DE10357251B4 - Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind - Google Patents

Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind Download PDF

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Abstract

Anordnung, an der elektronische Bauteile (16) anbringbar sind, welche Anordnung folgendes aufweist:
eine Leiterplatte (10), die eine Oberfläche (10a) zum Anbringen der elektronischen Bauteile (16) und eine Tauchlötoberfläche (10b) aufweist;
einen Verdrahtungsbereich (13, 18), der auf der Anbringoberfläche (10a) und/oder der Tauchlötoberfläche (10b) der Leiterplatte (10) vorgesehen ist;
ein Durchgangsloch (11), das sich durch die Leiterplatte (10) erstreckt und elektrisch leitend mit der Verdrahtung (13, 18) verbunden ist, so dass ein Anschluss (16a) des elektronischen Bauteils (16) von der Anbringoberfläche (10a) aus in das Durchgangsloch (11) eingeführt und mit der Leiterplatte (10) verlötet werden kann;
eine Wärmeleitungsöffnung (14), die sich durch die Leiterplatte (10) hindurch erstreckt, elektrisch leitend mit dem Verdrahtungsbereich (13, 18) verbunden ist und in Form einer Durchgangsöffnung in der Nähe des Durchgangsloches (11) vorgesehen ist; und
einen Wärmekollektor (15) aus Metall, der von einem Ende der Wärmeleitungsöffnung (14) ausgeht und elektrisch leitend...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind, und spezieller eine Anordnung mit einer Leiterplatte (einer gedruckten Schaltung), die es ermöglicht, dass ein elektronisches Bauteil elektrisch leitend mit der Leiterplatte verbunden wird.
  • Anordnungen (im folgenden auch als "Montageanordnung" bezeichnet), an denen elektronische Bauteile anbringbar sind, sind bekannt. Beispielsweise wird in jener, die in 1 gezeigt ist, in einem Zustand, in welchem Anschlüsse eines elektronischen Bauteils durch Durchgangslöcher einer Leiterplatte eingeführt sind, das elektronische Bauteil elektrisch leitend mit der Leiterplatte unter Verwendung von Lot verbunden. Bei dieser Montageanordnung weist die Leiterplatte 1 eine obere Oberfläche auf, die als Anbringoberfläche 1a dient, und eine untere Oberfläche, die als Tauchlotoberfläche 1b dient. An mehreren vorgegebenen Positionen der Leiterplatte 1 befinden sich Durchgangslöcher 2, die aus elektrisch leitfähigem Material bestehen und sich durch die Leiterplatte 1 erstrecken. Mit oberen Enden der Durchgangslöcher sind Verdrahtungsbereiche 3 verbunden, die auf der Anbringoberfläche 1a vorgesehen sind. Zusätzlich zu den Verdrahtungsbereichen 3 wird das elektronische Bauteil 1 zur Oberflächenmontage auch mit der Anbringoberfläche 1a der Leiterplatte 1 mittels Löten verbunden. Um Umfänge unterer Enden der Durchgangslöcher 2 herum sind Stegabschnitte 4 vorgesehen, die sich weg von den Durchgangslöcher 2 erstrecken. Die Stegabschnitte 4 können mit den Verdrahtungsbereichen 5 verbunden werden, die auf der Tauchlötoberfläche 1b vorgesehen sind.
  • Um das elektronische Bauteil 6 leitend mit der Leiterplatte 1 zu verbinden, gibt es zwei Verfahren, die nachstehend geschildert werden. Nachdem die Anschlüsse 6a des elektronischen Bauteils 6 in die Durchgangslöcher 2 von der Anbringoberfläche 1a der Leiterplatte 1 aus eingeführt wurden, wird die Tauchlötoberfläche 1b der Leiterplatte 1 in ein Schwall-Lötgerät oder in einen Löteintauchbehälter eingetaucht, damit Lot 7 an der Tauchlötoberfläche 1b anhaften kann. Dann dringt das Lot 7 in die Durchgangslöcher 2 ein, und wird Wärme an die Tauchlötoberfläche 1b übertragen und an die Anbringoberfläche 1a über die Durchgangslöcher 2 weitergeleitet. Dann steigt das Lot 7 zwischen den Durchgangslöchern 2 und den Anschlüssen 6a so an, dass es die Form einer Füllung annimmt, worauf infolge der Tatsache, dass sich das Lot 7 abkühlt und verfestigt, das Lot 7 eine gelötete Füllung bildet, wie in 2 gezeigt ist. Hierdurch kann das Elektronikbauteil 6 elektrisch leitend mit der Leiterplatte 1 verbunden werden.
