DD261693A1 - DEVICE FOR INDUCTION LOETS OF ELECTRONIC COVERING COMPONENTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Induktionsloeten elektronischer Aufsetz-Bauelemente, insbesondere vielpoliger Chip-Carrier, auf Traegersubstraten. Erfindungsgemaess umschliesst ein Induktor den fuer die Aufnahme des elektronischen Aufsetz-Bauelementes und des Traegersubstrates vorgesehenen Raum ueber und unter der Fuegeebene ihrer Anschlussflaechen in Form einer bifilaren Windung, die an ihrem einen Ende eine gelenkartige Verbindung ihrer beiden Teilwindungen aufweist, die jeweils einer ersten und zweiten Baugruppe der Vorrichtung zugeordnet sind. Fig. 1The invention relates to a device for Induktionsloeten electronic Aufsetz-components, in particular multi-pole chip-carrier, on carrier substrates. According to the invention, an inductor encloses the space provided for receiving the electronic attachment component and the carrier substrate above and below the plane of its connection surfaces in the form of a bifilar winding, which has at its one end a hinged connection of its two partial turns, each of a first and second Assembly of the device are assigned. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Induktionslöten elektronischer Aufsetz-Bauelemente, insbesondere vielpoliger Chip-Carrier, auf Trägersubstraten.The invention relates to a device for induction soldering electronic Aufsetz-components, in particular multi-pole chip-carrier, on carrier substrates.
Es ist bekannt, elektronische Aufsetz-Bauelemente, insbesondere vielpolige Chip-Carrier, durch ein Reflowlöten an einem Trägersubstrat elektrisch leitend zu befestigen. Hierzu ist das notwendige Weichlot an den miteinander zu verbindenden Anschlußflächen vorhanden, so daß die gewünschten Lötverbindungen zwischen den Anschlußflächen des Bauelementes und des Trägersubstrates nach deren Erwärmung zustande kommen, vgl. Nachrichtenelektronik/Elektronik 1986, H. 10, S. 384. Die dazu erforderliche Wärme wird mittels eines Heißluftstrahls, durch direkte Wärmeleitung oder durch Wärmestrahlung auf die Anschlußflächen übertragen, vgl. DD-WP 238303; H05K —3/34.It is known to attach electronic Aufsetzbauelemente, in particular multi-pin chip carrier electrically conductive by reflow soldering to a carrier substrate. For this purpose, the necessary soft solder is present at the pads to be joined together, so that the desired solder joints between the pads of the device and the carrier substrate after their heating come about, cf. Nachrichtenelektronik / Elektronik 1986, H. 10, p. 384. The heat required for this purpose is transmitted to the pads by means of a hot-air jet, by direct heat conduction or by heat radiation, cf. DD-WP 238303; H05K -3/34.
Nachteilig ist in allen diesen Fällen, daß durch die Wärmeübertragung auf die zu verbindenden Anschlußflächen die zum Löten erforderliche Zeit relativ lang ist, Energieverluste entstehen und insbesondere benachbarte, thermisch empfindliche Isolationsund Halbleitermaterialien ebenfalls erwärmt werden, wodurch eine Beschädigung des zu montierenden Aufsetz-Bauelementes eintreten kann. Beim Löten mit Wärmeleitung besteht darüber hinaus die Gefahr, daß die Wärmeleitung durch unterschiedlichen Kontaktdruck nicht zu jeder Anschlußfläche gleich gut ist, so daß die Wahrscheinlichkeit des Entstehens gleich guter Lötstellen relativ gering ist.A disadvantage in all these cases is that the time required for soldering by the heat transfer to the connecting surfaces is relatively long, energy losses occur and in particular adjacent, thermally sensitive insulation and semiconductor materials are also heated, whereby damage to the mounting component to be mounted can occur , When soldering with heat conduction beyond the risk that the heat conduction by different contact pressure is not equally good for each pad, so that the probability of the emergence of equally good solder joints is relatively low.
