DD258314A1

DD258314A1 - METHOD FOR CONNECTING ELECTRIC CONDUCTOR STRIPS

Info

Publication number: DD258314A1
Application number: DD30039487A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Robock; Andreas Streubel; Heinz-Juergen Pfeifer
Original assignee: Pentacon Dresden Veb
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1988-07-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen und ist ueberall dort anwendbar, wo auf Traegermaterialien differenter Flexibilitaet und Temperaturbelastbarkeit angeordnete Leitungsstrukturen miteinander zu verbinden sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einem Kontaktierungspartner (2) aus flexiblen, thermisch gering belastbaren Basismaterial angeordnete Anschlussstruktur (8) mit einer niedrigschmelzenden Lotlegierung (9), vorzugsweise einer SnPbCd-Legierung aus 50% Sn, 32% Pb und 18% Cd, schmelzfluessig vorbelotet und auf einer mit einer eutektischen SnPb-Legierung vorbeloteten Anschlussstruktur (7) eines starren oder flexiblen Kontaktierungspartners (6) erhoehter thermischer Belastbarkeit positioniert und fixiert wird, dass danach die Lotschichten (9, 10) beider Anschlussstrukturen durch vorzugsweise impulsfoermigen thermischen Kontakt verschmolzen und anschliessend luftgekuehlt werden.The invention relates to a method for connecting electrical conductor tracks and is applicable everywhere where line structures arranged on carrier materials of differing flexibility and temperature resistance are to be connected to one another. The invention is characterized in that a connection structure (8) arranged on a contacting partner (2) of flexible, thermally low-loadable base material is provided with a low-melting solder alloy (9), preferably an SnPbCd alloy of 50% Sn, 32% Pb and 18%. Cd, vortexed molten liquid and on a pre-soldered with a eutectic SnPb alloy connection structure (7) of a rigid or flexible Kontaktierungspartners (6) increased thermal stability is fixed, that thereafter the solder layers (9, 10) of both connection structures by preferably pulse-like thermal contact fused and then air-cooled.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen auf Trägermaterialien differenter Flexibilität und Temperaturbelastbarkeit.The invention relates to a method for connecting electrical conductors to substrates of different flexibility and temperature resistance.

Characteristic of the known state of the art

Es ist bekannt, die Kontaktierung von flexiblen gedruckten Verdrahtungsstrukturen (nachfolgend FGV genannt) aus wenig temperaturbeständigem Basismaterial mit Leiterbahnen auf starren Trägermaterialien durch Bügellöten unter Verwendung von eutektischem SnPb-Lot vorzunehmen, wobei das thermisch gering belastbare, flexible Basismaterial im Kontaktierungsbereich vor der Kontaktierung chemisch, mechanisch oder durch Abtrag mittels energiereicher Strahlung entfernt worden ist. Durch das Abtragen des Basismaterials wird die mechanische Belastbarkeit der Lötstellen erheblich reduziert und Reparaturlötungen sind nicht durchführbar. Das gleiche trifft für Lötverbindungen zu, die unter Verwendung von eutektischem SnPb-Lot auf der Basis einer Wärmestrahlung in Kombination mit einem beheizten Lotformteil hergestellt werden.It is known, the contacting of flexible printed wiring structures (hereinafter referred to as FGV) made of low temperature resistant base material with tracks on rigid substrates by ironing using eutectic SnPb solder, the thermally low loadable, flexible base material in the contacting area before contacting chemically, has been removed mechanically or by removal by means of high-energy radiation. By removing the base material, the mechanical strength of the solder joints is significantly reduced and repair soldering is not feasible. The same is true for solder joints made using eutectic SnPb solder based on thermal radiation in combination with a heated solder preform.