  • Während des Lötens, wie es voranstehend beschrieben wurde, wird dann, wenn bleifreies Lot verwendet wird (eine Legierung, bei der zum Basismaterial Sn entweder Ag, Cu oder Bi hinzugefügt wird), in der Praxis der Schmelzpunkt des bleifreien Lotes höher als der Schmelzpunkt eines eutektischen Lotes aus Sn/Pb (bei 183°C). Der Schmelzpunkt von Sn/Ag3.5, der Schmelzpunkt von Sn/Ag3.5/Cu, der Schmelzpunkt von Sn/Ag3.0/Cu0.5 und der Schmelzpunkt von Sn/Ag3.0/Cu0.7/Bi3.0 liegt beispielsweise bei einem Wert von 211°C, 217°C, 218°C bzw. 211°C. Angesichts der Wärmefestigkeit der Leiterplatte 1 und des elektronischen Bauteils 6 kann jedoch die Löttemperatur nicht auf einen Wert über 260°C hinaus erhöht werden. Falls ein geringfügiger Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt des bleifreien Lotes und der Löttemperatur vorhanden ist, erreicht dann, wenn die Temperatur der Leiterplatte 1 unter der Löttemperatur liegt, die Temperatur des Lotes 7, das die Durchgangslöcher 2 durchdringt, schnell den Erstarrungspunkt des Lotes 7. Daher weist das Lot 7, welches obere Bereiche der Durchgangslöcher 2 erreicht, verschlechterte Benetzungseigenschaften und verschlechterte Ausbreitungseigenschaften auf, so dass, wie in 3 gezeigt, keine vorteilhafte Füllung auf den oberen Flächen der Durchgangslöcher 2 erzeugt werden kann. Dies verursacht defekte Lötstellen zwischen der Leiterplatte 1 und dem elektronischen Bauteil 6.
  • Wenn ein eutektisches Lot aus Sn/Pb als das Lot 7 verwendet wird, und der Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt des eutektischen Lotes Sn/Pb und der Löttemperatur ein geeignetes Niveau erreicht, werden vorteilhafte Füllungen ausgebildet, wie in 2 gezeigt. Selbst wenn eutektisches Lot Sn/Pb verwendet wird, treten bei Vorhandensein einer geringern Differenz zwischen dem Schmelzpunkt des eutektischen Lotes Sn/Pb und der Löttemperatur die selben Fehler auf wie beim bleifreien Lot.
  • Weiterhin treten im Falle der Verwendung des eutektischen Lotes Sn/Pb als Lot 7 dann, wenn der Lötverbindungsabschnitt Temperaturwechselspannungen ausgesetzt ist, beim Lot 7 Risse auf, wie dies in 4 gezeigt ist. Bei Verwendung bleifreien Lotes als Lot 7 weist im allgemeinen das bleifreie Lot eine Festigkeit auf, die höher ist als jene des eutektischen Lotes Sn/Pb, so dass beim Lot 7 kaum Spalte auftreten. Da beim Lot 7 kein Mechanismus vorhanden ist, Temperaturwechselspannungen wie beispielsweise Spalte zu entlasten, wirkt die Temperaturwechselspannung auf die Leiterplatte 1 ein. Infolge einer derartigen Einwirkung tritt, wie in 5 gezeigt, bei einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Lot 7 und einem Verdrahtungsbereich 3, einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Durchgangsloch 2 und dem Verdrahtungsbereich 3, und bei einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Durchgangsloch 2 und der Leiterplatte 1 eine Anhebung der Füllung auf, bezeichnet mit b, ein Spalt c in der Ecke, bzw. eine Abschälung d. Bei dem Auftreten des Anhebens b der Füllung, des Eckenspaltes c und der Abschälung d in der Nähe des Durchgangslochs 2, tritt ein Defekt in bezug auf die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Leitungsabschnitten 6a des elektronischen Bauteils 6 und den Verdrahtungsbereichen 3 der Leiterplatte 1 auf, und tritt ein Defekt in bezug auf die Schaltungsverbindung zwischen den Verdrahtungsbereichen 3 auf der Anbringoberfläche 1a und den Verdrahtungsbereichen 5 auf der Tauchlötoberfläche 1b auf.
  • Insbesondere wird im Falle des Lötens eines elektronischen Bauteils 6 mit Leitungen, die große Abmessungen aufweisen, auf die Leiterplatte 1 infolge der Tatsache, da eine starke Temperaturwechselspannung auftritt, die Verlässlichkeit des Lötverbindungsabschnittes beeinträchtigt, so dass es schwierig wird, bleifreies Lot einzusetzen. Selbst im Falle der Verwendung des eutektischen Lotes Sn/Pb tritt, wenn starke Temperaturwechselspannungen auftreten, ein ähnlicher Effekt wie bei dem bleifreien Lot auf, was zu einer Beeinträchtigung des elektrischen Leitvermögens zwischen den Leitungsabschnitten 6a des elektronischen Bauteils 6 und dem Verdrahtungsbereich 3 der Leiterplatte 1 führt, so dass ein Defekt in der Schaltungsverbindung zwischen dem Verdrahtungsbereich 3 auf der Anbringoberfläche 1a und dem Verdrahtungsbereich 5 auf der Tauchlötoberfläche 1b führt.
  • Aus JP 03-064990 A ist eine Leiterplatte mit einer durchmetallisierten Bohrung zur Aufnahme des Anschlussdrahtes eines Bauelements bekannt. Auf beiden Seiten der Leiterplatte erstreckt sich die Durchmetallisierung als Anschlussfläche in den Bereich der Leiterplattenoberfläche. Auf der Unterseite ist diese Anschlussfläche derart vergrößert, dass ein wärmeabsorbierender Abschnitt gebildet ist. Dieser nimmt die Wärme aus dem flüssigen Lot auf und leitet sie an die Durchmetallisierung weiter, die eine große Wärmekapazität darstellt.
