DE3545527A1

DE3545527A1 - Flexible elektrische verbindungsvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3545527A1
Application number: DE19853545527
Authority: DE
Inventors: Frank J. Holliston Mass. Cheriff; Walter N. Westboro Mass. Cox; Joseph J. Kirk; Arnold M. Sudbury Mass. Pulver
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1986-07-03
Also published as: GB2169750A; JPS61148706A; GB2169750B; CA1260623C; JPH0573235B2; CA1237817A; GB8530396D0

Description

München, den 19. Dezember 1985 /J Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 373

\ Raytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Mass. 02173, Ι Vereinigte Staaten von Amerika

Flexible elektrische Verbindungsvorrichtung und Verfahren zu ι ihrer Herstellung.

ι Die Erfindung bezieht sich allgemein auf gedruckte Schaltungen ^; und im einzelnen auf flexible Bandkabel zur Verbindung von ^; Schaltungsbaugruppen, insbesondere von Teilen eines Anzeigesyi stems, wobei ein flexibles Bandkabel beispielsweise eine Ma-

■ trix-Anzeigeeinheit mit ihren elektronischen Treiberschaltuni
gen verbindet.

Bisher verwendete Montagetechniken oder Packungstechniken für elektronische Baugruppen sehen typischerweise vor, daß aktive und passive elektronische Bauteile auf einer einschichtigen oder mehrschichtigen gedruckten Verdrahtungsplatte oder Schaltungsträgerplatte angeordnet werden. Eine Mehrzahl solcher gedruckter Verdrahtungsplatten oder Schaltungsträgerplatten wird wieder dadurch zusammengeschaltet, daß diese Schaltungsträgerplatten in eine zur Verbindung dienende Steckplatte eingesteckt werden..In bestimmten Anwendungsfällen, bei denen Raumprobleme eine Rolle spielen, wird die verbindende Steckplatte durch ein Stück eines flexiblen Bandkabels ersetzt, etwa in einem Flachtafel-Matrixanzeigesystem, bei welchem die Kontakte an den Rändern der Anzeigeeinheit mit den Kontakten am Rand einer Verdrahtungsplatte für die elektronischen Treiberschaltungen des Änzeigesystems zu verbinden sind. Beispielsweise

1 -

messen zwischen 500 und 6000 elektrische Verbindungen zwischen der Anzeigeeinheit und den elektronischen Treiberschaltungen hergestellt werden, was zu einem beträchtlichen Raumbedarf für diese Treiberschaltungen, zu beachtlichen Montagekosten und zu einer Begrenzung der Möglichkeit von Wartung und Reparatur außerhalb der Werkstätte führt. Wenn die Verbindungen zwischen den elektronischen Treiberschaltungen und der Anzeigeeinheit außerhalb der Werkstätte gelöst werden müssen, um eine Prüfung vorzunehmen oder um nur ein einziges billiges fehlerhaftes Bauteil auszutauschen, so muß das Anzeigesystem für den Wiederzusammenbau in ein Wartungszentrum gebracht werden. Dies hat zur Folge, daß die Anzeigeeinheit und die elektronischen Treiberschaltungen außerhalb der Werkstätte als ein einziges ein-

heitliches Ersatzteil gehandhabt werden, welches teuer ist. Können die Teile des Anzeigesystems so ausgebildet werden, daß sie leicht voneinander trennbar ist, so bereitet die Reparatur der elektronischen Treiberschaltungen außerhalb der Fabrikationsstätte keine Schwierigkeiten und bedingt nur die Ersatzteilhaltung von verhältnismäßig billigen Teilen oder Geräten. \

In einer Matrix-Anzeigeeinrichtung tragen die Hochspannungs-ί treiberschaltungen am meisten zum Raumbedarf der elektronischen Schaltungen für solche Einrichtungen bei. Das Zusammenstellen von Hochspannungstreiberschaltungen in einem Schal- j

tungsträgerchip ohne Anschlußleitungen kann zu beträchtlichen '

; Raumeinsparungen bei solchen Anzeigesystemen führen. Es entste- ; hen jedoch Montageprobleme, wenn ein oberflächenmontiertes ■ Schaltungsträgerchip (LCC) und integrierte Schaltungen mit üb-

; licher, die Schaltungsträgerplatte durchdringender Kontaktie- ^:

j I

rung, beispielsweise mit zwei parallelen Kontaktstiftreihen : (dual in-line package) auf ein und derselben gedruckten Ver- ^;

drahtungsplatte montiert werden sollen, da hierbei zwei nicht j miteinander verträgliche Montagetechniken erforderlich sind. Diese Konstruktion selbst ermöglicht nicht eine Verminderung der großen Anzahl von Verbindungen, die zwischen den elektronischen Treiberschaltungen und dem Anzeigeelement hergestellt

werden müssen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine elektrische Verbindungsvorrichtung so auszubilden, daß eine Vielzahl elektrischer Verbindungen bei einer Verringerung des Raumbedarfes erzeugt werden kann, so daß die Verbindungsvorrichtung besonders geeignet zur Herstellung der Verbindungen zwischen
elektronischen Treiberschaltungen und einem Flachtafel-Anzeigesystem ist.

j Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch 1 angege-

; benen Merkmale gelöst. Die Erfindung beinhaltet auch ein Ver—

; fahren zur Herstellung einer flexiblen elektrischen Verbin-

j dungsvorrichtung.

