DE19807279A1 - Elektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Bauelement, das insbesondere zum Austausch eines defekten elektronischen Bauelementes in einer in Oberflä­ chenaufbautechnik (Surface Mount Technology, SMT) bestückten Baugruppe ge­ eignet ist, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauelementes.

Fertiggestellte elektronische Baugruppen in die eine Vielzahl von zum Teil teueren elektronischen Bauelementen auf einen Baugruppenträger, in der Regel eine Leiterplatte, gelötet sind, repräsentieren oftmals einen erheblichen wirtschaftlichen Wert. Wird nun nach Fertigstellen einer solchen Baugruppe eine Defekt festge­ stellt, beispielsweise eine fehlerhafte Lötverbindung oder ein interner Fehler eines der elektronischen Bauelemente, so muß das betroffene elektronische Bauele­ ment ausgebaut, gegebenenfalls ersetzt und erneut eingelötet werden. Dies wird insbesondere bei elektronischen Bauelementen, die in sogenannter Oberflächen­ aufbautechnik (Surface Mount Technology, SMT) auf die Leiterplatte gelötet sind, durch die heute übliche hohe Packungsdichte und durch die hohe Anzahl der Kontaktpins des elektronischen Bauelements erheblich erschwert.

So ist beispielsweise bei elektronischen Bauelementen in SMD (Surface Mount Device)-Ausführung, die eine Anordnung der Kontaktpins in einem zweidimensio­ nalen matrixförmigen Array aufweisen, beispielsweise das in der Zeitschrift "Markt & Technik", Nr. 4, vom 23.01.1998, auf S. 49, offenbarte Backplane- Steckverbindersystem, ein nachträgliches manuelles Einlöten der einzelnen Kon­ taktpins nicht mehr möglich, da die innenliegenden Kontaktpins von der Seite nicht mehr erreicht werden können. Hier muß dann auf Techniken zurückgegriffen werden, die beispielsweise aus der SMT bekannt sind (siehe z. B. Siemens- Firmenschrift "das Technologiehandbuch aus der Praxis für die Praxis", Messe­ ausgabe Productronica 1995). Ein solches bekanntes Austauschverfahren besteht beispielsweise darin, die Kontaktpads oder Kontaktflächen auf der Leiterplatte nach dem Ausbau des elektronischen Bauelements durch lokale Erwärmung zu­ nächst von überflüssigem Lot zu befreien und mit einer entsprechend angepaßten Schablone in Siebdrucktechnik erneut mit einem Lotdepot in Form eines Lotpa­ stenauftrages zu versehen. Ein definierter und gleichmäßiger manueller Auftrag der Lotpaste auf die Kontaktflächen ist jedoch unter den eingangs erwähnten Be­ dingungen nicht möglich. Die auf den Kontaktflächen entstehenden Lotdepots müssen aber eine definierte Form und ein definiertes Volumen haben, um fehler­ hafte Lotresultate zu vermeiden. Ein Überschuß an Lotpaste kann bei eng be­ nachbarten Kontaktflächen zu unerwünschten Kontaktbrücken führen. Ein Unter­ schuß an Lotpaste kann wiederum zu einer nicht ausreichenden Kontaktierung führen, da sich ein Teil des Lots beim anschließenden Lotprozeß, beispielsweise durch lokales Erwärmen des betroffenen Bauelementes, auf dem Kontaktpin ver­ teilt und nicht mehr zur Verbindung zwischen Kontaktpin und Kontaktfläche zur Verfügung steht. Durch die hohe Packungsdichte, d. h. die Tatsache, daß die elektronischen Bauelemente dicht beieinander auf der Leiterplatte angeordnet sind, führen somit die in der SMT bekannten Verfahrensweisen nur zu un­ befriedigenden Ergebnissen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauelement an­ zugeben, das als Austausch-Bauelement besonders leicht in bereits bestückte elektronische Baugruppen eingesetzt werden kann. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen elektronischen Bauelementes anzugeben.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Bauelementes gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß der Erfindung sind bei dem elektronischen Bauele­ ment die Kontaktpins jeweils mit einem vorgeformten Lotdepot versehen, das eine zum Aufsetzen auf eine Kontaktfläche eines Baugruppenträgers vorgesehene vorgegebene Auflagefläche aufweist.

