DE102020105180A1 - Method for producing a solder connection, method for separating at least one component from a contact surface, printed circuit board and field device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung (1) umfassend die Sch ritte:- Bereitstellen von Lot (5) auf einer Kontaktfläche (2), welches Lot Bismut (Bi) mit einem Anteil von zumindest 50 Gewichtsprozent aufweist;- Anordnen eines Bauelements (4) auf der Kontaktfläche (2);- Durchführen eines Lötprozesses, umfassend die Schritte:-- Aufschmelzen eines Lots (5), bei welchem Aufschmelzen das Lot (5) auf eine maximale Temperatur (Tmax) gebracht wird, welche maximale Temperatur (Tmax) oberhalb der Liquidustemperatur (LQ) des Lots (5) liegt,-- Anschließendes Abkühlen des Lots (5), bei welchem Abkühlen das Lot (5) erstarrt, so dass die Lotverbindung (6) zwischen der Kontaktfläche (2) und dem Bauelement (4) gebildet wird, wobei das Abkühlen mit einer Abkühlrate (dT/dt) erfolgt, welche Abkühlrate (dT/dt) größer als 6° C/s ist.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Trennen eines Bauelements (4) von einer Kontaktfläche (2).Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplatte (3) und ein Feldgerät (11) der Automatisierungstechnik mit einer Leiterplatte (3).The invention relates to a method for producing a solder connection (1) comprising the steps: - providing solder (5) on a contact surface (2), which solder contains bismuth (Bi) with a proportion of at least 50 percent by weight; - arranging a component (4) on the contact surface (2); - Carrying out a soldering process, comprising the steps: - Melting a solder (5), during which melting the solder (5) is brought to a maximum temperature (Tmax), which is the maximum temperature ( Tmax) is above the liquidus temperature (LQ) of the solder (5), - Subsequent cooling of the solder (5), during which cooling the solder (5) solidifies so that the solder connection (6) between the contact surface (2) and the Component (4) is formed, the cooling taking place at a cooling rate (dT / dt), which cooling rate (dT / dt) is greater than 6 ° C / s. The invention also relates to a method for separating a component (4) from a contact surface (2). Furthermore, the invention relates to a conductor plate (3) and a field device (11) of automation technology with a printed circuit board (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen einer Kontaktfläche einer Leiterplatte und einem auf der Kontaktfläche angeordnetem Bauelement. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Trennen zumindest eines auf einer jeweiligen Kontaktfläche einer Leiterplatte aufgelöteten Bauelements von der jeweiligen Kontaktfläche. Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplatte und ein Feldgerät der Automatisierungstechnik mit einer Leiterplatte.The invention relates to a method for producing a solder connection between a contact surface of a circuit board and a component arranged on the contact surface. The invention also relates to a method for separating at least one component soldered onto a respective contact surface of a printed circuit board from the respective contact surface. The invention also relates to a printed circuit board and a field device in automation technology with a printed circuit board.
Beim Löten handelt es sich um ein thermisches Verfahren, mit dem eine stoffschlüssige Fügeverbindung erhalten wird.Soldering is a thermal process with which a bonded joint is obtained.
Leiterplatten mit darauf gelöteten Bauelementen werden in den von der Endress+Hauser Gruppe hergestellten und vertriebenen Feldgeräten der Automatisierungstechnik in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen eingesetzt. Feldgeräte werden zur Bestimmung und/oder Überwachung von Prozessgrößen eingesetzt. Als Feldgeräte werden dabei im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Dabei handelt es sich beispielsweise um Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Feldgeräte weisen oftmals eine, insbesondere zumindest zeitweise und/oder zumindest abschnittsweise mit einem Prozessmedium in Kontakt stehende Sensoreinheit auf, welche der Erzeugung eines von der Prozessgröße abhängigen Signals dient. Ferner weisen diese oftmals eine in einem Gehäuse angeordnete Elektronikeinheit auf, wobei die Elektronikeinheit der Verarbeitung und/oder Weiterleitung von von der Sensoreinheit erzeugten Signalen, insbesondere elektrischen und/oder elektronischen Signalen, dient.Printed circuit boards with components soldered on them are used in a wide variety of configurations in the automation technology field devices manufactured and sold by the Endress + Hauser Group. Field devices are used to determine and / or monitor process variables. In principle, all devices that are used close to the process and deliver or process process-relevant information are referred to as field devices. These are, for example, level measuring devices, flow measuring devices, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH value and conductivity. Field devices often have a sensor unit, in particular at least temporarily and / or at least in sections, which is in contact with a process medium and which is used to generate a signal that is dependent on the process variable. Furthermore, these often have an electronic unit arranged in a housing, the electronic unit serving to process and / or forward signals generated by the sensor unit, in particular electrical and / or electronic signals.
