DE102006021335A1

DE102006021335A1 - Leiterplatte mit mehreren Bauteilen und Verfahren zum Löten dieser Leiterplatte

Info

Publication number: DE102006021335A1
Application number: DE200610021335
Authority: DE
Inventors: Dietmar Birgel; Karl-Peter Hauptvogel; Jürgen KRÜGER
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2007-11-08

Abstract

Leiterplatten, insbesondere für Geräte der industriellen Meßtechnik und Automation, werden häufig nach dem Löten im Reflow-Lötofen umfangreichen Tests im Rahmen von Zertifizierung unterzogen. Dazu werden meist sogenannte "Entkopplungsbauteile", Drahtbrücken oder auch bedrahtete Dioden verwendet, die spezielle Leitungspfade und Stromwege für die Tests bereitstellen. Üblicherweise werden diese Drahtbrücken und Entkopplungsbauteile nach dem Lötvorgang im Reflow-Lötofen auf den Leiterplatten selektiv bestückt und gelötet. Anstelle der Drahtbrücken schlägt die Erfindung automatisch bestückbare und selektiv lötbare Loformteile (56) vor, mit denen eine Überbrückung zweier Anschlußflächen (54.1, 54.2) einer Leiterplatte (50), die für Tests und Prüfzwecke oder zur Justage oder zum Trimmen vorgesehen ist, platzsparender und preiswerter realisiert werden kann, die zudem erheblich vorteilhafter ist. Zwischen oder neben die Anschlußflächen (54.1, 54.2) wird dazu ein Kleber (58) appliziert, auf den das betreffende Loformteil (56) plaziert wird, ohne daß es einen Kontakt zu den Anschlußflächen (54.1, 54.2) hat. Der Kleber (58) härtet im Reflow-Lötofen aus und fixiert das Loformteil (56), bis es selektiv gelötet werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit mehreren Bauteilen und ein Verfahren zum Löten dieser Leiterplatte. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Leiterplatte mit in einem Reflow-Lötofen zu lötenden und mehreren, in Lotpaste eingesetzten Bauteilen und wenigstens zwei weiteren wahlweise zu verbindenden Anschlußflächen.
Es ist bekannt, Leiterplatten der beschriebenen Art mit elektronischen Bauteilen, meist Oberflächenmontierten Bauteile (sogenannte SMDs), zu bestücken und in einem Reflow-Lötofen automatisch zu löten, wobei vorher die Bauteile in Lotpaste eingesetzt werden. Bei vielen solcher Leiterplatten sind außerdem Anschlußflächen vorgesehen, die wahlweise mittels einer Drahtbrücke oder einem anderen bedrahteten Bauteil überbrückt und verbunden werden können.
Solche, an sich fertigen Leiterplatten, beispielsweise für Meßgeräte der Industriellen Meßtechnik und Automation, werden nach dem Löten im Reflow-Lötofen umfangreichen Tests und Prüfungen im Rahmen von Zertifizierung, zum Beispiel für EX-Schutz Zulassungen, unterzogen. Dazu werden meist Drahtbrücken oder in einzelnen Fällen auch bedrahtete Dioden verwendet, die als sogenannte "Entkoppelungsbauteile" für zulassungsrelevante Tests spezielle Leitungspfade und Stromwege der auf den Leiterplatten realisierten Schaltungen bereitstellen. Üblicherweise werden diese Drahtbrücken und Entkopplungsbauteile nach dem Lötvorgang im Reflow-Lötofen auf den Leiterplatten selektiv bestückt und gelötet, je nach durchzuführendem Test.
Außerdem sind Leiterplatten der oben beschriebenen Art bekannt, die in einem Reflow-Lötofen gelötet werden, und bei denen Drahtbrücken für Justage-Zwecke vorgesehen sind, über die wenigstens ein Leitungspfad unter mehreren ausgewählt werden kann, um eine Verbindung zu einem besonderen Bauteil, beispielsweise zu einem speziellen Trimmwiderstand herzustellen. Auch hierfür sind Anschlußflächen als Lötaugen auf den Leiterplatten vorzusehen, in die die Drahtbrücken einzusetzen sind. Wie bei den oben beschriebenen Drahtbrücken für Zertifierungszwecke müssen auch die Drahtbrücken für Justage oder Trimmung in extra Arbeitsgängen selektiv auf die Leiterplatten gebracht und gelötet werden, zusätzlich zu dem zu diesem Zeitpunkt bereits abgeschlossenen Lötvorgang für die eigentliche, restliche Schaltung. Ein solcher zusätzlicher Arbeitsschritt erfordert jedoch Zeit und verursacht zusätzliche Kosten.
