DE102016107597B4

DE102016107597B4 - Aufbau zur Anbringung einer mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente

Info

Publication number: DE102016107597B4
Application number: DE102016107597.3A
Authority: DE
Inventors: Makoto BEKKE; Takeshi Sawada
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: CN106102341B; US20160324000A1; US9730334B2; DE102016107597A1; JP6092928B2; CN106102341A; JP2016207953A

Abstract

Aufbau zur Anbringung einer mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente (10), umfassend die mit Leitungen versehene elektronische Komponente (10), die zumindest eine Leitung (11) aufweist, und eine gedruckte Leiterplatte, die elektrisch und mechanisch durch Eintauchen in geschmolzenes Lötmetall (17) zu verbinden sind, wobei der Aufbau zur Anbringung der mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente (10) Folgendes umfasst:
eine oberflächenmontierte Komponente (13), die an einem an der gedruckten Leiterplatte bereitgestellten Pad (14) für die oberflächenmontierte Komponente (13) angebracht ist; und
die mit Leitungen versehene elektronische Komponente (10), die über der oberflächenmontierten Komponente (13) angeordnet ist, sodass die Leitung (11) in ein Durchgangsloch (26), das in der gedruckten Leiterplatte bereitgestellt ist, eingesetzt ist, wobei
die oberflächenmontierte Komponente (13) und das Pad (14) für die oberflächenmontierte Komponente (13) einen tunnelförmigen Luftdurchgang (18) unter der oberflächenmontierten Komponente (13) bilden, sodass ein Zwischenraum (20), der durch die mit Leitungen versehene elektronische Komponente (10) und die gedruckte Leiterplatte gebildet ist, durch den tunnelförmigen Luftdurchgang (18) mit einer Außenseite des Aufbaus verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anbringungsaufbau, der die Entstehung von Lunkern in einem gelöteten Abschnitt infolge eines Durchgangs von Luft durch ein Durchgangsloch, wenn eine Komponente mit Einsetzleitungen durch Eintauchen in geschmolzenes Lötmetall elektrisch und mechanisch mit einer gedruckten Leiterplatte verbunden wird, wobei die Luft in einem von der Komponente mit Einsetzleitungen und der gedruckten Leiterplatte umgebenen Raum ausgedehnt wird, unterdrückt.
Bei einer Leiterplatte wie etwa einer gedruckten Leiterplatte wird eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen einer elektronischen Komponente und der gedruckten Leiterplatte vorgenommen, indem Leitungen der elektronischen Komponente in Durchgangslöcher, die in der Leiterplatte gebildet sind, eingesetzt werden, um die elektronische Komponente an der Leiterplatte anzubringen und die Leitungen an die Durchgangslöcher zu löten. Es sollte angemerkt werden, dass die mit Leitungen versehene elektronische Komponente nachstehend als Komponente mit Einsetzleitungen bezeichnet werden wird. Ein Beispiel für die Komponente mit Einsetzleitungen ist ein Elektrolytkondensator.
Im Allgemeinen ist eine Komponente mit Einsetzleitungen so an einer gedruckten Leiterplatte angebracht, dass zwischen einem unteren Endabschnitt der Komponente mit Einsetzleitungen und der gedruckten Leiterplatte ein Raum belassen ist. Doch wenn eine Leitung und ein Durchgangsloch verbunden sind, während zwischen dem unteren Endabschnitt der Komponente mit Einsetzleitungen und einer Anbringungsfläche der gedruckten Leiterplatte ein Raum belassen ist, ist die Verbindung Belastungen und Schwingungen ausgesetzt, wenn die Komponente mit Einsetzleitungen ein gewisses Gewicht aufweist, und kann es in der Verbindung zu einer Rissbildung kommen, wodurch die Verlässlichkeit der Lötverbindung verringert wird.
Umgekehrt kann dann, wenn die Komponente mit Einsetzleitungen so an der gedruckten Leiterplatte angebracht wird, dass der untere Endabschnitt der Komponente mit Einsetzleitungen mit der Anbringungsfläche in Kontakt steht, um Belastungen und Schwingungen der Verbindung zu verringern, beim Löten, das durch Eintauchen der Komponente mit Einsetzleitungen in geschmolzenes Lötmetall vorgenommen wird, ein geschlossener Raum, der von der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte und dem unteren Endabschnitt der Komponente mit Einsetzleitungen umgeben ist, gebildet werden. Wenn das Löten in diesem Zustand vorgenommen wird, wird Luft in dem geschlossenen Raum thermisch ausgedehnt und tritt die ausgedehnte Luft nach außen aus, während sie einen Teil des Lötmetalls, das das Durchgangsloch zunächst gefüllt hat, aus dem Durchgangsloch schiebt. Als Ergebnis des Umstands, dass das Lötmetall aus dem Durchgangsloch geschoben wird, wird in dem gelöteten Abschnitt ein Lunker gebildet, wodurch die Verlässlichkeit der Lötverbindung verringert wird.
4A bis 4C sind Diagramme zur Erklärung des Mechanismus der Bildung eines Lunkers. 4A ist ein Diagramm, das zeigt, dass eine Komponente mit Einsetzleitungen 10 und eine gedruckte Leiterplatte 15 (ein mit einem Lötresist 16 bedecktes Basismaterial 15) an einem Kontaktabschnitt 21 miteinander in Kontakt stehen und über einem Durchgangsloch 26 ein hermetisch verschlossener Raum 20 gebildet wird, wenn das Löten vorgenommen wird. 4B ist ein Diagramm, das zeigt, dass die Wärme, die während des Lötens erzeugt wird, die Temperatur der Luft in dem oben beschriebenen hermetisch verschlossenen Raum 20 erhöht, wodurch der Innendruck des hermetisch verschlossenen Raums 20 erhöht wird. 4C ist ein Diagramm, das zeigt, dass die Luft in dem hermetisch verschlossenen Raum 20 nach der Vornahme des Lötens durch das Durchgangsloch 26 austritt, wodurch ein Lunker 22 gebildet wird.