Elektronikeinheiten umfassen oftmals Leiterplatten mit darauf in einem oder mehreren Lötverfahren aufgelöteten Bauelementen. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Lötverfahren bekannt, deren Auswahl durch die Anwendung, insb. der zu verlötenden Bauelemente und/oder des Lots bestimmt wird.Electronic units often include printed circuit boards with components soldered onto them in one or more soldering processes. Different soldering methods are known from the prior art, the selection of which is determined by the application, in particular the components to be soldered and / or the solder.
Ein in industriellen Fertigungslinien zur Herstellung von Leiterplatten weit verbreitetes Lötverfahren ist das Reflow-Löten oder auch Wiederaufschmelzlöten (englisch: reflow soldering), bei dem oberflächen-montierbare Bauelemente, so genannte ‚Surface Mounted Devices‘ (kurz: SMD-Bauelemente) direkt auf vorgesehene Kontaktflächen aufgelötet werden. Hierzu werden die SMD-Bauelemente mit Bestückungsautomaten maschinell auf die mit Lotpaste versehene Kontaktfläche auf der Leiterplatte platziert und gemeinsam mit einem Reflow-Lötprozess in einem Reflow-Lötofen aufgelötet. Damit wird gleichzeitig eine Vielzahl von Lotverbindungen erzeugt.A soldering process that is widespread in industrial production lines for the production of printed circuit boards is reflow soldering or reflow soldering, in which surface-mountable components, so-called 'surface mounted devices' (for short: SMD components), are placed directly on the intended Contact surfaces are soldered. For this purpose, the SMD components are automatically placed on the contact surface provided with solder paste on the circuit board with automatic placement machines and soldered together with a reflow soldering process in a reflow soldering oven. This creates a large number of solder connections at the same time.
Neben den SMD Bauelementen gibt es spezielle Bauelemente, die bedingt durch ihre Funktion größere Abmessungen aufweisen. Diese Bauelemente sind bevorzugt als Through Hole Technology-Bauelemente - kurz THT-Bauelemente ausgebildet. THT Bauteile werden typischerweise in einem Wellenlöten verlötet. Dabei wird die Leiterplatte über eine sogenannte Lotwelle gefahren, die dadurch erzeugt wird, dass flüssiges Lot durch einen schmalen Spalt gepumpt wird.In addition to the SMD components, there are special components that have larger dimensions due to their function. These components are preferably designed as Through Hole Technology components - THT components for short. THT components are typically soldered using wave soldering. The circuit board is moved over a so-called solder wave, which is generated by pumping liquid solder through a narrow gap.
