DE102018104662A1 - Elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von hochfrequenten Signalen - Google Patents

Elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von hochfrequenten Signalen Download PDF

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Bernhard Michalski
Mario Leonhardt
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Abstract

Es ist eine verbesserte Signalübertragungseigenschaften aufweisende elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassenden, hochfrequenten Signalen, mit einer Leiterplatte (1) und einem oder mehreren jeweils für einen Frequenzbereich von größer gleich 20 GHz ausgelegten, auf der Leiterplatte (1) aufgelöteten HF-Bauteilen (3), deren HF-Bauteil-Anschlüsse (5) jeweils mittels einer ersten Lötung (7) mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte (1) angeordneten Leiterplatten-Anschluss (9) verbunden sind, beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, dass die ersten Lötungen (7) jeweils als mittels eines bleifreien, einen Wismut-Anteil von größer gleich 50 % aufweisenden ersten Lots mittels eines Reflow-Lötverfahrens, nämlich durch Vakuum löten oder durch Dampfphasenlöten, erzeugte erste Lötung (7) ausgebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassenden, hochfrequenten Signalen, mit
    einer Leiterplatte, und
    einem oder mehreren jeweils für einen Frequenzbereich von größer gleich 20 GHz ausgelegten, auf der Leiterplatte aufgelöteten HF-Bauteilen, deren HF-Bauteil-Anschlüsse jeweils mittels einer ersten Lötung mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte angeordneten Leiterplatten-Anschluss verbunden sind.
  • Schaltungen der eingangs genannten Art werden z.B. in Messgeräten eingesetzt, die beispielsweise in der in der industriellen Mess- und Regeltechnik verwendet werden.
  • Ein Beispiel hierfür sind nach dem Laufzeitprinzip arbeitende Füllstandsmessgeräte zur Messung eines Füllstands eines in einem Behälter befindlichen Füllguts. Diese Messgeräte erzeugen hochfrequente Signale, die mittels einer Antenne oder entlang eines Wellenleiters in Richtung des Füllguts gesendet werden und deren an einer Oberfläche des Füllguts reflektierten Echosignale nach einer vom Füllstand des Füllguts abhängigen Laufzeit als Empfangssignale empfangen werden, anhand derer dann die Laufzeit bzw. der Füllstand ermittelt wird. Dabei werden je nach Messgerättyp sehr hochfrequente Sendesignale, wie z.B. Mikrowellensignale mit Frequenzen von größer gleich 20 GHz, verwendet.
  • In diesen Messgeräten werden elektronische Schaltungen der eingangs genannten Art zur Erzeugung der Sendesignale, sowie zur Aufbereitung und/oder Verarbeitung der Empfangssignale eingesetzt.
  • Bei Schaltungen der eingangs genannten Art gilt es durch die Schaltung, insb. deren Übertragungsverhalten und/oder deren Dynamik, im Hinblick auf die Funktion der Schaltung unerwünschte Veränderungen der mittels der Schaltung erzeugten, aufbereiteten und/oder verarbeiteten hochfrequenten Signalen möglichst gering zu halten.
  • Insoweit spielt bei den zuvor als Anwendungsbeispiel genannten Messgeräten insb. die durch die Dynamik der Schaltung bedingte frequenzabhängige Dämpfung hochfrequenter Signale eine wichtige Rolle, da sich die Dämpfung unmittelbar auf die erzielbare Messgenauigkeit auswirkt.
  • Zur Verbesserung der Signalübertragungseigenschaften werden in diesen Schaltungen heute für den Einsatz in der Hochfrequenztechnik besonders geeignete Leiterplattenmaterialien eingesetzt. Zusätzlich wird das Schaltungs-Layout dahingehend optimiert, dass schaltungs-bedingte unerwünschte Signalveränderungen minimiert werden. Letzteres ist jedoch umso schwieriger, je hochfrequenter die Signale sind.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben jedoch gezeigt, dass nicht nur das verwendete Leiterplattenmaterial und das Schaltungs-Layout, sondern zusätzlich auch die auf der Leiterplatte vorgesehenen, den elektrischen Anschluss der einzelnen Bauteile bewirkenden Lötungen auf das Übertragungsverhalten der Schaltung auswirken. Dabei hat sich unter anderem gezeigt, dass Schaltungen, deren Bauteile unter Verwendung eines heute üblicher Weise eingesetzten bleifreien Lots, wie z.B. eines unter der Bezeichnung SAC-Lot bekannten Zinn-Silber-Kupfer Lots, aufgelötet worden sind, eine deutlich größere frequenzabhängige Dämpfung von über die Lötungen übertragenen hochfrequenten Signalen bewirken als identisch aufgebaute Schaltungen, deren Bauteile unter Verwendung eines bleihaltigen Lots aufgelötet worden sind.