  • Aus DE 28 09 013 A1 ist ebenfalls einer Leiterplatte zum Tauchlöten von der Unterseite her bekannt. Eine metallisierte Bohrung zur Aufnahme des Anschlussdrahtes eines Bauteils ist relativ weit ausgeführt, so dass der Wärmetransport zur Lötstelle erleichtert ist. Außerdem ragt der Anschlussdraht des Bauteils über das Ende der Bohrung hinaus, wodurch sich der Wärmetransport ebenfalls verbessert.
  • Die Leiterplatte aus GB 23 29 073 A weist zum Reflow-Löten einen zusätzlichen Teil auf, der beim Löten als Wärmekapazität dient und danach abgetrennt werden kann.
  • Daher besteht ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind, bei welcher selbst in Vorhandensein eines geringen Unterschieds zwischen dem Schmelzpunkt eines Lotes und der Löttemperatur Lötdefekte ausgeschaltet werden können, wenn versucht wird, leitend ein elektronisches Bauteil mit einer Leiterplatte zu verbinden.
  • Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind, bei welcher selbst beim Auftreten eines Anhebens einer Füllung, einer Spaltbildung in der Ecke, oder einer Abschälung in der Nähe eines Durchgangslochs, hervorgerufen durch Temperaturwechselspannungen, wenn ein elektronisches Bauteil leitend mit einer Leiterplatte verbunden wird, die elektrische Leitung zwischen Anschlüssen eines elektronischen Bauteils und Verdrahtungsbereichen der Leiterplatte verbessert ist, und die Schaltungsverbindung zwischen den Verdrahtungsbereichen, die auf beiden Oberflächen der Leiterplatte vorhanden sind, verbessert werden kann.
  • Um die voranstehenden Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind, gemäß dem Patentanspruch 1.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Anschluss des elektronischen Bauteils in die Durchgangslöcher an der Anbringoberfläche der Leiterplatte eingeführt ist, die Leiterplatte auf einem Schwall-Lötgerät oder einem Eintauchlötbehälter angeordnet, damit geschmolzenes Lot in das Durchgangsloch eindringen kann. Dann wird die Wärme, die der Tauchlötoberfläche der Leiterplatte zugeführt wird, an deren Anbringoberfläche weitergeleitet, mit Hilfe des Lotes im Inneren des Durchgangslochs und des Durchgangslochs. Weiterhin wird die Wärme, die der Tauchlötoberfläche der Leiterplatte zugeführt wird, an deren Anbringoberfläche über den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt (die Wärmeleitungsöffnung) weitergeleitet, der in Form einer Durchgangsöffnung (eines Durchgangskontaktlochs) in der Nähe des Durchgangslochs vorgesehen ist.
  • Das Durchgangskontaktloch befindet sich vorzugsweise im Zentrum des Verdrahtungsbereiches in Richtung von dessen Breite, und die kürzeste Entfernung zwischen einer Innenwand des Durchgangskontaktloches und einer Innenwand des Durchgangslochs liegt im Bereich von mindestens 0,5 mm bis höchstens 3,0 mm.
  • Der Endabschnitt des Durchgangslochs auf der Anbringoberfläche begrenzt daher ein schnelles Absinken der Temperatur des Lotes, das die obere Fläche des Durchgangslochs erreicht hat, was zu einer Verbesserung der Benetzungseigenschaften und der Ausbreitungseigenschaften des Lotes führt. Dies ermöglicht es, dass das Lot, das am oberen Endabschnitt des Durchgangslochs verbleibt, in Form einer vorteilhaften Füllung ausgeformt werden kann. Daher können Lötdefekte, die zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil auftreten könnten, minimiert werden, ohne dass eine Änderung des Aufbaus des Durchgangslochs und des Aufbaus des Verdrahtungsbereiches erforderlich ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zwei Durchgangskontaktlöcher in dem Verdrahtungsbereich in Richtung von dessen Breite angeordnet, und die kürzeste Entfernung zwischen einem Linienabschnitt, der innere Wände der Durchgangskontaktlöcher an Orten am nächsten an dem Durchgangsloch verbindet, und einer Innenwand des Durchgangslochs liegt im Bereich von mindestens 0,5 mm bis höchstens 3,0 mm.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Anschluss des elektronischen Bauteils in den Durchgangsloch an der Anbringoberfläche der Leiterplatte eingeführt ist, die Leiterplatte auf ein Schwall-Lötgerät oder einen Eintauchlötbehälter aufgebracht, damit geschmolzenes Lot in den Durchgangsloch hineingelangen kann. Die Wärme, welche der Tauchlötoberfläche der Leiterplatte zugeführt wird, wird an deren Anbringoberfläche weitergeleitet durch das Lot im Inneren des Durchgangslochs, und durch den Durchgangsloch. Zusätzlich wird die Wärme, die der Tauchlötoberfläche der Leiterplatte zugeführt wird, an deren Anbringoberfläche weitergeleitet über den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt, der in einem Durchgangskontaktloch in der Nähe des Durchgangslochs vorgesehen ist. Zwei Durchgangskontaktlöcher sind in dem Verdrahtungsbereich in Richtung von dessen Breite angeordnet, und die kürzeste Entfernung zwischen einem Linienabschnitt, der Innenwände an Orten am nächsten an dem Durchgangsloch der Durchgangskontaktlöcher verbindet, und einer Innenwand des Durchgangslochs liegt im Bereich von größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 3 mm.
