DE1922652B2 - Verfahren zur herstellung von loetanschluessen - Google Patents

Description

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stärker bemessen werden, was sowohl ferttgungstech- Weise festgelegt und beträgt z, B, etwa 25,4 mm,

nisch wie auch hinsichtlich der geringen Leiter- Diese Anschlußdrähte sind parallel zum Schaltungs-

abstände bei Miniaturschaltungen unerwünscht ist. träger abgebogen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung Bei der Anordnung nach F i g. 1 und 2 handelt es eines Verfahrens zur Herstellung von Lötanschlüssen 5 sich um eine übliche Schalungsplatte, jecjcch ist heran elektrischen Schaltungen, mittels dessen störende vorzuheben, daß die Erfindung ebenso auch auf Lotzapfen ohne Schwächung der Lötstellen, aber Dünnschicht- und Dickschichtschaltungen anwendbar auch chne umständliche Nacharbeiten beseitigt wer- ist. In beiden Fällen wird jeweils nur eine Seite des den können. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Schaltungsträgers behandelt, wobei im wesentlichen Aufgabe kennzeichnet sich bei einem Verfahren der io nur Verbindungen zwischen Leitbahnen an Stelle von eingangs erwähnten Art dadurch, daß das Substrat Verbindungen zwischen Schaltungseleraenten und nach der Beaufschlagung mit dem Lötbad für die Leitbahnen bzw. Anschlußleitern herzustellen sind.
Schmelzbehandlung umgedreht wird und daß die Lot- T-förmige Glieder 16 und 18 sind beim dargestellmasse im Bereich der Schaftabschnitte der Lotzapfen ten Ausführungsbeispiel zur Halterung der Schalim wesentlichen gleichzeitig zum Schmelzen und zum 15 tungsplatte 9 während der Durchführung des Lötvor-Zurückfließen unter Schwerkraftwirkung gegen die ganges und während der Beseitigung oder Reduzie-Basisabschnitte der Lotzapfen gebracht wird. rung von Lotzapfen vorgesehen, wobei diese .Halte-

Eine solche Verfahrensweise läßt sich auch in der rungsglieder an den Ka, .;n des Schaltungsträgers an-

Durchlauf-Serienherstellung von Schaltungsplatten greifen. Die Halterungsgher'er bestehen aus einem ge-

mi! vorteilhaft geringem Aufwand einfügen und ver- 20 eigneten Material, z. B. korrosionsfestem Stahl, wel-

ursacht keine aufwendigen Nacharbeiten an den ein- ches von dem geschmolzenen Lot rieht benetzt wird,

zelnen Lötstellen. Es lassen sich nämlich sämtliche Die Schaltungsplatte 9 gemäß Fig. 1 wird umge-

Lotzapfen einer Schaltungsplatte od. dgl. in einem dreht und über eine Schwall-Lötvorrichtung geführt

einzigen, kurzen Arbeitsgang bei obenliegender An- sowie hierbei mit geschmolzenem Lot überzogen, wel-

schlußseite der Schallungsplatte durch eine entspre- 25 ches nach dem Erkalten die an der Oberfläche des

chende Erwärmung beseitigen, wobei die in den Schaltungsträgers austretenden Abschnitte 14 der An-

Schaftabschnitten der Lotzapfen enthaltene Lotmenge schlußdrähte zwischen den Schaltungselementen (in

nicht abgetrennt, sondern der Lötstelle wieder züge- Fig. 3 allgemein mit 20 bezeichnet) elektrisch und

führt wird. Es ergeben sich so ohne überschüssigen mechanisch mit der Schaltung verbindet. Fig. 2 zeigt

Lotauftrag ausreichend bemessene und einwandfreie 30 die Schaltungsplatte nach dem Schwall-Löten, wobei

Lötstellen. sich spitz auslaufende Lotzapfen 19 und tropfenför-

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungs- mig endende Lotzapfen 21 gebildet haben. Alle diese

beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise angedeuteten Formen von Lotzapfen

näher erläutert. Hierin zeigt ragen in zufälligerweise um nicht vorherbestimmbare

Fig. I eine perspektivische Ansicht einer gedruck- 35 Abstände über die Oberfläche des Schaltungsträgers

ten Schaltungsplatte mit durch den isolierenden Schal- vor.

tunfiträger geführten Ar.schlußleitungen der Schal- Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an

tungsclcmente im Zustand vor dem Löten. Hand von F i g. 3, 4 und 5 beschrieben.

