DE102015214807A1 - PCB mit Pin-in-Paste (PIP) Montage - Google Patents

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Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Löten mindestens eines Bauelements (21) auf einer Seite (O) einer Leiterplatte und mindestens einem Bauteils (71) auf einer dieser Seite (O) gegenüberliegenden Seite (U) einer Leiterplatte (31), indem – (S2) in ein oder mehrere Durchgangs-Löcher (41, 42; 41–49) einer Leiterplatte (31) jeweils Lötpaste (51) eingeführt wird, – (S3) Anschlüsse (11, 12) mindestens eines Bauelements (21) auf einer Seite (O) der Leiterplatte (31) in jeweils ein Durchgangs-Loch (41, 42; 41–49) der Leiterplatte 31 gesteckt werden, – (S5) die Leiterplatte (31) ein erstes Mal erhitzt wird, – (S6) ein Bauteil (71) auf die dem mindestens einen Bauteil (21) gegenüberliegenden weiteren Seite (U) der Leiterplatte (31) aufgesetzt (P2) wird, – (S7) die Leiterplatte (31) ein zweites Mal erhitzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Löten mit einer sogenannten Pin-in-Paste (PIP) Technologie, die teilweise auch als Durchsteckmontage oder „through-hole technology“ (THT) bezeichnet wird.
  • Eine Pin-in-Paste (PIP) Technologie an sich ist schon bekannt, z.B. aus:
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anwendung der Pin-in-Paste (PIP) Technologie zu optimieren. Die Aufgabe wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben. Ausgestaltungen der Erfindung können eine effiziente und evtl-platzsparende z.B. beidseitige Bestückung einer Leiterplatte mit einer PIP ermöglichen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile einiger vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Dabei zeigt zur Veranschaulichung von einigen möglichen Ausgestaltungen der Erfindung, jeweils vereinfachend schematisch:
  • 1 als Ablauf in mehreren aufeinanderfolgenden Phasen im Schnitt durch eine Leiterplatte mit einer Lötpaste in Durchgangs-Löchern ein Einlöten von Anschlüssen von Bauteilen und Bauelementen auf gegenüberliegenden Seiten jeweils einer Platine, und
  • 2 als Ablauf in einigen dargestellten von mehreren aufeinanderfolgenden Phasen im Schnitt durch eine Leiterplatte mit einer Lötpaste in Durchgangs-Löchern ein Einlöten von Anschlüssen eines Bauelements und eines Bauteils (in Form eines Platinen-Moduls) auf gegenüberliegenden Seiten einer Platine.
  • Wie 1 als Ablaufdiagramm in mehreren aufeinanderfolgenden Phasen jeweils im Querschnitt zu einigen Ausgestaltungen der Erfindung zeigt, können bei einem Löten mit einer Pin-in-Paste (PIP) Technologie (die teilweise auch als Durchsteckmontage oder „through-hole technology“ (THT) bezeichnet wird), z.B. jeweils ein oder mehrere Anschlüsse 11, 12 von einem oder mehreren Bauelementen 21 an einer Leiterplatte 31 (auch als PCB oder printed ciruit board bezeichnet) angelötet und Kontakte 72, 73, 74 von einem Bauteil 71 an einer Leiterplatte 31 befestigt (insbesondere angelötet) werden mit z.B. folgenden Schritten (wobei zu jedem Schritt in 1 ein Querschnitt durch die Leiterplatte 31 usw. dargestellt ist):
    (Die Begriffe Bauteile und Bauelemente werden hier für beliebige wie Bauteile und/oder Bauelemente verwendet, wie jeweils z.B. elektronische Bauelemente und/oder Antennen und/oder Abstandshalter und/oder Verbindungselemente und/oder (Enden = Anschlüssen eines) Kabel, Module usw.; die beiden verschiedenen Begriffe Bauteile und Bauelemente dienen nur der Unterscheidung für diejenigen auf je einer Seite einer Leiterplatte(auch bezeichnet als Platine oder PCB).)
