DE102005047026A1

DE102005047026A1 - Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102005047026A1
Application number: DE102005047026A
Authority: DE
Inventors: Georg Busch; Ralph Elshorst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Gigaset Communications GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-05
Also published as: WO2007039330A1; TW200726332A

Abstract

Es wird eine Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung vorgeschlagen, die eine effektive und trotzdem kostengünstige Entwärmung von auf der einen Seite der Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauteilen, deren zu entwärmende Abwärme auf die andere Seite der Leiterplatte abzuleiten ist, unterstützen. Bezüglich der Leiterplatte wird dies dadurch erreicht, dass die Leiterplatte mit Lötzinn gefüllten Durchkontaktierungen ausgestattet ist, die die zu entwärmende Abwärme von der einen Seite der Leiterplatte auf die andere ableiten. Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leiterplatte wird dies dadurch gelöst, dass die für die Entwärmung vorgesehenen Durchkontaktierungen der Leiterplatte mit Lotpaste bedruckt und in einem nachfolgenden Lötprozess mit Lötzinn gefüllt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Die Abwärme von elektrischen Bauteilen, die auf der einen Seite einer Leiterplatte (PCB) angeordnet sind und eine zu entwärmende Abwärme erzeugen, soll möglichst gut zur anderen Seite der Leiterplatte, die im Einsatzfall die Rückseite einer mit der Leiterplatte gebildeten Baugruppe ist, abgeführt werden. Als Bewertungskriterium gilt hierbei der Temperaturunterschied zwischen einer Bauteiletemperatur und der Temperatur der Leiterplatten-Rückseite, zum Beispiel Rth_PCB < 4° Celsius/Watt.
Es ist bekannt, die Abwärme nur über Leiterbahnen und/oder Kupferflächen und von dort über Durchkontaktierungshülsen in die inneren Lagen der Leiterplatte und weiter zur Rückseite der Leiterplatte abzuführen. Darüber hinaus ist bekannt, so genannte Kupferinlays zu verwenden.
Die vorgenannten Maßnahmen sind aber aufwendig, teuer und nicht immer effektiv genug.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ausgehend von einer Leiterplatte der eingangs genannten Art diese in der Weise technisch zu verbessern, dass auf kostengünstige Weise eine effektive Entwärmung der darauf platzierten elektrischen Bauteile unterstützt ist. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung einer solchen Leiterplatte anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Bezug auf die Leiterplatte erfindungsgemäß durch eine Leiterplatte gelöst, die die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 aufweist. Diese Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte erfindungsgemäß durch ein solches Verfahren gelöst, das die Verfahrensschritte im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 aufweist.

Bezüglich der erfindungsgemäßen Leiterplatte ist die Leiterplatte mit Lötzinn gefüllten Durchkontaktierungen ausgestattet, die die zu entwärmende Abwärme der auf der einen Seite der Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauteile durch die Leiterplatte hindurch auf die andere Seite der Leiterplatte ableitet.

Die mit Lötzinn gefüllten Durchkontaktierungen können erheblich mehr Wärme abführen als die mit bloßen Kupferhülsen ausgestatteten Durchkontaktierungen. Die Kupferhülsen weisen nur wenige μm (ca. 10 bis 40 μm) dünne Wandungen auf, die nur eine geringe Wärmemenge pro Zeiteinheit ableiten können. Dagegen können die mit Lötzinn gefüllten Durchkontaktierungen im vollen Querschnitt der Durchkontaktierung den hohen Wärmeleitwert des Lotes nutzen. Insgesamt lassen sich mit der Wahl der Durchmesser der Durchkontaktierungen in Verbindung mit ausgewählten Lotmitteltypen in einem solchen Maß gute Entwärmungsergebnisse erzielen, die einer geforderten Entwärmung der Leiterplatte im Einsatz gerecht werden. Dabei sind die Kosten für die Füllung der Durchgangsbohrungen auf den Materialpreis des Lotes begrenzt und haben dadurch zumindest praktisch keine Bedeutung.

Das Verfahren zur Herstellung der oben angesprochenen erfindungsgemäßen Leiterplatte weist Verfahrensschritte auf, bei denen die für die Entwärmung vorgesehenen Durchkontaktierungen der Leiterplatte mit Lotpaste bedruckt und in einem nachfolgenden Lötprozess mit Lötzinn gefüllt werden. Nach dem Bedrucken der für die Entwärmung vorgesehenen Durchkontaktierungen der Leiterplatte mit Lotpaste fließt das Lötzinn im nachfolgenden Lötprozess automatisch in die Durchkontaktierungen hinein und verfüllt diese.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Danach wird der Lötprozess nach solchen Kriterien durchgeführt, wie sie für das Löten von Leiterplatten mit Oberflächen montierten Bauteilen (SMD-Bauteilen) zu Grunde gelegt sind. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren auch und gerade für Leiterplatten mit Oberflächen montierten Bauteilen genutzt werden.

Nach dem Bedrucken der für die Entwärmung vorgesehenen Durchkontaktierungen der Leiterplatte mit Lotpaste fließt das Lötzinn im nachfolgenden Lötprozess automatisch in die Durchkontaktierungen hinein und verfüllt diese. Der Durchfließeffekt des Lotes durch die Durchkontaktierungen der Leiterplatte zur Rückseite der Leiterplatte kann dabei durch Wahl des Typs und der Menge des verwendeten Lotmittels, des Durchmessers der betreffenden Durchkontaktierungen und der Dicke der Leiterplatte eingestellt werden.

Weiter vorteilhaft ist, dass die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb des Baugruppenherstellungsprozesses parallel mit erledigbar sind, so dass für diese Verfahrensschritte zumindest praktisch keine erwähnenswerten zusätzlichen Verfahrenskosten entstehen. Dafür können aber andere kostenintensive Entwärmungsmaßnahmen entfallen wie zum Beispiel das Verwenden teurer Inlays innerhalb der Leiterplattenkerne oder teurer Kühlkörper, die auf den Bauteilen montiert sind. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind daher insbesondere im Vergleich zu ansonsten notwendigen Herstellungsmaßnahmen für die Entwärmung von auf der Leiterplatte angeordneten elektrischen Bauteilen kostengünstig und zugleich effektiv.

Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise das Bestücken der Leiterplatte mit allen Arten von Bauteilen ohne Notwendigkeit der Beachtung irgendeiner Bestückungsreihenfolge.

Claims

Leiterplatte mit zur Entwärmung von auf der einen Seite der Leiterplatte platzierten elektrischen Bauteilen vorgesehenen technischen Mitteln, durch die die von den elektrischen Bauteilen erzeugte und zu entwärmende Abwärme auf die andere Seite der Leiterplatte abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit Lötzinn gefüllte Durchkontaktierungen vorgesehen sind, durch die die zu entwärmende Abwärme von der einen Seite der Leiterplatte auf die andere Seite abgeleitet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Entwärmung vorgesehenen Durchkontaktierungen der Leiterplatte mit Lotpaste bedruckt und in einem nachfolgenden Lötprozess mit Lötzinn gefüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bedrucken der für die Entwärmung vorgesehenen Durchkontaktierungen der Leiterplatte mit Lotpaste diese Durchkontaktierungen in einem für Oberflächen montierte Bauteile geeigneten Lötprozess mit Lötzinn gefüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahl in Bezug auf den Typ und der Menge des eingesetzten Lotmittels, den Durchmesser der betreffenden Durchkontaktierungen und die Dicke der Leiterplatte zum Einstellen des Durchfließeffektes beim Durchfließen des Lotes durch die betreffenden Durchkontaktierungen zur Rückseite der Leiterplatte durchgeführt wird.