DE3500411C2

DE3500411C2 - Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den Anschlußflächen einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE3500411C2
Application number: DE19853500411
Authority: DE
Inventors: Volker Von Dipl Ing Ehrenstein; Martin Pointner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2005-01-09
Also published as: DE3500411A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schal tung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiter platte, bei welchem im Anschlußbereich die Anschlußenden der Leiterbahnen mit Hilfe eines impulsbeheizten Lötwerkzeugs gegen die Anschluß flächen gedrückt und durch Reflowlöten mit den Anschlußflä chen verbunden werden.

Zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den Anschlußflächen einer Leiter platte ist es üblich, zunächst im Bereich der Anschlußenden der Leiterbahnen die aus einem isolierenden Kunststoff be stehende Trägerfolie der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung partiell zu entfernen, worauf man die vorbeloteten Anschlußenden gemeinsam auf die ebenfalls vorbeloteten An schlußflächen legt und sodann mit Hilfe eines Lötbügels oder Lötstempels die Verbindungen durch Reflowlöten herstellt. Aufgrund der guten Wärmeisolation der Trägerfolie wäre es nicht möglich, den Lötbügel oder Lötstempel auf die Träger folie aufzusetzen und die für das Reflowlöten erforderliche Wärme über die Trägerfolie auf die Lötstelle zu übertragen. Andererseits ist die partielle Entfernung der Trägerfolie im Bereich der Anschlußenden der Leiterbahnen mit einem gewissen Aufwand verbunden, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Herstellungskosten der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung führt.

Aus der DD-A-1 22 760 ist ein Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte bekannt, bei welchem auf eine vorhergehende partielle Entfernung der Trägerfolie im Bereich der Anschlußenden der Leiterbahnen verzichtet wird. Das impulsbeheizte Lötwerkzeug wird hier auf die Trägerfolie aufgesetzt und durch einen hohen Strom mit kurzer Impulsdauer derart beheizt, daß die aus einem schmelzbaren, isolierenden Kunststoff, wie z. B. einem Polyester, bestehende Trägerfolie schlagartig verdampft und die Leiterbahnen mit den zugeordneten Anschlußflächen durch Reflowlöten verbunden werden.

Bei einem weiteren aus der DE-B-20 25 112 bekannten Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte werden die über den Anschlußbereich hinaus verlängerten Anschlußenden der Leiterbahnen zusammen mit der Trägerfolie der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung um einen Winkel von 180° zurückgebogen und dann an die zugeordneten Anschlußflächen der Leiterplatte angelötet. Dieses Anlöten erfolgt im Lötschwall einer Schwall-Lötmaschine, wobei das Lot zwischen die leitfähigen Abschnitte der Leiterbahnen und Anschlußflächen dringt und im Bereich der Umbiegung der Leiterbahnen eine Lot-Kehlnaht bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte zu schaffen, bei welchem unter Verzicht auf die partielle Entfernung der Trägerfolie im Bereich der Anschlußenden der Leiterbahnen Lötverbindungen hoher Quali tät erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die über den Anschlußbereich hinaus verlängerten Anschlußenden der Leiterbahnen zusammen mit der Trägerfolie der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung um einen Winkel von 180° zurückgebogen werden und daß das Lötwerkzeug auf die zurück gebogenen Anschlußenden der Leiterbahnen aufgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch ein Zurückbiegen bzw. Umfalten der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung das Lötwerkzeug unmittelbar auf die zurück gebogenen Anschlußenden der Leiterbahnen aufgesetzt werden kann. Die für das Reflowlöten erforderliche Wärme wird dann in erster Linie über die Anschlußenden der Leiterbahnen und nur zu einem geringen Teil über die Trägerfolie auf die Löt stelle übertragen. Auf diese Weise können also ohne partielle Entfernung der Trägerfolie im Anschlußbereich gute und dauerhafte Lötverbindungen erzielt werden. Da die Trägerfolie sich nunmehr über den gesamten Anschlußbereich erstreckt, bietet das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich auch noch den Vorteil, einer festeren mechanischen Anbindung der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung an die Lei terplatte.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zurückgebogenen Bereiche der Anschluß enden der Leiterbahnen und der Trägerfolie nach dem Lötvor gang abgetrennt werden. Durch dieses Abtrennen des durch den Lötvorgang gegebenenfalls geschädigten Materials kann dann auch das Lötwerkzeug auf eine die Anschlußenden der Leiter bahnen in Querrichtung verbindende Brücke aufgesetzt werden. Durch eine derartige nach dem Lötvorgang zu entfernende Brücke kann die Wärmeeinbringung in die Leiterbahnen erheb lich verbessert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Anschlußenden der Leiterbahnen zu sammen mit der Trägerfolie um eine Beilage zurückgebogen. Durch das Einfügen einer derartigen Beilage werden beim Um biegen scharfe Knicke vermieden, die bei empfindlichem Material ggf. zu einem Abreißen der Anschlußenden der Leiterbahnen und damit zu einer Störung der Wärmeübertra gung führen könnten.

