DE102004023688A1

DE102004023688A1 - Verfahren zur Bestückung einer flexiblen Leiterplatte

Info

Publication number: DE102004023688A1
Application number: DE102004023688A
Authority: DE
Inventors: Roland Wunderlich
Original assignee: GRUNDIG BUSINESS SYSTEMS GmbH
Current assignee: GRUNDIG BUSINESS SYSTEMS GmbH
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: DE102004023688B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Leiterplatte wird die flexible Leiterplatte auf einem Werkstückträger angebracht und vor dem Lötprozess mit einem Abschirmschild versehen, wobei das Abschirmschild Durchbrüche an denjenigen Stellen aufweist, an welchen die flexible Leiterplatte im Lötprozess gelötet werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestückung einer flexiblen Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung flexibler Leiterplatten wird das Werkstück zunächst auf einem Werkstückträger fixiert und dort durch diverse Verfahren, beispielsweise Siebdruckverfahren, mit Lotpaste versehen und anschließend mit Bauteilen bestückt, wobei anschließend z. B. in einem speziellen Ofen die erforderliche Lötung der Bauteile erfolgt.

Zur Herstellung von flexiblen Leiterplatten liefert man aktuell die erforderlichen Schaltungsfolilen als aus einer flexiblen Folie gestanzten Produkten an. Die Schaltungsfolie wird nach Entnahme aus ihrer Verpackung auf einem Werkstückträger platziert, wobei die Positionierung der Schaltungsfolie durch im Werkstückträger vorgesehene Halteeinrichtungen erfolgt, welche teilweise durch vorgesehene Durchbrüche durch die Schaltungsfolie greifen. Anschließend wird die Folie mit notwendigen Lötmitteln, Lötmaterialien und Bauteilen bestückt. Die Lötung erfolgt in einem speziellen Ofen, welcher die notwendige Hitze bereitstellt, um eine Lötung vorzunehmen.

Aus DE 100 21 125 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer flexiblen Schaltung und ein Werkstückträger zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Dieses Verfahren beruht auf einer flexiblen Schaltung, welche Leiterbahnen aufweist. Die flexible Schaltung besteht aus einer flexiblen Schaltungsfolie, welche mittels Stiften auf einem Werkstückträger positioniert und im Siebdruckverfahren mit Lotpaste versehen wird. Im Anschließenden wird die Schaltungsfolie mit Bauteilen bestückt und in einem Ofen erfolgt eine Lötung der Bauteile. Die Schaltungsfolie wird ausschließlich auf einer Gitterstruktur des Werkstückträgers platziert.

Aus DE 41 32 995 A ist ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen an Leiterplatten offenbart. Das Verfahren weist die Schritte auf, dass auf der Oberfläche einer als Träger dienenden Sternleiterplatte angeordnete Leiterbahnen vorhanden sind, wobei auf der Oberfläche einer als Träger dienenden biegsamen Folie angeordneten Leiterbahnen durch Löten verbunden werden. Die Leiterbahnen weisen im Bereich der herzustellenden Verbindungen Lötflächen auf und mindestens eine von zwei gegenüberliegenden Lötflächen ist mit Lötpaste oder Lot beschichtet. Die gegenüberliegenden Lötflächen werden unter Einwirkung von Wärme und ggf. Druck miteinander verlötet.

Aus DE 196 49 454 A1 ist eine Platine für integrierte elektronische Schaltungen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Platine offenbart. Die Platine weist eine Trägerplatte auf, die im Bereich zumindest einer ihrer Oberflächen eine gegen mechanische Belastungen vergleichsweise schwache Zwischenschicht aus hitzebeständigem Material aufweist. Die Trägerplatte weist außerdem mindestens eine Leiterplatte in Form einer vergleichsweise dünnen Folie oder Karte auf, die mittels eines Haftmittels an der Trägerplatte angebracht ist, wobei die Platte entlang der Zwischenschicht von der Trägerplatte abtrennbar ist.