  • Der Endabschnitt des Durchgangslochs auf der Anbringoberfläche begrenzt daher einen schnellen Temperaturabfall des Lotes, das die obere Fläche des Durchgangslochs erreicht hat, was zu einer Verbesserung der Benetzungseigenschaften und der Ausbreitungseigenschaften des Lotes führt. Dies ermöglicht es, dass das Lot, das am oberen Endabschnitt des Durchgangslochs verbleibt, in Form einer vorteilhaften Füllung ausgeformt werden kann. Daher können Lötdefekte, die zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil auftreten könnten, minimiert werden, ohne dass eine Änderung des Aufbaus des Durchgangslochs oder des Aufbaus des Verdrahtungsbereiches vorgenommen werden muss.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zwei Durchgangskontaktlöcher in dem Verdrahtungsbereich in dessen Längsrichtung vorgesehen, und die kürzeste Entfernung zwischen dem Zentrum eines Linienabschnittes, welcher Innenwände der Durchgangskontaktlöcher an Orten, die nächsten an dem Durchgangsloch liegen, verbindet, und einer Innenwand des Durchgangslochs liegt im Bereich von mindestens 0,5 mm bis höchstens 3,0 mm.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Anschluss des elektronischen Bauteils in den Durchgangsloch an der Anbringoberfläche der Leiterplatte eingeführt ist, die Leiterplatte auf ein Schwall-Lötgerät oder einen Eintauchlötbehälter aufgebracht, damit geschmolzenes Lot in den Durchgangsloch hineingelangen kann. Dann wird die Wärme, die der Tauchlötoberfläche der Leiterplatte zugeführt wird, an deren Anbringoberfläche weitergeleitet mit Hilfe des Lotes im Inneren des Durchgangslochs, und mit Hilfe des Durchgangslochs. Weiterhin wird die Wärme, die der Tauchlötoberfläche der Leiterplatte zugeführt wird, an deren Anbringoberfläche weitergeleitet über den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt, der in einem Durchgangskontaktloch in der Nähe des Durchgangslochs vorgesehen ist. Zwei Durchgangskontaktlöcher sind in dem Verdrahtungsbereich in dessen Längsrichtung angeordnet, und die kürzeste Entfernung zwischen einem Zentrum eines Linienabschnittes, der Innenwände an Orten am nächsten an dem Durchgangsloch der Durchgangskontaktlöcher verbindet, und einer Innenwand des Durchgangslochs liegt im Bereich von größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 3 mm.
  • Daher begrenzt der Endabschnitt des Durchgangslochs auf der Anbringoberfläche eine schnelle Temperaturabsenkung des Lotes, das die obere Fläche des Durchgangslochs erreicht hat, was zu einer Verbesserung der Benetzungseigenschaften und der Ausbreitungseigenschaften des Lotes führt. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Lot, das am oberen Endabschnitt des Durchgangslochs verbleibt, in Form einer vorteilhaften Füllung ausgeformt werden kann. Daher können Lötdefekte, die zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil auftreten könnten, minimiert werden, ohne dass eine Änderung des Aufbaus des Durchgangslochs und des Aufbaus des Verdrahtungsbereiches erforderlich wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer Leiterplatte nach dem Stand der Technik, mit welcher ein elektronisches Bauteil verlötet ist;
  • 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei ein vorteilhafter Lötzustand dargestellt ist;
  • 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei ein unvorteilhafter Lötzustand dargestellt ist;
  • 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei eine Situation dargestellt ist, bei welcher Spalte in einem gelöteten Verbindungsabschnitt auftreten;
  • 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei eine Situation dargestellt ist, bei welcher ein Anheben einer Füllung, eine Spaltbildung in der Ecke und eine Abschälung in einem gelöteten Verbindungsabschnitt auftreten;
  • 6 eine Querschnittsansicht einer Leiterplatte, mit welcher ein elektronisches Bauteil verlötet ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine vergrößerte Aufsicht auf ein wesentliches Teil der Leiterplatte gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Querschnittsansicht einer Leiterplatte, mit welcher ein elektronisches Bauteil verlötet ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9A eine schematische Aufsicht auf Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 9B eine schematische Aufsicht auf Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 9C eine schematische Aufsicht auf Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Position eines Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes und einer Lotausbreitung beim Beispiel 1;
  • 11 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Position eines Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes und einer Lotausbreitung beim Beispiel 2;
  • 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Position eines Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes und einer Lotausbreitung beim Beispiel 3.
  • Nachstehend werden Anordnungen (Montageanordnungen) zum Anbringen elektronischer Bauteile gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, zusammen mit einem ersten bis dritten Beispiel, unter Bezugnahme auf die 6 bis 12 der beigefügten Zeichnungen.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Wie in 6 gezeigt, weist eine Montageanordnung 20 eine Leiterplatte 10 (gedruckte Schaltung) auf, Durchgangslöcher 11, Stegabschnitte 12, Verdrahtungsbereiche 13, Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte (Wärmeleitungsöffnungen) 14, Wärmekollektorabschnitte (Wärmekollektoren) 15, ein elektronisches Bauteil 16, und Lot 17.