Die oben beschriebenen Drahtbrücken für Zertifizierungen haben an sich keinen Nutzen für die eigentliche Funktion der Schaltungen. Sie werden meist nur für die Tests zu Prüfzwecken oder für Justage oder Trimmung verwendet. Solche Drahtbrücken werden üblicherweise selektiv mit ihren Enden durch entsprechende Bohrungen in den dafür vorgesehehen Anschlußflächen durch die Leiterplatten hindurch gesteckt und auf der Rückseite der Leiterplatten selektiv verlötet. Die Anschlußflächen sind also Lötaugen, die entsprechenden Platz auf den Leiterplatten erfordern und beim Layout der Leiterplatten zu berücksichtigen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Leiterplatten, bei denen Überbrückungen für Tests und Prüfzwecke oder zur Justage oder zum Trimmen vorgesehen sind, diese Verbindungen zweier Anschlußflächen zu verbessern, um sie platzsparender und in ihrer Herstellung preiswerter zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Leiterplatte mit in einem Reflow-Lötofen zu lötenden und mehreren in Lotpaste eingesetzten Bauteilen und wenigstens zwei wahlweise zu verbindenden Anschlußflächen, in deren Nähe ein Kleber aufgebracht wurde, in den ein Lofformteil eingesetzt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung hat das Lotformteil eine höhere Schmelztemperatur als die Lotpaste.
Bei einer anderen Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung ist der Kleber zwischen den Anschlußflächen auf der Leiterplatte plaziert.
Bei noch einer anderen Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung ist der Kleber neben einer der Anschlußflächen auf der Leiterplatte plaziert.
Bei wieder einer anderen Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung Leiterplatte bildet das Lotformteil im Reflow-Lötofen keine leitende Überbrückung der Anschlußflächen.
Eine weitere Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung sieht ein rechteckiges Lotformteil vor.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung wird das Lotformteil nach dem Löten der Leiterplatte im Reflow-Lötofen bei Bedarf selektiv gelötet.
Die oben genannte Aufgabe außerdem gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Löten von in Lotpaste eingesetzten Bauteilen auf eine Leiterplatte in einem Reflow-Lötofen, wobei die Leiterplatte wenigstens zwei wahlweise zu verbindenden Anschlußflächen aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

– in der Nähe der Anschlußflächen wird ein Kleber aufgebracht;
– in den Kleber wird ein Lotformteil eingesetzt;
– während des Lötvorgangs im Reflow-Lötofen härtet der Kleber aus und fixiert das Lotformteil.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird ein Lotformteil verwendet, das eine höhere Schmelztemperatur hat als die Lotpaste.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist der Kleber zwischen den Anschlußflächen auf der Leiterplatte plaziert.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist der Kleber neben einer der Anschlußflächen auf der Leiterplatte plaziert.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung bildet Lotformteil im Reflow-Lötofen keine leitende Überbrückung der Anschlußflächen.
Wieder eine andere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung sieht ein rechteckiges Lotformteil vor.
Bei wieder einerweiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird nach dem Löten der Leiterplatte im Reflow-Lötofen das Lotformteil bei Bedarf selektiv gelötet.
Die Erfindung bietet viele Vorteile:

– Sie ermöglicht kleinere Anschlußflächen für die Lotformteile, da keine Lötaugenform mit zentraler Bohrung auf den Leiterplatten erforderlich sind wie für Drahtbrücken. Überbrückungen von Anschlußflächen durch Lotformteile nach der Erfindung erfordern keine Bohrungen in oder durch eben diese Anschlußflächen, wie sie für die bisher üblichen Drahtbrücken notwendig sind.
– Mit den erfindungsgemäßen Lotformteilen ist ein engerer Abstand der betreffenden Anschlußflächen auf den Leiterplatten als für Drahtbrücken möglich.
– Eine Bestückung der Lotformteile durch herkömmliche Bestückungsautomaten ist möglich, die darüberhinaus auch einfacher ist als eine automatische Bestückung von Drahtbrücken.