Bekannt ist auch ein Induktionserwärmen von Metallteilen zwecks Herstellen von Lot- und Schweißverbindungen unter Verwendung eines oder mehrerer Induktoren. Hierbei entsteht die Wärme in den Metallteilen selbst, womit die Probleme der Wärmeübertragung, der Energieverluste und der Erwärmungszeit weitgehend entfallen. In einem als Beispiel dienenden Fall sind die Metallteile von wenigstens zwei Induktoren umgeben, die in einer gewissen Entfernung voneinander angeordnet sind und von elektrischen Strömen in Gegenphase gespeist werden, vgl. DD-AP 58343; B23 K—13/00. In diesem, aber auch in allen anderen bekannten Fällen, werden alle von den Induktoren umschlossenen Metallteile der Erwärmung ausgesetzt, wobei sich große und kompakte Metallteile schneller erwärmen als solche mit geringen Abmessungen. Das bedeutet, daß die relativ kompakte, metallische Trägerplatte, auf der der Halbleiterchip des Chip-Carriers montiert ist, schneller erwärmt wird, als die vergleichsweise kleinen und dünnen Anschlußflächen am Rand des Chip-Carriers. Dadurch werden die Halbleiterstrukturen des Chip-Carriers durch thermische Einwirkung zerstört, bevor die Anschlußflächen die zum Löten erforderliche Temperatur erreicht haben. Der Erwärmung und möglichen thermischen Destruktion unterliegen aber auch die metallischen Bestandteile der inneren Stromkreise des Halbleiterchips, wie Metallschichten und Eonddrähte. Zu diesem negativen Resultat kam auch der 21. Französische Zinntag, vgl. Zinn und seine Verwendung 1983, Nr. 136.Also known is induction heating of metal parts for making solder and weld joints using one or more inductors. This creates the heat in the metal parts themselves, which largely eliminates the problems of heat transfer, energy losses and the heating time. In an exemplary case, the metal parts are surrounded by at least two inductors, which are arranged at a certain distance from each other and are fed by countercurrent electric currents, cf. DD-AP 58343; B23 K-13/00. In this, but also in all other known cases, all enclosed by the inductors metal parts are exposed to the heating, with large and compact metal parts heat up faster than those with small dimensions. This means that the relatively compact, metallic carrier plate, on which the semiconductor chip of the chip carrier is mounted, is heated faster than the comparatively small and thin pads on the edge of the chip carrier. As a result, the semiconductor structures of the chip carrier are destroyed by thermal action before the pads have reached the temperature required for soldering. However, the heating and possible thermal destruction are also subject to the metallic components of the internal circuits of the semiconductor chip, such as metal layers and Eonddrähte. The 21st French Pewter Day, cf. Tin and its use 1983, No. 136.
Bekannt ist weiter der Einsatz von Induktorfeld-Absorbern zur örtlich begrenzten Bedämpfung des Magnetfeldes, um thermisch empfindliche Werkstückzonen zu schützen. Ein solcher Absorber besteht aus einem wassergekühlten Körper, der in unmittelbarer Nähe der thermisch gefährdeten Zone anzuordnen ist, vgl. DD-WP 220535; B23K—13/00Also known is the use of inductor field absorbers for localized damping of the magnetic field to protect thermally sensitive workpiece zones. Such an absorber consists of a water-cooled body which is to be arranged in the immediate vicinity of the thermally endangered zone, cf. DD-WP 220535; B23K-13/00
Ein solcher Induktorfeld-Absorber ist wegen des isolierenden Kunststoffgehäuses, das den Halbleiterchip und dessen Trägerplatte umgibt, nicht nahe genug an die gefährdeten Metallteile heranzubringen, damit er seine Wirkung ausüben kann. Such an inductor field absorber is not close enough to the vulnerable metal parts because of the insulating plastic housing that surrounds the semiconductor chip and its support plate so that it can exert its effect.