F i g. 2 die Schaltungsplatte gemäß F i g. 1 in um- In F i g. 3 ist die zu behandelnde Schaltungsplatte 9 gedrehter Lage, ebenfalls in perspektivischer Dar- 40 mit Schaltungsträger 10, Schulung II und Schalstellung, tungselementen 20 mit untenliegender Schaltung 11

Fi g. 3 ein Blockdiagramm der Arbeitsphasen einer am linken Ende angedeutet, und zwar vor Eintritt in

Ausführungsform des erfinckingsgcmäßeii Verfahrens, ein erstes Flußmittclbad 30, welches in bekannter

Fi g. 4 und 5 je eine perspektivische Teildarstellung Weise eine Säuberung des Schaltungsträgers bewirkt

eier Schaltungsplatte gemäß F i g. 2 im Zustand vor 45 und die Verbindung zwischen den Abschnitten 14 der

und nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Anschlußdrähte und der Schaltung vorbereitet. Im

Verfahrens, Anschluß an dieses Flußmittelbad wird die Schal-

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Dünn- tungsplatte einer Schwall-Lötvorrichtu.ng 31 zuge-

ichichtschaltung mit Schaltungsträger vor der Lot- führt, wonach die Schaltungsplatte in einem Zustand

beaufschiagung und 5" gemäß den Fi g. 2 und 4 vorliegt.

Fi g. 7 eine in üblicher Weise hergestellte Lötstelle Tn der zuletzt erwähnten Arbeitsphase kann zu-

Innerhalb der Schaltung gemäß Fig. 6. sätzlich eine Drahtvorrichtung 32 der in der Ein-

Dic gedruckte Schaltungsplatte 9 gemäß F i g. 1 leitung erwähnten Art zur Unterbrechung der Ober-

limfaßt einen isolierenden Schaltungsträger IO als flächenspannung des geschmolzenen Lotes und zur

Substrat mit hierauf angebrachter, gedruckter Schal- 55 Vermin·'.erung der Ansatzhöhe eingesetzt werden. Der

lung U. bestehend aus einzelnen Leitbahnen Jl'. Die Draht wird hierbei parallel zu dem wellenförmigen

einzelnen Leitbahnen umfassen je einen Abschnitt, Lotschwall sowie in nächster Nähe desselben ange-

der zu einem der Anschlußkontakte Ha₁ XIb₁ Mc, ordnet, so daß ein wesentlicher Teil der gebildeten

12d und 12e führt. Letztere verbinden die Schal- Lotzapfen vor dem Erhärten entfernt wird. Wenn das

tungsplatte elektrisch und mechanisch mit einem nicht 60 Lot in den Festzustand übergegangen ist, wird die

dargestellten Chassis od. dgl. Auf der zur gedruckten Schaltung in der folgenden Bearbeitungsstation 33

Schaltung entgegengesetzten Oberfläche des Schal- wieder mit einem Flußmittelüberzug versehen. Dies

tungsträgers 10 ist eine Mehrzahl von Schaltungs- kann in einer Stellung der Schaltungsplatte mit oben-

elementen angeordnet, z. B. ein Widerstand 13 mit liegender oder untenliegender Schaltungsoberfläche

durch öffnungen im Schalungsträger und in den be- 65 durchgeführt werden. Unabhängig von der während

nachbarten Leitbahnen der Schaltung geführten An- der zweiten Flußmittelbehandlung eingenommenen

schlußdrähten 15. Die Länge der freiliegenden Ab· Lage der Schaltungsplatte 9 wird diese nun von den

schnitte 14 der Anschlußdrähte 15 ist in bestimmter T-fürmigen Halterungsgliedern 16 und 18 ergriffen

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und in die in F i g. 3 rechts schematisch angedeutete Lage mit obenliegender Schaltungsoberfläche überführt.

Die Schalungsplatte wird nun mit einer tnfrarot-Strahlungsquelle 34 beaufschlagt, und zwar für eine Zeitdauer, die zur Aufheizung des Lotes auf seinen Schmelzpunkt und zum Zerfließen der Spitzenabschnitte der Lotzapfen ausreicht. Die genaue Bemessung der Zeitdauer dieser Wärmebehandlung hangt von der durch die Strahlungsquelle erzeugten Oberfläehentemperatur, dem Schmelzpunkt des Lotes und der von der Spitze der Lötansätze zu beseitigenden Materiälmenge ab. Die Größenverminderung der Lotzapfört ist iri Fig. 5 dargestellt.

