DE19607726A1

DE19607726A1 - Verfahren zur Vermeidung von Schäden beim Löten oberflächenmontierbarer Bauelemente (SMD's)

Info

Publication number: DE19607726A1
Application number: DE19607726A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl Phys Labatzke
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Schäden an oberflächenmontierbaren Bauelementen (SMD = Surface Mounted Devices, die Oberflächen aus isolierendem Material besitzen, beim Löten der Anschlüsse mit Hilfe von Wärmestrahlung.

Bei der Herstellung von elektronischen Schaltungen werden Bauelemente auf Platinen aufgelötet. Ein modernes Verfahren hierfür benutzt die sogenannten oberflächenmontierbaren Bauelemente, bei denen Bauelemente auf eine Platine so aufgesetzt werden, daß die Anschlüsse in auf die Platine maschinell mit Lot oder Lotpaste versehene Bereiche aufgesetzt werden und daß die Verlötung aller Anschlüsse durch Wärmeeinwirkung auf die Platine mit den Bauelementen erfolgt. Dieses Verfahren zur Herstellung von Schaltungen mit oberflächenmontierbaren Bauelementen ist beispielsweise in der Veröffentlichung von W. J. Maiwald in der Zeitschrift "Qualität und Zuverlässigkeit" 35 (1990), S. 227-230 beschrieben.

Zum Verlöten der oberflächenmontierbaren Bauelemente verwendete Verfahren sind beispielsweise in der Fachzeit schrift "productronic" 4 (1990) S. 16-24 zusammengestellt. Insbesondere bei Verwendung einer Infrarot-Lötanlage, wie sie auf S. 22 beschrieben ist, besteht ein Nachteil darin, daß die Teile der zu verlötenden Bauelemente bzw. der Platine ein unterschiedliches Absorptionsverhalten für die Wärmestrahlung aufweisen und so unterschiedliche Wärme belastungen beim Lötvorgang auftreten. Dies führt insbeson dere für größere Bauelemente, die beispielsweise aus in ein Kunststoffgehäuse eingeklebten oder eingegossenen induk tiven Bauelementen bestehen, dazu, daß sich durch die Hitzeeinwirkung die Bauelemente ausbeulen, wodurch deren Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden kann. Dieses Ausbeulen tritt insbesondere dann auf, wenn durch Lagerung in feuchter Atmosphäre Wasserdampf in das Kunststoffgehäuse bzw. das Gießharz eingedrungen ist und die beim Lötvorgang verdampfende Flüssigkeit eine Verformung des Bauelementes bewirkt.

Insbesondere bei derartigen Bauelementen mit bewickelten magnetischen Kernen, die in ein Kunststoffgehäuse einge bracht sind, war es daher zur Vermeidung von Ausbeulungen oder anderen Schäden erforderlich, entweder dafür zu sorgen, daß keine Lagerung in feuchtem Klima stattfindet oder eine aufwendige Trocknung vor der Verlötung vorzu nehmen. Eine andere Maßnahme ist auch die Anbringung von Entlastungsbohrungen in dem Kunststoffgehäuse, die allerdings den Nachteil haben, daß sie - bedingt durch unterschiedliche Toleranzen - entweder das Kunststoff gehäuse nicht ganz durchdringen oder das innenliegende Bauelement beschädigen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, derartige insbesondere bei einem Lötverfahren mit Strahlungswärme auftretende Schäden an oberflächenmontierbaren Bauelementen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest auf den besonders strahlungswärmebelasteten Teilen der Oberfläche des Bauelementes eine die Wärme strahlung reflektierende Folie vor dem Lötvorgang befestigt wird.

