the conductor tracks led out to the edges, the connection surfaces there 4 and 5 form and that on opposite edges 6 and 7 of the carrier material 1.
Der größte Teil der Leiterbahnen ist durch Isolierschichten 8 und 9 überdeckt, wobei diese Isolierschichten Aussparungen bzw. Fenster im Bereich der späteren Anschlußflächen von Bauelemente 10 aufweisen.Most of the conductor tracks are covered by insulating layers 8 and 9 covered, these insulating layers recesses or windows in the area of later have connection surfaces of components 10.
Weiterhin lassen die Isolierschichten 8 und 9 einen mittleren Bereich beidseitig einer Mittellinie 11 frei, so daß dort die Leiterbahnen 2 und 3 frei liegen.Furthermore, the insulating layers 8 and 9 leave a central area free on both sides of a center line 11, so that there the conductor tracks 2 and 3 free lie.
Diese Leiterbahnen 2 und 3 können (vgl. das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5) auch als Anschlußflächen für Lötfahnen bzw. Anschlußstifte dienen. Dienen sie nicht hierzu, kann die Isolierschicht auch durchgehend aufgebracht sein, so daß auch der mittlere Bereich beidseitig der Mittellinie 11 von der Isolierschicht abgedeckt ist. Auch sind natürlich die Anschlußflächen 4 und 5 für später anzubringende Lötfahnen bzw. Anschlußstifte oder -drähte nicht von der Isolierschicht abgedeckt. Die Isolierschicht dient - wie bekannt -zusätzlich auch als Lötstop.These conductor tracks 2 and 3 can (see. The embodiment of 4 and 5) also serve as connection surfaces for soldering lugs or connection pins. If they do not serve this purpose, the insulating layer can also be applied continuously, so that the middle area on both sides of the center line 11 of the insulating layer is covered. Of course, the pads 4 and 5 are also to be attached later Soldering lugs or connecting pins or wires not covered by the insulating layer. As is known, the insulating layer also serves as a solder stop.
Mit Ausnahme der Aussparung der Isolierschicht im Bereich der Mittellinie 11 handelt es sich bei der bisher beschriebenen Hybridschaltung der Fig. 1 um herkömmliche Arbeitsschritte.With the exception of the recess in the insulating layer in the area of the center line 11, the hybrid circuit of FIG. 1 described so far is conventional Work steps.
Wie besser aus Fig. 2 zu erkennen, wird die Hybridschaltung der Fig. 1 nach Bestücken und Anlöten der Bauelemente nun um die Mittellinie 11 gefaltet, so daß die beidseitig der Mitte linie liegenden Trägermaterial-Bereiche 12 und 13 zueinander gekldppt werden, wobei sich die nicht mit Bauelementen 10 bestückten Seiten (Rückseiten) der Bereiche 12 und 13 gegenüberliegen und zumindest teilweise sogar berühren und zwar insbesondere im Bereich der dann direkt übereinanderliegenden Kanten 6 und 7. Je nach Wandstärke und Elastizität des verwendeten flexiblen Trägermateriales 1 wird an der Mittel- bzw. Faltlinie 11 ein geeigneter Biegeradius eingestellt, der beispielsweise 0,2 mm beträgt. Eventuell wird die Folie im Bereich der Faltlinie noch zusätzlich etwas gepreßt, um einen kleineren Biegeradius zu erhalten. An der der Faltung gegenüberliegenden Kante (jetzt übereinanderliegende Kanten 6 und 7) liegen dann auch die Anschlußflächen 4 und 5 jeweils paarweise gegenüber, so daß dort Lötfahnen 14 angelötet werden können, die das Trägermaterial 1 dann auch in der gefalteten Stellung halten. Die Anschlußflächen müssen allerdings nicht in allen Fällen paarweise gegenüberliegen. Ist die Rückseite beispielsweise zur Erzeugung einer Masseleitung mit leitendem Material kaschiert, so muß diese, nach dem Falten innenliegende Fläche für Anschlußstifte bzw. Lötfahnen zugänglich sein. Hierzu wird an einer Kante (z. B. 6 oder 7) eine Ausnehmung, beispielsweise in Form einer Ausstanzung vorgesehen, so daß nach dem Falten dort ein Stück der metallisierten Innenseite zugänglich ist und mit einem Anschlußstift versehen