Im einzelnen enthält die hier angegebene elektrische Verbin-
; dungsvorrichtung ein flexibles Kabel mit einem flexiblen iso- i ! lierenden Substrat, an dem eine Vielzahl von Leitern angeord- ;

net ist. Eine vorbereitete Gruppe von Lötpunkten befindet

j sich ebenfalls auf dem Substrat und eine Anzahl dieser Lot- \ !

! punkte ist elektrisch mit den Leiterbahnen verbunden. An den j

! Lötpunkten ist eine elektrische Schaltungspackung angeschlos- i sen. Kontaktstifte, welche in ein Ende der flexiblen elektri- J

sehen Verbindungsvorrichtung eingesetzt sind, bilden die Anschlüsse zu einer gedruckten Verdrahtungsplatte und freigelegte Leiterabschnitte mit einer leitfähigen Plattierung an einer
Seite am anderen Ende der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung sind dazu bestimmt, an eine passende Anordnung
von Leitern zum elektrischen Anschluß dieses anderen Endes j der Verbindungsvorrichtung angeklemmt zu werden. Eine als I Wärmesenke wirksame Stützplatte ist in dem Bereich unterhalb i der Schaltungspackung und des Substrates auf dieses auflami- j niert. Eine Mehrzahl flexibler Bandkabel oder Verbindungsvor- i richtungen dient zur Verbindung einer elektronischen Treiber- j schaltungseinheit mit einer Matrix-Anzeigeeinheit in einer ■

Anzeigevorrichtung. Die Schaltungspackung umfaßt die Hochspan- j

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nungs-Treiberschaltungen, die in einem leitungslosen Schaltungs-! trägerchip (LCC) untergebracht sind, wodurch eine Räumeinspa- ^: rung mit Bezug auf die elektronischen Treiberschaltungen erreicht wird. Außerdem führt die Verwendung der Schadtungspackung, die an der flexiblen Bandleitung befestigt ist, dazu, daß die Anzahl ; von Verbindungen vermindert wird, die zwischen den elektronischen Treiberschaltungen und jedem flexiblen Bandkabel hergestellt werden müssen. Die Verwendung der hier angegebenen flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung führt zu einer leicht reparierbaren Anzeigeeinheit für Reparatur und Wartung außerhalb der Herstellungsstätte.

Wie bereits angedeutet, umfaßt die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung, wobei ein flexibles Kabel mit einer Mehrzahl darin angeordneter Streifenleitungen bereitgestellt wird, die in einer oder mehreren Schichten gruppiert sind. Flexible Isolationsschichten sind auf beiden Seiten der Leiterschichten vorgesehen und tragen eine Gruppe von Lötpunkten, wobei ein Teil auf einer ersten Seite im Bereich eines ersten Endes der flexiblen Bandleitung vorgesehen ist. Ein Teil der Lötpunkte ist mit einem ersten Teil der Streifenleitungen in Verbindung gebracht, während ein nichtisolierter Abschnitt der Streifenleitungen an der anderen Seite des Bandkabels an dem anderen Ende mit einer leitfähigen Plattierung versehen wird. Eine Schaltungseinheit wird mit den vorbereiteten Lötpunkten auf der ersten Seite des flexiblen Bandkabels verlötet und eine als Wärmesenke wirksame Stützplatte wird in einem bestimmten Bereich der anderen Seite des flexiblen Bandkabels unterhalb desselben und unterhalb der Schaltungspackung auflaminiert. Anschlußkontaktstifte werden an dem ersten Ende des flexiblen Bandkabels in unmittelbarer Nachbarschaft der Schaltungspackung festgelötet und sind mit einem Teil der Streifenleiter und einem Te.il der Lötpunkte verbunden.

im übrigen bilden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil-

; Zungen der hier angegebenen flexiblen elektrischen Verbindungs- !

ι ι

vorrichtung sowie eines Verfahrens zu seiner Herstellung Gegen- ;

j stand der dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt j hier ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird,.

! ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen. ;

I Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die ^;

Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: ;

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine flexible elektrische : Verbindungsvorrichtung der hier angegebenen i Art mit zwei Schichten von Leiterbahnen, j Fig. 2 eine Seitenansicht der flexiblen elektrischen I j I

j Verbindungsvorrichtung mit einem anschlußlei-

tungsfreien Schaltungsträgerchip, das an einem j

! ersten Ende der flexiblen elektrischen Verbin- j

I dungsvorrichtung nahe von Einsteckkontaktstif- j

ten und einer als Wärmesenke dienenden Stütz- j platte angebracht ist, die unmittelbar unter- i halb des flexiblen Bandkabels und des anschlußleitungsfreien Schaltungsträgerenips
auflaminiert ist,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der
hier angegebenen Verbindungsvorrichtung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Bezeichnung

der verschiedenen Materialschichten der flexiblen
elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß Figur 3,

Fig. 5 eine Abbildung zur Verdeutlichung der Gestalt
der oberen Schicht von Kupfer-Streifenleitungen für die hier angegebene Vorrichtung,

Fig. 6 eine Abbildung zur Verdeutlichung der Gestalt
der unteren Schicht von Kupfer-Streifenleitungen für die hier angegebene Vorrichtung und

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer
Matrix-Anzeigeeinrichtung mit einem flexiblen

Bandkabel zur Verbindung zwischen einer Schaltungsträgerplatte für die elektronischen Treiberschaltungen und einer Matrix-Anzeigeeinheit.

In den Figuren 1, 2 und 7 sind flexible elektrische Verbindungs vorrichtungen mit 10 bezeichnet. Sie enthalten ein flexibles Bandkabel 11, in welchem Schichten isolierter Streifenleiterbahnen 24 und 32 vorgesehen sind. Ein anschlußleitungsfreies Schaltungsträgerchip 12 ist an einem Ende des flexiblen Bandkabels 11 an diesem befestigt. Unterhalb des Bereiches, der von dem Schaltungsträgerchip 12 überdeckt ist, ist an dem flexiblen Bandkabel eine als Wärmesenke wirksame Stützplatte 14 angebracht. Anschlußmittel in Gestalt von Kontaktstiften 15 und , Anschlußbereichen 16 an den Enden der Streifenleiter dienen je- ; weils zur Verbindung der Enden des flexiblen Bandkabels mit Teilen einer Anzeigeeinrichtung 50. Das anschlußleitungsfreie

j Schaltungsträgerchip 12, das auch als Chipträger bezeichnet

werden kann, bildet das Mittel zur Verbindung eines oder mehrerer Schaltungschips oder anderer Bauelemente innerhalb des Trägers 12. Kontaktstifte 15 dienen zur elektrischen Verbindung eines Endes der flexiblen Verbindungsvorrichtung 10 mit einer gedruckten Verdrahtungsplatte. Die Anschlußvorrichtung 16 am anderen Ende des flexiblen Bandkabels wird von einem 6 mm-Endabschnitt der Streifenleiterschicht 32 gebildet. Der Anschlußbereich 16 ist nicht mit einer isolierenden Deckschicht versehen, sondern besitzt eine leitfähige Plattierung, so daß dieses Ende des flexiblen Bandkabels 10 an passende Leiterelemente einer Anzeigeeinheit 58 der Anzeigeeinrichtung 50 angeklemmt werden kann, wie in Figur 7 dargestellt ist. Die flexible elektrische Verbindungsvorrichtung 10 dient innerhalb der Anzeigeeinrichtung 50 zur Verbindung eines Teiles eines die elektronischen Treiberschaltungen enthaltenden Moduls 54 mit einem Teil der Anzeigeeinheit 58. Die Kontaktstife 15 sind in das die elektronischen Treiberschaltungen enthaltende Modul 54 eingesteckt, während der Endanschlußbe-

I reich 16 um den Rand der Anzeigeeinheit 58 herumgelegt ist, wo-

I bei die freiliegenden Streifenleiter mit entsprechenden Kontaktbereichen an der Unterseite (nicht dargestellt) der Anzeigeein-. ί heit 58 fluchten. Eine Klammer 62 hält den abisolierten Anschluß- ^! bereich 16 an den mit entsprechenden Kontaktelementen versehenen '< Teilen der Anzeigeeinheit 58 fest.

: Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 mit der als Wärmesenke wirkenden Stützplatte 14 und den Kontaktstiften 15 zur Herstellung der Verbindung zu einer gedruckten Verdrahtungsplatte. '

Die Figuren 3 und 4 zeigen, wie bereits gesagt, eine perspekti-\ vische Explosionsdarstellung der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 bzw. den Schichtenaufbau des flexiblen Band-? kabeis 11 mit einer Mehrzahl von Materialschichten. Es sei be- j merkt, daß in Vertikalrichtung der Maßstab in Figur 3 stark ver-j größert ist und daß die Dicken der Materialschichten stark übertrieben dargestellt sind. In Figur 4 sind die einzelnen Schich-' ten aus den verschiedenen Materialien bezeichnet, welche das flexible Bandkabel 11 bilden, das die zwei Leiterschichten enthält. Das Basismaterial in dem flexiblen Bandkabel 11 sind die Isolationsschichten 20, 28 und 36, die aus einem Kondensat-Polyimid bestehen, welches unter dem Warenzeichen "Kapton" von der Firma duPont de Nemours & Co. Inc. bezogen werden kann. Das "Kapton"-Polyimid wird gewählt, weil es besondere Flexibilität, Zugfestigkeit und außerordentlich gute Isolationseigenschaften in Folienstärken von 25,4 bis 50,8 pm besitzt. Die Leiter 24 und 32 sind aus weicher Kupferfolie in einem Gewicht von 28,3 g bis 56,6 g (1,4 oder 2,8 mil) gefertigt, wobei das Kupfer vergütet gewalzt ist, so daß eine verhältnismäßig weiche Leiterschicht entsteht. Die Klebstoffschichten 22, 26, 30 und 34 bestehen aus einem Acryl-Klebstoff, beispielsweise aus "Paralux", welches ebenfalls von Firma duPont de Nemours auf den Markt gebracht wird. Diese Klebstoffschichten dienen zur Verbindung der "Kapton"-Isolationsschichten 20, 28 und 36 mit

