DE19754470C2

DE19754470C2 - Verfahren und Anordnung zum Löten eines elektrischen Bauelementes flacher Bauform

Info

Publication number: DE19754470C2
Application number: DE19754470A
Authority: DE
Inventors: Henry Thurmann; Hartmut Reuter; Ulrich Wittreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: DE19754470A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten eines elektronischen Bauelementes flacher Bauform mit unterhalb des Bauelementes liegenden Lötanschlüssen auf eine Leiterplatte, bei dem als Wärmezuführungseinrichtung eine Vorrichtung mit einer in ihren Abmessungen dem jeweiligen Bauelement ent sprechenden, beheizten Platte verwendet, und die Vorrichtung mit der beheizten Platte derart an das jeweilige Bauelement herangeführt wird, daß durch Wärmeübertragung über das Bau element dessen Lötanschlüsse aufgeschmolzen werden.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der deutschen Patenschrift DD 262 115 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird zum Löten eines elektronischen Bauelements flacher Bauform auf eine Leiterplatte als Wärmezuführungseinrichtung eine Vorrichtung mit einer elektrisch beheizten Platte verwendet, die zum Lö ten des elektronischen Bauelementes an dieses dicht herange führt wird.

Ein anderes bekanntes Verfahren läßt sich z. B. mit einer of fenkundig vorbenutzten Gasdüse des Typs N 1076 K 1076 der Firma ZEVAC durchführen. Bei diesem bekannten Verfahren wird zum Löten eines elektronischen Bauelementes flacher Bauform, bei dem es sich um ein BGA (BALL-GRID-ARRAY)-Bauelement han delt, dem jeweiligen Bauelement über eine Gasdüse mit auf das Bauelement abgestimmten Abmessungen Heißgas zugeführt. Dabei ist die Gasdüse als Wärmezuführungseinrichtung derart ausge bildet, daß sie seitlich über die Kanten des jeweiligen elek tronischen Bauelementes bis zur Leiterplatte hinausreicht, so daß die unterhalb des Bauelementes befindlichen Lötanschlüsse mit dem Heißgas beaufschlagbar sind. Es wird dadurch das Lot an den einzelnen Lötstellen flüssig und das jeweilige Bau element kann im Falle eines Auslötens von der Leiterplatte abgenommen werden. Dazu dient bei dem bekannten Verfahren eine Unterdruckgreifeinrichtung für das jeweilige Bauelement, die in die Wärmezuführungseinrichtung bzw. Gasdüse integriert ist.

Ferner ist aus der US-Patentschrift US 5,553,768 A eine Vor richtung zum Löten eines elektrischen Bauelementes bekannt, das von einer unteren Ausnehmung eines Blockes der bekannten Vorrichtung aufgenommen ist, wenn diese auf einen Träger für das zu lötende Bauelement aufgesetzt ist. Die bekannte Vor richtung ist mit einem Heißgaszuführungsrohr versehen, das den Block vollkommen umfaßt; über einen seitlichen Kanal im Block ist Heißgas bis zu dem Träger des zu lötenden Bau elementes führbar. Um ein seitliches Austreten von Heißgas zu vermeiden, ist das Rohr auf den Träger des Bauelementes auf gesetzt. Das Heißgas strömt durch den genannten Kanal und durch seitliche Schlitze oberhalb des Trägers für das Bauele ment zu den Lötpunkten und führt dabei zu der erforderlichen Erwärmung der Lötpunkte. Über einen Austrittskanal wird das Heißgas weggeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Löten eines elektronischen Bauelementes flacher Bauform mit unterhalb des Bauelementes liegenden Lötanschlüssen auf eine Leiterplatte vorzuschlagen, mit dem sich eine Wärmezufuhr zu dem jeweiligen Bauelement gezielt unter nur geringer Erwär mung benachbarter Bauelemente auf der Leiterplatte besonders wirtschaftlich erreichen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein gangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Platte mit Heißgas beheizt.

Es ist zwar aus dem "Patent Abstract of Japan", E-885, Feb ruar 7, 1990, Vol. 14/Nr. 67 bekannt, bei einem Verfahren zum Ersetzen elektronischer Komponenten auf einer Leiterplatte Heißgas zuzuführen, jedoch wird bei diesem Verfahren eine Düse zur Heißgaszuführung und keine mit Heißgas beheizte Platte verwendet.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Platte bei entsprechender Ausgestaltung der sie tra genden Vorrichtung an ihrer Gas-Anschlußseite auch in Anlagen verwendet werden kann, wie sie handelsüblich sind.