  • Zum Schutz der Umwelt und von Personen gilt es den Einsatz von Schwermetallen, wie z. B. Blei oder Quecksilber, in elektronischen Schaltungen zu vermeiden. In diese Richtung zielt auch die RoHS-Richtlinie (Restriction of Certain Hazardous Substances) der Europäischen Union, die den Einsatz bestimmter gefährlicher Stoffe, wie z.B. Blei, in der Elektroindustrie verbietet.
  • Entsprechend werden alle in Schaltungen der eingangs genannten Art eingesetzten Bauteile heute unter Verwendung eines bleifreien Lots aufgelötet.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassenden, hochfrequenten Signalen anzugeben, die verbesserte Signalübertragungseigenschaften aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassenden, hochfrequenten Signalen, mit
    einer Leiterplatte, und
    einem oder mehreren jeweils für einen Frequenzbereich von größer gleich 20 GHz ausgelegten, auf der Leiterplatte aufgelöteten HF-Bauteilen, deren HF-Bauteil-Anschlüsse jeweils mittels einer ersten Lötung mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte angeordneten Leiterplatten-Anschluss verbunden sind,
    gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass
    die ersten Lötungen jeweils als mittels eines bleifreien, einen Wismut-Anteil von größer gleich 50 % aufweisenden ersten Lots mittels eines Reflow-Lötverfahrens, nämlich durch Vakuumlöten oder durch Dampfphasenlöten, erzeugte erste Lötung ausgebildet sind.
  • Erfindungsgemäße Schaltungen bieten den Vorteil, dass deren erste Lötungen aufgrund des hohen Wismut-Anteils des ersten Lots und des zu deren Herstellung verwendeten Reflow-Lötverfahrens in einem vergleichsweise großen Frequenzbereich nur eine verhältnismäßig geringe Dämpfung von über die jeweilige Lötung übertragenen hochfrequenten Signalen verursachen.
  • Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Lötungen als mittels eines einen Indium-Anteil von größer gleich 2 % und/oder einen Indium-Anteil von 2 % bis 10 % umfassenden ersten Lots hergestellte erste Lötungen ausgebildet sind.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen zeichnen sich dadurch aus, dass die ersten Lötungen
    als mittels eines Zinn, Wismut und Silber umfassenden bleifreien, ersten Lots hergestellte erste Lötungen ausgebildet sind, oder
    als mittels eines Zinn, Wismut und Indium umfassenden bleifreien, ersten Lots hergestellte erste Lötungen ausgebildet sind.
  • Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaltung mindestens ein weiteres Bauteil umfasst, dessen Anschlüsse jeweils mittels einer durch ein mittels eines bleifreien zweiten Lots ausgeführten Lötverfahrens erzeugten zweiten Lötung mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte angeordneten Leiterplatten-Anschluss verbunden sind, wobei das zweite Lot eine Schmelztemperatur aufweist, die größer als eine Schmelztemperatur des ersten Lots ist.
  • Eine Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die weitere Bauteilen mindestens ein mittels eines Reflow-Lötverfahrens aufgelötetes und/oder als SMD-Bauteil ausgebildetes Bauteil umfassen.
  • Eine Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Lötungen als mittels eines Zinn, Silber und Kupfer umfassenden SAC-Lots hergestellte zweite Lötungen ausgebildet sind.
  • Eine Weiterbildung der zweiten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass deren HF-Bauteile auf einer Vorderseite der Leiterplatte und deren weitere Bauteile auf einer der Vorderseite der Leiterplatte gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte angeordnet sind.
  • Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaltung als Bestandteil eines nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmessgeräts ausgebildet ist.
  • Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung, das sich dadurch auszeichnet, dass die ersten Lötungen erzeugt werden, indem:
    • die auf der Leiterplatte für die HF-Bauteile vorgesehenen Leiterplatten-Anschlüsse jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten ersten Lot bedruckt werden,
    • die Leiterplatte mit den HF-Bauteilen der Schaltung bestückt wird, und
    • die ersten Lötungen mittels eines Reflow-Lötverfahrens, nämlich durch Vakuumlöten oder durch Dampfphasenlöten, erzeugt werden.
  • Eine erste Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das aufgeschmolzene erste Lot während des Reflow-Lötverfahrens über einen Zeitraum von größer gleich 100 Sekunden oder einen Zeitraum von 100 Sekunden bis 150 Sekunden hinweg auf oberhalb von dessen Liquidus-Temperatur liegenden Temperaturen gehalten wird.
  • Eine zweite Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung einer Schaltung gemäß der zweiten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die weiteren Bauteile auf der Leiterplatte verlötet werden bevor die HF-Bauteile auf der Leiterplatte verlötet werden.
  • Eine Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass
    auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnete, für auf der Rückseite aufzulötende weitere Bauteile der Schaltung vorgesehene Leiterplatten-Anschlüsse jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten zweiten Lot bedruckt werden, die Rückseite der Leiterplatte mit den darauf aufzulötenden weiteren Bauteilen bestückt wird und die zugehörigen zweiten Lötungen mittels eines Reflow-Lötverfahrens erzeugt werden,
    die Leiterplatte gewendet wird, und
    auf der Vorderseite der Leiterplatte angeordnete, für auf der Vorderseite aufzulötende HF-Bauteile der Schaltung vorgesehene Leiterplatten-Anschlüsse jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten ersten Lot bedruckt werden, die Vorderseite der Leiterplatte mit den darauf aufzulötenden HF-Bauteilen bestückt wird und die zugehörigen ersten Lötungen durch Vakuumlöten oder durch Dampfphasenlöten erzeugt werden.
  • Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figur der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert.
    • 1 zeigt: einen Ausschnitt einer elektronische Schaltung.
  • Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassenden, hochfrequenten Signalen, die eine Leiterplatte 1 und mindestens ein für einen Frequenzbereich von größer gleich 20 GHz ausgelegtes HF-Bauteil 3 umfasst.
  • 1 zeigt exemplarisch einen Ausschnitt einer solchen elektronischen Schaltung, der einen Leiterplattenbereich einer Leiterplatte 1 zeigt, auf der mindestens ein HF-Bauteil 3 angeordnet ist. Selbstverständlich kann die Schaltung weitere auf der Leiterplatte 1 angeordnete HF-Bauteile 3 umfassen.
  • Als hochfrequente Signale werden vorliegend Signale bezeichnet, die Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassen. Diese hochfrequenten Signale können beispielsweise Frequenzen in einem Frequenzbereich von 20 GHz bis 100 GHz umfassen.
  • Als HF-Bauteile 3 werden vorliegend für einen Frequenzbereich von größer gleich 20 GHz ausgelegte Hochfrequenz-Bauteile bezeichnet. Hierzu zählen z.B. zur Erzeugung, Übertragung, Modulation, Filterung und/oder Verarbeitung von hochfrequenten Signalen dienende Bauteile, wie z.B. für diesen Frequenzbereich ausgelegte und/oder in diesem Frequenzbereich arbeitende Oszillatoren, Mischer, Verstärker, Filter und/oder Duplexer.
  • Die HF-Bauteile 3 der Schaltung sind jeweils als auf die Leiterplatte 1 aufgelötete Bauteile ausgebildet, deren HF-Bauteil-Anschlüsse 5 jeweils mittels einer ersten Lötung 7 mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte 1 angeordneten Leiterplatten-Anschluss 9 verbunden sind.
  • Erfindungsgemäß sind die ersten Lötungen 7 jeweils als mittels eines bleifreien, einen Wismut-Anteil von größer gleich 50 % aufweisenden ersten Lots mittels eines Reflow-Lötverfahrens, nämlich durch Vakuum löten oder durch Dampfphasenlöten, erzeugte erste Lötung 7 ausgebildet.
  • Da als erstes Lot ein bleifreies Lot eingesetzt, das einen Wismut-Anteil von größer gleich 50 % aufweist, weisen auch die mittels des ersten Lots hergestellten ersten Lötungen 7 einen entsprechend hohen Wismut-Anteil auf.