Falls das Löten so vorgenommen wird, dass eine Fläche der gedruckten Leiterplatte, die zu deren Fläche, an der die Komponente mit Einsetzleitungen 10 und die gedruckte Leiterplatte miteinander in Kontakt stehen, entgegengesetzt ist, in geschmolzenes Lötmetall eingetaucht wird, wird die Luft in dem hermetisch verschlossenen Raum 20 durch die Wärme des geschmolzenen Lötmetalls wie in 4B gezeigt thermisch ausgedehnt. Die ausgedehnte Luft fließt in das Durchgangsloch 26 und tritt wie in 4C gezeigt nach außen aus, wodurch der Lunker 22 gebildet wird. Dadurch wird die Verlässlichkeit der Lötverbindung verringert.
Um dieses Problem zu bewältigen, gibt es wie in 5 gezeigt ein Verfahren zur Verhinderung eines Lunkers, bei dem in dem Basismaterial 15 ein Entlüftungsloch 23 bereitgestellt wird (siehe die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-321668 und die Japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 3-104773). Doch bei diesem Verfahren wird eine Verdrahtung mit einem hochdichten Muster durch das Loch, das durch alle Schichten verläuft, stark eingeschränkt.
Als eine andere Technik gibt es wie in 6A und 6B gezeigt ein Verfahren zur Verhinderung eines Lunkers, bei dem die Komponente mit Einsetzleitungen 10 durch einen Bestückungsaufdruck 24 und ein Lötresist 16 von dem Basismaterial 15 angehoben wird, um eine Aussparung zu bilden, die als Entlüftungsloch 25 dient (siehe die Japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 1-171024, die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-295812 und die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-204323). Doch bei diesem Verfahren kann sich das Harz der Komponente mit Einsetzleitungen 10 zur Zeit des Lötens erweichen und die Entlüftungslochaussparung blockieren. Dadurch kann es sein, dass die beabsichtigte Wirkung nicht erbracht wird.
Überdies gibt es als noch eine andere Technik wie in 7 gezeigt ein Verfahren, bei dem ein Distanzstück 27 so unter der Komponente mit Einsetzleitungen 10 angebracht wird, dass sich der Raum 20 unter der Komponente mit Einsetzleitungen 10 in einem offenen Zustand befindet (siehe die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-302929). Ein Abschnitt 28 ohne das Distanzstück befindet sich in einem offenen Zustand, wodurch verhindert wird, dass der Raum 20, der unter der Komponente mit Einsetzleitungen 10 gebildet wird, zu einem hermetisch verschlossenen Raum wird.
Doch bei diesem Verfahren wird der Raum, der durch das untere Ende der Komponente mit Einsetzleitungen 10 und die Oberfläche der gedruckten Leiterplatte (das Basismaterial 15, das mit dem Lötresist 16 bedeckt ist) gebildet wird, infolge der Erweichung des Harzes der Komponente mit Einsetzleitungen 10 hermetisch verschlossen, wenn das Distanzstück2 27 dünn ist. Dadurch kann es sein, dass die beabsichtigte Wirkung nicht erbracht wird. Wenn das Distanzstück 27 im Gegensatz dazu dick ist, sind eine gelötete Stelle und der Schwerpunkt der Komponente mit Einsetzleitungen 10 getrennt und kann es zu einem Brechen der Leitung 11 kommen, wenn die gedruckte Leiterplatte einer externen Kraft wie etwa Schwingungen ausgesetzt ist.
Die JP 2012-104 627 A und die JP H09-148 705 A zeigen jeweils Anordnungen bei denen Komponenten auf Abstandshaltern auf einer Leiterplatte montiert werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau zur Anbringung einer mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente bereitzustellen, bei dem die Wirkung der Unterdrückung des Auftretens eines Lunkers selbst dann nicht beeinträchtigt wird, wenn das Harz der Komponente mit Einsetzleitungen durch die Wärme während des Lötens erweicht wird, und der eine Belastung, welche auf die Leitung ausgeübt wird, wenn eine externe Kraft wirkt, verringern kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Aufbau mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem abhängigen Anspruch. Die vorliegende Erfindung kann einen Aufbau zur Anbringung einer mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente bereitstellen, bei dem die Wirkung zur Unterdrückung des Auftretens eines Lunkers selbst dann nicht beeinträchtigt wird, wenn das Harz der Komponente mit Einsetzleitungen durch die Wärme während des Lötens erweicht wird, und der eine Belastung, welche auf die Leitung ausgeübt wird, wenn eine externe Kraft wirkt, verringern kann.
Überdies weist die gedruckte Leiterplatte bei dem Aufbau zur Anbringung der mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente nach der vorliegenden Erfindung ein Lötresist auf, und weist das Lötresist eine Aussparung auf, die darin als Einlass und als Auslass des Luftdurchgangs gebildet ist. Durch das Bilden der Aussparung kann verhindert werden, dass der Luftdurchgang blockiert wird.
Figurenliste
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen zeigen. In diesen Zeichnungen