– Der erfindungsgemäß verwendete Kleber zur Fixierung der Lotformteile kann an sich beliebig zwischen oder neben die Anschlußflächen appliziert werden. Er härtet bei Löten der anderen Bauteile im Reflow-Lötofen aus, so daß die Lotformteile dauerhaft in ihrer Position auf den Leiterplatten und bis zur weiteren Bearbeitung fixiert sind.
– Die Lotformteile können heute aus Materialien hergestellt werden, deren Schmelztemperatur höher eingestellt werden kann als die zum Löten der Lotpaste erforderlichen Temperaturspitzen im Reflow-Lötofen. Damit ist sichergestellt, daß sie erst nach dem Reflow-Lötofen und zu einem Zeitpunkt eine Überbrückung der betreffenden Anschlußflächen herstellen, wenn es gewünscht wird.
– Lotformteile können heute in beliebiger Form hergestellt und geliefert werden, so daß ihre Größe auf den Bedarf an Lotmenge für die gewünschte Überbrückung der betreffenden Anschlußflächen und ihre Form auf den beim Verwender vorhandenen Bestückungsautomaten abgestimmt werden kann.
– Nutzer, die die Lotformteile, wie oben beschrieben erfindungsgemäß verwenden, können die Lotformteile in ihren Abmessungen und in ihrer Form für verschiedenen Leiterplatten standardisieren. Das ermöglicht eine einfachere Lagerhaltung und verringert die Kosten durch Masseneinkauf solcher Standardteile.
– Versuche der Erfinder haben gezeigt, daß Lotformteile für die erfindungsgemäßer Verwendung preiswerter sind als entsprechende Drahtbrücken.
– Falls keine weitere Verwendung einer durch ein Lotformteil hergestellten Überbrückung von Anschlußflächen gewünscht wird, kann die Überbrückung schneller aufgetrennt und das Lot schneller entlötet werden als bei einer vergleichbaren Drahtbrücke. Zum Entfernen einer Drahtbrücke muß das Lot an jedem ihrer Enden aufgegeschmolzen, dann entfernt, üblicherweise abgesaugt werden. Erst danach kann die Drahtbrücke mechanisch entfernt werden. Eine durch ein Lotformteil hergestellte Überbrückung von Anschlußflächen zu entfernen benötigt nur zwei Arbeitschritte: Aufschmelzen der Überbrückung und Absaugen des Lotes.
– Lotformteile können selektiv und automatisch gelötet werden, wenn sie gebraucht werden.

Die Erfindung hat noch einen ganz besonderen Vorteil: Da sich das Lotformteil und damit das Lot für die gewünschte Überbrückung der betrachteten Anschlußpads bereits an der richtigen Lötstelle befindet, also dort wo es benötigt wird, muß es nicht extra, wie bisher beispielsweise mit einem Lotdraht, an die gewünschte Lötstelle herangeführt werden. Eine Verwendung von Lotdraht birgt immer die Gefahr, daß das Lot des aufgeschmolzenen Lotdrahtes beim Heranführen an die Lötstelle oder beim Wegnehmen des Lotdrahtes von der Lötstelle auf eine andere Stelle auf der Leiterplatte tropft und so eine Überbrückung herstellt, wo sie nicht gewünscht ist. Dies ist besonders nachteilig, wenn, wie im Test üblich, die Versorgungsspannung an der Leiterplatte, anliegt. Unerwünschte Kurzschlüsse durch umhertropfendes Lot können dann die ganze Schaltung auf der Leiterplatte zerstören. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung während des Testens zu löten, auch dann, wenn die Schaltung mit Energie versorgt wird. Das bereits an der zu lötenden Stelle befindliche erfindungsgemäße Lotformteil kann auf Leiterplatten unter Test und unter elektrischer Spannung gelötet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung genauer beschrieben und anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Teils einer typischen Schaltung, die einem zulassungsrelevanten Test unterzogen werden soll;
2 schematische Darstellung eines Teils einer typischen Schaltung bei der eine Bereichswahl oder Justage vorgenommen werden soll;
3 eine schematische Teilschnitt-Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte mit einem Lotformteil;
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte mit einem anderen Lotformteil in einer Draufsicht;
5 eine schematische Teilschnitt-Darstellung der Leiterplatte nach 3 beim Löten des Lotformteil mit hochfrequenter Spannung;
6 eine schematische Teilschnitt-Darstellung der Leiterplatte nach 3 beim Löten des Lotformteil mittels Lichtbogen;
7 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte in einer Draufsicht.