den Kupfer-Leiterschichten 24 und 32. Die Acryl-Klebstoffschichten werden in einer Dicke von 25,4 pm bis 50,8 pm vorgesehen. Der anschlußleitungsfreie Chipträger 12, welcher eine Baueinheit ist, die dem Fachmann auf dem Gebiete der Mikroelektronik geläufig ist, besitzt anschlußleitungsfreie Anschlüs se 23, die rings um den Umfang des Bauteils aufgereiht sind. Dieses Bauteil wird an besonders vorgesehenen entsprechenden Lötpunkten 25 des flexiblen Bandkabels 11 festgelötet. In der "Kapton"-Schicht 20 sind öffnungen 27 eingeschnitten, durch wel ehe verhindert wird, daß die Oberseiten der Lötpunkte 25 isolie rend überdeckt sind, so daß sich die Lötpunkte durch die fluchtenden öffnungen 27 hindurch erstrecken und Kontaktstifte in das flexible Bandkabel 11 eingesetzt und festgelötet werden kön nen. Die als Wärmesenke wirkende Stützplatte 14 kann von einem Epoxy-Glas, beispielsweise dem dem Fachmann bekannten G10-Werkstoff gebildet sein oder die Gestalt eines anderen wärmeleitfähigen Materialkörpers, etwa aus Aluminiumoxid oder einem bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten angepaßten Werkstoff haben, etwa ein Kupfer-Invar-Kupfer-Laminat, je nachdem, welche Kühlbedingungen für den betreffenden Chipträger 12 einzuhalten sind. Die als Wärmesenke dienende Stützplatte 14 kann so bemessen sein, wie dies in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist und den Bereich unterhalb des Chipträgers 12 abdecken oder auch größer bemessen sein, so daß der Bereich um die Kontaktstifte 15 herum bedeckt wird. Die Platte 14 ist an dem flexiblen Bandkabel 11 mittels eines Klebstoffs befestigt. Die als Wärmesenke dienende Stützplatte 14 dient zur Versteifung der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10, um sicherzustellen, daß die Eingangs-Kontaktstifte 15 in der richtigen Lage bleiben, daß der Chipträger 12 in guter Berührung mit der Stützplatte 14 bleibt und daß der Bereich des flexiblen Bandkabels 11 dort, wo sich der Chipträger 12 befindet, verfestigt wird, um eine Ermüdung der Lötverbindungen zu dem Chipträger 12 hin zu vermeiden. Die Kontaktstifte 15 werden eingesetzt, geformt und jeweils in den neun durchplattierten Bohrungen 29 an dem einen Ende der flexiblen elektrischen Verbindungsvor-

'. richtung 10 festgelötet und die Kontaktstifte 15 bilden so die . ; Anschlußmittel zur Anbringung des einen Endes der Verbindungs- ; vorrichtung 10 an einer gedruckten Schaltungsträgerplatte. Das , andere Ende der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 mit den Anschlußbereichen 16 ist in dem aufgebrochen dargestellten Teil von Figur 1 erkennbar. Auf eine Länge von etwa 6 mm ' sind die unteren Enden der Kupfer-Streifenleitungen in der ' Schicht 32 abisoliert, wie zuvor bereits angemerkt wurde, und goldplattiert, so daß diese Leiter als Anschlußbereich verwendbar sind und hier das betreffende Ende der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 an jeweils passend angeordnete Leiter der Anzeigeeinheit 58 durch eine U-förmige Klammer 62 angeklemmt werden kann, wie aus Figur 7 ersichtlich ist. ■

Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Bandkabels 11 entspricht der Herstellung von einseitigen, doppelseitigen oder vielschichtigen gedruckten Schaltungsträgerplatten, wobei dieses Verfahren dem Fachmann geläufig ist, nachdem bei beiden Verfahren geätzte Kupfer-Leiterbahnen auf einem dielektrischen Träger erzeugt werden. Gedruckte Verdrahtungsplatten dienen im allgemeinen zur Verbindung von Bauelementen, während flexible Bandkabel im allgemeinen dazu verwendet werden, gedruckte Verdrahtungsplatten und Schaltungsträgerplatten mit anderen gedruckten Schaltungsträgerplatten oder anderen aktiven Geräteeinheiten zu verbinden. Nachdem die beiden Bauteile einander so ähnlich sind, sind auch die meisten Verfahrensschritte gleich, obwohl einige der verwendeten Werkstoffe verschieden sind. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Bandkabels 11 der hier betrachteten Art enthält folgende Verfahrensschritte:

1. Auswahl des Materials, der Schichtdicken und des Aufbaus, nämlich beispielsweise für die Isolationsschichten das vorerwähnte "Kapton", für die Klebstoff schichten beispielsweise "Paralux" und als Leiterschichten weiches Kupfer.