  • Die Leiterplatte 10 weist eine obere Oberfläche auf, die als Anbringoberfläche 10a dient, sowie eine untere Oberfläche, die als Tauchlötoberfläche 10b dient. Die Durchgangslöcher 11 erstrecken sich durch die Leiterplatte 10 hindurch, und weisen jeweils zwei Enden auf, die geringfügig gegenüber der Anbringoberfläche 10a bzw. der Tauchlötoberfläche 10b vorspringen. Die Durchgangslöcher 11 sind an mehreren vorgegebenen Orten vorgesehen, wie in 7 gezeigt ist. Die Stegabschnitte 12 sind auf der Tauchlötoberfläche 10b vorgesehen. Die Verdrahtungsbereiche (Verdrahtungsmuster) 13 bestehen aus Kupfer, und befinden sich auf der Anbringoberfläche 10a. Die Verdrahtungsbereiche 13 sind elektrisch leitend mit Klemmenabschnitten der Durchgangslöcher 11 verbunden, die auf der Anbringoberfläche 10a vorgesehen sind.
  • Die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 weisen eine ähnliche Form auf wie die Durchgangslöcher 11, und, genauer gesagt, erstrecken sich durch die Leiterplatte 10, wobei sie Enden aufweisen, die geringfügig über die Anbringoberfläche 10a bzw. die Tauchlötoberfläche 10b vorspringen. Die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 sind in der Nähe der jeweiligen Durchgangslöcher 11 vorgesehen, wie dies in 7 gezeigt ist. Die Endabschnitte, die auf der Anbringoberfläche 10a vorhanden sind, der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 sind jeweils elektrisch leitend mit den Verdrahtungsbereichen 13 verbunden. Elektrisch leitend mit den Endumfängen, die auf der Tauchlötoberfläche 10b vorgesehen sind, der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 sind die Wärmekollektorabschnitte 15 verbunden, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Weiterhin bestehen die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 und die Wärmekollektorabschnitte 15 aus dem selben Metall wie die Durchgangslöcher 11 und die Verdrahtungsbereiche 13. Die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 weisen normalerweise einen Durchmesser von annähernd 0,5 mm auf, und daher sind, selbst wenn die Verdrahtungsbereiche 13 eine geringe Breite aufweisen, die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 elektrisch leitend mit den Verdrahtungsbereichen 13 verbunden.
  • Das elektronische Bauteil 16 weist einen unteren Abschnitt auf, von welchem aus sich Leitungsabschnitte 16a erstrecken. Wenn das elektronische Bauteil 16 auf die Leiterplatte 10 gelötet wird, werden die Leitungsabschnitte 16a in die Durchgangslöcher 11 an der Anbringoberfläche 10a der Leiterplatte 10 eingeführt.
  • Das Lot 17 wird in einem Schwall-Lötgerät oder einem Eintauchlötbehälter geschmolzen, und der Leiterplatte 10 zugeführt. Nachdem die Leitungsabschnitte 16a in die Durchgangslöcher 11 eingeführt wurden, damit die Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 in Berührung mit dem Lot 17 gebracht werden kann, welches geschmolzen bleibt, tritt das Lot 17 in Räume zwischen Innenwandoberflächen der Durchgangslöcher 11 und der Leitungsabschnitte 16a ein, und steigt zur Anbringoberfläche 10a der Leiterplatte 10 hin an.
  • Wenn das Lot 17 über die Durchgangslöcher 11 ansteigt, wird die Wärme, die der Tauchlötoberfläche 10b zugeführt wurde, weitergeleitet an die Anbringoberfläche 10a der Durchgangslöcher 11 über das Lot 17 und die Durchgangslöcher 11. Weiterhin wird die der Tauchlötoberfläche 10b zugeführte Wärme weitergeleitet an die Anbringoberfläche 10a der Durchgangslöcher 11, über die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 und die Verdrahtungsbereiche 13.
  • Die Montageanordnung 20 weist folgende Eigenschaften auf.
  • Da die Wärme, die an die Tauchlötoberfläche 10b übertragen wird, schnell an die Anbringoberfläche 10a der Durchgangslöcher 11 weitergeleitet wird, über die Durchgangslöcher 11, die Verdrahtungsbereiche 13, die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 und das Lot 17, kann die Anbringoberfläche 10a der Durchgangslöcher 11 verlässlich schnell eine vorgegebene Löttemperatur erreichen. Wenn die Temperatur der Leiterplatte 10 niedriger wird als die Löttemperatur, sinkt die Temperatur des Lotes 17 allmählich ab, und erreicht einen Erstarrungspunkt in Bereichen in der Nähe der Anbringoberfläche 10a der Durchgangslöcher 11, verglichen mit einer Situation, in welcher die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 nicht bei der Leiterplatte 10 vorhanden sind. Das Lot 17, welches obere Bereiche der Durchgangslöcher 11 erreicht hat, weist daher verbesserte Benetzungseigenschaften und verbesserte Ausbreitungseigenschaften auf, so dass vorteilhafte Füllungsformen ausgebildet werden können. Selbst wenn ein geringfügiger Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt des Lotes 17 und der Löttemperatur auftritt (etwa wie in einem Fall, in welchem bleifreies Lot als das Lot 17 verwendet wird), kann ein Lötdefekt ausgeschaltet werden, der sonst zwischen der Leiterplatte 10 und dem elektronischen Bauteil 16 auftreten könnte. Da das Lot 17 die Form einer Füllung aufweist, und der Lotanteil an den gelöteten Abschnitten zunimmt, nimmt darüber hinaus die Verbindungsfestigkeit zwischen der Leiterplatte 10 und dem elektronischen Bauteil 16 zu, was zu einer verbesserten Verlässlichkeit führt.