Object of the invention

Die Erfindung soll trotz unterschiedlicherthermischer Belastbarkeit der Trägermaterialien von zu verbindenden elektrischen Leiterbahnen mehrmalige Reparaturlötungen ermöglichen.The invention is intended to allow multiple repair soldering despite different thermal load capacity of the substrates of electrical conductors to be connected.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen zu konzipieren, welches gewährleistet, daß das Basismaterial der FGV trotz eventueller mehrmaliger Lötprozesse nicht beschädigt wird und die entstandenen Kontaktstellen eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweisen.The object of the invention is to design a method for connecting electrical conductors, which ensures that the base material of the FGV is not damaged in spite of any repeated soldering and the resulting contact points have a high connection strength.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine auf einem Kontaktierungspartner aus flexiblem, thermisch gering belastbaren Basismaterial angeordnete Anschlußstruktur mit einer niedrig schmelzenden Lotlegierung, vorzugsweise einer SnPbCd-Legierung aus 50% Sn, 32% Pb und 18% Cd, schmelzflüssig vorbelotet und auf einer mit einer eutektischen SnPb-Legierung vorbeloteten Anschlußstruktur eines starren oder flexiblen Kontaktierungspartners erhöhter thermischer Belastbarkeit positioniert und fixiert wird, daß danach die Lotschichten beider Anschlußstrukturen in thermischem Kontakt verschmolzen und anschließend luftgekühlt werden.According to the invention, this object is achieved in that a arranged on a Kontaktierungspartner of flexible, thermally low loadable base material connection structure with a low-melting solder alloy, preferably a SnPbCd alloy of 50% Sn, 32% Pb and 18% Cd, molten vortexed and on a With a eutectic SnPb alloy vorbeloteten terminal structure of a rigid or flexible contacting partners increased thermal capacity is positioned and fixed, that then the solder layers of both terminal structures are fused in thermal contact and then air-cooled.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: Die Zeichnung zeigt die Zuordnung zweier vorbeloteter Kontaktierungspartner während des Lötprozesses. Mit 1 ist eine Bügelelektrode bezeichnet, die mit definierter Ausdruckkraft auf einem thermisch gering belastbaren, flexiblen Kontaktierungspartner 2 aufsitzt. Zur Reduzierung eventueller Temperaturdifferenzen entlang der Aufsetzfläche ist die Bügelelektrode in bekannter Weise mit einem Düsensystem 3 versehen. Auf einer wahlweisen beheizbaren Grundplatte 4 ist eine Aufnahmeplatte 5 geringer Wärmekapazität und geringen Wärmeleitvermögens und auf dieser ein thermisch höher belastbarer starrer Kontaktierungspartner 6 angeordnet. Beide Kontaktierungspartner 2 und 6 weisen linienförmig ausgebildete Anschlußstrukturen 7 und 8 auf. Diese sind vorbelotet, wobei mit 9 eine schmelzflüssig aufgebrachte niedrigschmelzende SnPbCd-Lotlegierung aus 50% Sn, 32% Pb und 18% Cd sowie mit 10 eine schmelzflüssig oder galvanisch aufgebrachte eutektische SnPb-Schicht bezeichnet istThe invention will be explained in more detail below with reference to an illustrated embodiment: The drawing shows the assignment of two preloaded contacting partners during the soldering process. 1 denotes a stirrup electrode which rests on a thermally low loadable, flexible contacting partner 2 with a defined expression force. To reduce any temperature differences along the contact surface, the ironing electrode is provided in a known manner with a nozzle system 3. On an optional heatable base plate 4 is a receiving plate 5 low heat capacity and low heat conductivity and on this a thermally higher loadable rigid contacting partner 6 is arranged. Both contacting partners 2 and 6 have line-shaped connection structures 7 and 8. These are preloaded, denoted by 9 a molten-applied SnPbCd low-melting solder alloy of 50% Sn, 32% Pb and 18% Cd and 10 is a molten or electroplated eutectic SnPb layer

Die Wirkungsweise ist folgende:The mode of action is the following:

Nach Vorbelotung und Flußmittelauftrag wird der Kontaktierungspartner 6 auf die beheizbare Aufnahmeplatte 5 aufgelegt, deren Temperatur unterhalb der Liquidus-Temperatur des niedrig schmelzenden Lotes liegt. Dadurch kann die für den Kontaktiervorgang erforderliche Wärmezuführung über die Bügelelektrode 1 reduziert und die Lötzeit verkürzt werden. Der Kontaktierungspartner 2 wird mit einer nicht dargestellten Aufnahmevorrichtung über dem Kontaktierungspartner 6 positioniert und fixiert. Mit dem Absenken der Bügelelektrode 1 werden die Kontaktierungspartner in engen thermischen Kontakt gebracht. Nach Erreichen der erforderlichen Andruckkraft wird die Bügelelektrode impulsförmig beheizt. Dabei schmilzt zuerst die niedrigschmelzende Lotschicht 9 auf und die Schicht 10 eutektischer Zusammensetzung an. Die beim Verschmelzen auftretende Spitzentemperatur übersteigt nur kurzzeitig den Schmelzpunkt der eutektischen SnPb-Legierung. Nach Verschmelzen der Lotschichten liegen Kontaktstellen vor, die auf Grund ihrer Zusammensetzung einen Schmelzpunkt besitzen, der geringfügig über den Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden Lotes liegt. Dadurch sind die Kontaktstellen reparaturlötfähig. Nach Beenden des Heizvorganges erfolgt eine Zwangsluftkühlung über das Düsensystem 3 der Bügelelektrode 1. Von Bedeutung für den Lötvorgang sind die geometrische Ausführung der Anschlußstrukturen sowie das Verhältnis der Lötvolumina von niedrigschmelzenden zu eutektischem Lot. Um eine minimale Wärmebelastung des temperaturempfindlichen Basismaterials zu gewährleisten, sind die Kontaktierflächen dessen Anschlußstruktur 8 gegenüber denen der Anschlußstruktur 7 größer. Das Lotvolumen auf den Kontaktierflächen der Anschlußstruktur des thermisch gering belastbaren Kontaktierungspartners wird mindestens gleich groß dem Lotvolumen auf den Kontaktierflächen des thermisch höher belastbaren Kontaktierungspartner gehalten. Gemäß der Erfindung erfoglt die schmelzflüssige Vorbelotung unter Verwendung aktivierter bzw. gering aktivierter Flußmittel.After preloading and flux application of the contacting partner 6 is placed on the heatable receiving plate 5, the temperature is below the liquidus temperature of the low-melting solder. As a result, the heat supply required for the contacting process can be reduced via the ironing electrode 1 and the soldering time can be shortened. The contacting partner 2 is positioned and fixed with a receiving device, not shown, over the contacting partner 6. With the lowering of the ironing electrode 1, the contacting partners are brought into close thermal contact. After reaching the required pressing force, the ironing electrode is heated pulse-shaped. In the process, the low-melting solder layer 9 first melts and the layer 10 of eutectic composition melts. The peak temperature occurring during fusion only briefly exceeds the melting point of the eutectic SnPb alloy. After fusing the solder layers are contact points, which have a melting point due to their composition, which is slightly above the melting point of the low-melting solder. As a result, the contact points are repair solderable. After completion of the heating process, a forced air cooling via the nozzle system 3 of the ironing electrode 1. Of importance for the soldering process are the geometric design of the terminal structures and the ratio of the soldering volumes of low-melting to eutectic Lot. In order to ensure a minimal heat load of the temperature-sensitive base material, the contacting surfaces of the terminal structure 8 are larger than those of the terminal structure 7. The solder volume on the contacting surfaces of the connection structure of the thermally low-loadable contacting partner is kept at least as great as the volume of solder on the contacting surfaces of the thermally highly stable contacting partner. According to the invention, the molten pre-buffing takes place using activated or slightly activated flux.

Claims

1. A method for connecting electrical conductors on substrates of differing flexibility and temperature resistance, characterized in that one on a contacting partner (2) of flexible thermally low-loadable base material arranged connection structure (8) with a low-melting solder alloy (9), preferably a SnPb-Cd- Alloy of 50% Sn, 32% Pb and 18% Cd, molten vorbelotet and positioned on a pre-tapped with a eutectic SnPb alloy terminal structure (7) of a rigid or flexible contacting partner (6) increased thermal capacity and then that the solder layers (9,10) of the terminal structures are fused in thermal contact and then air-cooled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heat supply for connection of the terminal structures is effected by a Einzelheizimpuls or a series of heating pulses.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that prior to the Kontaktierverkmelzung a heating of the contacting partner (6) increased thermal load capacity to a working temperature below the liquidus temperature of the low-melting solder takes place.

4. The method according to claim 1, characterized in that the solder volume is selected on the contacting surfaces of the connection structure of the thermally low-load Kontaktierungspartners at least equal to the solder volume on the contact surfaces of the higher thermally stable Kontaktierungspartners.

5. The method according to claim 1, characterized in that the contacting surfaces of the connection structure of the thermally low-load contacting partner are chosen to be wider than that of the thermally higher load-bearing contacting partner.

6. The method according to claim 1, characterized by a molten pre-tinification of the terminal structure (7) with said low-melting solder using activated flux or by a molten pre-tinification after galvanic Sn or SnPb coating of the terminal structure using low-activated flux.