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2. Stanzen oder Bohren von Montagebohrungen; die Bohrungen müssen mit den entsprechenden Elementen der verwendeten Montagevorrichtungen fluchten und das Bandmaterial muß so gebohrt sein, daß sich bezüglich Vorder- und Rückseite eine Deckung ergibt und die Deckschichten auflaminiert werden können.

3. Bohren der Durchbrüche: Besondere Aufmerksamkeit ist dem Vorschub und den Drehzahlen zu widmen, nachdem das weiche Kupfer die Neigung zur Gradbildung hat.

4. Beseitigung überschüssigen Klebstoffs: Der austretende Überschuß wird dadurch verursacht, daß sich beim Bohren die Wärme durch das Kupfer hindurch fortpflanzt und das Acryl schmilzt, so daß Acrylwerkstoff auf dem Kupfer beim Zurückziehen des Bohrers austritt.

5. Stromloses Plattieren oder Elektroplattieren von Kupfer zur Plattierung der Durchbrüche; dies geschieht nur, wenn plattierte Durchbrüche in der Schaltung benötigt werden, wobei in derselben Weise verfahren wird, wie bei gedruckten Verdrahtungsplatten.

6. Photographische Festlegung des Leitermusters: Das flexible Bandkabel besitzt nun Kupferschichten auf beiden Seiten mit durchplattierten Bohrungen. Es erfolgt dann eine Beschichtung mit einer trockenen Photoresistmaske, das gewünschte Muster wird ausgerichtet und es erfolgt die Belichtung und Entwicklung, so daß das positive Bild der gewünschten Schaltung zurück bleibt und die Photoresistmaske die Durchgangsbohrungen abdeckt, um sie bei den nachfolgenden Behandlungsschritten zu schützen.

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7. Ätzen des Leitermusters: Es geschieht in üblicher Weise wie bei der Herstellung von gedruckten Verdrahtungsplatten. Durch die Ätzung wird auf chemischem Wege das überschüssige Kupfer beseitigt, so daß das gewünschte Leitermuster zurückbleibt.

8. Reinigung: Die Reinigung ist ein außerordentlich wichtiger Verfahrensschritt bei der erfolgreichen Herstellung gedruckter Verdrahtungsplatten mehrschichtiger Schaltungsplatten oder flexibler Bandkabel. Ein Reinigungsvorgang oder verschiedene Reinigungsvorgänge finden statt, bevor ein weiterer Verfahrensschritt angefügt wird, um sicherzustellen, daß diese nachfolgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden können, ohne daß eine Störung durch unerwünschte Schmutzteile, Oxide oder Materialrestbestände auftritt.

9. Aufbringung von Abdeckungen: Zum Schutz der Kupfer-Leiterbahnen gegen eine Beschädigung bei der Handhabung und gegen elektrische Kurzschlüsse wird ein Deckbelag auf die Leiterbahnen aufgebracht. Damit die Flexibilität erhalten bleibt, wird für die Abdeckungen dasselbe Material wie für das Substrat verwendet. Eine dünne "Kapton"-Schicht wird über die Leiterbahnen auflaminiert, wobei eine geeignete Menge von Acryl-Klebstoff aufgetragen wird. In diesem Falle wird die Klebstoffschicht durchbohrt oder gestanzt, um bestimmte Punktbereiche für die Lötung freizuhalten.

10. Auflaminieren der als Wärmesenke dienenden Stützplatte: Acryl-Klebstoff dient zur Befestigung der als Wärmesenke dienenden Stützplatte an dem flexiblen Bandkabel.

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' Jl *... Λ.

11. Lotbeschichtung: Lot wird nur an den hierfür vorgesehenen Punktbereichen benötigt, wozu das flexible
Bandkabel nach dem Aufbringen der Deckschichten

durch Auflaminieren eine Lotbeschichtung erfährt. ; Dies geschieht durch Eintauchen des betreffenden ' Teiles in flüssiges Lot und Entfernen des überschüs- : sigen Lotes durch Anblasen mit heißer Luft oder
durch heißes öl oder durch Abwischen mittels einer
Walze, um überschüssiges Lot zu entfernen. :