  • Infolge der Bereitstellung der Wärmekollektorabschnitte 15, welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und an den distalen Enden der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 auf der Tauchlötoberfläche 10b vorgesehen sind, wird die an die Tauchlötoberfläche 10b gelieferte Wärme wirksam zu den Umfangsbereichen der Durchgangslöcher 11 der Anbringoberfläche 10a weitergeleitet, über die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 und die Verdrahtungsbereiche 13.
  • Da die Durchgangslöcher 11, die Verdrahtungsbereiche 13, die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 und die Wärmekollektorabschnitte 15 sämtlich aus dem selben Material bestehen, können sie mit dem selben Herstellungsvorgang hergestellt werden.
  • Im Falle der Montage eines elektronischen Bauteils 16 mit großer Wärmekapazität auf der Leiterplatte, oder wenn Verdrahtungsbereiche 13 mit großer Breite eingesetzt werden, kann infolge der Tatsache, dass die Wärmemenge zunimmt, die dazu erforderlich ist, dass die Temperatur des Lotes 17, das auf der Anbringoberfläche 10a verbleibt, verlässlich bis zur Löttemperatur erhöht wird, die Anzahl an Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitten 14 vorzugsweise erhöht werden, wenn dies die Umstände erfordern.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Bei der zweiten Ausführungsform sind gleiche Bestandteile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Wie in 8 gezeigt, weist eine Montageanordnung 30, zusätzlich zu der Anordnung der Montageanordnung 20, Verdrahtungsbereiche 18 auf, die auf der Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 vorgesehen sind.
  • In der Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 ist ein Ende des Verdrahtungsbereiches 18 indirekt mit dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Tauchlötoberfläche 10b über den Stegabschnitt 12 verbunden. Die Wärmekollektorabschnitte 15 zwischen den Durchgangslochen 11 und den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitten 14 sind elektrisch leitend mit den Stegabschnitten 12 auf der Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 verbunden. Weiterhin sind auf der Anbringoberfläche 10a der Leiterplatte 10 die Verdrahtungsbereiche 13 direkt mit den Durchgangslochen 11 und/oder den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitten 14 verbunden.
  • Die Montageanordnung 20 weist, zusätzlich zu den Eigenschaften der Montageanordnung 10, die folgenden Eigenschaften auf.
  • Selbst wenn ein Anheben der Füllung bei Verbindungsabschnitten zwischen dem Lot 17 und den Verdrahtungsbereichen 13, eine Spaltbildung in der Ecke an Verbindungsabschnitten zwischen den Durchgangslochen 11 und den Verdrahtungsbereichen 13, und eine Abschälung bei Verbindungsabschnitten zwischen den Durchgangslochen 11 und der Leiterplatte 10 in den Durchgangslochöffnungen 11 auftreten, infolge von Temperaturwechselspannungen, können die Leitungsabschnitte 16a des elektronischen Bauteils 16 verlässlich elektrisch leitend mit den Verdrahtungsbereichen 18 auf der Tauchlötoberfläche 10b über die Stegabschnitte 12 verbunden werden.
  • Da Schaltungsverbindungen zwischen den Verdrahtungsbereichen 13 und den Verdrahtungsbereichen 18 durch die Durchgangslöcher 11 und die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 zur Verfügung gestellt werden, können selbst dann, wenn Defekte bei den Verbindungen zwischen den Durchgangslochen 11 und den Verdrahtungsbereichen 13 infolge von Temperaturwechselspannungen auftreten, die voranstehend erwähnten Schaltungsverbindungen verlässlich mit Hilfe der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 verbessert werden.
  • Wenn ein elektronisches Bauteil mit Leitungen großer Abmessungen auf die Leiterplatte 10 gelötet wird, treten starke Temperaturwechselspannungen bei der Montageanordnung nach dem Stand der Technik auf, was zu einer Beeinträchtigung der Verlässlichkeit eines gelöteten Verbindungsabschnittes führt, wobei Schwierigkeiten beim Einsatz von bleifreiem Lot auftreten. Bei der Montageanordnung 30 wird jedoch selbst beim Auftreten des Anhebens einer Füllung, einer Spaltbildung in der Ecke und einer Abschälung, die infolge von Temperaturwechselspannungen auftreten, eine leitende elektrische Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten 16a und den Verdrahtungsbereichen 18 sowie die Schaltungsverbindungen zwischen den Verdrahtungsbereichen 13 und den Verdrahtungsbereichen 18 verlässlich aufrechterhalten. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein elektronisches Bauteil mit Leitungen großer Abmessungen unter Verwendung von bleifreiem Lot an die Leiterplatte 10 gelötet werden kann.