Als vorteilhaft wird es ferner angesehen, wenn bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren eine beheizte Platte mit integrierter Unterdruckgreifeinrichtung für das elektronische Bauelement verwendet wird, weil in diesem Falle sowohl beim Einlöten wie auch beim Auslöten eines elektronischen Bauelementes keine zusätzliche Transporteinrichtung für das Bauelement zur Lei terplatte bzw. von der Leiterplatte fort erforderlich ist.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anordnung zum Lö ten eines elektronischen Bauelementes flacher Bauform mit un terhalb des Bauelementes befindlichen Leitanschlüssen auf ei ne Leiterplatte mit einer in ihren Abmessungen auf das Bau element abgestimmten Wärmezuführungseinrichtung. Eine solche Anordnung ist eingangs erwähnt.

Um eine solche Anordnung unter Sicherstellung einer guten Wärmezufuhr hinsichtlich ihrer Wärmezuführungseinrichtung einfach herstellen zu können, endet erfindungsgemäß an der vom jeweiligen Bauelement abgewandten Seite der beheizten Platte ein Heißgaszuführungsrohr mit seitlichen Heißgasdurchgangsöffnungen.

Um die Platte möglichst gleichmäßig mit dem Heißgas beheizen zu können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein Gas leitblech einerseits mit einem Mantelteil am äußeren Rand der beheizten Platte und andererseits mit einem scheibenförmigen Deckelteil am Heißgaszuführungsrohr befestigt ist und wenn im Gasleitblech Heißgasaustrittsöffnungen vorhanden sind.

Besonders gut läßt sich eine gleichmäßige Beheizung der Platte mit Heißgas dann erreichen, wenn innerhalb des Gas leitbleches Gasleitzylinder zur Erzielung einer mäanderförmi gen Heißgasführung im Innern des ringförmigen Gasleitbleches angeordnet sind.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Längsschnitt durch die wesentlichen Bestandteile einer erfin dungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein zu lötendes Bauelement auf einer Leiter platte dargestellt.

In der Figur ist als Wärmezuführungseinrichtung eine Vorrich tung 1 dargestellt, die an ihrem in der Figur unteren Ende eine beheizte Platte 2 aufweist. Der beheizten Platte 2 wird über ein Heißgaszuführungsrohr 3 Heißgas in Richtung der Pfeile 4 und 5 zugeführt. Das Heißgaszuführungsrohr 3 ist an seinem in der Figur unteren Ende mit seitlichen Heißgasdurch gangsöffnungen versehen, die im dargestellten Beispiel von einem umlaufenden Öffnung 6 gebildet sind, weil das Heißgas zuführungsrohr 3 oberhalb der beheizten Platte 2 endet. Ge halten ist das Heißgaszuführungsrohr 3 in der gezeigten Lage durch ein Gasleitblech 7, das ein Mantelteil 8 und ein schei benförmiges Deckelteil 9 aufweist. Mit dem unteren Rand des Mantelteils 8 ist das z. B. ringförmige Gasleitblech 7 am Au ßenrand der beheizten Platte 2 befestigt; mit dem scheiben förmigen Deckelteil 9 ist das Gasleitblech 7 im Bereich einer inneren Öffnung 10 des scheibenförmigen Deckelteils 9 mit dem Heißgaszuführungsrohr 3 verbunden.

Wie die Figur ferner erkennen läßt, befinden sich innerhalb des Gasleitbleches 7 Gasleitzylinder 11 und 12 in einer der artigen Anordnung, daß das Heißgas mäanderförmig innerhalb des Gasleitbleches 7 strömt und dabei die Platte 2 gleichmä ßig erwärmt. Über Heißgasaustrittsöffnungen 13 und 14 z. B. im scheibenförmigen Deckelteil 9 verläßt das Heißgas nach Er wärmung der Platte 2 die Vorrichtung 1 nach oben hin.

Wie die Figur ferner zeigt, verläuft innerhalb des Heißgaszu führungsrohres 3 ein Saugstutzen 15 einer Unterdruckgreifein richtung für ein zu lötendes, elektronisches Bauelement 16 flacher Bauform. Der Saugstutzen 15 setzt sich als Durch gangsöffnung 17 in der beheizten Platte 2 fort und mündet dem jeweiligen elektronischen Bauelement 16 gegenüber.

Die Vorrichtung 1 ist an ihrem in der Figur oberen Ende mit einem Düsenoberteil 18 verbunden, über das sowohl der Saug stutzen 15 als auch das Heißgaszuführungsrohr 3 mit einer Lötstation verbunden sind, in der ein nicht dargestellter Un terdruckerzeuger über einen Anschlußstutzen 19 mit dem Saug stutzen 15 und eine ebenfalls nicht dargestellte Heißgaser zeugereinrichtung über ein Verbindungsrohr 20 mit dem Heiß gaszuführungsrohr 3 verbunden sind.