Einige beispielhafte Verfahrensdaten werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Dünnschichtschaltung gemäß Pi g. 6 angegeben. Der hiernach mit einer Schaltung 72 versehene Schaltungsträger 73 ist in U-förmige Klammerabschnitte 70' von Halterung** organe» 70 mechanisch arretiert eingesetzt. Die HaU terungsorgane 70 sind durch ein Paar von Stangen 71 miteinander verbunden, die entsprechend den T-förmigen Halterungsgliedern 16 und 18 des vofangehenc beschriebenen AusfUhrungsbeisptels ZUr Handhabung der Schaltungsplatte dienen. Nach dem Umdreher wird die Schaltungsplatte gemäß F i g. 6 mit einerr

S z. B. 5O°/oigen Zinn-Indiumlot nach dem Schwall Lötverfahren behandelt. In der beispielsweise be schriebenen Verfahrensausführung werden die gemHC Fig. 7 gebildeten Lotzapfen 74 mit einem Flußmitte Überzogen (z. B. ein Alkoholharz-Flußmittel), woraul

die Schaltungsplatte unter einer infrarotstrahlender Ouarzlampe htndurchgefUhrt und auf eine Ober flächentertiperatuf an der Schaltungsseite von etW£ 19O⁰C gebtacht wird. Diese fernperatur Hegt etwt 66° C über dem Schmelzpunkt des Zinn-lndlumlotes

is Die Oberflächentemperatur wird für eine Zeitdauei von 5 bis 10 Sekunden nach dem Schmelzen dei letzten Lotzapfen auf einem Wert zwischen 180 um 200°C gehalten. Bei dieser BelspielsftusfUhrunf wurde festgestellt, daß eine Behandlung mit dieser

to Daten für eine wesentliche Orößenverminderung dei Lötzapfen ausreicht, ohne daß ein Verfließen de: Lotes Über die Schaltung auftritt.

Hierzu l Blut Zeichnungen

Claims (4)

1 2 schreitend über die gesamte Ausdehnung der AnPatentansprüche: schlußfläche benetzt wird. In allen Fällen bilden sich an den Anschlußstellen Lotzapfen, die allgemein un-

1. Verfahren zurHerstellung von Lötanschlussen erwünscht sind, insbesondere aber zu elektrischen an elektrischen Schaltungen, die auf einem Sub- 5 Kurzschlüssen innerhalb der Schaltung bzw, zwischen strat angeordnet sind, wobei die Schaltung mit benachbarten Schaltungsplatten führen können. Die einem untenliegenden Lötbad beaufschlagt und Bildung von Lotzapfen hat daher nicnt nur eine veranschließend einer Schmelzbehandlung zur Besei- gleichsweise hohe Ausschußquote, sondern auch eine tigung von gebildeten Lotzapfen unterzogen wird, Erhöhung des zulässigen Mindestabstandes zwischen dadurch gekennzeichnet, daß das Sub- ίο benachbarten Schaltungsplatten zur Folge, was der strat nach der Beaufschlagung mit dem Lötbad allgemein angestrebten Miniaturisierung entgegenfür die Schmelzbehandlung umgedreht wird und steht.

daß die Lotmasse im Bereich der Schaftabschniti-j Es sind bereits verschiedene Maßnahmen vorge-

der Lotzapfen im wesentlichen gleichzeitig zum schlagen worden, weiche die Bildung von Lotzapfen

Schmelzen und zum Zurückfließen unter Schwer- 15 ganz oder teilweise verhindern sollen. Beispielsweise

kraftwirkung gegen die Basisabschnitte der Lot- ist die Aufbringung von verschiedenen organischen

zapfen gebracht wird. Substanzen auf die Oberfläche des geschmolzenen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Lotes vorgeschlagen worden, wodurch die Höhe des kennzeichnet, daß die verlötete Schaltung vor der Lotes bzw. der Zapfen reduziert werden soll. Damit Wärmebehandlung mit einem Flußmittel beauf- 20 sind jedoch unerwünschte Nebenerscheinungen verschlagt wird. bunden, z. B. Rauchbildung und Verschmutzung der

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Löteinrichtungen, insbesondere der Lotpumpe bei gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung mit Anwendung von Schwall-Lötverfahren. Weiterhin Hilfe einer oberhalb der Schaltung angeordneten wurde bereit=, eine Beaufschlagung der Schaltungs-Tnfrarot-Strahlungsquelle durchgeführt wird. 25 platten mit Schwingungen erprobt, wodurch die Ober-