werden kann. Das Layout der Leiterbahnen kann natürlich so gewählt sein, daß an der gegenüberliegenden (Außen-). Seite eine Anschlußfläche (z. B. 4) vorhanden ist, so daß Innen- und Außenseite dann durch die Lötfahne miteinander verbunden werden.As can be seen better from FIG. 2, the hybrid circuit of FIG. 1 now folded around the center line 11 after assembling and soldering the components, so that the carrier material areas 12 and 13 lying on both sides of the center line be kldppt to each other, the not equipped with components 10 Sides (rear sides) of the areas 12 and 13 are opposite and at least partially even touch, especially in the area of the then directly superimposed Edges 6 and 7. Depending on the wall thickness and elasticity of the flexible carrier material used 1 a suitable bending radius is set on the middle or fold line 11, which is, for example, 0.2 mm. The film may be in the area of the fold line additionally pressed a little to get a smaller bending radius. At the edge opposite the fold (now overlapping edges 6 and 7) are then also the pads 4 and 5 opposite each other in pairs, so that there soldering lugs 14 can be soldered, which then also the carrier material 1 in hold in the folded position. However, the connection surfaces do not have to be in all Cases face to face in pairs. For example, if the back is for generation If a ground line is laminated with conductive material, this must be done after folding inner surface must be accessible for connecting pins or soldering lugs. To do this, on one edge (e.g. 6 or 7) a recess, for example in the form of a punched out provided so that after folding there is a piece of the metallized inside is accessible and can be provided with a connecting pin. The layout of the Conductor tracks can of course be chosen so that on the opposite (Outside-). Side a connection surface (z. B. 4) is present, so that inside and outside then connected to each other by the soldering lug.
Die Lötfahnen 14 weisen an ihrer Lötseite U-förmige Bügel 15 auf, die beide Seiten des umgefalteten Trägermateriales überdecken. Mittels dieser Bügel 15 werden die Lötfahnen 14 dann an die Anschlußflächen 4 und 5 angelötet.The soldering lugs 14 have U-shaped brackets 15 on their soldering side, which cover both sides of the folded backing material. By means of this bracket 15, the soldering lugs 14 are then soldered to the connection surfaces 4 and 5.
Eine elektrische Verbindung zwischen in beiden Seiten des gefalteten Trägermateriales wird durch die Leiterbahnabschnitte 2 und 3 hergestellt, die über den Knick bzw. die Faltlinie hinweg verlaufen.An electrical connection between in both sides of the folded Carrier material is produced by the conductor track sections 2 and 3, which over the kink or the fold line run away.
In Fig. 2 ist die fertige Hybridschaltung beidseitig, d. h. auf beiden Bereichen 12 und 13 mit Bauelementen 10 bestückt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist nur der Bereich 13 bestückt, während der andere Bereich 12 lediglich Leiterbahnen und/oder Widerstände aufweist.In Fig. 2, the completed hybrid circuit is on both sides, i. H. on both Areas 12 and 13 equipped with components 10. In the embodiment of Fig. 3 only the area 13 is equipped, while the other area 12 only Has conductor tracks and / or resistors.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß es bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 auch möglich ist, im Bereich der Faltlinie 11 an den dort bloß liegenden Leiterbahnabschnitten 2 und 3 Lötfahnen anzulöten. Dies ist aus den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5 besser erkennbar.It should also be noted that in the exemplary embodiments 2 and 3 is also possible in the area of the fold line 11 to the there merely to solder lying conductor track sections 2 and 3 soldering lugs. This is from the exemplary embodiments 4 and 5 can be seen better.
