DE1922652A1 - Verfahren zur Herstellung von Loetanschluessen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Loetanschluessen

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Description

Verfahren sur Herstellung von LÖtanschlttssen
Öle Erfindung betrifft ein Verfahren sur Herstellung von Lot· anschlössen an elektrischen Schaltungen« wobei die Schaltung «it eine« untenliegenden Lötbad beaufschlagt wird.
Auf Tragorganen (la folgenden kurz als "Schaltungsträger" bezeichnet) angebrachte elektrische SoMtungen sind in vielen verschiedenen Formen bekannt. Hierzu gehören sowohl gedruckte Schaltungeplatten wie auch Dünnschichtschaltungen und Schaltungen aus stärkeren Leiteohichten auf aus Glas odor Kera/Eaik be* stehenden Schaltungsträgern·
Nach der Herstellung einer solchen Schaltungsplatte ist es in allgeneinen erforderlich» AnschluOlelter oder dgl. alt den Leitbahnen der Schaltung su verbinden und so eine arbeitsfähige Gesantschaltung herzustellen. Bei gedruckten Schaltungsplatten werden uagebogene AnsohluBlelter der Schaltungselemente «it den Leitbahnen der Schaltung verbunden» und zwar in allgeneinen in der Meise» daß die Schaltungsplatte mit nach unten gerichteter Schaltungeoberfläche Ober ein Lötbad geführt wird» wobei die AnsohluBleiter nach dem Abkühlen des Lotes
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mechanisch und elektrisch durchgehend mit der schaltung verbunden sind. Bin bekanntes und in merer feit allgemein verwendetes Lötverfahren, das sog. "Schwall-Löten"* sieht eine Bewegung des LOtbades in der Weise vor, daB die in entsprechend geringes Abstand von der Badoberfllche und in ihrer Längsrichtung fortschreitend Ober das Lötbad geführte Schaltung durch den Lotsohwall benetst wird« welch letster aufeinanderfolgend die gesamte Schaltungsflache bestreicht.
Unabhängig von den für dieses Verfahren im Einselfall verwendeten Einrichtungen hat die. auf das flüssige» an den Anechlufileitern haftende Lot einwirkende Schwerkraft die Bildung von Lotansätsen zur Folge» sog. "Lotnasen"» die u.U. su elektrischen Kurzschlüssen innerhalb der Schaltung führen kflnnen«
Ein weiterer Nachteil derartiger Lotaneätze besteht darin, da0 bei der vielfach üblichen, eng benachbarten Anordnung von Schaltungsplatten la Einbauzustand eine Berührung zwischen den Lotansltsen einer Schaltung und den Leitbahnen oder anderen Leitelementen der anderen Schaltung eintreten kann, was eine Begrenzung des geringsvillssigen gegenseitigen Abstandes der Sohaltungsplatten und damit eine Begrenzung der allgemein angestrebten Miniaturisierung zur Folge hat· Allgemein kann festgestellt werden, das die Bildung von Lotansltsen eine durchschnittliche Aussohufiquote von etwa 3 % der fertigen Geräte bzw. Gerlteschaltungen hervorruft.
Zur Vermeidung der Bildung von Lötansätzen sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, die jedoch letztlich nicht zum Bfolg führten. Ium Beispiel 1st die Aufbringung von verschiedenen organischen Substanzen auf die Oberfläche des geschmolzenen Lots erprobt worden, wiche die Höhe des Lotjfes reduzieren sollten. Hierbei treteiyjedoch unerwünschte
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Nebenerscheinungen auf, insbesondere Rauchbildung und Verschmutzung der Ptzape bei Verwendung von Schwall-Lötjfelnrlchtungen·
Heiterhin wurde bei anderen Einrichtungen Abhilfe durch Einleitung von rechtwinklig sum Schaltung»träger gerichteten Schwingungen erstrebt, wobei diese Schwingungen überschüssiges Lot abschütteln und die Oberflächenspannung des gaseliifiolzenen Lotes vermindern sollten· Die Schwingungen haben jedoch die Bildung von Kalten Löteteilen sowie bei Dünnschichtanordnungen auch eine Verschiebung von Leitern zur Folge. Kalte Lötstellen entstehen dann» wenn das Lot während des Erkcltens in bezug auf die zugehörigen AnsohluBelemente bewegtwird· Eine solche Lötstelle kann bei Beobachtung mit dem Auge einwandfreies Aussehen zeigen, wahrend tatsächlich eine einwandfreie oder auch nur wirksame elektrische Kontaktverbindung nicht besteht.