Aus DE 195 12 272 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte bekannt. Diese Leiterplatte weist eine erste Verdrahtungsebene mit Kupferleiterbahnen auf. Auf der Leiterplatte werden Pasten zur Bindung von weiteren Leitungszügen und/oder passiven Bauelementen aufgedruckt. Im Fall der Kreuzung von Kupferleiterbahnen werden diese mit einer Isolierschicht in einem vorgezogenen Druckverfahren beschichtet, wenn keine Verbindung mit den Kupferleiterbahnen hergestellt werden soll.

Der Erfindung dieser Anmeldung liegt das Problem zugrunde, dass flexible Leiterplatten beim Lötprozess einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind und es häufig zu einem Verziehen und dadurch zu einer Zerstörung der flexiblen Leiterplatte kommt, da die Hitzeeinwirkung auf die flexible Leiterplatte zu stark ist und das Material der flexiblen Leiterplatte nicht temperaturresistent ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der abhängigen Ansprüche.

Vorteilhaft ist insbesondere, dass die flexible Leiterplatte vor dem Lötprozess mit einem Schild belegt wird, welches vor dem Einführen in den Ofen und vor dem Lötprozess über die flexible Leiterplatte gelegt wird. Das Schild weist an den zu lötenden Stellen und an weiteren definierten Stellen Aussparungen auf. Auf diese Weise wird verhindert, dass die gesamte Folie der Hitze im Lötprozess ausgesetzt wird, sondern lediglich diejenigen Stellen erhitzt und gelötet werden, welche Aussparungen im Schild aufweisen und somit eine definierte Erhitzung der Folie und der Bauteile nur an den Stellen erfolgt, welche dem Lötprozess unterliegen sollen. Die flexible Leiterplatte wird durch das Schild zum Einen in Form gehalten, es wird ein Verziehen verhindert, im Anderen Fall wird eine thermische Belastung der flexiblen Leiterplatte nur an den zu lötenden Stellen definiert vorgenommen.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung Ihres Grundprinzips ist aus der beigefügten Zeichnung der prinzipielle Aufbau und der Verfahrensvorgang ersichtlich. Das Verfahren wird im Weiteren anhand der beigefügten Figur nochmals beschrieben.
Die flexible Leiterplatte 2 wird auf einem Werkstückträger 1 aufgebracht und dort mechanisch fixiert. Die mechanische Fixierung erfolgt in vorteilhafter Weise durch Stifte, welche durch Öffnungen in der flexiblen Leiterplatte 2 greifen. Es besteht im Weiteren die Ausführungsform, dass die flexible Leiterplatte auf dem Werkstückträger über Klammern oder mechanische Haltevorrichtungen fixiert wird. Zugleich wird über die Haltevorrichtungen und/oder die Stifte gewährleistet, dass die flexible Leiterplatte eine vordefinierte Spannung aufweist, damit sie nicht im weiteren Fertigungsprozess auf den Werkstückträger 1 verschoben werden kann oder internen Verwertungen unterliegt.
Die flexible Leiterplatte 2, welche in beschriebener Weise auf dem Werkstückträger 1 fixiert ist, wird anschließend in einen Bestückungsprozess eingeführt. In vorteilhafter Weise wird der Bestückungsprozess durch Siebdruck, Dispensen und SMT-Bestückung vorgenommen. Hierbei wird die flexible Leiterplatte an den entsprechenden Stellen im Siebdruckverfahren mit Lötpaste versehen. Es erfolgt anschließend eine Bestückung mit Bauteilen an den späteren Lötstellen. Nachdem die Bestückung vorgenommen ist, wird über die flexible Leiterplatte 2 ein Schild 3 freigelegt. Das Schild 3 ist in vorteilhafter Weise als Abschirmschild ausgeführt. Das Schild 3 weist Aussparungen 4 auf. Die Aussparungen 4 im Schild sind an den Stellen vorgesehen, an denen die flexible Leiterplatte mit SMT-Bauteilen 5 bestückt ist, bzw. an denjenigen Stellen, an welchen eine Lötung erfolgen soll. Das Schild 3 wird in vorteilhafter Weise über die Fixierungen, welche der im Werkstückträger 1 mit der flexiblen Leiterplatte 2 gemäß vorheriger Beschreibung fixieren, über der flexiblen Leiterplatte 2 angeordnet.
Nachdem das Schild 3 über die flexible Leiterplatte 2 gelegt ist, wird die flexible Leiterplatte 2 in einen Ofen geführt. Im Ofen wird die notwendige Hitze erzeugt, um eine Lötung der SMT-Bauteile mit dem z. B. im Siebdruckverfahren aufgebrachten Lot zu erwirken. Durch das Schild 3 wird nur an den Aussparungen 4 im Schild 3 die flexible Leiterplatte 2 und die SMT-Bauteile 5 erwärmt. Es kommt somit nur zur definierten Hitzeeinwirkung an denjenigen Stellen der flexiblen Leiterplatte 2, welche über die Aussparungen 4 im Schild 3 einen Hitzezugang des Ofens ermöglichen. Die weitere flexible Leiterplatte 2 wird über das Schild 3 vor Hitzeeinwirkung geschützt. Durch das Schild 3 wird somit ein Verwerfen der flexiblen Leiterplatte durch thermische Einwirkung im Ofen verhindert. Die flexible Leiterplatte 2 wird nur an den Stellen 4 mit Aussparungen des Schildes 2 erwärmt. Eine Beschädigung der flexiblen Leiterplatte durch die Hitzeeinwirkung unterbleibt.
Nach Verlassen des Lötofens und nach Abkühlung der Lotstellen wird das Schild 3 von der flexiblen Leiterplatte 2 herunter genommen, anschließend wird die flexible Leiterplatte 2 vom Werkstückträger 1 getrennt. Die Lötung ist erfolgt.
Die Aussparungen in das Schild 3 werden durch Bohrungen bzw. durch Fräsungen vorgenommen.
In vorteilhafter Weise ist die flexible Leiterplatte 2 eine Folienleiterplatte, insbesondere aus PET oder PEN Material bestehend.
Die Bestückung der flexiblen Leiterplatte 2 im Fertigungsprozess erfolgt über Vollautomaten mittels SMT-Technologie.