  • Die vorliegend zur Quantifizierung von Anteilen einzelner in einem Lot enthaltener Lot-Komponenten verwendeten Prozentzahlen bezeichnen jeweils den Gewichtsanteil der jeweiligen Komponente am Gesamtgewicht des Lots.
  • Die Schaltung weist die zuvor genannten Vorteil auf.
  • Dabei können die ersten Lötungen z.B. als mittels eines Zinn, Wismut, und Silber umfassenden, bleifreien, ersten Lots hergestellte Lötungen ausgebildet sein.
  • Optional können die Signalübertragungseigenschaften erfindungsgemäßer Schaltungen für Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassende Signale noch weiter verbessert werden, indem die ersten Lötungen 7 als mittels eines einen Indium-Anteil von größer gleich 2% und/oder von 2 % bis 10% enthaltenden, bleifreien ersten Lots hergestellte erste Lötungen 7 ausgebildet sind. Ein Beispiel hierfür sind mittels eines Zinn, Wismut und Indium umfassenden, bleifreien, ersten Lots hergestellte erste Lötungen 7.
  • Die HF-Bauteile 3 der Schaltung sind vorzugsweise jeweils als SMD-Bauteile ausgebildet. Die unter der englischsprachigen Bezeichnung ‚Surface Mounted Devices‘ bekannten SMD Bauteile bieten gegenüber bedrahteten Bauteilen den Vorteil, dass durch deren Verwendung die hochfrequenten Signale unter Umständen verändernde Induktivitäten, wie sie z.B. durch Anschlussdrähte von bedrahteten Bauteilen entstehen können, reduziert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu sind die HF-Bauteile 3 der Schaltung vorzugsweise alle auf einer Vorderseite der Leiterplatte 1 angeordnet. Das bietet in fertigungstechnischer Hinsicht den Vorteil, dass die ersten Lötungen 7 der Schaltung alle in einem einzigen Reflow-Lötverfahren verlötet werden können. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit die HF-Bauteile 3 von Schaltungen, die mindestens ein auf der Vorderseite und/oder mindestens ein auf einer der Vorderseite gegenüberliegenden der Rückseite der Leiterplatte 1 angeordnetes HF-Bauteil 3 umfassenden, selektiv zu verlöten.
  • Optional können erfindungsgemäße Schaltung zusätzlich zu deren mindestens einem HF-Bauteil 3 mindestens ein weiteres Bauteil 11 umfassen. 1 zeigt als ein Beispiel hierzu exemplarisch drei auf der Leiterplatte 1 aufgelötete weitere Bauteile 11.
  • Bei diesen Schaltungen umfassen auch die weiteren Bauteile 11 jeweils Anschlüsse 13, die jeweils mittels einer mittels eines zweiten Lots erzeugten zweiten Lötung 15 mit einem zugehörigen Leiterplatten-Anschluss 17 verbunden sind. Dabei wird zur Erzeugung der zweiten Lötungen 15 als zweites Lot vorzugsweise ein bleifreies Lot eingesetzt, dass eine höhere Schmelztemperatur aufweist, als das zur Herstellung der ersten Lötungen 7 verwendete erste Lot. Dabei ist für das erste Lots aufgrund des darin enthaltenen, den Schmelzpunkt senkenden, hohen Wismut-Anteils von größer gleich 50 % von einen Schmelzpunkt von kleiner gleich 140°C auszugehen. Entsprechend eignen sich als zweites Lot z.B. unter der Abkürzung SAC-Lot bekannte Zinn, Silber und Kupfer umfassende Lote.
  • Schaltungen, die zusätzlich zu deren mindestens einem HF-Bauteil 3 mindestens ein weiteres Bauteil 11 umfassen, sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass deren HF-Bauteile 3 jeweils auf einer Vorderseite der Leiterplatte angeordnet sind, und deren weitere Bauteile 11 jeweils auf einer der Vorderseite der Leiterplatte 1 gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte 1 angeordnet sind. Dabei sind auch die weiteren Bauteile 11 vorzugsweise als auf die Leiterplatte 1 aufgelötete SMD-Bauteile ausgebildet.