4. Verfahren nach einem der vorangehenden flächenspannung des geschmolzenen Lotes und damit Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Größe der sich bildenden Lotzapfen vermindert Zinn-Indiumlot verwendet wird und daß die Tem- werden sollte. Derartige Schwingungen haben jedoch peratur bei der Wärmebehandlung auf etwa leicht die Bildung von kalten Lötstellen sowie bei 190° C erhöht wird. 3° Dünnschichtschaltungen unter Umständen auch eine

Verschiebung der Leiter zur Folge. Kalte Lötstellen entstehen insbesondere dann, wenn das Lot während

des Erkaltens in bezug auf die zugehörigen Anschlußelemente bewegt wird. Eine solche Lötstelle kann bei 35 Beobachtung mit dem Auge einwandfreies Aussehen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstcl- zeigen, während tatsächlich dne einwandfreie eleklung von Lötanschlüssen an elektrischen Schaltungen, trische Kontaktverbindung nicht besteht. Im Interesse die auf einem Substrat angeordnet sind, wobei die der Ausschußverminderung und der Betriebssicher-Schaltung mit einem untenliegenden Lötbad beauf- heit der hergestellten Schaltungen mußte man daher schlagt und anschließend einer Schmelzbehandlung 4« auch auf diese Abhilfen verzichten. Andere Vorzur Beseitigung von gebildeten Lotzapfen unterzogen schlage laufen auf die Anwendung von mechanischen wird. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang an Elementen, und zwar von dünnen, aufgespannten die Lötvorgänge bei der Herstellung von gedruckten Drähten hinaus, über welche die Schalungsträger in Schaltunusp'.atten zu denken, wobei flächenhafte Leit- einem solchen Abstand geführt werden, daß der bahnen auf einem plattenartigen Substrat angeordnet 45 Draht um ein geringes Maß in das Lötbad eingreift sind und Anschlüsse für die in der Schaltung vorge- und so die Oberflächenspannung des gebildeten Lotsehenen Bauelemente wie Widerstände, Kondensate- zapfens unterbricht. Hiermit läßt sich zwar eine Verren u. dgl. bilden. Aber auch andere Substrate, z. B. minderung der Ansatzhöhe erreichen, die jedoch in Solche aus Glas oder Keramik, sowie andersartige manchen Fällen im Hinblick auf die gegebenen Ab-Lcitergebilde wie Dünnschichtschaltungen u. dgl. ge- 5" standsverhältnissc nicht ausreicht,
hören zum Anwendungsgebiet der Erfindung. Aus der deutschen Patentschrift 1 225 947 ist es Zur Fertigstellung von Schaltungen bzsv. Schal- bekannt, die beim Schwall-Löten von Schaltungstungsplatten der vorgenannten Art ist es allgemein platten gebildeten Lotzapfen durch Abschmelzen zu erforderlich. Anschlußleiter od. dgl. mit den Leit- beseitigen. Es handelt sich hierbei um eine Nachhahnen der Schaltung zu verbinden und so eine ar- 55 bearbeitung der einzelnen Lötstellen, d. h. um einen heitsfähige Gesamtschaltung herzustellen. So werden vergleichsweise zeitraubenden und aufwendigen Aretwa die Anschluß!eiter der vorgesehenen Schaltungs- beitsgang, der insbesondere bei der Serienfertigung elemente mit den zugehörigen Anschlußstellen der unerwünscht ist. Außerdem haftet diesem Verfahren Leitbahnen in der Weise verlötet, daß die Schaltungs- der Nachteil an, daß die in den Zapfen enthaltene platte mit den durch entsprechende Plattenbohrungen 60 Lotmenge bei hängender Anschlußseite der Schalgefiihrten Anschlußleitern und mit nach unten gerich- tungsplatte während der Übergangsphase zwischen teter Anschlußseite von oben her einem Lötbad zu- dem flüssigen und festen Zustand des Lotee den zugefülirt wird, wobei die Anschlußstellen mit dem ge- gehörigen Lötstellen entzogen wird. Wenn die Lotschmolzenen Lot In Berührung treten. Insbesondere zapfen nun mittels eines Lötkolbens od. dgl, durch kommt hierfür das sogenannte »Schwall-Lötverfah- H Abschmelzen entfernt werden, so bleibt die Lotrnenge ren« in Betracht, bei dem die mit ihrer Anschlußseite den Lötstellen entzogen und letztere werden somit in geringem Abstand von der Lötbadoberfläche vor- entsprechend geschwächt. Der Lotauftrag muß daher rückende Schaltungsplatte durch den Lotschwall fort- bei einer solchen Verfahrensweise von vornherein