DD301555A5

DD301555A5 - Vorrichtung zum fixieren mehrpoliger smd-bauelemente

Info

Publication number: DD301555A5
Application number: DD33458889A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Robock; Heinz-Juergen Pfeifer
Original assignee: Pentacon Dresden Veb
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1993-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren mehrpoliger SMD-Bauelemente, mit denen eine auf einer starren Trägerplatte aufliegende flexible Leiterplatte bestückt ist und die beim Simultankontaktieren durch IR-Löten zur Anwendung gelangt. Auf einfache Weise erfolgt ein Fixieren der SMD-Bauelemente auf der flexiblen Leiterplatte mittels Permanentmagnete, wobei die Trägerplatte mindestens in diesen Auflagebereichen aus ferromagnetischen Materialien besteht. Die Permanentmagnete besitzen eine definierte Geometrie und definierte magnetische Eigenschaften entsprechend dem Verwendungszweck. Unter thermischer Einwirkung ändert sich insbesondere ihre Andruckkraft während der Kontaktierphase, so daß eine Druckverringerung eintritt, die auch bei unterschiedlichen Lotvolumina an den Kontaktierflächen eine sichere Verbindung gestattet. Fig. 1{mehrpolige SMD-Bauelemente; Trägerplatte; flexible Leiterplatte; IR-Löten; Permanentmagnet; Andruckkraft; Kontaktierflächen; Lotvolumina; Kontaktierphase}

Description

Entsprechend Fig. 1 ist auf einer Trägerplatte 1 aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise Stahlblech, eine mit SMD-Bauelementen 3 bestückte flexible Leiterplatte 2 befestigt. Die Lagefixierung der flexiblen Leiterplatte 2 erfolgt bekanntermaßen über Fangstifte 7.

Mehrpolige 3MD-Bauelemente 3 sind zur Lagefixierung und zur Erzeugung definierter Andruckkräfte zusätzlich mit Permanentmagneten 5 bestückt, die entsprechend der Lötaufgabe eine definierte Geometrie und definierte magnetische Eigenschaften aufweisen. Auf der Trägerplatte 1 sind weiterhin erfindungsgemäß Aufnahmebereiche für die Permanentmagnete 5 eingerichtet, die den mehrpoligen SMD-Bauelementen 3 lagezugeordnet sind und damit eine manuelle bzw. auch eine automatische Nachbestückung erleichtern. Diese Aufnahmen werden durch in die Trägerplatte 1 eingebrachte Aiifnahmeschächte 4 oder durch auf der Trägerplatte 1 angebrachte Aufnahmebegrenzungen 6 realisiert. Um ein Verwölben der flexiblen Leiterplatte 2 beim Lötprozeß zu verhindern und eine plane Auflage zur Trägerplatte 1 zu gewährleisten, wird die flexible Leiterplatte 2 zusätzlich an definierton Stellen durch die Permanentmagnete 5 fixiert, wozu die Trägerplatte 1 mindestens in diesen Bereichen aus ferromagnetischem Material besteht. Gemäß Fig. 2 a sind auf den mit 8 bezeichneten Kontaktierflächen der flexiblen Leiterplatte 2 jeweils eine Vorverzimmerungsschicht 9 und zusätzlich Lotpaste 11 aufgebracht. Das pro Kontaktstelle zur Verfugung stehende Lotvolumen ist, wie zeichnerisch angedeutet, Schwankungen unterworfen. Die Kontaktierflächen 10 eines face down zu kontaktierenden SMD-Bauelementen 3 stehen mit der Lotpaste 11 in Berührung und unterliegen durch den Permanentmagnet 5 einer Andruckkraft Fi. Damit wird eine sichere Fixierung bei einer Spalthöhe Hi gewährleistet. Die nach bzw. während des Aufschmelzens auftretende Lötstellengeometrie 12 ist in Fig. 2 b dargestellt, die sich in Abhängigkeit von der nunmehr einwirkenden Andruckkraft F₂ und dem noch vorhandenen Lotvolumen einstellt. Während des Lötvorganges mittels beispielsweise IR-Strahlung treten bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgende Wirkungen auf: Nach dem zusätzlichen Bestücken der SMD-Bauelamente 3 mit den Permanentmagneten 5 wird durch die magnetische Wechselwirkung zwischen der ferromagnetischen Trägerplatte 1 und den Permanentmagnet^ 5 eine Andruckkraft F, erzeugt, die die Kontaktierungspartner in engen thermischen Kontakt bringt, der durch die Spalthöhe Hi charakterisiert wird. Nach dem Einlaufen einer wie beschrieben bestückten Trägerplatte 1 in eine IR-Kontaktiereinrichtung wirkt beidseitig energiereiche IR-Strahlung ein und ruft eine Erwärmung der gesamten Konfiguration bis auf Löttemperatur hervor, wobei gleichzeitig die durch die Permanentmagnete 5 erzeugte Andruckkraft bis zum Aufschmelzen der Lotparte 11 auf den Wert F₂ verringert wird.