Zur Vereinfachung werden in der Zeichnung gleiche Teile, Elemente oder Module mit gleichen Bezugszeichen versehen, sofern dies nicht zu Verwirrung führt.
In den 1 und 2 sind Teile von beispielhaften Schaltungen dargestellt, die Anwendungen der Erfindung veranschaulichen. In 1 ist ein Ausschnitt aus einer Variante einer ersten Schaltung 10 schematisch dargestellt mit einer ersten Leitung 12 und einer auf Masse 14 gelegten zweiten Leitung. An der ersten Leitung 12 liegt eine Betriebssspannung +U_b an. An die zweite, auf Masse 14 liegende Leitung ist eine Begrenzerdiode V_z, eine Zenerdiode, angeschlossen. Im Verlauf von Tests und Messungen zur Erlangung einer Zulassung der Schaltung 10, beispielsweise eine Ex-Schutz-Zulassung, ist es erforderlich, zu prüfen, ob die Begrenzerdiode V_z den gewünschten bzw. gestellten Anforderungen genügt. Zur Überprüfung der Begrenzerdiode V_z dient ein Meßpunkt 18, der einem bis dahin offenen Anschluß 16.2 der Begrenzerdiode V_z entspricht oder mit diesem verbunden ist.
Häufig ist an die erste Leitung 12 eine Entkoppelungsdiode V_E angeschlossen, die für die genannten zulassungsrelevanten Tests mit der Begrenzerdiode V_z verbunden wird, wie 1 veranschaulicht. Dazu werden die Entkoppelungsdiode V_E und die Begrenzerdiode V_z an ihren bis dahin offenen Anschlüssen 16.1 und 16.2 überbrückt, was bisher üblicherweise mittels einer Drahtbrücke 19 realisiert wird, wie in 1 strichliert dargestellt ist. Damit läßt sich prüfen, ob die Begrenzerdiode V_z in gewünschter Weise arbeitet. Erfindungsgemäß wird die Drahtbrücke 19 durch ein Lotformteil ersetzt, wie später noch ausführlich erläutert und beschrieben wird.
Alternativ kann auch die Entkoppelungsdiode V_E wegfallen, so daß die Begrenzerdiode V_z mittels einer alternativen Überbrückung 20 direkt auf die erste Leitung 12 geschaltet werden kann. Auch diese Überbrückung 20 wird erfindungsgemäß durch ein Lotformteil ersetzt.
In 2 ist ist ein Ausschnitt aus einer Variante einer anderen Schaltung 30 schematisch dargestellt mit einer ersten Leitung 32a und einer zweiten Leitung 32b. Ein Widerstand R_x ist mit der ersten Leitung 32a verbunden. Für eine Bereichswahl, beispielsweise eine Spannungumschaltung oder einen Abgleich, kann der Widerstand R_x wahlweise auf die zweite Leitung 32b über einen ersten Leitungszweig 34a, auf einen weiteren Widerstand R₁ über einen zweiten Leitungszweig 34b, auf noch einen anderen Widerstand R₂ über einen dritten Leitungszweig 34c oder auf eine hier nicht weiter dargestellte andere Teilschaltung über einen vierten Leitungszweig 34d geschaltet werden. Wie in 2 beispielhaft veranschaulicht, können dazu im ersten Leitungszweig 34a ein erster und ein zweiter Anschluß 36.1 und 36.2, im zweiten Leitungszweig 34b ein dritter und ein vierter Anschluß 36.3 und 36.4, im dritten Leitungszweig 34c ein fünfter und ein sechster Anschluß 36.5 und 36.6 und im vierten Leitungszweig 34d ein siebter und ein achter Anschluß 36.7 und 36.8 je nach Bedarf miteinander verbunden werden. In 2 ist dies durch Überbrückungen 38a, 38b, 38c und 38d veranschaulicht, die bisher üblicherweise mittels Drahtbrücken realisiert werden, die in 2 strichliert dargestellt sind. Alternativ ist es auch möglich, den ersten Anschluß 36.1 im ersten Leitungszweig 34a, den dritten Anschluß 36.3 im zweiten Leitungszweig 34b, den fünften Anschluß 36.5 im dritten Leitungszweig 34c und den siebten Anschluß 36.7 im vierten Leitungszweig 34d durch einen einzelnen alternativen Anschluß 40 zu ersetzen, der dann nach Bedarf und wahlweise mit dem zweiten Anschluß 36.2 im ersten Leitungszweig 34a, den vierten Anschluß 36.4 im zweiten Leitungszweig 34b, den sechsten Anschluß 36.6 im dritten Leitungszweig 34c und den achten Anschluß 36.7 im vierten Leitungszweig 34d verbunden wird. Erfindungsgemäß werden die Drahtbrücken durch Lotformteile ersetzt, wie nachfolgend ausführlich erläutert und beschrieben wird.