Ziel der Erfindung ist es, das Reflow-Löten elektronischer Aufsetz-Bauelemente, insbesondere vielpoliger Chip-Carrier, zu beschleunigen, ohne dabei die elektronischen Aufsetz-Bauelemente der Gefahr einer Beschädigung auszusetzen.The aim of the invention is to accelerate the reflow soldering electronic Aufsetz components, in particular multi-pole chip carrier, without exposing the electronic Aufsetz-components of the risk of damage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer Vorrichtung zum Induktionslöten in selektiver Weise nur die relativ massearmen Anschlußflächen am Rand des elektronischen Aufsetz-Bauelementes und auf dem Trägersubstrat zu erwärmen, während die Mitte des elektronischen Aufsetz-Bauelementes mit der vergleichsweise massereichen Trägerplatte und dem Halbleiterchip unbeeinflußt bleibt.The invention has for its object to heat with a device for induction soldering in a selective manner, only the relatively low-mass pads on the edge of the electronic Aufsetz-component and on the carrier substrate, while the center of the electronic Aufsetz-component with the comparatively massive support plate and the semiconductor chip unaffected.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Induktor den für die Aufnahme des elektronischen Aufsetz-Bauelementes und des Trägersubstrates vorgesehenen Raum über und unter der Fügeebene ihrer Anschlußflächen und Leiterzüge in Form einer bifilaren Windung umschließt und die bifilare Windung an ihrem einen Ende eine erste gelenkartige Verbindung ihrer beiden Teilwindungen aufweist. Die bifilare Windung ist an ihrem anderen Ende zu Anschlüssen geformt, von denen mindestens einer eine zweite gelenkartige Verbindung aufweist. Die beiden Teilwindungen sind jeweils einer ersten und einer zweiten Baugruppe der Vorrichtung zugeordnet. Eine der Teilwindungen ist zugleich Halterung für das elektronische Aufsetz-Bauelement.According to the invention, this object is achieved in that an inductor enclosing the space provided for receiving the electronic attachment component and the carrier substrate above and below the joining plane of their pads and conductor tracks in the form of a bifilar winding and the bifilar winding at one end of a first articulated Compound has its two Teilwindungen. The bifilar coil is formed at its other end to terminals, at least one of which has a second articulated connection. The two partial turns are each assigned to a first and a second module of the device. One of the partial turns is at the same time a holder for the electronic attachment component.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es, die empfindlichen Halbleiterstrukturen vor einer thermischen Zerstörung zu bewahren.With the device according to the invention, it is possible to protect the sensitive semiconductor structures from thermal destruction.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: eine schematische, perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Induktionslöten, Fig. 2: eine schematische Schnittdarstellung.Fig. 1: a schematic, perspective view of the device for induction soldering, Fig. 2: a schematic sectional view.
Die Vorrichtung zum Induktionslöten von elektronischen Aufsetz-Bauelementen auf ein Trägersubstrat gemäß Fig. 1 zeigt ein elektronisches Aufsetz-Bauelement 1 in Form eines vielpoligen Chip-Carrier mit seinen Anschlußflächen 2 auf einem Trägersubstrat 3 in Form einer Leiterplatte mit zu Anschlußflächen geformten Leiterzügen 4. Das elektronische Aufsetz-Bauelement 1 und das Trägersubstrat 3 sind von einem zu einer bifilaren Windung geformten Induktor 5 derart umschlossen, daß eine erste Teilwindung 6 der bifilaren Windung über der Fügeebene der Anschlußflächen 2 und Leiterzügen 4 und eine zweite Teilwindung 7 der bifilaren Windung unter der Fügeebene der Anschlußflächen 2 und Leiterzügen 4 verläuft. An dem einen1 shows an electronic attachment component 1 in the form of a multipolar chip carrier with its pads 2 on a carrier substrate 3 in the form of a printed circuit board with conductor strips 4 formed into pads electronic Aufsetz-component 1 and the support substrate 3 are enclosed by a bifilar winding shaped inductor 5 such that a first Teilwindung 6 bifilar winding over the joining plane of the pads 2 and 4 conductor tracks and a second partial turn 7 of the bifilar winding below the joining plane the pads 2 and 4 conductor runs. At the one
Ende 8 der bifilaren Windung sind die beiden Teilwindungen 6; 7 durch eine erste gelenkartige Verbindung 9 aneinandergeführt. An dem anderen Ende 10 der bifilaren Windung ist der Induktor 5 mit Anschlüssen 11 versehen. Einer der Anschlüsse 11 weist eine zweite gelenkartige Verbindung 12 auf. Nicht dargestellt sind die übrigen Teile der beiden Vorrichtungsbaugruppen, denen die Teilwindungen 6; 7 zugeordnet sind.End 8 of the bifilar winding are the two partial turns 6; 7 led together by a first articulated connection 9. At the other end 10 of the bifilar winding, the inductor 5 is provided with terminals 11. One of the terminals 11 has a second articulated connection 12. Not shown are the remaining parts of the two device assemblies to which the partial turns 6; 7 are assigned.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung die beiden Baugruppen der Vorrichtung, die das elektronische Aufsetz-Bauelement 1 und das Trägersubstrat 3 umgeben. Die Funktion der Vorrichtung ist folgende.FIG. 2 shows a schematic sectional view of the two assemblies of the device surrounding the electronic attachment component 1 and the carrier substrate 3. The function of the device is as follows.
