DD240347A1

DD240347A1 - Verfahren zum verbinden flexibler gedruckter verdrahtungsstrukturen

Info

Publication number: DD240347A1
Application number: DD27979885A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Robock; Heinz-Juergen Pfeifer; Andreas Streubel
Original assignee: Pentacon Dresden Veb
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1986-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden flexibler gedruckter Verdrahtungsstrukturen unterschiedlicher thermischer Bestaendigkeit durch Reflowloeten. Zur Verwirklichung des Zieles, an diesen Verbindungen mehrmalige Reparaturloetungen durchfuehren zu koennen, ist es Aufgabe, das Loetverfahren so zu gestalten, dass ein Zerstoeren der Basismaterialien verhindert wird. Das wird durch ein Anordnen der vorbeloteten Kontaktierungspartner auf einer beheizten Aufnahmeplatte realisiert, wobei der Waermestrom ueber eine Rueckseitenkontaktierung zur Loetzone geleitet wird. Dabei liegt der thermisch gering belastbare Kontaktierungspartner auf der Aufnahmeplatte auf. Figur

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau der Lötvorrichtung mit eingelegten Kontaktierungspartnern. Gemäß der Zeichnung ist mit 1 eine Bügelelektrode bezeichnet, die mit definierter Andruckkraft auf den thermisch hoch belastbaren Kontaktierungspartner 3 aufsetzt. In der Bügelelektrode 1 ist weiterhin ein Düsensystem 2 zur Luftkühlung angebracht. Der untere, thermisch gering belastbare Kontaktierungspartner 4 liegt auf einer Aufnahmeplatte 8 geringer Wärmekapazität auf, die durch einen temperaturgeregelten Heizkörper 9 beheizt wird. Beide Kontaktierungspartner 3,4 weisen auf ihrem Basismaterial kammartig ausgeführte Anschlußstrukturen 5 auf, die aus Cu bestehen. Diese Anschlußstrukturen 5 sind vorbelotet, wobei mit 6 eine schmelzflüssig aufgebrachte oder galvanisch abgeschiedene und anschließend aufgeschmolzene SnPb-Lotschicht eutektischer Zusammensetzung und mit 7 eine galvanisch abgeschiedene SnPb-Lotschicht eutektischer Zusammensetzung bezeichnet sind. , . .

Die Wirkungsweise des Verfahrens ist folgende:

Der Kontaktierungspartner 4 mit der galvanischen SnPb-Beschichtung wird nach dem Flußmittelauftrag auf die beheizte . Aufnahmeplatte 8 aufgelegt, deren Temperatur im oder unter dem Bereich der Dauertemperaturbelastbarkeit des thermisch gering belastbaren Basismaterials liegt. Dabei verflüchtigen sich die Lösungsmittel des Flußmittels und die reduzierende Wirkung des Flußmittels wird vorbereitet. Außerdem wird durch das Auflegen des Kontaktierungspartners 4 auf die Aufnahmeplatte 8 ein Hitzeschock beim anschließenden Bügellötvorgang vermieden. Die Lagefixierung des Kontaktierungspartners 4 wird durch Fangstifte o.a. Mittel realisiert. Danach wird der Kontaktierungspartner 3 mit einer geeigneten Aufnahmevorrichtung über dem Kontaktierungspartner 4 positioniert und fixiert. Nach dem Absenken der Bügelelektrode 1 werden die Kontaktierungspartner 3,4 in engen thermischen Kontakt gebracht. Bei Erreichen der erforderlichen Andruckkraft fließt ein Strom, der die Bügelelektrode 1 impulsförmig auf die geforderte Arbeitstemperatur aufheizt. Die Kontaktierung in Form einer Rückseitenkontaktierung erlaubt, daß der Wärmestrom durch das thermisch hoch belastbare Basismaterial zur Lötzone gelangt und ein Verschmelzen der Lotschichten 6,7 bewirkt. Nach Beenden des Heizvorganges erfolgt eine Luftkühlung über das in der Bügelelektrode 1 angebrachte Düsensystem 2. ' '