Bessere Ergebnisse wurden bei eher anderen Einrichtung mit Hilfe von dünnen, aufgespannten Drähten erreicht, über welche der Schaltungsträger in einen solchen Abstand Über den aufgespannten Draht gefKührt wird, das ein geringer Abstand zwischen der Drahtoberfläche und den höchsten Vorsprung der Schaltungeplatte besteht« Der Draht wird dabei knapp unterhalb der Oberfläche des Lotachwalles lnnerhLb den Lötbados angeordnet, so daß die Oberflächenspannung der gebildeten Lotkörper unterbrochen und die Höhe der Lotansätze sowie die Neigung zur Brückenbildung wesentlich herabgesetzt wird. Obwohl auf diese Welse weitgehend zufriedenstellende Ergebnisse erzielt wurden, so bestehen doch auch hler noch Verbesserungsmögllchkelten. Gegenstand der Erfindung ist daher ein hinsichtlich der Vermldung von Lotansätzen weiter verbessertes Verfahren, dessen Kennzeichen hauptsächlich darin besteht, de die Schaltung nach der Beaufschlagung »it dem Lötbad umgedreht wird und das
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die umgedrehte Schaltung «um Schmelsen and sur Gröseenverminderung von Während des Löten« gebildeten Lotansätsen einer Wärme· behandlung untersogen wird· Olesee Verfahren kann ggf. In Ver· bindung mit dem vorangehend erläuterten Vorschlag sur Anwendung körnen und bietet dann, aber auch In der alleinigen Anwendung, •Ine weltgehende Lösung der Probleme bei der Bildung von Lot· ansätsen. Insbesondere kann dabei erflndungsgemäss vor der Wärmebehandlung ein Flußmittelbad sur Einwirkung auf dl· Sehal· tttng gebracht werden» wodurch sich die Oberflächenspannung des Lotes vermindert und die Bildung von Oxydhäuten vermieten
Öle Erfindung wird anhand von Aueführungsbelsplelen unter Bezugnahme auf die Selchnungen näher erläutert. Hierin selgt
Flg. 1 eine perspektivische Ansicht einer gedruckten Sohaltungsplatte mit durch den Isolierenden Schaltungeträger geführten Anschlußleltungen der Schaltungselemente Im lustand vor dem Löten,
Flg. 2 die Schaltungsplatte gemäss Flg. 1 In umgedreht«: Lage, ebenfalls In perspektivischer Darstellung«
Flg. 3 ein Blockdiagramm der Arbeltsphasen einer Aus· fOhrungsform des erflndungsgemässen Verfahrens,
Flg. 4 und 5 je «Ine pempektlvlsche Telldarstellung der Schalungsplatte gemäss Flg. 2 Im Sustand vor und nach der Durchführung des erflndungsgemässen Verfahrens,
Flg. 6 eine perspektivische Ansicht einer Dünnechichtschaltung mit Schaltung«träger vor der Lotbeauf· schlagung und
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Fig. 7 ein« In üblicher Weise hergestellte Lötstelle Inner« halb der Schaltung genäse Fig. 6·
Die gedruckte Schaltungeplatte 9 geaäes Fig. 1 umfasst einen isolierenden Sohaltungstrlger IQ alt hierauf angebrachter, ge* druckter Schaltung 11» bestehend aus einseinen Leitbahnen II9· Die einseinen Leitbahnen uafessen je einen Abschnitt» der SU eine» der Ansohluakontkte 12a« 12b, 12c» 12d und 12e führt· Letstere verbinden die Schaltungsplatte elektrisch und aechanisoh mit einen nicht dargestellten Chassis oder dgl. Auf der aur gedruckten Sdaltung entgegengesetsten Oberfläche des Schaltung»» trägers IO ist eine Hehrsehl von SohaltungaelJenten angeordnet» s.B· ein Widerstand 13 nit durch öffnungen 1» Schaltungsträger und in den benachbarten Leitbahnen der Schaltung geführten AnechluBdrähten 15· Die Länge der freiliegenden Abschnitte 14 der AnschluBdrähte 15 ist in bestirnter Weise festgelegt und beträgt s«B. etwa 25,4 nn. Diese Anschlufldrähte sind parallel sun Schaltungsträger abgebogen.