In 3 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 50 mit einem Lotformteil 56 schematisch und teilweise geschnitten dargestellt. Auf einer Oberfläche 52 der Leiterplatte 50 sind zwei, an sich beliebige Anschlußpads 54.1 und 54.2 vorgesehen, die bei Bedarf überbrückt werden sollen. Sie entsprechen insoweit also den Anschlüssen 16.1 und 16.2 der oben beschriebenen Schaltung nach 1 und jeweils einer Paarung der Anschlüsse 36.1 bis 36.8 der vorher beschriebenen Schaltung nach 2. Anstatt, wie bisher üblich mittels einer Drahtbrücke, werden die Anschlußpads 54.1 und 54.2 nach der Erfindung bei Bedarf mittels des Lotformteils 56 verbunden. Im Rahmen einer Bestückung der Leiterplatte 50 mit anderen Bauteilen und insbesondere deren Einsetzen in vorher auf die Leiterplatte 50 aufgebrachte Lotpaste wird zwischen die hier betrachteten Anschlußpads 54.1 und 54.2 ein Tropfen Kleber 58 appliziert, beispielsweise mit einem Dispenser, auf den das Lotformteil 56 gesetzt wird. Bei mehreren solcher Anschlußpads 54.1 und 54.2 wird natürlich genauso verfahren, bis letzlich die Leiterplatte 50 fertig für eine Lötung in einem Reflow-Lötofen ist.
Der Kleber 58 härtet im Reflow-Lötofen aus und fixiert das Lotformteil 56 bzw. alle weiteren Lötformteile 56 auf der Leiterplatte 50 in ihrer Position. Die Menge und die Art des Klebers 58 werden so gewählt, daß nach dem Aushärten und beim weiteren Lötvorgang im Reflow-Lötofen zwischen den Anschlußpads 54.1 und 54.2 und dem Lotformteil 56 ein solcher Abstand d gewahrt bleibt, der gewährleistet, daß das Lotformteil keine leitende Überbrückung der Anschlußflächen bildet.
Da das Lotformteil 56 bei Bedarf selektiv gelötet werden soll, darf es beim Löten der Leiterplatte im Reflow-Lötofen noch nicht aufschmelzen. Das Lotformteil 56 hat daher eine höhere Schmelztemperatur als die Lotpaste zum Löten der anderen Bauteile im Reflow-Lötofen. Es hat sich herausgestellt, daß Lotformteile 56 mit rechteckiger Form von Bestückungsautomaten leicht gegriffen und auf einfache Weise bestückt werden können. Sie sind am Markt in verschiedenen Größen und Materialien erhältlich und sind bei Abnahme großer Stückzahlen preiswerter als Drahtbrücken, die nicht so einfach zu verarbeiten sind.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 60 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Auf einer Oberfläche 62 der Leiterplatte 60 sind zwei, an sich beliebige Anschlußpads 64.1 und 64.2 vorgesehen, die bei Bedarf überbrückt werden. Auch sie entsprechen insoweit also den Anschlüssen 16.1 und 16.2 der oben beschriebenen Schaltung nach 1 und jeweils einer Paarung der Anschlüsse 36.1 bis 36.8 der vorher beschriebenen Schaltung nach 2. Anstatt, wie bisher üblich mit einer Drahtbrücke, werden die Anschlußpads 64.1 und 64.2 nach der Erfindung bei Bedarf mittels eines Lotformteils 66 verbunden. Wie bereits vorher beschrieben, wird auch hier im Rahmen einer Bestückung der Leiterplatte 60 mit anderen Bauteilen Kleber zum Fixieren des Lotformteils 66 appliziert. Alternativ zur Anordnung auf der Leiterplatte 50 nach 1, wo der Kleber 58 zwischen die Anschlußpads 54.1 und 54.2 gebracht wird, werden bei der Leiterplatte 60 vorzugsweise zwei Tropfen Kleber 68a und 68b neben die Anschlußpads 64.1 und 64.2 appliziert, wie in 4 dargestellt. Auf diese zwei Tropfen Kleber 68a und 68b wird das Lotformteil 66 aufgesetzt, das bei dem hier dargestellten Beispiel eine ovale Form hat. Für andere, bei Bedarf durch Lotformteile zu überbrückende Anschlußpads auf der Leiterplatte 60 gilt Alles, was zu den beispielhaft beschriebenen einzelnen Anschlußpads 64.1 und 64.2 und dem einzelnen Lotformteil 66 gesagt wird, gleichermaßen.