ist 1 ein Diagramm, das eine gedruckte Leiterplatte, woran eine Komponente mit Einsetzleitungen angebracht ist, zeigt, bevor diese in ein Bad aus geschmolzenem Lötmetall eingetaucht wird, um das Löten vorzunehmen;
ist 2 ein Diagramm zur Erklärung der Komponente mit Einsetzleitungen;
sind 3A und 3B Diagramme, die einen Anbringungsaufbau zeigen, nachdem die gedruckte Leiterplatte mit der daran angebrachten Komponente mit Einsetzleitungen in das Bad aus geschmolzenem Lötmetall eingetaucht wurde, um das Löten vorzunehmen;
sind 4A, 4B und 4C Diagramme zur Erklärung des Mechanismus zur Bildung eines Lunkers;
ist 5 ein Diagramm zur Erklärung der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-321668 und der Japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 3-104773.
6A und 6B sind Diagramme zur Erklärung der Japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 1-171024, der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-295812 und der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-204323.
7 ist ein Diagramm zur Erklärung der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-302929 .

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Es sollte angemerkt werden, dass Komponenten, die mit jenen der herkömmlichen Techniken identisch oder diesen ähnlich sind, unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben werden.
1, 2, 3A und 3B sind Diagramme, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen., 1 ist ein Diagramm, das eine gedruckte Leiterplatte, woran eine Komponente mit Einsetzleitungen angebracht ist, zeigt, bevor diese in ein Bad aus geschmolzenem Lötmetall eingetaucht wird, um das Löten vorzunehmen. 2 ist ein Diagramm zur Erklärung der Komponente mit Einsetzleitungen. 3A und 3B sind Diagramme, die einen Anbringungsaufbau zeigen, nachdem die gedruckte Leiterplatte mit der daran angebrachten Komponente mit Einsetzleitungen in das Bad aus geschmolzenem Lötmetall 17 eingetaucht wurde, um das Löten vorzunehmen.
3A ist eine Schnittansicht der Komponente mit Einsetzleitungen, die auf der oberflächenmontierten Komponente angeordnet ist. 3B ist eine andere Schnittansicht, in der 3A entlang der Linie A-A' geschnitten ist. Eine Platte 1 zur Anbringung einer elektronischen Komponente umfasst eine Komponente mit Einsetzleitungen 10 und eine gedruckte Leiterplatte, die ein Basismaterial 15 aufweist, das von einem Lötresist 16 bedeckt ist.
Wie in 2 gezeigt weist die Komponente mit Einsetzleitungen 10 Leitungen 11 auf, die von einem Hauptabschnitt vorspringen. Ein unterer Endabschnitt 10a der Komponente mit Einsetzleitungen 10 weist die Funktion auf, die elektronische Komponente zu tragen, indem er mit der gedruckten Leiterplatte in Kontakt steht, wenn die Komponente mit Einsetzleitungen 10 an der gedruckten Leiterplatte angebracht ist, doch weist der untere Endabschnitt 10a der Komponente mit Einsetzleitungen 10 auch Nichtkontaktabschnitte auf.
Die Komponente mit Einsetzleitungen 10, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist zum Beispiel ein Elektrolytkondensator. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Komponente mit Einsetzleitungen 10 so angebracht, dass der untere Endabschnitt 10a der Komponente mit Einsetzleitungen 10 mit einer Oberfläche des Lötresists 16 der gedruckten Leiterplatte und einer oberen Fläche einer oberflächenmontieren Komponente 13 in Kontakt steht.