  • Die Anzahl an Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitten 14 wird so festgelegt, dass die nachstehend angegebenen Bedingungen erfüllt sind. Die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 können in einer derartigen Anzahl vorliegen, dass selbst beim Auftreten defekter Verbindungen zwischen den Durchgangslochen 11 und den Verdrahtungsbereichen 13 infolge von Temperaturwechselspannungen es die Verwendung der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 ermöglicht, dass elektrischer Strom zwischen den Verdrahtungsbereichen 18 und den Verdrahtungsbereichen 13 mit einer gewünschten Flussrate pro Zeiteinheit fließt. Obwohl normalerweise die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 so ausgebildet werden, dass ihr Durchmesser annähernd 0,5 mm beträgt, können die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 auch einen vergrößerten Durchmesser aufweisen.
  • (Beispiel 1)
  • Es wurden Versuche durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Entfernung zwischen dem Durchgangsloch 11 und dem Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14 zu untersuchen, und zwar unter solchen Bedingungen, bei denen ein Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14 auf der Leiterplatte 10 an einem einzigen Ort in der Nähe des Durchgangslochs 11 vorhanden war, und das Ausmaß (Länge in Millimeter) der Lotausbreitung bestimmt wurde, die in Querrichtung des Lotes auftrat, infolge der Tatsache, dass das Lot aus dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a ausgetreten war.
  • Wie in 9A gezeigt, wurde eine Leiterplatte 10 vorbereitet, die den Durchgangsloch 11 und den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14 aufwies. Der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14 war im Zentrum in Richtung der Breite des Verdrahtungsbereiches 13 vorhanden, der sich weg von dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a erstreckt.
  • Der Verdrahtungsbereich 13 wies eine Breite W von 1,0 mm auf. Die kürzeste Entfernung L zwischen einer Innenwandoberfläche 11A des Durchgangslochs 11 und einer Innenwandoberfläche 14A des Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes 14 war so gewählt, dass sie im Bereich von 0,4 mm und 4,00 mm lag. Die Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 wurde in das Lot eingetaucht, und es wurde ein Messung des Ausmaßes der Lotausbreitung durchgeführt, die in Querrichtung des Lotes vorhanden war, infolge der Tatsache, dass das Lot aus dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a ausgetreten war.
  • Das Ergebnis ist in 10 gezeigt, wobei in einem Bereich, in welchem die kürzeste Entfernung L einen Wert von größer oder gleich 0,5 mm und von kleiner oder gleich 3,4 mm erreichte, erreichte die Lotausbreitung einen Wert von mehr als 1,55 mm, was zur Ausbildung einer vorteilhaften Lotfüllung führte. Selbst wenn die Breite des Verdrahtungsbereiches 3 auf einen Wert von 2 mm vergrößert wurde, wurde ein ähnliches Ergebnis erzielt.
  • (Zweites Beispiel)
  • Es wurden Versuche durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Entfernung zwischen dem Durchgangsloch 11 und dem Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14, unter Bedingungen, bei welchen die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 auf der Leiterplatte 10 in Querrichtung des Verdrahtungsbereiches 13 an zwei Orten in der Nähe des Durchgangslochs 11 vorgesehen waren, und dem Ausmaß (Länge in Millimeter) der Lotausbreitung zu untersuchen, die in Querrichtung des Lotes auftrat, infolge der Tatsache, dass das Lot aus dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a ausgetreten war.
  • Wie in 9B gezeigt, wurde eine Leiterplatte 10 vorbereitet, welche den Durchgangsloch 11 und zwei Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 aufwies, die in Querrichtung angeordnet waren. Der Verdrahtungsbereich 13 wies eine Breite W von 2,0 mm auf. Die kürzeste Entfernung L zwischen der Innenwandoberfläche 11A des Durchgangslochs 11 und einem Liniensegment C1, welches Innenwandoberflächen 14A der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 an Positionen am nächsten an dem Durchgangsloch 11 verbindet, war so gewählt, dass sie im Bereich zwischen 0,5 mm und 3,5 mm lag. Die Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 wurde in das Lot eingetaucht, und es wurde eine Messung des Ausmaßes der Lotausbreitung durchgeführt, die in Querrichtung des Lotes vorhanden war, infolge der Tatsache, dass das Lot aus dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a ausgetreten war.
  • Im Ergebnis erreichte, wie in 11 gezeigt, in einem Bereich, bei welchem die kürzeste Entfernung L einen Wert von größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 3,4 mm erreichte, die Lotausbreitung einen Wert von mehr als 1,55 mm, was zur Ausbildung einer vorteilhaften Lotfüllung führte.
  • (Drittes Beispiel)
  • Es wurden Versuche durchgeführt, um die Beziehung zwischen einer Entfernung zwischen dem Durchgangsloch 11 und dem Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14, unter Bedingungen, bei welchen die Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 auf der Leiterplatte 10 in Längsrichtung des Verdrahtungsbereiches 13 an zwei Orten in der Nähe des Durchgangslochs 11 vorhanden waren, und dem Ausmaß (Länge in Millimeter) der Lotausbreitung zu untersuchen, die in Querrichtung des Lotes vorhanden war, infolge der Tatsache, dass das Lot aus dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a ausgetreten war.