Die Menge und die Art des Klebers werden so gewählt, daß nach dem Aushärten und beim weiteren Lötvorgang im Reflow-Lötofen zwischen den Anschlußpads 64.1 und 64.2 und dem Lotformteil 56 ein solcher Abstand gewahrt bleibt, der gewährleistet, daß das Lotformteil keine leitende Überbrückung der Anschlußflächen bildet.
Die in 4 veranschaulichte Anordnung mit zwei Tropfen Kleber 68a und 68b neben den Anschlußpads 64.1 und 64.2 ist besonders für solche Lotformteile geeignet, die quer zu den Anschlusspads plaziert werden sollen oder bei solchen Lotformteilen, die breiter sind als die Anschlußpads. Ein solches alternatives Lotformteil 70 ist in 4 strichliert dargestellt. Die Anordnung der Tropfen Kleber 68a und 68b neben den Anschlußpads 64.1 und 64.2 sind auch dann sinnvoll, wenn mehr Lot gewünscht wird, als es das ovale Lotformteil 66 zur Verfügung stellen kann.
Auch die in 4 dargestellten Lotformteile 66 bzw. 70 haben eine höhere Schmelztemperatur als die Lotpaste zum Löten der anderen Bauteile im Reflow-Lötofen. Sie sollen, bei Bedarf selektiv gelötet werden können und nicht bereits im Reflow.Lötofen aufschmelzen.
Zum selektive Löten der bisher beschriebenen Lotformteile 56 nach 3 und 66 bzw. 70 nach 4 bieten sich beispielsweise eine Kontakt-Lötung durch Wärmeübertragung mit einen Lötkolben, Lichtlötverfahren wie mit Laser oder infrarot-Strahlung, punktuelles Induktionslöten oder mit Mikrowellen an. Diese Verfahren können je nach verwendetem Lötgerät manuell oder mindestens halbautomatisch ausgeführt werden.
Alternativ können die Lotformteile 56 nach 3 und 66 bzw. 70 nach 4 auch mit weiteren Verfahren selektiv gelötet werden, die in den 5 und 6 veranschaulicht und nachfolgend genauer beschrieben werden.
In 5 ist noch einmal das Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leiterplatte 50 von 3 dargestellt, allerdings ergänzt durch eine schematische Darstellung von sogenannten virtuellen Kapazitäten C₁, C₂ und C₃. Bei dieser Anordnung bildet sich zwischen dem ersten Anschlußpad 54.1 und dem Lotformteil 56 eine in der 5 mit C₁ veranschaulichte virtuelle Kapazität, zwischen dem zweiten Anschlußpad 54.2 und dem Lotformteil 56 eine mit C₂ veranschaulichte virtuelle Kapazität und zwischen den Anschlußpads 54.1 und 54.2 eine mit C₃ veranschaulichte virtuelle Kapazität aus. Zum selektiven und bedarfsorientierten Löten des Lotformteils 56 können die virtuellen Kapazitäten so genutzt werden, daß an die virtuelle Kapazität C₃, also an die Anschlußpads 54.1 und 54.2 eine hochfrequente Spannung angelegt wird. Dadurch werden die virtuellen Kapazitäten C₁ und C₂ stark belastet und die Anschlußpads 54.1 und 54.2 erhitzt, so daß das Lotformteil 56 bis zu seinem Schmelzpunkt erwärmt werden kann. Die Art der dafür benötigten hochfrequenten Spannung läßt sich durch Versuche einfach ermitteln.