Bei der gedruckten Leiterplatte verfügt das Basismaterial über eine leitende Schicht (nicht gezeigt), die als Verdrahtungsmuster dient, und das Lötresist 16, bei dem es sich um ein Isoliermaterial handelt, das die leitende Schicht bedeckt. Die gedruckte Leiterplatte weist Durchgangslöcher 26 auf, die elektrisch mit der leitenden Schicht verbunden sind und von einer Fläche des Basismaterials 15 zu seiner anderen Fläche verlaufen. Die Durchgangslöcher 26 sind an Positionen bereitgestellt, mit denen die Leitungen 11 der Komponente mit Einsetzleitungen 10 durch Löten oder dergleichen elektrisch und mechanisch verbunden sind. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten auch Beispiele, bei denen die gedruckte Leiterplatte kein Lötresist 16 aufweist.
Ferner bilden die oberflächenmontierte Komponente 13 und Pads 14 für die oberflächenmontierte Komponente auf der gedruckten Leiterplatte einen Entlüftungstunnel 18. Der Entlüftungstunnel 18 bringt einen Raum, der durch die gedruckte Leiterplatte und die Komponente mit Einsetzleitungen 10 gebildet wird, mit der Außenseite in Verbindung.
Die Pads 14 für die oberflächenmontierte Komponente sind so auf dem Basismaterial 15 der gedruckten Leiterplatte gebildet, dass sich die Komponente mit Einsetzleitungen 10 über der oberflächenmontierten Komponente 13 befindet, wenn die oberflächenmontierte Komponente 13, die an die Pads 14 für die oberflächenmontierte Komponente gelötet wird, angebracht ist. Wenigstens ein Teil des unteren Endabschnitts 10a der Komponente mit Einsetzleitungen 10 steht mit der oberen Fläche der oberflächenmontierten Komponente 13 in Kontakt. Die oberflächenmontierte Komponente 13 ist zum Beispiel ein verhältnismäßig dünner Chipwiderstand. Es sollte angemerkt werden, dass die oberflächenmontierte Komponente 13 bei der vorliegenden Erfindung eine Widerstandsattrappe sein kann, die nur verwendet wird, um den Entlüftungstunnel 18 zu bilden.
Als Einlass und Auslass des Entlüftungstunnels 18 ist in dem Lötresist 16 eine Aussparung 19 gebildet. Durch die oberflächenmontierte Komponente 13 wird verhindert, dass der Entlüftungstunnel 18 mit der Komponente mit Einsetzleitungen 10 in Kontakt gelangt. Entsprechend senkt sich der untere Endabschnitt 10 der Komponente mit Einsetzleitungen 10 auch dann nicht zu dem Entlüftungstunnel 18 und blockiert er den Entlüftungstunnel 18 nicht, wenn sich das Harz der Komponente mit Einsetzleitungen 10 aufgrund des Lötens erweicht. Dadurch wird die Wirkung der Unterdrückung des Auftretens eines Lunkers nicht beeinträchtigt.
Überdies besteht keine Notwendigkeit, zwischen dem unteren Endabschnitt 10a der Komponente mit Einsetzleitungen 10 und der gedruckten Leiterplatte einen großen Spalt sicherzustellen, um dem Blockieren des Entlüftungstunnels 18, das durch das Erweichen des Harzes verursacht wird, entgegenzutreten. Entsprechend sind der gelötete Abschnitt und der Schwerpunkt der Komponente mit Einsetzleitungen 10 nicht getrennt und kann ein Anstieg der Belastung auf die Leitungen 11 der Komponente mit Einsetzleitungen 10, wenn eine externe Kraft wirkt, verringert werden. Ferner kann durch Verwenden eines Allzweckbestandteils wie etwa eines Chipwiderstands als oberflächenmontierte Komponente ein Kostenanstieg, der durch die Gegenmaßnahme verursacht wird, verringert werden.
Obwohl im Vorhergehenden eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Beispiel der Ausführungsform beschränkt, sondern kann sie durch Vornahme passender Abwandlungen daran in anderen Formen ausgeführt werden.