Bei der Anordnung nach Fig· 1 und 2 handelt es sich Xtm eine übliche Schalungsplatte» jedoch ist hervorzuheben» den die Erfindung ebenso auch auf Dünnschicht·» und Dickschlohtschaltungen anwendbar ist·. In beiden Fällen wird jeweils nur eine Seite des Schaltungsträgerβ behandelt» wobei in wesentlichen nur Verbindungen zwischen Leitbahnen anstelle von Verbindungen «riechen Schaltungselementen und Leitbahnen bsw. Ansohluß-IeItern hersustellen sind.
T-förnige Glieder 16 und 18 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel zur Halterung der Schaltungeplatte 9 während der Durchführung des Lötvorganges und während der Beseitigung oder Reduzierung von Lotanaätsen vorgesehen» wobei diese Halterungsglieder an den Kanten des Schaltung·trägere angreifen·
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Dl· talterungsglieder bestehen ««a einem geeigneten Material, SiB. korrosionsfestem Stahl, welches von dem geschmolzenen Lot nicht benetzt wird.
. Di« Sohaltungsplatte 9 gemäss Fig· 1 wird »gedreht und Ober •ine Schwall-Lötvorriehtung geführt sowie hierbei nilt ge* sohsDlzenem Lot überzogen» welches nach den Erkalten die an <kr Oberfläche des Schaltung»trägers austretenden Abschnitte der Anschlufldrähte «wischen den Sehaltungseleaenten (in Fig· allgemein mit 20 bezeichnet) elektrisch und mechanisch sdt der Schaltung verbindet· FIg· 2 zeigt die Schaltungsplatte nach w den Schwall-Löten, wobei sich spits auslaufende Lotansätse 19 und tropfenförmig endende Lotansätze 21* gebildet haben· Alle diese beispielsweise angedeuteten Formen von Lotansätzen ragen in zufälliger Weise um nicht vorherbestlmmbare Abstände über die Oberfläche des Schaltungeträgers vor.
Das erfittdungsgemässe Verfahren wird nun anhand von Pig· 3» 4 und 5 beschrieben.
Xn Flg. 3 1st die su behandelnde Sohaltungsplatte 9 mit 8chaltungsträger 10» Schaltung 11 und Schaltungselementen 20 mit untenliegender Schaltung 11 am linken Ende angedeutet, und swer vor Eintritt in ein erstes FloflmittelbajM 30, welches in bekannter Weise eine Säuberung des Schaltungstrflgers bewirkt und die Verbindung zwischen den Abschnitten 14 der Aneehlufldrlhte und der Schaltung vorbereitet. Im AnschluO an dieses Fluflmittelbad wird die Sohaltungsplatte einer Schwall« Lötvorrichtung 31 zugeführt» wonach die Schaltungeplatte in ein/Zustand gemäss den Fig· 2 und 4 vorliegt·
In der zuletzt erwähnten Arbeltsphase kann eine Drahtvorrichtung 32 der vorerwähnten Art zur unterbrechung der Oberflächenspannung des geschmolzenen Lotes und zur Verminderung
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dor Ansatxhohe eingesetzt werden. Der Djfraht wird hierbei parallel su dem wellenförmigen Lotaehwall oowie in nächster MUmi desselben angeordnet» so dafl ein wesentlicher Teil der gebildeten Lotansltxe vor dem Erhärten entfernt wird. Wenn des Lot in dem Festzustand übergegangen ist» wird die Schal tang in der folgernden Bearbeitungsstation 33 wieder mit einem Fluftmlttelübersug versehen. Die· kann in einer Stellung der Sohaltungsplatte mit obenliegender oder untenliegender Sohaltungeoberfliehe durchgeführt wrden. Unabhängig von der während der «weiten Fluftmlttalbehandlung eingenommenen Lage der Schaltangsplatte 9 wird diese nun von den T-fÖrmigen Halterunge· gliedern 16 und 1· ergriffen und in die in Fig. 3 rechts son mas tisch angedeutete Lage mit obenliegender Sahaltungs-oberfllohe überführt.