    • – Im Schritt S1 werden in einer Leiterplatte 31 (die hier auf der einen (z.B. unteren) Seite U mehrere Pads 61, 62, 63 aufweist) ein oder etc. mehrere (Durchgangs-)Löcher 41, 42 z.B. durch z.B. Bohren oder Lasern erzeugt.
    • – Im Schritt S2 wird in die ein oder mehreren Löcher 41, 42 (hier z.B. mit oder ohne Beschichtung oder (Leiterbahnen-)Kontaktierung an der zylindrischen Loch-Innen-Oberfläche) der Leiterplatte 31 jeweils Lötpaste 51 eingeführt, z.B. durch Aufstreichen oder Einspritzen (s. z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Through_Hole_Technology, deren Inhalt durch Bezugnahme Teil der Offenbarung der Anmeldung ist (incorporated by reference)) etc.
    • – Im Schritt S3 wird ein Bauelement 21 mit ein oder hier mehreren Anschlüssen 11, 12 in Richtung des Pfeiles P1 in Richtung der Leiterplatte 31 bewegt, wobei ein oder hier mehreren Anschlüsse 11, 12 des Bauelements 21 in jeweils ein Loch 41, 42 (= hier jeweils ein Durchgangs-Loch) in der Leiterplatte 31 gesteckt werden.
    • – Im Schritt S4 ist das Bauelement 21 auf der der Leiterplatte 31 aufgebracht, wobei ein oder hier mehrere Anschlüsse 11, 12 des Bauelements 21 in jeweils ein Loch 41, 42 (hier Durchgangs-Loch) in der Leiterplatte 31 gesteckt wurden (hier etwa bis in dessen oberes Drittel), und unten aus den Löchern 41, 42 jeweils Lötpaste 51 herausgequetscht wurde (die z.B. abtropfen kann oder abgewischt etc. werden oder abfallen kann).
    • – Im Schritt S5 wird die Leiterplatte (auf der das Bauelement 21 aufliegt) in einem Ofen (ein erstes Mal) erhitzt, wobei die Lötpaste 51 in den Löchern 41, 42 die hier mehreren Anschlüsse 11, 12 des mindestens einen Bauelements 21 mit der Leiterplatte 31 (also z.B. hier mit dem oberen Bereich der Innenseite der Löcher 41, 42 der Leiterplatte 31) verlötet.
  • Dabei schrumpft die Lötpaste 51 durch z.B. die Hitze, und erzeugt jeweils einen Lötpasten-freien (oder leeren) Bereich B1, B2 ohne Lötpaste in dem mindestens einen Loch 41, 42 auf der der Seite (O) mit dem mindestens einen Bauteil 21 gegenüberliegenden weiteren Seite U der Leiterplatte 31.
    • – Im Schritt S6 kann hier die Leiterplatte 31 gedreht werden, so dass die vorher oben liegende Seite O mit dem Bauelement 21 nun unten liegt. Soweit auf den Pads 61, 62, 63 auf der Leiterplatte noch keine Lötpaste oder Lötzinn aufliegt, könnte Lötpaste oder Lötzinn) auf deren Leiterplatten-ferner Oberfläche durch z.B. ein Lötbad etc. aufgetragen werden.
  • Im Schritt S6 werden auf Pads 61, 62, 63 (mit z.B. lötbaren z.B. flächigen Anschlüssen mit z.B. Lot, z.B. wie bei SMD-Technik) auf der Seite U der Leiterplatte 31 jeweils Kontakte 72, 73, 74 eines Bauteils 71 in Richtung des Pfeiles P2 aufgesetzt.
  • Da Lötpaste 51 durch z.B. die Hitze im Schritt S5 im Ofen geschrumpft ist, ist die Oberfläche von 31 wieder planar und kann verwendet werden, um das Bauteil 71 aufzubringen.