  • Wie in 9C gezeigt wurde eine Leiterplatte 10 vorbereitet, welche den Durchgangsloch 11 und die beiden Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 aufwies, die in Längsrichtung angeordnet waren. Der Verdrahtungsbereich 13 wies eine Breite W von 1,5 mm auf. Die kürzeste Entfernung L zwischen der Innenwandoberfläche 11A des Durchgangslochsabschnittes 11 und dem Zentrum eines Linienabschnittes C2, der die Innenwandoberflächen 14A in Bereichen am nächsten an dem Durchgangsloch 11 verbindet, der Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitte 14 wurde so gewählt, dass sie im Bereich zwischen 0,5 mm und 3,0 mm lag. Die Tauchlötoberfläche 10b der Leiterplatte 10 wurde in das Lot eingetaucht, und es wurden Messungen des Ausmaßes der Lotausbreitung durchgeführt, die in Querrichtung des Lotes vorhanden war, infolge der Tatsache, dass das Lot aus dem Ende des Durchgangslochs 11 auf der Anbringoberfläche 10a ausgetreten war.
  • Im Ergebnis erreichte, wie in 12 gezeigt, in einem Bereich, bei welchem die kürzeste Entfernung L einen Wert größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 3,0 mm erreichte, die Lotausbreitung einen Wert von mehr als 1,5 mm, was zur Ausbildung einer vorteilhaften Lotfüllung führte.
  • Aus den voranstehenden Beispielen 1 bis 3 geht hervor, dass dann, wenn die Entfernung zwischen dem Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14 und dem Durchgangsloch 11 im Bereich von größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 3,0 mm liegt, die Lotausbreitung einen Wert von mehr als 1,55 mm erreichte, und eine Lotfüllung auf der Anbringoberfläche mir vorteilhafter Form ausgebildet wurde. Darüber hinaus ist es in der normalen Praxis schwierig, angesichts der Herstellungsqualität der Leiterplatte, den Wärmeleitungs-Öffnungsabschnitt 14 näher als 0,5 mm an dem Durchgangsloch 11 anzuordnen.
  • Zwar wurde voranstehend die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die erste und zweite Ausführungsform und das erste bis dritte Beispiel beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, und dass sich verschiedene Änderungen vornehmen lassen, welche dem Grundgedanken der Erfindung entsprechen.
  • Bei den verschiedenen voranstehend geschilderten Ausführungsformen wurden zwar die Wärmeleitungsteile 14 so dargestellt, dass sie rohrförmig waren, ähnlich wie die Durchgangslöcher 11, jedoch ist es möglich, eine derartige Anordnung vorzusehen, bei welchen die Innenseiten der Wärmeleitungsteile 14 mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt sind, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Claims (4)

  1. Anordnung, an der elektronische Bauteile (16) anbringbar sind, welche Anordnung folgendes aufweist: eine Leiterplatte (10), die eine Oberfläche (10a) zum Anbringen der elektronischen Bauteile (16) und eine Tauchlötoberfläche (10b) aufweist; einen Verdrahtungsbereich (13, 18), der auf der Anbringoberfläche (10a) und/oder der Tauchlötoberfläche (10b) der Leiterplatte (10) vorgesehen ist; ein Durchgangsloch (11), das sich durch die Leiterplatte (10) erstreckt und elektrisch leitend mit der Verdrahtung (13, 18) verbunden ist, so dass ein Anschluss (16a) des elektronischen Bauteils (16) von der Anbringoberfläche (10a) aus in das Durchgangsloch (11) eingeführt und mit der Leiterplatte (10) verlötet werden kann; eine Wärmeleitungsöffnung (14), die sich durch die Leiterplatte (10) hindurch erstreckt, elektrisch leitend mit dem Verdrahtungsbereich (13, 18) verbunden ist und in Form einer Durchgangsöffnung in der Nähe des Durchgangsloches (11) vorgesehen ist; und einen Wärmekollektor (15) aus Metall, der von einem Ende der Wärmeleitungsöffnung (14) ausgeht und elektrisch leitend mit einem Ende des Durchgangsloches (11) auf der Tauchlötoberfläche (10b) verbunden ist, wobei der Durchmesser der Wärmeleitungsöffnung (14) in Form der Durchgangsöffnung deutlich kleiner ist als der Durchmesser des Durchgangslochs (11).
  2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Durchgangsöffnung im Zentrum des Verdrahtungsbereichs (13) in Richtung von dessen Breite (W) angeordnet ist und die kürzeste Entfernung (L) zwischen einer Innenwand (14A) der Durchgangsöffnung und einer Innenwand (11A) des Durchgangslochs (11) im Bereich von mindestens 0,5 mm bis höchstens 3,0 mm liegt.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher zwei Durchgangsöffnungen im Verdrahtungsbereich (13) in Richtung von dessen Breite (W) angeordnet sind und die kürzeste Entfernung (L) zwischen einem Linienabschnitt (C1), der Innenwände (14A) der Durchgangsöffnungen an Stellen, die dem Durchgangsloch (11) am nächsten sind, verbindet, und einer Innenwand (11A) des Durchgangslochs (11) im Bereich von mindestens 0,5 mm bis höchstens 3 mm liegt.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher zwei Durchgangsöffnungen im Verdrahtungsbereich (13) in dessen Längsrichtung vorgesehen sind und die kürzeste Entfernung (L) zwischen dem Zentrum eines Linienabschnittes (C2), der Innenwände (14A) der Durchgangsöffnungen an Stellen, die dem Durchgangsloch (11) am nächsten sind, verbindet, und einer Innenwand (11A) des Durchgangsloches (11) im Bereich von mindestens 0,5 mm bis höchstens 3 mm liegt.
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