In den Fig. 4 und 5 ist gezeigt, wie eine Hybridschaltung nach der Erfindung mit herkömmlichen Leiterplatten 16 kombiniert werden kann. Diese Leiterplatten haben eine Oberseite 17, die mit Bauelementen 19 bestückt sind sowie eine Unterseite 18, auf der die Leiterbahnen liegen. Die Bauelemente 19 haben hierbei Lötfahnen 20, die durch Bohrungen der Leiterplatte 16 hindurchgesteckt sind und auf der Unterseite 18 mit den Leiterbahnen verlötet sind. Die Hybridschaltung nach der Erfindung wird hier wie ein Bauelement mit Lötfahnen 14 bzw. 14' verwendet, d. h. diese Lötfahnen sind ebenfalls durch Bohrungen von der Oberseite 17 her durch die Leiterplatte 16 gesteckt und an der Unterseite 18 mit den Leiterbahnen verlötet.4 and 5 shows how a hybrid circuit according to the Invention with conventional circuit boards 16 can be combined. These circuit boards have a top 17, which are equipped with components 19 and a bottom 18, on which the conductor tracks lie. The components 19 here have soldering lugs 20, which are inserted through holes in the circuit board 16 and on the underside 18 with the conductor tracks are soldered. The hybrid circuit according to the invention is used here like a component with soldering lugs 14 or 14 ', d. H. these soldering lugs are also through holes from the top 17 through the circuit board 16 inserted and soldered to the underside 18 with the conductor tracks.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist die Hybridschaltung bogenförmig über die Bestückungsseite der Leiterplatte 16 gewölbt und überdeckt sogar,einige der Bauelemente 19. Sie ist mit beiden Kanten mittels der Lötfahnen 14 und 14' dort befestigt.In the embodiment of FIG. 4, the hybrid circuit is arcuate Arched over the component side of the circuit board 16 and even covers some of the components 19. It is there with both edges by means of the soldering lugs 14 and 14 ' attached.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind zwei herkömmliche Leiterbahnen 16 und 16' im rechten Winkel zueinander angeordnet, wobei beide Leiterplatten 16 und 16' mit Bauelementen 19 bestückt sind. Eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Leiterplatten 16 und 16' erfolgt über Lötfahnen 21. Ein Bereich der Ecke zwischen den beiden Leiterplatten 16 und 16' ist durch eine Hybridschaltung nach der Erfindung überdeckt, die auch hier mit beiden Kanten mittels Lötstiften 14 an die Leiterplatten 16 und 16' angelötet ist.In the embodiment of FIG. 5, there are two conventional conductor tracks 16 and 16 'arranged at right angles to one another, with both circuit boards 16 and 16 'are equipped with components 19. An electrical connection between the two circuit boards 16 and 16 'is carried out via soldering lugs 21. One area of the corner between the two circuit boards 16 and 16 'is established by a hybrid circuit of the invention, which also here with both edges by means of solder pins 14 on the circuit boards 16 and 16 'is soldered on.
Auch hier ist erkennbar, daß mit der Hybridschaltung nach der Erfindung eine besonders hohe Packungsdichte erzielt werden kann.Here, too, it can be seen that with the hybrid circuit according to the invention a particularly high packing density can be achieved.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß in den Fig. 4 und 5 die Trennlinie zwischen den Trägermaterial-Bereichen 12 und 13 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde. Auch ist darauf hinzuweisen, daß - wie dargestellt - die Hybridschaltung der Fig. 4 und 5 beidseitig bestückt sein kann oder auch - wie nicht dargestellt - nur einseitig bestückt sein kann. In diesem Falle ist es gleichgültig und dem Anwender überlassen, ob er die Bestückungsseite nach außen (bezogen auf die Leiterplatte 16 bzw. 16 und 16') zeigen läßt oder nach innen.Finally, it should be noted that in FIGS. 4 and 5, the Separation line between the carrier material areas 12 and 13 for the sake of clarity was omitted. It should also be pointed out that - as shown - the hybrid circuit 4 and 5 can be fitted on both sides or - as not shown - can only be equipped on one side. In this case it doesn't matter and that It is up to the user whether he wants the component side facing outwards (in relation to the circuit board 16 or 16 and 16 ') can show or inside.
Abschließend sei noch erwähnt, daß das Anlöten der Bauelemente (Fig. 1) im Reflow-Verfahren oder auch mit Dampf-Phasen-Löten durchgeführt werden kann. Die Löttemperatur liegt hierbei natürlich unter der zulässigen Dauertemperatur von Polyimid-Folien. Es müssen also Lötmittel mit entsprechend gewählter Liquidus-Temperatur gewählt werden.Finally it should be mentioned that the soldering of the components (Fig. 1) can be carried out in the reflow process or with vapor-phase soldering. The soldering temperature is of course below the permissible continuous temperature of Polyimide films. So there must be solder with an appropriately selected liquidus temperature to get voted.
Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the claims, the description and the drawing The technical details shown can be used both on their own and in any Combination with one another be essential to the invention.
Aus obiger Beschreibung wird deutlich, daß die Erfindung eine Hybridschaltung schafft, die auf flexiblem Trägermaterial aufgebaut ist und im Ergebnis beidseitig mit Bauelementen bestückt ist und/oder mit Leiterbahnen und/oder aufgedruckten Widerständen versehen ist.From the above description it is clear that the invention is a hybrid circuit creates, which is built on a flexible carrier material and as a result on both sides is equipped with components and / or with conductor tracks and / or printed resistors is provided.
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Claims (9)
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