    • – Im Schritt S7 wird die Leiterplatte (auf der das Bauelement 21 aufliegt) in einem Ofen (ein zweites Mal) erhitzt, wobei die Lötpaste 51 oder Lot die hier mehreren Kontakte 72, 73, 74 des mindestens Bauteils 71 jeweils mit einem der Pads 61, 62, 63 der Leiterplatte 31 verlötet.
    • – Die Darstellung zum Schritt S7 zeigt nach der Montage das Bauteil 71 auf der einen flächigen Seite U der Leiterplatte 31 und das Bauelement 21 auf der anderen flächigen Seite O der Leiterplatte 31.
  • Ein Vorteil solcher Verfahrens bzw. Vorrichtungen kann darin liegen, dass ein Bauteil 71 auf der einen flächigen Seite U der Leiterplatte 31 in Länge L und/oder Breite B
    • – und/oder in einer Richtung oder zwei zueinander orthogonalen Richtungen jeweils parallel zur Leiterplatte 31 im auf der Leiterplatte montierten Zustand – länger (L; B) sein kann als der Abstand d1 zweier Löcher (für eines oder mehrerer Bauelemente 21 auf der gegenüberliegenden Seite O) in der Leiterplatte 31, also bei mehr als zwei Löchern auch länger als der Abstand d2 zweier Löcher 41, 44 oder 41, 49 zwischen denen mindestens ein weiteres Loch liegt.
  • Ein Bauteil 71 auf einer einem Bauelement 21 mit PiP Anschlüssen 11, 12 gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte 31 kann z.B. ein Modul sein und/oder eine weiteren Leiterplatte umfassen, auf der z.B. mehrere Bauelemente 77, 78 etc. angeordnet sein können.
  • Im Gegensatz dazu gibt es zumindest intern bekannte Ausgestaltungen, in denen entweder keine Bauteile 71 auf der einem Bauelement 21 mit PiP Anschlüssen 11, 12 gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte 31 angeordnet sind, oder Bauteile 71 auf der einem Bauelement 21 mit PiP Anschlüssen 11, 12 gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte 31 an dieses 21 angepasst ausgebildet sind.
  • 2 verdeutlicht eine Ausgestaltung von Verfahren und Vorrichtungen betreffend ein Löten von Bauteilen und Bauelementen auf gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte 31 (z.B. dieselbe Leiterplatte 31 wie ausschnittsweise in 1 oder eine weitere) im Vergleich zu zumindest intern bekannten Verfahren in Draufsicht auf eine Leiterplatte 31:
    Oben in 2 ist zu einem zumindest intern bekannten Verfahren eine Leiterplatte 31 mit mehreren (Durchgangs-)Löchern 41–49 usw. (aus Übersichtlichkeitsgründen sind nicht alle mit Bezugszeichen versehen) dargestellt, wobei Bauteile 77, 78 nicht im Bereich der Löcher 41–49 für Bauelemente 21 angeordnet sind, sondern seitlich (hier rechts) neben diesen auf der Leiterplatte 31.
  • In 2 Mitte ist zu einer Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, wie in einem Schritt S0 zwei Bauteile 77, 78 auf einer zweiten Leiterplatte (oder Platine) 71 (hier auch als Modul-Platine bezeichnet, weil sie als Modul Bauteile 77, 78 trägt) aufgebracht sind oder werden (z.B. durch Löten per z.B. PiP oder SMD etc); das Bauteil 71 in 1 entspricht in 2 also z.B. einer Leiterplatte 71 mit z.B. mehreren beliebigen Bauteilen 77, 78 etc..
  • In 2 unten links wird (z.B. wie im Schritt S6 in 1) das Bauteil 71 (hier in Form einer weiteren Leiterplatte (und/oder Modul-Platine)) auf die Leiterplatte 31 in Richtung des Pfeiles P1 aufgesetzt, z.B. auf die dem (in 2 nicht sichtbaren weil unter der Leiterplatte 31 befindlichen, und z.B. bereits analog S–S5 in 1 mit einem ersten Erhitzen im Ofen usw. montierten) Bauelement 21 mit Anschlüssen 11, 12 gegenüberliegenden Seite U der Leiterplatte 31.