  • Erfindungsgemäße Schaltungen werden vorzugsweise hergestellt, indem die auf der Leiterplatte 1 angeordneten, für deren HF-Bauteile 3 vorgesehenen Leiterplatten-Anschlüsse 9 jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten ersten Lot bedruckt werden. Anschließend wird die Leiterplatte 1 mit den HF-Bauteilen 3 der Schaltung bestückt und die ersten Lötungen 7 mittels eines Reflow-Lötverfahrens erzeugt.
  • Als Reflow-Lötverfahren wird vorzugsweise ein Dampfphasen-Lötverfahren oder ein Vakuum-Lötverfahren eingesetzt. Beim Dampfphasen-Löten wird die bestückte Leiterplatte einem zunächst gasförmigen Medium ausgesetzt, das auf der Oberfläche der bestückten Leiterplatte 1 kondensiert, wo dessen Kondensationswärme zur Erwärmung der Lötstelle beiträgt.
    Beim Vakuum-Lötverfahren wird die bestückte Leiterplatte in einen Vakuumlötofen eingebracht, wo die Lötstellen durch Strahlungswärme erhitzt werden.
  • Diese Verfahren bieten gegenüber anderen Lötverfahren, wie z.B. dem Konvektionslöten, den Vorteil dass sich hierdurch vergleichsweise homogenere erste Lötungen 7 mit glatteren Oberflächen erzeugen lassen, die homogenere Übergänge zu den Fügepartnern ausbilden. Beides führt für Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassende Signale zu einer Verbesserung der Signalübertragungseigenschaften der ersten Lötungen 7, insb. zu einer Reduktion der durch die ersten Lötungen 7 verursachten frequenzabhängigen Dämpfung von über die ersten Lötungen 7 übertragenen Signalen.
  • Zusätzlich bietet die vergleichsweise geringe Schmelztemperatur des ersten Lots den Vorteil, dass das Reflow-Lötverfahren bei entsprechend geringeren Verfahrenstemperaturen ausgeführt werden kann. Letzteres bietet den Vorteil, dass sich beim Erstarren der ersten Lötungen 7 weniger Fehlstellen, wie z.B. Voids oder Schrumpfrisse, ausbilden, als das bei höheren Verfahrenstemperaturen der Fall wäre. Auch das trägt wiederum zur Ausbildung von für die Signalübertragungseigenschaften der Schaltung vorteilhaften glatten Oberflächen der ersten Lötungen 7 bei.
  • In diesem Zusammenhang bieten einen Indium-Anteil enthaltende erste Lote den zusätzlichen Vorteil, dass Indium die Duktilität des ersten Lots und/oder der ersten Lötungen erhöht. Eine höhere Duktilität fördert die Ausbildung glatterer Oberflächen und wirkt der Ausbildung von Schrumpfrissen entgegen.
  • Darüber hinaus bieten niedrigere Verfahrenstemperaturen den Vorteil, dass die HF-Bauteile 3 sowohl beim Löten als auch beim nachfolgenden Erstarren der Lötstelle geringeren thermischen, sowie ggfs. auch geringeren thermomechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
  • Bei der Ausführung des Reflow-Lötverfahrens wird vorzugsweise derart Verfahren, dass ein Temperaturprofil durchlaufen wird, bei dem das erste Lot aufgeschmolzen und anschließend über einen Zeitraum hinweg auf oberhalb von dessen Liquidus-Temperatur liegenden Temperaturen gehalten wird. Dabei wird in Verbindung mit hoch-wismuthaltigen Loten vorzugsweise ein vergleichsweise langer Zeitraum, wie z.B. ein Zeitraum von größer gleich 100 Sekunden, z.B. ein Zeitraum von 100 Sekunden bis 150 Sekunden, angesetzt.
  • Dieser vergleichsweise lange Zeitraum bietet den Vorteil, dass dem aufgeschmolzenen ersten Lot vergleichsweise viel Zeit zur Benetzung der HF-Bauteil-Anschlüsse 5 und der zugehörigen Leiterplatten-Anschlüsse 9 zur Verfügung steht. Das führt zu einer im Wesentlichen vollständigen oder zumindest nahezu vollständigen Benetzung der Oberflächen dieser Anschlüsse. Hierdurch werden nach Abschluss des Lötverfahrens frei liegende und somit die Signalübertragungseigenschaften der Schaltung nachteilig beeinflussende Anschlussflächen weitgehend vermieden.