Claims

Aufbau zur Anbringung einer mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente (10), umfassend die mit Leitungen versehene elektronische Komponente (10), die zumindest eine Leitung (11) aufweist, und eine gedruckte Leiterplatte, die elektrisch und mechanisch durch Eintauchen in geschmolzenes Lötmetall (17) zu verbinden sind, wobei der Aufbau zur Anbringung der mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente (10) Folgendes umfasst: eine oberflächenmontierte Komponente (13), die an einem an der gedruckten Leiterplatte bereitgestellten Pad (14) für die oberflächenmontierte Komponente (13) angebracht ist; und die mit Leitungen versehene elektronische Komponente (10), die über der oberflächenmontierten Komponente (13) angeordnet ist, sodass die Leitung (11) in ein Durchgangsloch (26), das in der gedruckten Leiterplatte bereitgestellt ist, eingesetzt ist, wobei die oberflächenmontierte Komponente (13) und das Pad (14) für die oberflächenmontierte Komponente (13) einen tunnelförmigen Luftdurchgang (18) unter der oberflächenmontierten Komponente (13) bilden, sodass ein Zwischenraum (20), der durch die mit Leitungen versehene elektronische Komponente (10) und die gedruckte Leiterplatte gebildet ist, durch den tunnelförmigen Luftdurchgang (18) mit einer Außenseite des Aufbaus verbunden ist.
Aufbau zur Anbringung einer mit Leitungen versehenen elektronischen Komponente (10) nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Leiterplatte ein Lötresist (16) aufweist, und das Lötresist (16) eine Aussparung (19) aufweist, die als Einlass und als Auslass des Luftdurchgangs (18) gebildet ist.