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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Um
die voranstehenden Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung
eine Anordnung, an der elektronische Bauteile anbringbar sind, gemäß dem Patentanspruch
1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Leiterplatte nach dem Stand der Technik,
mit welcher ein elektronisches Bauteil verlötet ist;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei ein vorteilhafter Lötzustand
dargestellt ist;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei ein unvorteilhafter Lötzustand
dargestellt ist;
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
wesentlichen Teils der Leiterplatte, wobei eine Situation dargestellt
ist, bei welcher Spalte in einem gelöteten Verbindungsabschnitt
auftreten;
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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;
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6 eine
Querschnittsansicht einer Leiterplatte, mit welcher ein elektronisches
Bauteil verlötet ist,
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
vergrößerte Aufsicht
auf ein wesentliches Teil der Leiterplatte gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Querschnittsansicht einer Leiterplatte, mit welcher ein elektronisches
Bauteil verlötet ist,
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9A eine
schematische Aufsicht auf Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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9B eine
schematische Aufsicht auf Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
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9C eine
schematische Aufsicht auf Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Position eines
Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes
und einer Lotausbreitung beim Beispiel 1;
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11 eine
graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Position eines
Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes
und einer Lotausbreitung beim Beispiel 2;
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12 eine
graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Position eines
Wärmeleitungs-Öffnungsabschnittes
und einer Lotausbreitung beim Beispiel 3.
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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.
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(Erste Ausführungsform)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Montageanordnung 20 weist folgende Eigenschaften auf.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei
der zweiten Ausführungsform
sind gleiche Bestandteile wie bei der ersten Ausführungsform mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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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.
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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.
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Die
Montageanordnung 20 weist, zusätzlich zu den Eigenschaften
der Montageanordnung 10, die folgenden Eigenschaften auf.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Beispiel 1)
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Zweites Beispiel)
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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.
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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.
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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.
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(Drittes Beispiel)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.