Die Anschlußenden der Leiterbahnen und die Anschlußflächen werden vorzugsweise verschieden breit ausgeführt. Dadurch ergibt sich beim Justieren der flexiblen gedruckten Leitung oder Schaltung relativ zu der Leiterplatte eine größere Toleranz. Außerdem bilden beim Lötvorgang zwischen Anschluß enden und Anschlußflächen ggf. herausgepreßte Lottropfen durch die verschiedene Breite einen Meniskus. Demgegenüber könnten bei gleich breiten Anschlußenden und Anschlußflächen die seitlich herausgepreßten Lottropfen ggf. zu Kurzschlüssen führen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anschlußenden der Leiterbahnen breiter ausgeführt werden als die Anschluß flächen. In diesem Fall ergibt sich eine weiter verbesserte Wärmeübertragung vom Lötwerkzeug zur Lötstelle und insbeson dere zu den Anschlußflächen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen nach dem Stand der Technik ausgeführten Anschluß einer flexiblen gedruckten Leitung an eine Leiter platte,

Fig. 2 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausge führten Anschluß einer flexiblen gedruckten Leitung an eine Leiterplatte,

Fig. 3 eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß welcher für das Zurückbiegen der flexiblen gedruckten Leitung eine Beilage verwendet wird,

Fig. 4 einen Anschluß gemäß Fig. 2 nach dem Abtrennen der zurückgebogenen Bereiche der flexiblen gedruckten Leitung,

Fig. 5 eine Ansicht von oben auf den Anschluß gemäß Fig. 2 und

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Lötverbindung zwischen dem Anschlußende einer Leiterbahn und einer Anschlußfläche.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine flexible gedruckte Leitung 1, welche in der Praxis häufig auch als Folienleitung bezeichnet wird. Die flexible gedruckte Lei tung 1 besteht aus mehreren im Abstand parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen 2, einer Trägerfolie 3 und einer Deckfolie 4. Die Leiterbahnen 2 bestehen beispielsweise aus Kupfer, während für die Trägerfolie 3 und die Deckfolie 4 vorzugsweise Polyimid verwendet wird. Derartige Isolier folien auf Polyimidbasis zeichnen sich durch eine extreme Temperaturbeständigkeit aus. Im Bereich der Anschlußenden 20 der Leiterbahnen 2 wurde die Trägerfolie 3 partiell entfernt, während die Deckfolie 4 in diesem Bereich von vorneherein gar nicht aufgebracht wurde. Die vorbeloteten Anschlußenden 20 der Leiterbahnen 2 sollen mit den ebenfalls vorbeloteten Anschlußflächen 6 einer insgesamt mit 7 bezeichneten Leiter platte durch Reflowlöten verbunden werden. Das isolierende Basismaterial 8 der Leiterplatte 7 besteht beispielsweise aus Epoxidharz. Zur Herstellung der Lötverbindungen werden die Anschlußenden 20 der Leiterbahnen 2 gemeinsam auf die Anschlußflächen 6 gelegt und mit Hilfe eines impulsbeheizten Lötbügels 9 in Richtung des Pfeiles 10 gegen die Anschluß flächen 6 gedrückt. Der Lötbügel 9 - welcher etwa die Breite der flexiblen gedruckten Leitung 1 aufweist - wird dann durch einen Stromimpuls erwärmt, welcher so bemessen ist, daß die durch Leitung zur Verbindungsstelle hin übertragene Wärme für ein Aufschmelzen des Lotes ausreicht und die Verbindung somit durch Reflowlöten hergestellt werden kann.

Der nach dem Stand der Technik ausgeführte Anschluß der flexiblen gedruckten Leitung 1 an die Leiterplatte 7 hat insbesondere den Nachteil, daß die Trägerfolie 3 im Bereich der Anschlußenden 20 partiell entfernt werden muß und da durch die Herstellungskosten für die flexible gedruckte Leitung 1 erhöht werden.

Fig. 2 zeigt einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Anschluß der flexiblen gedruckten Leitung 1 an die Leiterplatte 7. Der wesentliche Unterschied zu der bis lang üblichen Vorgehensweise besteht darin, daß auf die partielle Entfernung der Trägerfolie 3 im Bereich der An schlußenden 20 verzichtet wird, d. h. die Anschlußenden 20 bleiben über ihre gesamte Länge mit der Trägerfolie 3 ver bunden. Die Anschlußenden 20 der Leiterbahnen 2 sind über dies über den Anschlußbereich hinaus so weit verlängert, daß sie zusammen mit der Trägerfolie 3 der flexiblen gedruckten Leitung 1 um einen Winkel von 180° zurückgebogen werden können. Durch dieses Zurückbiegen bzw. Umfalten weisen die verlängerten Anschlußenden 20 nach oben, so daß der impuls beheizte Lötstempel 9 auf diese zurückgebogenen Anschluß enden 20 aufgesetzt und in Richtung des Pfeiles 10 ange drückt werden kann. Der Lötbügel 9 wird dann durch einen Stromimpuls erwärmt, welcher so bemessen ist, daß die zum überwiegenden Teil über die Anschlußenden 20 und zu einem geringen Teil über die gefaltete Trägerfolie 3 zur Verbin dungsstelle hin übertragene Wärme für ein Aufschmelzen des Lotes ausreicht und die Verbindung somit durch Reflowlöten hergestellt werden kann. Sind die Anschlußenden 20 und die Anschlußflächen 6 beispielsweise mit einem Zinn-Blei-Lot mit 60% Zinn und 40% Blei vorbelotet, so liegt die Arbeits temperatur des Lotes etwa im Bereich zwischen 180°C und 220°C. Der Lötbügel 9 wird dann zum Ausgleich der Wärme leitungsverluste auf eine Temperatur von etwa 300°C auf geheizt.