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei klappbar miteinander verbundenen Baugruppen, denen jeweils eine der beiden Teilwindungen 6; 7 zugeordnet ist. Beispielsweise ist die eine Baugruppe ein Kopf zur Aufnahme des elektronischen Aufsetz-Bauelementes 1 und die andere eine Auflage für das Trägersubstrat 3. Der Induktor 5 ist zweckmäßigerweise ein von einem Kühlmittel durchflossenes Kupferrohr, das mit seinen beiden Anschlüssen 11 an einen HF-Generator entsprechender Leistung und Frequenz angeschlossen ist. Zum Löten ist in den Kopf der Vorrichtung das elektronische Aufsetz-Bauelement 1 eingesetzt, wonach dessen Anchlußflächen 2 oberhalb der Fügeebene von der ersten Teilwindung 6 umschlossen sind. Zugleich ist das Trägersubstrat 3 auf die Auflage aufzulegen und die Vorrichtung zu schließen, womit die zu Anschlußflächen geformten Leiterzüge 4 von der zweiten Teilwindung 7 unter der Fügeebene umschlossen sind. Nach Positionieren des elektronischen Aufsetz-Bauelementes 1 auf dem Trägersubstrat 3 ist ein HF-Strom entsprechender Stärke in den Induktor 5 einzuspeisen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Teilwindungen 6; 7 werden nur die Anschlußflächen 2 des elektronischen Aufsetz-Bauelementes 1 und die zu Anschlußflächen geformten Leiterzüge 4 des Trägersubstrats 3 erwärmt. Die Wärme entsteht in an sich bekannter Weise in den zu verbindenden Metallteilen selbst, wobei die zum Löten notwendige Temperatur durch eine entsprechende Wahl von Stromstärke und Frequenz in einer vergleichsweise kurzen Zeit erreicht wird, ohne daß dabei die Trägerplatte mit dem Halbleiterchip und der sie umgebende Kunststoff erwärmt werden. Ein einstellbarerZeitschalter schaltet den HF-Strom automatisch ab. Durch Verwendung eines kühlmitteldurchflossenen Induktors 5 bleiben auch die Teilwindungen 6; 7 während des Betriebes der Vorrichtung kalt, so daß beispielsweise die erste Teilwindung 6 als Führung für das elektronische Aufsetz-Bauelement 1 ausgeführt sein kann, wodurch zwangsläufig eine optimale Position des Induktors zum Bauelement gewährleistet ist.The device consists essentially of two hinged interconnected assemblies, each having one of the two partial turns 6; 7 is assigned. For example, the one assembly is a head for receiving the electronic attachment component 1 and the other a support for the carrier substrate 3. The inductor 5 is suitably a flowed through by a copper pipe copper, with its two terminals 11 to a high-frequency generator corresponding power and frequency is connected. For soldering the electronic Aufsetz-component 1 is inserted into the head of the device, after which the Anchlußflächen 2 are enclosed above the joining plane of the first part of turn 6. At the same time, the carrier substrate 3 is to be placed on the support and to close the device, whereby the conductor tracks 4 formed to contact surfaces are enclosed by the second partial turn 7 below the joining plane. After positioning the electronic attachment component 1 on the carrier substrate 3, an HF current of corresponding strength is fed into the inductor 5. The inventive arrangement of the two partial turns 6; 7, only the pads 2 of the electronic attachment component 1 and the pads 4 of the carrier substrate 3 are heated. The heat is generated in a manner known per se in the metal parts to be joined itself, wherein the temperature required for soldering is achieved by a suitable choice of current and frequency in a relatively short time, without causing the carrier plate with the semiconductor chip and the surrounding plastic to be heated. An adjustable time switch automatically switches off the HF current. By using a coolant flowing through the inductor 5 and the partial turns 6; 7 cold during operation of the device, so that, for example, the first part of turn 6 can be performed as a guide for the electronic attachment component 1, which inevitably ensures an optimal position of the inductor to the device.