Um THT-Bauelemente in einen durch eine große Anzahl von SMD-Bauelementen dominierten Herstellungsprozess einzubinden, wird vorzugsweise das als Backside-Reflow Löten bekannt gewordene und z.B. in der Patentschrift
Für den Fall, dass nicht alle Bauelemente in einen gemeinsamen Reflow-Lötprozess einbindbar sind, kommen Selektiv-Lötverfahren zum Einsatz, in denen eine Lötstelle gezielt einzeln bearbeitet werden kann. In der
Sowohl dem Reflow-Löten als auch das Wellenlöten ist dabei gemein, dass das Lot (bzw. das Lötgut) während einem Lötprozess einem sogenannten Temperaturprofil ausgesetzt wird. Damit wird ein Temperatur-Zeit-Verlauf beim Löten bezeichnet. Das Temperaturprofil umfasst typischerweise ein Vorheizen des Lots und/oder des Lötguts, das Erreichen einer maximalen Temperatur, welche oberhalb der Liquidustemperatur des Lots liegt, und einem anschließenden Abkühlen. Im Stand der Technik ist man bemüht, kleine Abkühlraten zu erreichen, um damit Lotverbindungen von ausreichend hoher Qualität d.h. beispielsweise hochfeste Lotverbindung mit ausreichend großer mechanischer Beständigkeit herzustellen.Both reflow soldering and wave soldering have in common that the solder (or the item to be soldered) is exposed to a so-called temperature profile during a soldering process. This describes a temperature-time curve during soldering. The temperature profile typically includes preheating of the solder and / or the item to be soldered, the achievement of a maximum temperature which is above the liquidus temperature of the solder, and subsequent cooling. In the prior art, efforts are made to achieve low cooling rates in order to produce solder connections of sufficiently high quality, i.e. for example high-strength solder connections with sufficiently high mechanical resistance.
Derartige Lotverbindungen haben allerdings den Nachteil, dass zum Entfernen des Bauelements von der Kontaktfläche dessen Lotverbindung(en) wieder aufgeschmolzen werden muss/müssen. Dies ist zum einen energieintensiv, zum anderen können dabei giftige Dämpfe entstehen. Zum Schutz der Umwelt und zu einer verbesserten Möglichkeit des Recyclings von Leiterplatten ist es wünschenswert, eine einfachere Möglichkeit zum Entfernen der Bauelemente anzugeben. Dies gilt insb. für Leiterplatten, welche in Geräten mit vergleichsweise kurzer Lebensdauer wie bspw. zwischen 2 bis 10 Jahren eingesetzt werden.Such solder connections, however, have the disadvantage that, in order to remove the component from the contact surface, its solder connection (s) must be melted again. On the one hand, this is energy-intensive and, on the other hand, it can produce toxic fumes. To protect the environment and to improve the possibility of recycling printed circuit boards, it is desirable to provide a simpler way of removing the components. This applies in particular to printed circuit boards which are used in devices with a comparatively short lifespan, such as between 2 and 10 years.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung anzugeben, welche einfach zu trennen ist bzw. ein einfaches Verfahren zum Trennen eines Bauelements von seiner jeweiligen Kontaktfläche anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for producing a solder connection which is easy to separate or of specifying a simple method for separating a component from its respective contact surface.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen einer Kontaktfläche einer Leiterplatte und einem auf der Kontaktfläche angeordnetem Bauelement, ein Verfahren zum Trennen zumindest eines Bauelements von einer Kontaktfläche, eine Leiterplatte und ein Feldgerät der Automatisierungstechnik mit einer Leiterplatte.The object is achieved by a method for producing a solder connection between a contact surface of a circuit board and a component arranged on the contact surface, a method for separating at least one component from a contact surface, a circuit board and a field device of automation technology with a circuit board.
Bezüglich des Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen einer Kontaktfläche einer Leiterplatte und einem auf der Kontaktfläche angeordnetem Bauelement, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen von Lot auf der Kontaktfläche, welches Lot Bismut (Bi) mit einem Anteil von zumindest 50 Gewichtsprozent aufweist;
- - Anordnen eines Bauelements auf der Kontaktfläche;
- - Durchführen eines Lötprozesses, umfassend die Schritte:
- -- Aufschmelzen des Lots, bei welchem Aufschmelzen das Lot auf eine maximale Temperatur gebracht wird, welche maximale Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur des Lots liegt,
- -- Anschließendes Abkühlen des Lots, bei welchem Abkühlen das Lot erstarrt, so dass die Lotverbindung zwischen der Kontaktfläche und dem Bauelement gebildet wird, wobei das Abkühlen mit einer Abkühlrate erfolgt, welche Abkühlrate größer als 6° C/s (d.h. Grad Celsius oder Kelvin pro Sekunde) ist.