    • – Im Schritt S7 in 2 wird die Leiterplatte 31 (inklusive der daraufgesetzten Leiterplatte 71) in einem Ofen (ein zweites Mal) erhitzt, wobei Lötpaste die hier mehreren Kontakte der Modul-Leiterplatte 71 jeweils mit einem der Pads auf der Leiterplatte 31 verlötet.
  • In 2 rechts unten ist gestrichelt ein nicht erforderlicher Bereich 88 der Leiterplatte 31 angedeutet, der nicht mehr erforderlich sein muss, weil die Bauelemente 77, 78 sich hier auf der Modul-Platine 71 und/oder im Bereich über den Löchern 41–49 befinden dürfen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010052730 A1 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • http://de.wikipedia.org/wiki/Through_Hole_Technology [0002]
    • http://de.wikipedia.org/wiki/Through_Hole_Technology [0007]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Löten mindestens eines Bauelements (21) auf einer Seite (O) einer Leiterplatte und mindestens eines Bauteils (71) auf einer dieser Seite (O) gegenüberliegenden Seite (U) einer Leiterplatte (31), indem – (S2) in ein oder mehrere Durchgangs-Löcher (41, 42; 41–49) einer Leiterplatte (31) jeweils Lötpaste (51) eingeführt wird, – (S3) Anschlüsse (11, 12) mindestens eines Bauelements (21) auf einer Seite (O) der Leiterplatte (31) in jeweils ein Durchgangs-Loch (41, 42; 41–49) der Leiterplatte 31 gesteckt werden, – (S5) die Leiterplatte (31) ein erstes Mal erhitzt wird, – (S6) ein Bauteil (71) auf die dem mindestens einen Bauteil (21) gegenüberliegende weitere Seite (U) der Leiterplatte (31) aufgesetzt (P2) wird, – (S7) die Leiterplatte (31) ein zweites Mal erhitzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn (S4) das Bauelement (21) auf der Leiterplatte (31) aufgebracht wird (P1), wobei ein oder hier mehreren Anschlüsse (11, 12) des Bauelements (21) in jeweils ein Loch (41, 42; 41–49) in der Leiterplatte (31) gesteckt werden, aus den Löchern (41, 42; 41–49) jeweils Lötpaste (51) herausgequetscht wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, wenn (S5) die Leiterplatte (31) ein erstes Mal erhitzt wird, mindestens ein Bereich (B1, B2) ohne Lötpaste in dem mindestens einen Loch (41, 42) auf der der Seite (O) mit dem mindestens einen Bauteil (21) gegenüberliegenden weiteren Seite (U) der Leiterplatte (31) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (S6) ein Bauteil (71) auf die dem mindestens einen Bauteil (21) gegenüberliegende weitere Seite (U) der Leiterplatte (31) aufgesetzt (P2) wird, indem auf Pads (61, 62, 63) auf der Leiterplatte (31) jeweils Kontakte (72, 73, 74) eines Bauteils (71) aufgesetzt (P2) werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn (S7) die Leiterplatte (31) ein zweites Mal erhitzt wird, Lötpaste oder Lot den mindestens einen Kontakt (72, 73, 74) des mindestens einen Bauteils (71) jeweils mit einem der Pads (61, 62, 63) der Leiterplatte (31) verlötet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauteil (71) auf der einen Seite (U) der Leiterplatte (31) in Länge (L) und/oder Breite (B) und/oder in einer Richtung oder zwei zueinander orthogonalen Richtungen jeweils parallel zur Leiterplatte (31) im auf der Leiterplatte (31) montierten Zustand – länger ist als der Abstand (d1) zweier Löcher (41, 42; 41–49) in der Leiterplatte (31), insbesondere bei mehr als zwei Löchern auch länger als der Abstand (d2) zweier Löcher (41, 44; 41, 49) zwischen denen mindestens ein weiteres Loch (42, 43) liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (71) auf einer einem Bauelement (21) mit Anschlüssen (11, 12) gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte (31) in einer Position angeordnet wird, in der es insbesondere in Draufsicht auf die Platine (31) ein oder mehrere Löcher (41, 42, 41–49) überdeckt. (2 rechts unten)
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (71) auf einer einem Bauelement (21) mit Anschlüssen (11, 12) gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte (31) ein Modul ist und/oder eine weiteren Leiterplatte (71) aufweist, auf der vorzugsweise mehrere Bauteile (77, 78) angeordnet sind.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Bauteile (71; 71, 77, 78) elektronische Bauelemente und/oder Antennen und/oder Abstandshalter und/oder Verbindungselemente und/oder Kabel und/oder Module etc. sind, und/oder dass. ein oder mehrere Bauelemente (21) elektronische Bauelemente und/oder Antennen und/oder Abstandshalter und/oder Verbindungselemente und/oder Kabel und/oder Module etc. sind.