Ausführungsbeispiele sind in der Seitenansicht in Fig. 1 und 2 dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Platine 1, auf die ein Kunststoffgehäuse 2 mit innenliegendem Bauelement 3 aufgesetzt ist. Das Bauelement 3 kann dabei beispielsweise aus einer Drossel oder einem Transformator bestehen und in das Kunststoff gehäuse 2 eingeklebt oder eingegossen sein. Die Anschlüsse 4 und 5 sind auf die Platine 1 aufgelötet. Dieses Löten erfolgt durch Wiederaufschmelzen des Lotes 6, wodurch die Anschlüsse 4 mit dem Lot und der ebenfalls in das Lot hineinragenden, hier nicht dargestellten Leiterbahn verbunden werden. Beim Lötvorgang, insbesondere nach dem Infrarot-Lötverfahren, entsteht eine Wärmestrahlung, wie sie beispielsweise durch die Pfeile 7 angedeutet ist. Man sieht, daß insbesondere die in Fig. 1 oben dargestellte Oberfläche eine sehr starke Wärmebestrahlung erfährt. Hier ist nun eine die Wärmestrahlung reflektierende Folie 8 aufgebracht. Diese Folie 8 kann beispielsweise auf das Kunststoffgehäuse aufgeklebt, aufgedampft oder sonstwie an dem Gehäuse befestigt sein. Sie reflektiert einen großen Teil der Strahlung, so daß einerseits an den Anschlüssen 4 eine genügend große Wärme zum Verflüssigen des Lotes 6 vorhanden ist; andererseits jedoch auch bei relativ feuchtem Bauelement kein Aufwölben oder Aufplatzen erfolgen kann. Hierdurch kann beispielsweise die Trocknung des Bauelementes vor dem Auflöten oder das Anbringen von Entlastungsbohrungen vermieden werden.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der die Folie 8 drei Seiten des Kunststoffgehäuses 2 umschließt, so daß eine noch weitergehende Abschirmung des Bauelementes gegenüber der Wärmestrahlung vorgenommen werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf oberflächenmontierbare Bauelemente beschränkt, die Induktivitäten enthalten.

Außerdem können auch andere Formen der Bauelemente durch Aufkleben von Folie auf entsprechend wärmebelastete Teile der Oberfläche geschützt werden.

Auf diese Weise ermöglicht es die Erfindung, einen system immanenten Nachteil von mit Wärmestrahlung arbeitenden Lötverfahren z. B. dem Infrarotlötverfahren zu vermeiden, der im unterschiedlichen Absorptionsverhalten der sich auf der Platine befindlichen Teile besteht.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn man eine Aluminiumfolie mit beispielsweise 0,03 mm Dicke verwendet. Aber auch beschichtete metallische Oberflächen an den verwendeten Gehäusen können den erfindungsgemäßen Effekt erzielen.

Wenn Bauelemente in ein Gehäuse beispielsweise mit Hilfe von Gießharz eingegossen werden, ist es besonders vorteil haft, die Folie unmittelbar nach dem Einguß aufzubringen, bevor noch Feuchtigkeit in das Kunststoffgehäuse bzw. in das Gießharz eindringen kann. Hier hat die Folie - insbesondere wenn sie auch die Seitenteile des Gehäuses abdeckt, wie in Fig. 2 dargestellt - zusätzlich zur Verminderung der Wärmebelastung des Bauelementes beim Lötvorgang den Effekt einer Feuchtigkeitssperre.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung von Schäden an oberflächen montierbaren Bauelementen (SMD = Surface Mounted Devices), die Oberflächen aus isolierendem Material besitzen, beim Löten der Anschlüsse (4) mit Hilfe von Wärmestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf den besonders strahlungswärmebelasteten Teilen der Oberfläche des Bau elementes (3) eine die Wärmestrahlung reflektierende Folie (8) vor dem Lötvorgang befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei in Kunststoffgehäuse (2) eingebetteten induktiven Bauelementen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß es an oberflächenmontierbaren Bauelementen verwendet wird, deren Anschlüsse unter Zuhilfenahme von Infrarotstrahlung auf eine Platine (1) gelötet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß eine die Wärmestrahlung reflektierende Folie (8) auf einer der Platine (1) parallele Oberfläche des Bauelementes (3) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (3) auf allen der Platine (1) nicht unmittelbar zugewandten Oberflächen mit einer die Wärmestrahlung reflektierenden Folie (8) versehen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Folie (8) auf die Oberflächen aufgeklebt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Verwendung eines oberflächenmontierbaren Bauelementes, das in Gießharz eingegossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufkleben der die Wärmestrahlung reflektierenden Folie unmittelbar im Anschluß an das Aushärten des Gießharzes vorgenommen wird, so daß eine Diffusion von Wasserdampf in das Gehäuse vermieden wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Folie aus einer auf das Gehäuse aufgebrachten Metallschicht besteht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Folie aus einer Aluminiumfolie besteht.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des oberflächen montierbaren Bauelementes mit einer aufgedampften Schicht aus einem reflektierendem Material versehen ist.