Claims

Verfahren zur Bestückung einer flexiblen Leiterplatte (2), wobei die flexible Leiterplatte (2) Leiterbahnen und mit Bauteilen (5) zu bestückende Bereiche aufweist, wobei die flexible Leiterplatte (2) auf einem Werkstückträger (1) mechanisch fixiert wird und nach der Fixierung mit Lötmittel versehen und mit Bauteilen (5) bestückt wird und in einem Ofen anschließend die Lötung der Bauteile (5) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (2) vor dem Einführen in den Ofen mit einem Schild (3) belegt wird, welches an den zu lötenden Stellen und weiteren vordefinierten Stellen Aussparungen (4) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die flexible Leiterplatte (2) PET bzw. PEN-Folie verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestückung über SMT-Technologie vorgenommen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Fixierung der flexiblen Leiterplatte (2) auf dem Werkstückträger (1) durch Stifte, welche durch vorgesehene Öffnungen durch die flexible Leiterplatte (2) geführt werden und mit dem Werkstückträger (1) fixiert werden oder über Klammern die flexible Leiterplatte mit dem Werkstückträger (1) verbunden wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung des Lötmittels auf die flexible Leiterplatte (2) im Siebdruckverfahren oder Dispens vorgenommen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (3) als Abschirmschild zur Abschirmung von Wärme ausgestaltet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (3) Aussparungen (4) an denjenigen Stellen aufweist, an welchen eine Lötung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötung bei einer Temperatur von bis zu ca. 240°C vorgenommen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (3) auf der flexiblen Leiterplatte (2) mit Fixiereinrichtungen angeordnet wird, welche mit dem Werkstückträger (1) eine Verbindung eingehen.
Flexible Leiterplatte (2), welche nach einem oder mehreren der vorherigen Verfahrensansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.
Flexible Leiterplatte (2), dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte eine PEN oder PET-Folie ist.
Schild (3) zum Einsatz mit den Merkmalen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schild (3) ein Abschirmschild für Temperatur und Hitze ist und Aussparungen (4) in Form von Durchbrüchen durch das Schild aufweist.