12. Profilierung: Eine Formgebung mit Lehren und Karbidwerkzeugen erfolgt im allgemeinen zum Abschluß bei
der Herstellung gedruckter Verdrahtungsplatten und
mehrschichtiger Schaltungsplatten, doch ist dies im
allgemeinen teuer. Flexible Bandkabel können hinge- '· gen sehr gut mit billigen Stahlformen bearbeitet werden und können in kleinen Mengen auch mit Messern zu- j geschnitten werden. ;

In den Figuren 3,5 und 6 sind typische Formgebungen für die i obere und die untere Schicht von Kupferleitern 24 und 32 eines

flexiblen Bandkabels 11 auf der dielektrischen Schicht 28 aus I "Kapton" gezeigt, wie sie nach der Ätzung entstehen. Figur 5

zeigt auch die kreisförmigen Bereiche, an denen durchplattier- j

te Durchgangsbohrungen 29 und 31 erzeugt werden, sowie die j

Kupferanschlußanordnung 25 zum Anbringen des anschlußleitungs- ;

freien Chipträgers 12 an dem flexiblen Bandkabel 11. j

I Es seien nun wieder die Figuren 1,2 und 3 betrachtet. Ist das · flexible Bandkabel 11 hergestellt, so sind folgende Verfahrens- j schritte zur Vervollständigung der flexiblen elektrischen Ver- ! bindungsvorrichtung 10 durchzuführen: j

1. Erste Untersuchung: Das flexible Bandkabel 11 wird
auf ordnungsgemäße Herstellung und Übereinstimmung
mit den einzuhaltenden Spezifikationen untersucht.

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2. Aufbringen einer Lötpaste: Eine Lötpaste wird im Siebdruckverfahren auf die Lötpunktbereiche 25 aufgebracht/ wobei übliche Siebdruckverfahren eingesetzt werden.

3. Aufbringen des anschlußleitungsfreien Chipträgers: Ein anschlußleitungsfreier Chipträger 12 mit vorverzinnten Lötstellen 23 wird in der richtigen Ausrichtung auf die mit Lötpaste versehenen Punkte 25 des flexiblen Bandkabels 11 aufgesetzt.

4. Zweite Untersuchung: Die Aufbringung und Ausrichtung des Chipträgers 12 auf das flexible Bandkabel 11 wird untersucht, um sicherzustellen, daß die vorverzinnten Lötstellen 23 des Chipträgers 12 ordnungsgemäß auf die Lötpunkte 25 des flexiblen Bandkabels 11 aufgesetzt sind.

5. Löten in der Dampfphase: Das flexible Bandkabel 11 mit dem anschlußleitungsfreien Chipträger 12 wird einer Lötung in der Dampfphase unter Wiederverflüssigung des Lotes unterzogen.

6. Dritte Untersuchung: Die gelötete flexible Anschlußvorrichtung 10 wird auf ordnungsgemäße Lötstellen untersucht.

7. Reinigung: Ein Reinigungsvorgang wird durchgeführt, um Flußmittel und andere Verunreinigungen zu entfernen.

8. Befestigung der Kontaktstifte: Die Anschlußstifte 15 werden jeweils in die neun durchplattierten Bohrungen 29 eingesetzt und in ihrer Lage festgelötet.

9. Reinigungsvorgang: Eine Reinigung wird durchgeführt,

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um Flußmittelrückstände aufgrund des zuvor durch geführten Lötvorganges zu beseitigen.

10. Abschlußuntersuchung: Eine Abschlußuntersuchung der flexiblen elektrischen Anschlußvorrichtung wird durchgeführt, um sicherzustellen, daß eine ordnungsgemäße Herstellung und Montage erfolgte, und sich das Bauteil fehlerlos in das damit ausgerüstete Gerät einfügt.

j Aus Figur 7 ist ersichtlich, daß die flexible elektrische An-I Schlußvorrichtung 10 zwei Teile einer Flachtafel—Matrix-An- ! Zeigeeinrichtung 50 miteinander verbindet, die in'Explosions- ; darstellung in Figur 7 skizziert ist. Das eine Ende der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10, welches die Kontaktstifte 15 nahe dem Chipträger 12 aufweist, wird in ein elektronische Treiberschaltungen enthaltendes Modul 54 eingesetzt und der Anschlußbereich 16 am anderen Ende der flexi-

j blen Verbindungsvorrichtung 10 mit den freiliegenden Streifen-J leiterabschnitten wird um den Rand der Anzeigeinheit 58 in Gestalt einer flachen Glastafel mit der Anzeigematrix herumgelegt, während gleichzeitig eine Ausrichtung der freiliegenden Leiterenden des Anschlußbereiches 16 auf fluchtende Leiter am Rand der Unterseite (nicht dargestellt) der Anzeigeeinheit 58 erfolgt. Der Anschlußbereich 16 am Ende des flexiblen Bandkabels wird an der Anzeigeeinheit 58 durch eine ü-förmige Klammer 62 befestigt. Eine Mehrzahl flexibler elektrischer Verbindungsvorrichtungen 10 wird bei einer Flachtafel-Matrix-Anzeigeeinrichtung 50 rund um den Außenumfang des die Treiberschaltungen enthaltenden Moduls 54 und der Anzeigeeinheit 58 eingesetzt, um sämtliche notwendigen Verbindungen herzustellen. Die Matrix-Anzeigeeinrichtung 50 enthält auch ein Steuermodul 52 zur Steuerung der Signale für das die Treiberschaltungen enthaltende Modul 54 und damit der Anzeigeeinheit 58, ferner eine Versteifungsplatte 56 und einen abgesetzten Rahmen 60 zum Schutz und zur Abstützung der Anzeige-