6 ist erneut eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leiterplatte 50 von 3, hier allerdings ergänzt durch eine schematische Darstellung von Lichtbögen 80a und 80b, die sich zwischen dem Lotformteil 56 und jeweils einem Anschlußpad 54.1 oder 54.2 ausbilden, wenn ein entsprechend gewähltes elektromagnetisches Feld an den Anschlußpads 54.1 oder 54.2 erzeugt wird. Durch die Lichtbögen 80a und 80b werden die Anschlußpads 54.1 oder 54.2 soweit erhitzt, daß das Lotformteil 56 schmilzt und die gewünschte Überbrückung der Anschlußpads 54.1 oder 54.2 hergestellt wird. Die Art des dafür benötigten elektromagnetisches Feld läßt sich durch Versuche einfach ermitteln.
Noch ein anderes selektives Lötverfahren für die oben beschriebenen Lotformteile 56 nach 3 und 66 bzw. 70 nach 4 ist in 7 schematisch veranschaulicht. Auf einer Oberfläche 92 einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 90, von der hier beispielhaft nur ein Ausschnitt dargestellt ist, sind zwei, an sich beliebige Anschlußpads 94.1 und 94.2 vorgesehen, die bei Bedarf überbrückt werden sollen. Auch sie entsprechen insoweit also den Anschlüssen 16.1 und 16.2 der oben beschriebenen Schaltung nach 1 und jeweils einer Paarung der Anschlüsse 36.1 bis 36.8 der vorher beschriebenen Schaltung nach 2, wie bereits oben zru Leiterplatte 60 nach der 4 beschrieben. Anstatt, wie bisher üblich mit einer Drahtbrücke, werden die Anschlußpads 94.1 und 94.2 nach der Erfindung bei Bedarf mittels eines Lotformteils 96 verbunden, das zur besseren Übersicht in 7 strichliert dargestellt ist. Zur Fixierung des Lotformteils 96 ist wiederum ein Kleber 98 vorgesehen, der in diesem Falle zwischen den Anschlußpads 94.1 und 94.2 auf die Leiterplatte 90 appliziert wird.
Auf der Oberfläche 92 der Leiterplatte 90 ist in dem Bereich zwischen den Anschlußpads 94.1 und 94.2, der für den Kleber 98 reserviert ist, ein Heizdraht 100 vorgesehen. Dieser Heizdraht 100 kann beispielsweise, wie in 7 veranschaulicht, eine mäanderförmig gewundene, sehr schmale Leiterbahn sein, die einerseits mit einem der Anschlußpads 94.1 und 94.2, hier : dem ersten Anschlußpad 94.1 verbunden ist. Ein anderes offenes Ende des Heizdrahtes 100 ist sinnvollerweise aus dem für den Kleber 98 zwischen den Anschlußpads 94.1 und 94.2 reservierten Bereich heraus geführt und mit einem Anschluß 102, beispielsweise einem Anschlußpad, versehen. Der Kleber 98 wird auf bzw. über dem Heizdraht 100 auf die Leiterplatte 90, beispielsweise mittels Dispenser, aufgebracht. Wird der Heizdraht 100 mit einer entsprechenden Energie beaufschlagt, heizt er über den Kleber 98 das damit fixierte Lotformteils 96 bis zu seinem Schmelzpunkt auf und die gewünschte Überbrückung der Anschlußpads 954.1 oder 94.2 wird hergestellt. Die Größe der am Anschluß 102 des Heizdrahtes 100 anzulegenden Spannung läßt sich durch Versuche einfach ermitteln.

10: Schaltung 1. Variante
12: 1. Leitung
14: Masse
16.1: 1. Anschluß
16.2: 2. Anschluß
18: Meßpunkt
19: 1. Überbrückung
20: 2. Überbrückung
30: Schaltung 2. Variante
32a: erste Leitung
32b: zweite Leitung
34a: 1. Leitungszweig
34b: 2, Leitungszweig
34c: 3. Leitungszweig
34d: 4. Leitungszweig
36.1: 1. Anschluß
36.2: 2. Anschluß
36.3: 3. Anschluß
26.4: 4. Anschluß
36.5: 5. Anschluß
36.6: 6. Anschluß
36.7: 7. Anschluß
36.8: 8. Anschluß
38a: 1. Überbrückung
38b: 2. Überbrückung
38c: 3. Überbrückung
38d: 4. Überbrückung
40: altern. Anschlußpad
50: Leiterplatte (1. Ausf.)