Die Schalungsplatte wird nunalt einer Infrarot-Strahlungsquella 34 beaufschlagt» und «war für eine leitdauer, die sur Aufhellung des Lotes auf seinen Sehmeispunkt und sum lerflleflen der Spltsenabeehnitte dar Lotansltse ausreicht. Die genaue Bemessung dar leltdauer dieser wMrmabahandlung hingt von dar dwxeh dia Strahlungsquelle erseugten Oberfllchentemperatnr» dem 8ohmalBpunkt des Lotes und der von der Spltse der Lotansltse su beseitigenden Haterialmenge ab. Dia GrOBenvenainderung dar Lotanaätsa ist in Fig. S dargestellt.
Einige beispielhafte Verfahrensdaten warden la folgenden unter Besugnahme auf dia Dfinnaohlehtsohaltung gemlss Fig. € angegeben. Dar hiernach mit einer Schaltung 72 versehene Schaltungstrlger 73 ist in Unförmige Xlammarabsohnitte 7O* von Halterungeorganen 70 mechanisch arretiert eingesetzt. Die Halterungsorgane 70 aind durch ein Paar von Stangen 71 miteinander verbunden» die entsprechend den T-formigen Halterungsgliedern 16 und 18 des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sur Handhabung
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der Schal tangsplatte dienen· Nach den Umdrehen wird die
Schaltungsplatte genäse Flg. 6 mit eben x.B. 50 %-igen Sinn-Xndiualot nach den 8chwall-»L5tverfahren behandelt. In der
erfindungsgestässen Verfahrensaueführung werden die gesütss
Fig· 7 gebildeten Lotansätse 74 nit einem Flußmittel fibersogen (s.B. ein Alkoholhars-Flufinittel), worauf die Schaltungeplatte unter einer infrarotstrahlenden Quarslanpe hindurchgeführt und auf eine Oberflachentenperatur an der Schaltungaseite von etwa 110° C gebracht wird. Diese Temperatur liegt etwa 66° C Ober
Senselspunkt des Zinn-Xndiumlotea· Die OberflMchentenperator wird für eine Seitdauer von 5 bis 10 Sekunden nach de»
Schneisen der letzten Lotansfitse auf einem.Wert «wischen IBO0C und 200°C gehalten. Bei dieser Beispielsausftthrung wurde festgestellt, da6 eine Behandlung alt diesen Daten für eine
wesentliche Grössenverminderung der Lotansätse ausreicht» ohne das ein Verfließen des Lotes über die Schaltung auftritt.
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Claims (1)

  1. AnipcBohi
    λ. Verfahren tür Herstellung von Lötansohlüssen an elektrisch*· gohältn, wobei dl· schaltung alt «in·» untenllsgettdea Lötbad beaufschlagt wird« dadurch gekennzeichnet, da· dl· Schaltung nach der Beaufschlagung alt da« Lötbad umgedreht wird und da· dl· umgedreht· Sehaltimg sum 8ohB*lt«ii uad wmx QrOa-avmtndartmg va· während des Löten· gebildeten (If bis 21) einer Wärmebehandlung unterlegen wird·
    2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geketwaLchnet, da* dl· yerlötete Schaltung «or der Wärmebehandlung alt einem Flußmittel beaufschlagt wird·
    3· Verfahren nach AnsiJuoh 1 oder 2» dadurch gekennKelohnet* daB die müeaebehandlung alt Hilfe einer oberhalb der Schaltung ange&neten Infrarot-Strahlungsquelle durchgeführt wird.
    4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennieichnet, daJ ein Ilnn-Zndlualot verwendet wird und dal die Temperatur bsi der Hiraebehandlung auf etwa lfO° C erhöht wird·
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    BAD ORIGINAL
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