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einheit 58. Letztere kann von einem Flachtafel-Plasma-Anzeigeelement gebildet sein, das von der Firma Electro-Plasma Inc. (EPI), Milbury, Ohio, Vereinigte Staaten von Amerika, unter der¹ Teilenummer PDM 256512-062 bezogen werden kann. Die Eingangssignale für den Chipträger 12, welche über die flexible elektri-! sehe Verbindungsvorrichtung 10 von dem die Treiberschaltungen ■

enthaltenden Modul 54 zugeführt werden, gelangen sämtlich über , die Anschlußmittel in Gestalt der Kontaktstifte 15. Die Ausgangssignale von dem Chipträger 12 zu der Anzeigeeinheit 58 fließen über den Anschlußbereich 16 des flexiblen Bandkabels, in welchem die freiliegenden oder nicht isolierten Streifenleiter zur Verfügung stehen, welche auf die zugehörigen Leiter am ^: ümfangsrand des Anzeigeelementes 58 ausgerichtet und dort fest- | geklemmt sind. Die Anzahl der Kontaktstifte 15, die zum An- \ schluß zwischen der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrich- . tung 10 und dem die Treiberschaltung enthaltenden Modul 54 be- ; nötigt werden, ist bedeutend geringer als diejenige Zahl von Verbindungsmitteln, welche ohne die Anbringung eines aktiven Chipträgers 12 an der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 notwendig wäre. Nur eine kleine Anzahl von Kontakt-· stiften ist erforderlich, um die Steuer-Treibersignaleingänge ι zu der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 handhaben zu können und die größere Gruppe dekodierter Ausgangs- i ι signale von dem Chipträger 12 wird durch die Schichten der '■ Streifenleiter 24 und 32 und über die abisolierten Enden im Anschlußbereich 16 von der Leiterschicht 32 fortgeleitet. Die ! Verwendung einer flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung j 10 in der Matrix-Anzeigeeinrichtung 50 bewirkt nicht nur eine Verbindung der Anzahl direkter elektrischer Verbindungen, wel- : ehe zwischen dem die Treiberschaltungen enthaltenden Modul 54 und der Anzeigeeinheit 58 gezogen werden müssen, sondern setzt auch in bemerkenswerter Weise den gesamten Raumbedarf der j Matrix-Anzeigeeinrichtung 50 herab. Zusätzlich werden die j Wartungsfreundlichkeit und die Reparaturfähigkeit der Matrix- [ Anzeigeeinrichtung 50 dadurch verbessert, daß das die Treiber- j schaltungen enthaltende Modul 54, die Anzeigeeinheit 58 und j

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die flexible elektrische Verbindungsvorrichtung 10 außerhalb der Herstellungsstätte auseinandergenommen und wieder zusammengesetzt werden können. Reparaturen können nun in einfacher Weise außerhalb der Werkstätte an dem die Treiberschaltung
enthaltenden Modul 54 und der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 vorgenommen werden, indem fehlerhafte
Schaltungsteile oder Geräteteile ausgewechselt werden, wobei verhältnismäßig billige Austauschteile für die Schaltung oder die Geräteeinheiten verwendet werden.

Dem Fachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung eine Reihe
von Weiterbildungs- und Abwandlungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann das flexible Bandkabel mit einer einzigen Schicht von Streifenleitern oder mit mehreren Schichten derartiger
Streifenleiter ausgerüstet sein und der Werkstoff für die
leitfähigen Schichten sowie auch für die Plattierung in den
Anschlußbereichen zur Matrix-Anzeigeeinrichtung können Kupfer, Gold, Silber, Aluminium oder andere elektrisch leitfähige
Werkstoffe oder Werkstoffverbindungen sein. Der Oberflächenbereich, welcher von dem als Wärmesenke dienenden Teil abgedeckt wird, kann kleiner oder größer gewählt werden und auch die Art der Anschlußmittel an den jeweiligen Enden des flexiblen Bandkabels kann in anderer Weise ausgebildet sein, je nachdem, welche Anwendung die betreffende flexible elektrische Verbindungsvorrichtung findet.