  • Darüber hinaus fördert ein längerer Zeitraum, über den das erste Lot oberhalb dessen Liquidus-Temperatur gehalten wird, die Ausbildung homogenerer erster Lötungen 7 und reduziert die Ausbildung von in den ersten Lötungen 7 eingeschlossenen Voids.
  • Bei der Herstellung von mindestens ein HF-Bauteil 3 und mindestens ein weiteres Bauteil 11 umfassenden Schaltung wird vorzugsweise derart verfahren, in einem ersten Verfahrensschritt die weiteren Bauteile 11 auf der Rückseite der Leiterplatte 1 verlötet werden. Hierzu werden die auf der Rückseite der Leiterplatte 1 angeordneten, für die weiteren Bauteile 11 vorgesehenen Leiterplatten-Anschlüsse 17 jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten zweiten Lot bedruckt. Anschließend wird die Rückseite der Leiterplatte 1 mit den weiteren Bauteilen 11 der Schaltung bestückt und die zweiten Lötungen 7 mittels eines Reflow-Lötverfahrens erzeugt.
  • Auch hier wird vorzugsweise derart Verfahren, dass ein Temperaturprofil durchlaufen wird, bei dem das zweite Lot aufgeschmolzen und anschließend über einen Zeitraum hinweg auf oberhalb von dessen Liquidus-Temperatur liegenden Temperaturen gehalten wird. Dabei wird in Verbindung mit den zuvor genannten SAC-Loten vorzugsweise ein vergleichsweise kurzer Zeitraum, wie z.B. ein Zeitraum von kleiner gleich 50 Sekunden, z.B. ein Zeitraum von 10 Sekunden bis 50 Sekunden, angesetzt.
  • Anschließend wird die Leiterplatte 1 gewendet und in einem zweiten Verfahrensschritt die HF-Bauteile 3 auf die oben beschriebene Weise auf die Vorderseite der Leiterplatte 1 aufgelötet. Dabei verhindert die höhere Schmelztemperatur des zweiten Lots, das die zuvor hergestellten zweiten Lötungen 15 beschädigt werden.
    Wo eine Aufteilung der auf der Leiterplatte 1 anzuordnenden Bauteile in auf der Vorderseite angeordnete HF-Bauteile 3 und auf der Rückseite angeordnete weitere Bauteil 11 nicht oder nur unvollständig vorgenommen werden kann, können einzelne oder alle HF-Bauteile 3 im Anschluss an die Verlötung der weiteren Bauteile 11 bei Bedarf selektiv an den dafür vorgesehenen Positionen auf der Vorderseite und/oder der Rückseite der Leiterplatte 1 verlötet werden.
  • Erfindungsgemäße Schaltungen können z.B. als Bestandteil eines nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmessgeräts ausgebildet sein. Nach dem Laufzeitprinzip arbeitende Füllstandsmessgeräts, wie z.B. die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Füllstandsmessgeräte, die eine oder mehrere erfindungsgemäße Schaltungen umfassen, bieten den Vorteil, dass sie aufgrund der durch die ersten Lötungen 7 verbesserten Signalübertragungseigenschaften der darin eingesetzten Schaltung bzw. der darin eingesetzten Schaltungen und/oder die vergleichsweise geringe Dämpfung von über deren erste Lötungen 7 übertragenen Signalen eine verbesserte Messgenauigkeit aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Leiterplatte
    3
    HF-Bauteil
    5
    HF-Bauteil-Anschluss
    7
    erste Lötung
    9
    Leiterplatten-Anschluss
    11
    weiteres Bauteil
    13
    Anschluss
    15
    zweite Lötung
    17
    Leiterplatten-Anschluss

Claims (12)

  1. Elektronische Schaltung zum Erzeugen, Aufbereiten und/oder Verarbeiten von Frequenzen von größer gleich 20 GHz umfassenden, hochfrequenten Signalen, mit einer Leiterplatte (1), und einem oder mehreren jeweils für einen Frequenzbereich von größer gleich 20 GHz ausgelegten, auf der Leiterplatte (1) aufgelöteten HF-Bauteilen (3), deren HF-Bauteil-Anschlüsse (5) jeweils mittels einer ersten Lötung (7) mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte (1) angeordneten Leiterplatten-Anschluss (9) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lötungen (7) jeweils als mittels eines bleifreien, einen Wismut-Anteil von größer gleich 50 % aufweisenden ersten Lots mittels eines Reflow-Lötverfahrens, nämlich durch Vakuumlöten oder durch Dampfphasenlöten, erzeugte erste Lötung (7) ausgebildet sind.