Nach dem Löten ist die Vorrichtung zu öffnen und für einen erneuten Arbeitszyklus vorzubereiten. Um ein Aufklappen der Vorrichtung zu ermöglichen weist die bifilare Windung an ihrem einen Ende 8 die erste gelenkartige Verbindung 9 und an dem einen ihrer Anschlüsse 11 an dem anderen Ende 10 der bifilaren Windung die zweite gelenkartige Verbindung 12 auf. Die Vorrichtung kann in einem derartigen Maß vereinfacht ausgeführt sein, daß ihre beiden Baugruppen nur aus den beiden, selbsttragend ausgeführten Teilwindungen 6; 7 bestehen.After soldering, the device should be opened and prepared for a new cycle. In order to enable the device to unfold, the bifilar winding has at its one end 8 the first articulated connection 9 and at one of its connections 11 at the other end 10 of the bifilar convolution the second articulated connection 12. The device can be designed simplified to such an extent that its two assemblies only from the two self-supporting executed partial turns 6; 7 exist.
Bei einer hohen Packungsdichte der zu montierenden elektronischen Aufsetz-Bauelemente 1 ist es zweckmäßig, den Induktor 5 als einen Kastenprofilabschnitt mit einem zusätzlichen, kühlmitteldurchflossenen Rohr auszuführen.At a high packing density of the electronic Aufsetz-components 1 to be mounted, it is expedient to perform the inductor 5 as a box section section with an additional, coolant-flowed pipe.
Claims (4)
Chip-Carrier, auf ein Trägersubstrat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktor (5) den für die
Aufnahme des elektronischen Aufsetz-Bauelementes (1) und des Trägersubstrates (3)
vorgesehenen Raum über und unter der Fügeebene ihrer Anschlußflächen (2) und Leiterzüge (4) in Form einer bifilaren Windung umschließt und die bifilare Windung an ihrem einen Ende (8) eine
erste gelenkartige Verbindung (9) ihrer beiden Teilwindungen (6; 7) aufweist.1. Apparatus for induction soldering electronic Aufsetz-components, in particular multipole
Chip carrier, on a carrier substrate, characterized in that an inductor (5) for the
Recording of the electronic placement component (1) and of the carrier substrate (3)
provided space above and below the joining plane of their pads (2) and conductor tracks (4) in the form of a bifilar winding encloses and the bifilar winding at one end (8) a
first articulated connection (9) of its two partial turns (6; 7).
Verbindung aufweist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the bifilar winding is formed at its other end to terminals (11), of which at least one second articulated
Compound has.
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Cited By (3)
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| US8698053B2 (en) | 2006-07-26 | 2014-04-15 | Infineon Technologies Ag | Method for producing an electronic device |
| AT521456A3 (en) * | 2018-05-09 | 2023-03-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Process for heating a large number of electrically conductive structures and apparatus for use in the process |
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1987
- 1987-06-03 DD DD30344787A patent/DD261693A1/en not_active IP Right Cessation
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