Fig. 3 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß welcher die Anschlußenden 20 der Leiter bahnen 2 zusammen mit der Trägerfolie 3 um eine Beilage B zurückgebogen werden. Durch die im dargestellten Beispiel flach ausgebildete und im Biegebereich abgerundete Beilage B werden scharfe Knicke verhindert, die ggf. zu einem Ab reißen der Anschlußenden 20 führen könnten. Die Beilage B könnte auch andere Formen aufweisen, wie z. B. eine zylindri sche Form oder die Form eines Stromlinienkörpers.

Fig. 4 zeigt einen gemäß Fig. 2 ausgeführten Anschluß, bei welchem nach dem Herstellen der Lötverbindung die umgeboge nen Bereiche der flexiblen gedruckten Leitung 1 mit Hilfe eines Messers oder dgl. abgetrennt wurden.

Fig. 5 zeigt eine Ansicht von oben auf den Anschluß gemäß Fig. 2. Es ist zu erkennen, daß die zurückgebogenen Anschlußenden 20 der Leiterbahnen 2 durch eine in Querrich tung verlaufende Brücke 200 miteinander verbunden sind. Auf diese Brücke 200 wird dann der Lötbügel 9 (vgl. Fig. 2) aufgesetzt, wodurch die Wärmeeinbringung in die Anschluß enden 20 verbessert wird. Bei Verwendung einer derartigen metallischen Brücke 200 müssen dann aber nach dem Lötvor gang die zurückgebogenen Bereiche der flexiblen gedruckten Leitung 1 unbedingt entfernt werden, so wie es in Fig. 4 aufgezeigt ist.

In Fig. 5 ist außerdem noch zu erkennen, daß die Breite b1 der Leiterbahnen 2 bzw. der Anschlußenden 20 größer ist als die Breite b2 der Anschlußflächen 6. Hierdurch wird die Justierung der Anschlußenden 20 erleichtert und außerdem die Wärmeeinbringung in die Anschlußflächen 6 verbessert. Gemäß Fig. 6 hat die geringere Breite b2 der Anschlußflächen 6 zusätzlich auch noch den Vorteil, daß das beim Lötvorgang aus dem Lötspalt herausgepreßte Lot L einen Meniskus bildet und somit Kurzschlußbrücken zwischen benachbarten Anschluß flächen 6 sicher vermieden werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde der Anschluß einer gedruckten flexiblen Leitung 1 an die Leiterplatte 7 aufgezeigt. In gleicher Weise kann jedoch auch eine gedruckte flexible Schaltung angeschlossen werden, welche zusätzlich noch Bauelemente trägt und diese Bauele mente verbindende Leiterbahnen besitzt.

Claims

1. Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexib len gedruckten Leitung oder Schaltung mit den zugeordneten Anschlußflächen einer Leiterplatte, bei welchem im Anschlußbereich die Anschluß enden der Leiterbahnen mit Hilfe eines impulsbeheizten Löt werkzeugs gegen die Anschlußflächen gedrückt und durch Reflowlöten mit den Anschlußflächen verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Anschlußbereich hinaus verlängerten Anschluß enden (20) der Leiterbahnen (2) zusammen mit der Trägerfolie (3) der flexiblen gedruckten Leitung (1) oder Schaltung um einen Winkel von 180° zurückgebogen werden und daß das Löt werkzeug (9) auf die zurückgebogenen Anschlußenden (20) der Leiterbahnen (2) aufgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die zurückgebogenen Bereiche der Anschlußenden (20) der Leiterbahnen (2) und der Träger folie (3) nach dem Lötvorgang abgetrennt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Lötwerkzeug (9) auf eine die Anschlußenden (20) der Leiterbahnen (2) in Querrichtung ver bindende Brücke (200) aufgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An schlußenden (20) der Leiterbahnen (2) zusammen mit der Trä gerfolie (3) um eine Beilage (B) zurückgebogen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An schlußenden (20) der Leiterbahnen (2) und die Anschluß flächen (6) verschieden breit ausgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschlußenden (20) der Leiter bahnen (2) breiter ausgeführt werden als die Anschlußflä chen (6).