  2. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lötungen (7) als mittels eines einen Indium-Anteil von größer gleich 2 % und/oder einen Indium-Anteil von 2 % bis 10 % umfassenden ersten Lots hergestellte erste Lötungen (7) ausgebildet sind.
  3. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1 bis 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das die ersten Lötungen (7) als mittels eines Zinn, Wismut und Silber umfassenden bleifreien, ersten Lots hergestellte erste Lötungen (7) ausgebildet sind, oder als mittels eines Zinn, Wismut und Indium umfassenden bleifreien, ersten Lots hergestellte erste Lötungen (7) ausgebildet sind.
  4. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung mindestens ein weiteres Bauteil (11) umfasst, dessen Anschlüsse (13) jeweils mittels einer durch ein mittels eines bleifreien zweiten Lots ausgeführten Lötverfahrens erzeugten zweiten Lötung (15) mit einem zugehörigen auf der Leiterplatte (1) angeordneten Leiterplatten-Anschluss (17) verbunden sind, wobei das zweite Lot eine Schmelztemperatur aufweist, die größer als eine Schmelztemperatur des ersten Lots ist.
  5. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bauteilen (11) mindestens ein mittels eines Reflow-Lötverfahrens aufgelötetes und/oder als SMD-Bauteil ausgebildetes Bauteil umfassen.
  6. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Lötungen (15) als mittels eines Zinn, Silber und Kupfer umfassenden SAC-Lots hergestellte zweite Lötungen (15) ausgebildet sind.
  7. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass deren HF-Bauteile (3) auf einer Vorderseite der Leiterplatte (1) und deren weitere Bauteile (11) auf einer der Vorderseite der Leiterplatte (1) gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte (1) angeordnet sind.
  8. Elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung als Bestandteil eines nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmessgeräts ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lötungen (7) erzeugt werden, indem: die auf der Leiterplatte (1) für die HF-Bauteile (3) vorgesehenen Leiterplatten-Anschlüsse (9) jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten ersten Lot bedruckt werden, die Leiterplatte (1) mit den HF-Bauteilen (3) der Schaltung bestückt wird, und die ersten Lötungen (7) mittels eines Reflow-Lötverfahrens, nämlich durch Vakuumlöten oder durch Dampfphasenlöten, erzeugt werden.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgeschmolzene erste Lot während des Reflow-Lötverfahrens über einen Zeitraum von größer gleich 100 Sekunden oder einen Zeitraum von 100 Sekunden bis 150 Sekunden hinweg auf oberhalb von dessen Liquidus-Temperatur liegenden Temperaturen gehalten wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9 bis 10 zur Herstellung einer Schaltung gemäß Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Bauteile (11) auf der Leiterplatte (1) verlötet werden bevor die HF-Bauteile (3) auf der Leiterplatte (1) verlötet werden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Leiterplatte (1) angeordnete, für auf der Rückseite aufzulötende weitere Bauteile (11) der Schaltung vorgesehene Leiterplatten-Anschlüsse (17) jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten zweiten Lot bedruckt werden, die Rückseite der Leiterplatte (1) mit den darauf aufzulötenden weiteren Bauteilen (11) bestückt wird und die zugehörigen zweiten Lötungen (15) mittels eines Reflow-Lötverfahrens erzeugt werden, die Leiterplatte (1) gewendet wird, und auf der Vorderseite der Leiterplatte (1) angeordnete, für auf der Vorderseite aufzulötende HF-Bauteile (3) der Schaltung vorgesehene Leiterplatten-Anschlüsse (17) jeweils mit dem als Lotpaste bereitgestellten ersten Lot bedruckt werden, die Vorderseite der Leiterplatte (1) mit den darauf aufzulötenden HF-Bauteilen (3) bestückt wird und die zugehörigen ersten Lötungen (7) durch Vakuumlöten oder durch Dampfphasenlöten erzeugt werden.
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