Von besonderer Bedeutung für den Schmelzvorgang ist die galvanische SnPb-Beschichtung der Anschlußstruktur 5 des Kontaktierungspartners 4, die einen Teil der durchtretenden Wärmemenge beim Umschmelzvorgang der galvanischen Schicht zur metallurgischen Legierung aufnimmt. Durch die besonders günstigen Aufschmelz- und Fließeigenschaften der galvanischen SnPb-Schicht werden kurze Lötzeiten ermöglicht und in Verbindung mit dem Heiz-Kühlzyklus eine minimale thermische Belastung der Basismaterialien erreicht. Erfolgt die Aufbringung der Lotschicht 6 auf die Anschlußstruktur 5 derflexiblen oder biegsamen gedruckten Verdrahtungsstruktur hoher thermischer Belastbarkeit ebenfalls auf galvanischem Weg mit anschließendem Aufschmelzen der abgeschiedenen Schichten, z. B. im Glyzerinbad, sind Kontaktierungen auch bei Verkleinerung der Anschlußstruktur mit hoher Zuverlässigkeit und guter Reproduzierbarkeit durchführbar. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auf Grund der beschriebenen Vorbelotung in Verbindung mit der Rückseitenkontaktierung und der impulsförmigen Aufheizung der Bügelelektrode, verbunden mit der angestrebten geringen bzw. zum Teil abgesättigten Wärmekapazität der beheizten Aufnahmeplatte kurze Taktzeiten, eine geringe thermische Belastung der Basismaterialien und .daraus folgende Reparaturlötungen und ist deshalb ökonomisch einsetzbar.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Verbinden flexibler bzw. biegsamer gedruckter Verdrahtungsstrukturen unterschiedlicher thermischer Beständigkeit, bei denen die Anschlußstrukturen der Kontaktierungspartner kammartig ausgeführt sind, gekennzeichnet dadurch, daß gegenüber einer galvanisch vorbeloteten Anschlußstruktur (5) eines.auf einer beheizten Aufnahmeplatte (8) aufliegenden Kontaktierungspartners (4), dessen Basismaterial eine geringe thermische Beständigkeit aufweist, ein Kontaktierungspartner (3) mit schmelzflüssig vorbeloteter Anschlußstruktur (5) positioniert wird und beide Anschlußstrukturen (5) durch thermischen Kontakt ihrer Lotschichten (6,7) verschmelzen.
2. Verfahren zum Verbinden flexibler gedruckter Verdrahtungsstrukturen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der thermische Kontakt von einer auf den oberen Kontaktierungspartner (3) abgesenkten, impulsförmig beheizten Bügelelektrode (!) angeregt wird. . '
3. Verfahren zum Verbinden flexibler gedruckter Verdrahtungsstrukturen nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß.die Kontaktierung als Rückseitenkontaktierung durchgeführt wird, wobei der Wärmestrom durch das thermisch hoch belastbare Basismaterial des Kontaktierungspartners (3) hindurch zur Lötzone gelangt.
4. Verfahren zum Verbinden flexibler gedruckter Verdrahtungsstrukturen nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Verschmelzen der Lotschichten (6,7) eine Luftkühlung über ein in der Bügelelektrode (1) angeordnetes Düsensystem (2) erfolgt.

(Hierzu 1 Seite Zeichnung)

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden flexibler gedruckter Verdrahtungsstrukturen geringer thermischer Beständigkeit mit flexiblen oder biegsamen gedruckten Verdrahtungsstrukturen hoher thermischer Beständigkeit durch Reflowlöten zur Herstellung komplizierter räumlicher Verdrahtungsgebilde, wobei sich die Beständigkeit auf das Basismaterial bezieht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Verfahren zum Verbinden von flexiblen gedruckten Verdrahtungsstrukturen geringer thermischer Beständigkeit mit flexiblen oder biegsamen Verdrahtungsstrukturen hoher thermischer Beständigkeit sind bekannt. Hierbei erfolgt die Kontaktierung der Partner durch modifizierte Bügel- oder Heißkörperlötverfahren, bei denen jedoch das Basismaterial des thermisch gering belastbaren Verbindungspartners in der Kontaktierzone zerstört wird. Durch diese Zerstörung wird die mechanische Belastbarkeit der Kontaktstellen erheblich reduziert und die Zuverlässigkeit der Lötverbindungen verschlechtert sich. Damit können Forderungen an ein Reparaturlöten der Verbindungen nicht erfüllt werden. Typisch für die bereits bekannten technischen Lösungen sind weiterhin, daß beispielsweise nur ein Kontaktierungspartner vorverzinnt ist, da eine schmelzflüssige Vorverzinnung der flexiblen thermisch gering belastbaren Verdrahtungsstrukturen ohne thermische Schäden nicht möglich ist. Daraus resultierend verschlechtern sich die Verfahrehszuverlässigkeit und die Reproduzierbarkeit der Lötverbindungen. Das thermisch gering belastbare Basismaterial wird beim Lötvorgang selbst zerstört.

Ziel der Erfindung '

Durch Anwendung der Erfindung sind an elektrisch hergestellten Verbindungen flexibler oder biegsamer gedruckter Verdrahtungsstrukturen, deren Partner unterschiedliche thermische Beständigkeiten aufweisen, mehrmalige. Reparaturlötungen durchführbar.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, das elektrische Verbinden flexibler gedruckter Verdrahtungsstrukturen geringer thermischer Beständigkeit mit flexiblen oder biegsamen gedruckten Verdrahtungsstrukturen hoher thermischer Beständigkeit durch Reflowlöten so zu realisieren, daß das Basismaterial nicht beschädigt oder zerstört wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß gegenübereiner galvanisch vorbeloteten Anschlußstruktur eines auf einer beheizten Aufnahmeplatte aufliegenden Kontaktierungspartners, dessen Basismaterial eine geringe thermische Beständigkeit aufweist, ein Kontaktierungspartner mit schmelzflüssig vorbeloteter Anschlußstruktur positioniert wird und beide Anschlußstrukturen durch thermischen Kontakt ihrer Lotschichten verschmelzen. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird der thermische Kontakt von einer auf den oberen Kontaktierungspartner abgesenkten, impulsförmig beheizten Bügelelektrode angeregt. Vorteilhafterweise wird die Kontaktierung der Partner als Rückseitenkontaktierung durchgeführt, wobei der Wärmestrom durch das thermisch hoch belastbare Basismaterial des oberen Kontaktierungspartners hindurch zur Lötzone gelangt. Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens sieht außerdem vor, daß nach dem Verschmelzen der Lotschichten eine Luftkühlung über ein in der Bügelelektrode angeordnetes Düsensystem erfolgt.