- - Provision of solder on the contact surface, which solder has bismuth (Bi) in a proportion of at least 50 percent by weight;
- - Arranging a component on the contact surface;
- - Carrying out a soldering process, comprising the steps:
- - melting of the solder, during which melting the solder is brought to a maximum temperature, which maximum temperature is above the liquidus temperature of the solder,
- - Subsequent cooling of the solder, during which the solder solidifies so that the solder connection is formed between the contact surface and the component, the cooling taking place at a cooling rate which is greater than 6 ° C / s (ie degrees Celsius or Kelvin per second).
Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass durch die Kombination des hoch Bismut-haltigen Lots (d.h. mit dem Anteil von zumindest 50 Gewichtsprozent) und der großen Abkühlrate größer als 6° C/s (d.h. Grad Celsius oder Kelvin pro Sekunde) eine sprödbrechende Lotverbindung erhalten wird. Überraschenderweise führt also das hoch Bismut-haltiges Lot, vorausgesetzt, es wird genügend rasch abgekühlt, zu der sprödbrechenden Lotverbindung.Investigations by the applicant have shown that the combination of the high bismuth-containing solder (ie at least 50 percent by weight) and the high cooling rate greater than 6 ° C / s (ie degrees Celsius or Kelvin per second) result in a brittle solder joint will. Surprisingly, the solder with a high bismuth content, provided it is cooled sufficiently quickly, leads to the brittle solder joint.
Mit Sprödbruch wird in der Bruchmechanik ein schlagartig auftretendes Materialversagen bezeichnet. Sprödbrechende Werkstoffe zeichnen sich im Spannungs-DehnungsDiagramm durch einen steilen Anstieg der Hook'schen Geraden aus, an deren Ende der Bruch ohne plastische Deformation erfolgt.In fracture mechanics, a sudden material failure is referred to as brittle fracture. In the stress-strain diagram, brittle materials are characterized by a steep rise in Hook's straight line, at the end of which the break occurs without plastic deformation.
Der große Vorteil einer sprödbrechenden Lotverbindung ist, dass unter einer definierten Krafteinwirkung das Bauelement sauber von der Kontaktfläche getrennt werden kann, ohne dass ein Wiederaufschmelzen der Lotverbindung erforderlich ist.The great advantage of a brittle solder connection is that the component can be neatly separated from the contact surface under a defined force without the need to remelt the solder connection.
Die sprödbrechende Lotverbindung ist dennoch unter bestimmungsgemäßen Einsatzbedingungen über die bestimmungsgemäße Einsatzzeit der Leiterplatte beständig.The brittle solder connection is nonetheless stable for the intended use time of the printed circuit board under the intended use conditions.
„Bestimmungsgemäße Einsatzbedingungen der Leiterplatte“ bedeutet beispielsweise, dass für den Fall, dass die Leiterplatte in einer Elektronikeinheit eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik eingesetzt wird, die Leiterplatte maximal den für das Feldgerät spezifizierten Einsatzbedingungen wie bspw. mechanischen Vibrationen ausgesetzt wird. Diese reichen nicht aus, um die für den Sprödbruch benötigte Kraft zu erreichen."Intended conditions of use of the circuit board" means, for example, that in the event that the circuit board is used in an electronics unit of a field device in automation technology, the circuit board is exposed to the conditions specified for the field device, such as mechanical vibrations. These are not sufficient to achieve the force required for the brittle fracture.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl für das vorstehend genannte Reflow-Löten als auch für Wellenlöten oder andere Arten des Selektiv-Lötens. Diese unterscheiden sich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen dadurch, ob zuerst das Lot und dann das Bauelement auf der Kontaktfläche bereitgestellt wird (wie bspw. beim Reflow Löten), oder andersherum zuerst das Bauelement und dann das Lot bereitgestellt wird (wie beim Wellenlöten).The method according to the invention is suitable both for the aforementioned reflow soldering and for wave soldering or other types of selective soldering. With regard to the method according to the invention, these differ essentially in whether the solder is provided first and then the component on the contact surface (such as, for example, with reflow soldering), or vice versa, the component is provided first and then the solder (as with wave soldering ).
In einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das bereitgestellte Lot zusätzlich Zinn (Sn) mit einem Anteil von zumindest 40 Gewichtsprozent auf.In one embodiment of the method, the solder provided also contains tin (Sn) with a proportion of at least 40 percent by weight.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das bereitgestellte Lot zusätzlich Silber (Ag) auf, mit einem Anteil von maximal 2 Gewichtsprozent.In one embodiment of the method, the solder provided also has silver (Ag), with a maximum proportion of 2 percent by weight.
Ein Beispiel ist eine Lotlegierung mit Gewichtsprozentanteilen Bi:58 und Sn:42 (Bismut-Zinn Eutektikum) oder ein Bismut-Zinn-Silber-Lot mit Gewichtsprozentanteilen Bi:57, Sn:42 und Ag:1. Diese Lote haben eine Liquidustemperatur von 139°C. Der Silberanteil wird eingesetzt, um die Sprödigkeit herabzusetzen und sollte daher in einer Ausgestaltung maximal 2% betragen.An example is a solder alloy with percentages by weight of Bi: 58 and Sn: 42 (bismuth-tin eutectic) or a bismuth-tin-silver solder with percentages by weight of Bi: 57, Sn: 42 and Ag: 1. These solders have a liquidus temperature of 139 ° C. The silver content is used to reduce the brittleness and should therefore amount to a maximum of 2% in one embodiment.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens weist das bereitgestellte Lot im Wesentlichen nur Bismut und Zinn auf. Dies hat den Vorteil der hohen Verfügbarkeit bzw. das es wesentlich günstiger ist als Lote, die zusätzlich Silber aufweisen.In one embodiment of the method, the solder provided essentially only has bismuth and tin. This has the advantage of high availability and that it is significantly cheaper than solders that also contain silver.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Abkühlrate größer als 10° C/s.In one embodiment of the method, the cooling rate is greater than 10 ° C./s.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Abkühlrate mittels Zuführen flüssigen Stickstoffs zu der Lotverbindung eingestellt.In one embodiment of the method, the cooling rate is set by supplying liquid nitrogen to the solder connection.
Gasförmiger Stickstoff kann (beispielsweise als Abdeckmedium) in den vorstehend genannten Wellen- oder Reflow-Lötanlagen eingesetzt werden. Stickstoff wird dabei in einem flüssigen Zustand aus einem Flüssigtank zugeführt. Bevorzugt wird nun der flüssige Stickstoff auch zum Abkühlen von bereits gelötetem Lötgut eingesetzt. Der Stickstoff wird auf seinen gasförmigen Zustand erwärmt und kann als gasförmiges Abdeckmedium für einen anschließenden Lötprozess eingesetzt werden.Gaseous nitrogen can be used (for example as a cover medium) in the wave or reflow soldering systems mentioned above. Nitrogen is supplied in a liquid state from a liquid tank. The liquid nitrogen is now preferably also used to cool down soldered items that have already been soldered. The nitrogen is heated to its gaseous state and can be used as a gaseous covering medium for a subsequent soldering process.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Abkühlrate kleiner als 50°C/s (Grad Celsius pro Sekunde).In one embodiment of the method, the cooling rate is less than 50 ° C./s (degrees Celsius per second).
Bezüglich des Verfahrens zum Trennen zumindest eines Bauelements von einer Kontaktfläche wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Trennen zumindest eines auf einer jeweiligen Kontaktfläche einer Leiterplatte aufgelöteten Bauelements von der jeweiligen Kontaktfläche, wobei eine Lotverbindung zwischen dem Bauelement und der Kontaktfläche mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist, umfassend den Schritt:
- - Tennen des zumindest einen Bauelements von der Kontaktfläche, bei welchem Trennen unter einer Einwirkung einer Kraft auf die Lotverbindung ein Sprödbruch der Lotverbindung erzeugt wird.