Wie die Figur ferner zeigt, ist das Bauelement 16 in dem dar gestellten Ausführungsbeispiel über Lötstellen 21 mechanisch und elektrisch mit einer Leiterplatte 22 verbunden, wobei sich die Lötstellen unterhalb des Bauelementes 16 befinden. Dicht neben dem Bauelement 16 befinden sich in der Regel auf der Leiterplatte 22 weitere (nicht dargestellte) elektroni sche Bauelemente.

Mit der in der Figur dargestellten Vorrichtung erfolgt bei spielsweise ein Auslöten des elektronischen Bauelementes 16 flacher Bauform in der Weise, daß in einem ersten Schritt zu nächst die Vorrichtung 1 mit der beheizten Platte 2 dicht über dem Bauelement 16 positioniert wird. In dieser Position gibt die durch das Heißgas beheizte Platte 2 an das Bau element 16 Wärme ab, die auch zu den Lötstellen 21 übertragen wird. Das dort befindliche Lot wird daraufhin flüssig, so daß das Bauelement 16 von der Leiterplatte 22 abgehoben werden kann. Dies geschieht dadurch, daß durch Beaufschlagung des Bauelementes 16 mit einem Unterdruck über die Leitung 19 und den Saugstutzen 15 das elektronische Bauelement 16 an die Unterseite der beheizten Platte 2 gesaugt wird. Anschließend wird die gesamte Vorrichtung 1 in nicht dargestellter Weise von der Leiterplatte 22 unter Mitnahme des elektronischen Bauelementes 16 entfernt. Das Bauelement 16 ist damit ausge lötet.

Das Einlöten beispielsweise eines Ersatz-Bauelementes erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, indem das an die beheizte Platte 2 angesaugte Bauelement an der vorgegebenen Stelle auf der Leiterplatte 22 positioniert wird. Durch Wärmeabgabe von der beheizten Platte 2 wird das Lot an den Lötstellen 21 erwärmt und damit der Lötvorgang durchgeführt. Nachdem der Unterdruck in Saugstutzen 15 abgestellt worden ist, läßt sich die Vorrichtung 1 von der Leiterplatte 22 entfernen; das Ersatz bauelement ist eingelötet.

Claims

1. Verfahren zum Löten eines elektronischen Bauelementes (16) flacher Bauform mit unterhalb des Bauelementes liegenden Lötanschlüssen auf eine Leiterplatte (22), bei dem

- als Wärmezuführungseinrichtung eine Vorrichtung (1) mit ei ner in ihren Abmessungen dem jeweiligen Bauelement (16) entsprechenden, beheizten Platte (2) verwendet wird, und
- die Vorrichtung (1) mit der beheizten Platte (2) derart an das jeweilige Bauelement (16) herangeführt wird, daß durch Wärmeübertragung über das Bauelement dessen Lötanschlüsse aufgeschmolzen werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Platte (2) mit Heißgas beheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- eine beheizte Platte (2) mit integrierter Unterdruck greifeinrichtung (15) für das elektronische Bauelement (16) verwendet wird.

3. Anordnung zum Löten eines elektronischen Bauelementes (16) flacher Bauform auf eine Leiterplatte (22) mit einer in ihren Abmessungen

- dem jeweiligen Bauelement (16) entsprechenden, beheizten Platte (2),

dadurch gekennzeichnet, daß

- an der vom jeweiligen Bauelement (16) abgewandten Seite der beheizten Platte (2) ein Heißgaszuführungsrohr (3) mit seitlichen Heißgasdurchgangsöffnungen (6) endet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein Gasleitblech (7) einerseits mit einem Mantelteil (8) am äußeren Rand der beheizten Platte (2) und andererseits mit einem scheibenförmigen Deckelteil (9) am Heißgaszufüh rungsrohr (3) befestigt ist und

- im Gasleitblech (8) Heißgasaustrittsöffnungen (13, 14) vorhanden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- innerhalb des ringförmigen Gasleitbleches (7) Gasleitzylin der (11, 12) zur Erzielung einer mäanderförmigen Heißgas führung im Innern des ringförmigen Gasleitbleches (7) ange ordnet sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

- die beheizte Platte (2) ein Durchgangsloch (17) mit einem angeschlossenen Saugstutzen (15) der Unterdruckgreifein richtung für das elektronische Bauelement (16) aufweist.