52: Oberfläche der LP
54.1: 1. Anschlußpad
54.2: 2. Anschlußpad
56: Lotformteil
58: Kleber
60: Leiterplatte (2. Ausf.)
62: Oberfläche der LP
64.1: 1. Anschlußpad
64.2: 2. Anschlußpad
66: Lotformteil
68a: 1. Klebepunkt
68b: 2. Klebepunkt
70: altern. Lotformteil
80a: 1. Lichtbogen
80b: 2. Lichtbogen
90: Leiterplatte (3. Ausf.)
92: Oberfläche der LP
94.1: 1. Anschlußpad
94.2: 2. Anschlußpad
96: Lotformteil
98: Kleber
100: Heizdraht
102: Anschluß Heizdraht
C₁: virtuelle Kapazität
C₂: virtuelle Kapazität
C₃: virtuelle Kapazität
d: Abstand
R_x: Widerstand
R₁: Widerstand
R₂: Widerstand
+U_b: Betriebsspannung
V_E: Entkoppeldiode
V_z: Begrenzerdiode

Claims

Leiterplatte mit in einem Reflow-Lötofen zu lötenden und mehreren in Lotpaste eingesetzten Bauteilen und wenigstens zwei wahlweise zu verbindenden Anschlußflächen (54.1, 54.2; 64.1, 64.2; 94.1, 94.2), in deren Nähe ein Kleber (58; 68a, 68b; 98) aufgebracht wurde, in den ein Lotformteil (56; 66, 70; 96) eingesetzt ist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, bei der das Lotformteil (56; 66, 70; 96) eine höhere Schmelztemperatur hat als die Lotpaste.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der Kleber (58; 98) zwischen den Anschlußflächen (54.1, 54.2; 94.1, 94.2) auf der Leiterplatte (50; 90) plaziert ist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der Kleber (68a, 68b) wenigstens neben einer der Anschlußflächen (64.1, 64.2) auf der Leiterplatte (60) plaziert ist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Lotformteil (56; 66, 70; 96) im Reflow-Lötofen keine leitende Überbrückung der Anschlußflächen (54.1, 54.2; 64.1, 64.2; 94.1, 94.2) bildet.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei der das Lotformteil (70) eine rechteckige Form aufweist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der nach dem Löten der Leiterplatte im Reflow-Lötofen das Lotformteil (56; 66, 70; 96) bei Bedarf selektiv gelötet wird.
Verfahren zum Löten von in Lotpaste eingesetzten Bauteilen auf eine Leiterplatte (50; 60; 90) in einem Reflow-Lötofen, wobei die Leiterplatte (50; 60; 90) wenigstens zwei wahlweise zu verbindenden Anschlußflächen (54.1, 54.2; 64.1, 64.2; 94.1, 94.2) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: – in der Nähe der Anschlußflächen (54.1, 54.2; 64.1, 64.2; 94.1, 94.2) wird ein Kleber (58; 68a, 68b; 98) aufgebracht; – in den Kleber (58; 68a, 68b; 98) wird ein Lotformteil (56; 66, 70; 96) eingesetzt; – während des Lötvorgangs im Reflow-Lötofen härtet der Kleber (58; 68a, 68b; 98) aus und fixiert das Lotformteil (56; 66, 70; 96).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lotformteil (56; 66, 70; 96) eine höhere Schmelztemperatur hat als die Lotpaste.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei der der Kleber (58; 98) zwischen den Anschlußflächen (54.1, 54.2; 94.1, 94.2) auf der Leiterplatte (50; 90) plaziert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei der der Kleber (68a, 68b) wenigstens neben einer der Anschlußflächen (64.1, 64.2) auf der Leiterplatte (60) plaziert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der das Lotformteil (56; 66, 70; 96) im Reflow-Lötofen keine leitende Überbrückung der Anschlußflächen (54.1, 54.2; 64.1, 64.2; 94.1, 94.2) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 bei der das Lotformteil (70) eine rechteckige Form aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der nach dem Löten der Leiterplatte im Reflow-Lötofen das Lotformteil (56; 66, 70; 96) bei Bedarf selektiv gelötet wird.