- Separation of the at least one component from the contact surface, in which separation under the action of a force on the solder connection, a brittle fracture of the solder connection is produced.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Trennen wird in dem Fall, dass mehrere Bauelemente von ihren jeweiligen Kontaktflächen getrennt werden, ein Großteil der Bauelemente im Wesentlichen gleichzeitig von der jeweiligen Kontaktfläche mittels Sprödbruch getrennt, unter einer im Wesentlichen gleichzeitigen Einwirkung einer Kraft auf die jeweilige Lotverbindung.In one embodiment of the method for separating, in the event that several components are separated from their respective contact surfaces, a large part of the components is separated essentially simultaneously from the respective contact surface by means of brittle fracture, with an essentially simultaneous force acting on the respective solder connection.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Trennen wird das Verfahren bei Temperaturen durchgeführt, welche zumindest 50°C, insbesondere zumindest 100°C unterhalb der Liquidustemperatur des Lots liegen.In one embodiment of the method for separating, the method is carried out at temperatures which are at least 50 ° C., in particular at least 100 ° C. below the liquidus temperature of the solder.
Wie vorstehend erwähnt liegt die Liquidustemperatur des hoch-Bismut-haltigen Lots bei ca. 140 °C. Bevorzugt kann das Verfahren bspw. bei Raumtemperaturen von ca. 20°C durchgeführt werden, d.h. es wird eine saubere, umweltschonende Trennung des Bauelements von der Leiterplatte ermöglicht.As mentioned above, the liquidus temperature of the high-bismuth-containing solder is approx. 140 ° C. The method can preferably be carried out, for example, at room temperatures of approx. 20 ° C, i.e. a clean, environmentally friendly separation of the component from the circuit board is made possible.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Trennen wird die Kraft auf die Lotverbindung/en mittels eines Aufpralls der Leiterplatte in einem freien Fall der Leiterplatte auf eine Aufprallfläche aufgebracht.In one embodiment of the method for separating, the force is applied to the solder connection (s) by means of an impact of the printed circuit board in a free fall of the printed circuit board onto an impact surface.
Insbesondere wird die Kraft mittels eines freien Falls in einer Fallvorrichtung, in welcher Fallvorrichtung die Aufprallfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Leiterplatte angeordnet ist, aufgebracht. Die Aufprallfläche ist beispielsweise als eine Oberfläche eines Klotzes am Fuße der Aufprallvorrichtung ausgebildet.In particular, the force is applied by means of a free fall in a falling device, in which falling device the impact surface is arranged essentially perpendicular to the plane of the printed circuit board. The impact surface is designed, for example, as a surface of a block at the foot of the impact device.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Trennen wird die Kraft auf die Lotverbindung/en mittels eines Aufpralls der mit einer Zentrifugalkraft beschleunigten Leiterplatte auf eine Aufprallfläche aufgebracht.In one embodiment of the method for separating, the force is applied to the solder connection (s) by means of an impact of the printed circuit board accelerated with a centrifugal force on an impact surface.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Trennen wird die Kraft auf die Lotverbindung/en mittels einer Biegung der Leiterplatte aufgebracht.In one embodiment of the method for separating, the force is applied to the solder connection (s) by means of a bend in the printed circuit board.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Trennen wird die Kraft auf die Lotverbindung/en mittels einer Beschallung mit Ultra- oder Infraschall aufgebracht.In one embodiment of the method for separating, the force is applied to the solder connection (s) by means of sonication with ultrasound or infrasound.
Bezüglich der Leiterplatte wird die Aufgabe gelöst durch eine Leiterplatte, aufweisend:
- - eine Kontaktfläche;
- - ein Bauelement, das mittels einer Lotverbindung mit der Kontaktfläche stoffschlüssig verbunden ist,
- - a contact surface;
- - a component that is materially connected to the contact surface by means of a solder connection,
Bezüglich des Feldgeräts der Automatisierungstechnik wird die Aufgabe gelöst durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, mit einer Elektronikeinheit, wobei die Elektronikeinheit die erfindungsgemäße Leiterplatte aufweist.With regard to the field device of automation technology, the object is achieved by a field device of automation technology, with an electronics unit, the electronics unit having the circuit board according to the invention.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet.The invention and further advantageous refinements are explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. The same parts are provided with the same reference symbols in all figures; If it is necessary for clarity or if it appears to be useful in some other way, the reference symbols already mentioned are dispensed with in the following figures.