  10. Vorrichtung, die nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
  11. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 10, mit mindestens einem auf einer Seite (O) einer Leiterplatte angelöteten Bauelement (21) und mindestens einem auf einer dieser Seite (O) gegenüberliegenden Seite (U) einer Leiterplatte (31) gelöteten Bauteil (71), wobei – sich in einem oder mehreren Durchgangs-Löchern (41, 42; 41–49) einer Leiterplatte (31) jeweils Lötpaste (51) befindet, jedoch außer in einem Bereich (B1, B2) auf einer Seite der Durchgangs-Löcher (41, 42; 41–49), – Anschlüsse (11, 12) mindestens eines Bauelements (21) auf einer Seite (O) der Leiterplatte (31) in jeweils ein Durchgangs-Loch (41, 42; 41–49) der Leiterplatte 31 eingesteckt sind, – (S6) ein Bauteil (71) auf die dem mindestens einen Bauteil (21) gegenüberliegenden weiteren Seite (U) der Leiterplatte (31) aufgesetzt (P2) ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (71) auf einer einem Bauelement (21) mit Anschlüssen (11, 12) gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte (31) ein Modul ist, und/oder eine weiteren Leiterplatte (71) aufweist, auf der vorzugsweise mehrere Bauteile (77, 78) angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Bauteile (71; 71, 77, 78) elektronische Bauelemente und/oder Antennen und/oder Abstandshalter und/oder Verbindungselemente und/oder Kabel und/oder Module etc. sind. und/oder dass ein oder mehrere Bauelemente (21) elektronische Bauelemente und/oder Antennen und/oder Abstandshalter und/oder Verbindungselemente und/oder Kabel und/oder Modulen etc. sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (71) auf der dem mindestens einen Bauelement (21) gegenüberliegenden weiteren Seite (U) der Leiterplatte (31) aufgesetzt (P2) ist, indem mit Pads (61, 62, 63) auf der Leiterplatte (31) jeweils Kontakte (72, 73, 74) eines Bauteils (71) verlötet sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauteil (71) auf der einen Seite (U) der Leiterplatte (31) in Länge (L) und/oder Breite (B) und/oder in einer Richtung oder zwei zueinander orthogonalen Richtungen jeweils parallel zur Leiterplatte (31) im auf der Leiterplatte (31) montierten Zustand – länger sein ist als der Abstand (d1) zweier Löcher (41, 42; 41–49) in der Leiterplatte (31), und/oder bei mehr als zwei Löchern auch länger als der Abstand (d2) zweier Löcher (41, 44; 41, 49) zwischen denen mindestens ein weiteres Loch (42, 43) liegt.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (71) auf einer einem Bauelement (21) mit Anschlüssen (11, 12) gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatte (31) in einer Position angeordnet ist, in der es bei Draufsicht auf die Platine (31) ein oder mehrere Löcher (41, 42, 41–49) überdeckt (2 rechts unten).
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