Beim Aufschmelzen der einzelnen Lötstellen wird durch die einwirkende Andruckkraft F₂ und die Spannung der Lotoberfläche ein innerer Druck im schmelzflüssig vorliegenden Lot erzeugt, dereine „Balancekraft" Fb hervorruft, die der Andruckkraft F₂ enigegengerichtet ist. Die durch die Oberflächenspannung des Lotes entstehenden Kräfte und die mit steigender Temperatur sinkende Andruckkraft bewirken, daß nach dem Lötprozeß eine wesentlich größere Spalthöhe H₂ der Kontaktierungspartner vorliegt. Das bedeutet, daß sich beim Aufschmelzvorgang das Lot vollständig auf die Kontaktierflächen zurückziehen kann und so die Gefahr der Brückenbildung auch bei größeren Lotvolumina minimal ist.

Mit dieser einfachen, erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß auch bsi fertigungsbedingten Schwankungen der Lotvolumina eine zuverlässige Kontaktierung mehrpoliger SMD-Bauelemente erfolgt.

Claims

1. Vorrichtung zum Fixieren mehrpoliger SMD-Bauelemente, mit denen eine auf einer starren Trägerplatte aufliegende flexible Leiterplatte bestückt ist, gekennzeichnet dadurch, daß auf den mehrpoligen SMD-Bauelementen (3) Permanentmagnete (5) mit definierter Geometrie, definierten magnetischen Eigenschaften und unterschiedlichem thermischen Verhalten angeordnet sind und die Trägerplatte (1) mindestens im Bereich der aufgesetzten SMD-Bauelemente (3) ferromagnetische Materialien aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den auf der Trägerplatte (1) verbleibenden Freiräumen den mehrpoligen Bauelementen (3) lagezugeordnete Aufnahmeschächte (4) bzw. Aufnahmebegrenzungen (6) mit den äußeren geometrischen Abmessungen der Permanentmagnete (5) entsprechenden Maßen vorgesehen sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren mehrpoliger SMD-Bauelemente, mit denen eine auf einer starren Trägeiplatte aufliegende flexible Leiterplatte bestückt ist und die vorzugsweise bei der Simultankontaktierung durch IR-Löten angewandt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Kontaktierung von mit SMD-Bauelementen bestückten flexiblen Leiterplatten durch IR-Löten erfolgt bekanntermaßen nach dem Fixieren der flexiblen Leiterplatte auf einer starren Trägerplatte unter Verwendung eines mechanisch stabilen Andruckrahmens, der lösbar mit der starren Trägerplatte verbunden ist und an dem ein System von Andruckfedern befestigt ist. Mittels der starr befestigten Andruckfedern erfolgt die Fixierung der flexiblen Leiterplatte, und durch manuell betätigbare, schwenkbare Andruckfedern werden dann insbesondere die mehrpoligen SMD-Bauelemente mit einer Andruckkraft beauflagt, um ein Verwölben im Bereich der Kontaktierflächen der flexiblen Leiterplatte zu verhindern. Hierbei ist nachteilig eine durch die beschriebene Handhabung der Vorrichtung hervorgerufene Dejustierung möglich. Ebenso tritt mit der Zeit eine Ermüdung der Andruckfedor und damit ein Absinken der Montagezuverlässigkeit auf. Auch ist eine Einstellung definierter Andruckkräfte für Bauelemente, die eine Face-down-Kontaktierung erfordern, mit mechanischen Andruckfedern nur schwer zu realisieren. Dieser Nachteil wirkt sich um so stärker aus, je größer die fertigungsbedingten Schwankungen der am Lötprozeß beteiligten Lötvolumina in Erscheinung treten.

Ziel der Erfindung

Durch Anwendung der Erfindung soll die Zuverlässigkeit der Kontaktierung von SMD-Bauelemente mit flexiblen Leiterplatten bei Lötvorgängen gesteigert werden.

Darlegung des Wosnns der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein sicheres Fixieren mehrpoliger SMD-Bauelemente auch bei unterschiedlichen Lotvolumina auf flexiblen Leiterplatten durch einfache Mittel zu ermöglichen, wobei die erforderlichen Andruckkräfte während des Lötprozesses temperaturabhängig wirksam werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf den mehrpoligen SMD-Bauelementen Permanentmagnete mit definierter Geometrie, dofiniorten magnetischen Eigenschaften und unterschiedlichem thormischen Verhalten angeordnet sind und die Trägerplatte mindestens im Bereich der aufgesetzten SMD-Bauelemente ferromagnetische Materialien aufweist, in weiterer Ausbildung der Erfindung sind in den auf der Trägerplatte verbleibenden Freiräumen den mehrpoligen Bauelementen lagezugeordnete Aufnahmeschächte bzw. Aufnahmebegrenzungen mit den äußeren geometrischen Abmessungen der Permanentmagnete entsprechenden Maßen vorgesehen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2a): eine schematische Anordnung eines face down zu kontaktierenden Bauelements vor dem Aufschmelzen und Fig. 2b): die schematische Anordnung entsprechend Fig. 2 a nach dem Aufschmelzen.