Es zeigt:
-
1 a, b ,c : Eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lotverbindung. -
2 : Ein Temperatur-Profil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Lotverbindung; -
3 : Ein Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Lotverbindung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trennen zumindest eines auf einer jeweiligen Kontaktfläche einer Leiterplatte aufgelöteten Bauelements von der Kontaktfläche; -
4 a, b ,c : Verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trennen zumindest eines auf einer jeweiligen Kontaktfläche einer Leiterplatte aufgelöteten Bauelements; und -
5 : Ein Feldgerät der Automatisierungstechnik mit einer erfindungsgemäßen Elektronikeinheit.
-
1 a, b ,c : A sectional view of a solder connection according to the invention. -
2 : A temperature profile of the method according to the invention for producing the solder connection; -
3 : A flow diagram of the method according to the invention for producing the solder connection and the method according to the invention for separating at least one component soldered onto a respective contact surface of a circuit board from the contact surface; -
4 a, b ,c : Various configurations of the method according to the invention for separating at least one component soldered onto a respective contact surface of a circuit board; and -
5 : A field device of automation technology with an electronic unit according to the invention.
In
Allen gängigen Lotverfahren ist gemein, dass bei der Prozesssteuerung während des Lötverfahrens ein in
Erfindungsgemäß wird nun das hoch-Bismut haltige Lot
Überraschenderweise hat sich in Untersuchungen der Anmelderin gezeigt, dass dadurch eine sprödbrechende Lotverbindung
In einer Ausgestaltung wird die Abkühlrate unter Zuführen flüssigen Stickstoffs
Bevorzugt sind alle Lotverbindungen
Die Schritte des Verfahrens zur Erzeugung der sprödbrechenden Lotverbindung
Nach Beendigung der bestimmungsgemäßen Lebensdauer eines elektronischen Geräts, in welches die Leiterplatte
Dieses geschieht in dem Schritt E: Trennen des zumindest Bauelements
Die Kraft
Die Leiterplatte
Bevorzugt ist ein Großteil der Bauelemente
Es wird also ein wesentlich vereinfachter Prozess zur Ent-Stückung vieler oder aller Bauelemente
In
Eine weitere Möglichkeit zum Aufbringen der Kraft
Die Elektronikeinheit
Die in einem Transmittergehäuse
In der in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LotverbindungenSolder connections
- 2,2a,2b2,2a, 2b
- KontaktflächenContact surfaces
- 33
- LeiterplatteCircuit board
- 4,4a,4b,...4,4a, 4b, ...
- BauelementeComponents
- 55
- LotLot
- 6,6a,6b,..6,6a, 6b, ..
- LotverbindungSolder connection
- 77th
- Stickstoffnitrogen
- 88th
- FallvorrichtungDrop device
- 99
- TransmittereinheitTransmitter unit
- 1010
- ElektronikeinheitElectronics unit
- 1111
- FeldgerätField device
- 1717th
- SensoreinheitSensor unit
- 2020th
- Anzeige-/EingabeeinheitDisplay / input unit
- 2121
- HaltevorrichtungHolding device
- 2222nd
- Lautsprecher speaker
- TmaxTmax
- maximale Temperaturmaximum temperature
- LQLQ
- LiquidustemperaturLiquidus temperature
- dT/dtdT / dt
- AbkühlrateCooling rate
- AFAF
- AufprallflächeImpact area
- FF.
- Kraftforce
- SS.
- Schallsound
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10211647 B4 [0007]DE 10211647 B4 [0007]
- DE 102006035528 A1 [0008]DE 102006035528 A1 [0008]
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