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Claims

3145527 Patentansprüche

1. Flexible elektrische Verbindungsvorrichtung (10), gekennzeichnet, durch ein flexibles isolierendes Substrat (28), an welchem eine Vielzahl von Leitern (24, 32) angeordnet ist, ferner durch eine vorbereitete Gruppe von Lötpunkten (25), welche sich auf dem Substrat befinden, wobei eine bestimmte Anzahl der Lötpunkte elektrisch mit den Leitern in Verbindung steht, sowie durch Schaltungsmittel (12), die Lötstellen (23) aufweisen, die dazu bestimmt sind, mit der vorbereiteten Gruppe von Lötpunkten auf dem Substrat verlötet zu werden.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Vielzahl von Leitern (24, 32) auf der einen Seite des Substrates und ein zweiter Teil von Leitern auf der anderen Seite des Substrates angeordnet ist.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil von Leitern (24) durch eine auf das isolierende Substrat (28) aufgebrachte isolierende Abdeckschicht (20) überdeckt ist und daß der zweite Teil von Leitern (32) von einer auf der Unterseite des isolierenden Substrates aufgebrachten weiteren isolierenden Abdeckschicht (36) überdeckt ist, wobei die erstgenannte und die weitere isolierende Abdeckschicht jeweils durch Klebstoffschichten (22, 34) mit dem isolierenden Substrat verbunden sind.

4. Flexible Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible isolierende Substrat und gegebenenfalls die isolierenden flexiblen Abdeckschichten ein Kondensat-Polyimid enthalten.

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5. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel einen an-I schlußleitungsfreien Chipträger (12) enthalten.

6. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ■ dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Schaltungsmittel I (12) und des isolierenden Substrates eine Stützplatte (14)

! j

! zur Abstützung der flexiblen elektrischen Verbmdungsvor- [ , richtung im Bereich der Schaltungsmittel und zur Abführung j i von Wärme aus diesen Schaltungsmitteln befestigt ist. |

7. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des flexiblen isolierenden Substrates (28) jeweils Anschlußmittel zur Verbin- j dung der Verbindungsvorrichtung mit Anschlußvorrichtungen benachbarter Geräteteile vorgesehen sind. j

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

zeichnet, daß an ihrem Ende, welches den Schaltungsmitteln (12) unmittelbar benachbart ist, eine bestimmte Anzahl von Kontaktstiften (15) angebracht ist, welche zum Anschluß des betreffenden Endes der Verbindungsvorrichtung an erste Anschlußvorrichtungen dient, während an dem anderen Ende der Verbindungsvorrichtung ein abisolierter, mit einer leitfähigen Plattierung versehener Abschnitt (16) der zweiten Anzahl von Leitern vorgesehen ist, wobei dieser abisolierte Abschnitt der Leiter zur Verbindung mit einer weiteren Anschlußvorrichtung dient.

9. Verfahren zur Herstellung einer flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

1. Bereitstellung eines flexiblen Bandkabels mit einer Vielzahl von Streifenleitern, die in einer oder mehreren Schichten gruppiert sind und welche sich jeweils zwischen flexiblen isolierenden

Schichten befinden, wobei auf dem flexiblen Bandkabel eine Anordnung von Lötpunkten in einem Bereich auf einer ersten Seite nahe einem Ende des flexiblen Bandkabels vorbereitet ist, wobei ein Teil der Lötpunkte mit einem ersten Teil der Streifenleiter verbunden ist, während ein abisolierter Leiterabschnitt

j der Streifenleiter auf der anderen Seite am anderen Ende der Verbindungsvorrichtung mit einer leitenden Goldplattierung versehen wird;

j 2. Anlöten einer Schaltungsbaueinheit an die vorbereiteten Lötpunkte auf der ersten Seite des flexiblen

j Bandkabels;

j 3. Auflaminieren einer als Wärmesenke dienenden Stützj platte in einem Bereich auf der anderen Seite des flexiblen Bandkabels unterhalb des Kabels und unterhalb der genannten Schaltungsbaueinheit und 4. Anlöten von Anschlußstiften am erstgenannten Ende des flexiblen Bandkabels unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Schaltungsbauteil, wobei die Kontaktstifte mit einem Teil der Streifenleiter und einem Teil der Lötpunkte verbunden sind.

10. Anzeigeeinrichtung, insbesondere Matrix-Anzeigeeinrichtung mit flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinheit (58) zur Wiedergabe einer Mehrzahl von Symbolen vorgesehen ist, daß Treiberschaltungen (54) zur Auwahl eines oder mehrerer der Symbole wirksam ist, daß weiter eine Anzahl der flexiblen elektrischen Verbindungsvorrichtungen vorgesehen

jewefts

ist, und daß/ein Ende der Verbindungsvorrichtung an die Treiberschaltungen und das andere Ende der Verbindungsvorrichtung an die Anzeigeeinheit gelegt ist.

11. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (58) eine Matrix-Anzeigeeinheit ist.

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12. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn-j j zeichnet, daß dasjenige Ende der Verbindungsvorrichtung, wel- > I ches die abisolierten Bereiche der Leiter aufweist, mit einer ι passenden Leiteranordnung des Anzeigeelementes in Verbindung ge-| bracht, insbesondere an den Randbereich der Anzeigeeinheit an- I ! geklammert ist. |

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