Die Erfindung beruht dabei auf der Grundidee, nicht den Baugruppenträger, d. h. die Leiterplatte, mit dem Lot oder der Lotpaste zu versehen, sondern die Kontakt­ pins oder Anschlußbeine des elektronischen Bauelementes selbst, so daß das ein­ zulötende Bauelement seine Lötstellen gewissermaßen selbst mitbringt. Da das am Kontaktpin befindliche Lotdepot sowohl eine vorgegebene Form, d. h. ein vor­ gegebenes Volumen als auch eine vorgegebene, d. h. dem Anwendungszweck angepaßte Auflagefläche aufweist, ist sichergestellt, daß zwei grundlegende Er­ fordernisse für ein sicheres und fehlerfreies Einlöten des Bauelements erfüllt sind: Einerseits ist die im Lotdepot untergebrachte Lotmenge genau definiert, so daß ein sicherer Kontakt ermöglicht und das Ausbilden von Lotbrücken zu anderen Kontaktflächen vermieden ist. Andererseits ist das Lotdepot auch an seiner Aufla­ gefläche der Geometrie der Löt- oder Kontaktfläche angepaßt, so daß eine flächi­ ge Verteilung des Lots auf der gesamten Kontaktfläche herbeigeführt und vermie­ den wird, daß sich das Lot beim Aufschmelzen am Kontaktpin verteilt, so daß nur noch ein möglicherweise zu geringer Teil des Lots für die Verbindung zwischen dem Kontaktpin und der Kontaktfläche zur Verfügung steht.

Eine solche Vorkonfektionierung ist vorteilhaft beim Austausch eines elektroni­ schen Bauelementes in SMD-Ausführung (oberflächenmontierbares elektroni­ sches Bauelement), insbesondere für den Austausch Integrierter Schaltkreise in den Gehäuseformen QFP, PLLC, TSOP, DSSO usw., da das erfindungsgemäße elektronische Bauelement lediglich auf die freie und vorher vom Lot befreite Mon­ tagestelle aufgesetzt werden muß. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorbelotung der Kontaktpins bei elektronischen Bauelementen, bei denen die Kontaktpins dichtgepackt in einem zweidimensionalen matrixförmigen Array an­ geordnet sind, so daß es innenliegende oder verdeckte, d. h. von der Seite nicht zugängliche Kontaktpins aufweist, wie es beispielsweise beim eingangs erwähn­ ten Backplane-Steckverbinder der Fall ist.

Darüber hinaus ist es möglich, im am Kontaktpin befindlichen Lotdepot eine grö­ ßere Lotmenge unterzubringen, als dies bei der Anwendung der bekannten Drucktechnik auf den Kontaktflächen der Leiterplatte möglich wäre. Dies ist insbe­ sondere bei mechanisch belasteten elektronischen Bauelementen, beispielsweise Steckverbinder-Bauelemente, von Vorteil.

Die erfindungsgemäße Vorbelotung der Kontaktpins ist aber auch bei Bauelemen­ ten von Vorteil, die in Durchsteckmontage-Technik in elektronische Baugruppen eingebaut werden, da auch in diesem Falle vorkonfektioniert am Kontaktpin ange­ ordnete, beispielsweise ringförmige Lotdepots, die Lötsicherheit erhöhen und ein Einlöten eines solchen elektronischen Bauelements mit aus der SMT bekannten Techniken, beispielsweise dem Reflow-Verfahren, ermöglichen. Dies ist nicht nur beim Austausch sondern bereits bei der Fertigung einer in sogenannter Misch­ technik aufgebauten elektronischen Baugruppe günstig, da ein zusätzlicher Bear­ beitungsschritt, beispielsweise Schwallbadlöten, entfallen kann. Dies ist insbeson­ dere dann von Vorteil, wenn die Baugruppe nur noch wenige Durchsteckbauele­ mente, in der Regel passive Bauelemente, wie Steckkontakte oder Sockel, auf­ weist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein solches Baueelement, da es sich ferti­ gungstechnisch problemlos auf den Baugruppenträger löten läßt, bereits bei der Entwicklung komplexer elektronischer Baugruppen eingesetzt werden kann. Erfin­ dungsgemäß gestaltete Bauelemente sind auch mit zweidimensionaler verdeckter Anordnung der Kontaktpins für den manuellen Laboraufbau geeignet, so daß der Entwickler die in der Endmontage tatsächlich verwendete Bauform bereits im Prototypenbau einsetzen kann und somit in die Lage versetzt ist, Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit, der Signallaufzeiten, der Dämpfung etc. an einem realistischen Laboraufbau zu überprüfen.

Ein derartiges Bauelement ist außerdem für die Herstellung von dreidimensiona­ len Schaltungen, beispielsweise so genannten Moulded Interconnected Devices (MID) geeignet, bei denen die Kontaktflächen schwer zugänglich sind und sich beispielsweise in Vertiefungen befinden. Solche MIDs sind beispielsweise in Klein Wassink, R. J. K. und Verguld, M. M. F., Manufacturing Techniques for Surface Mounted Assemblies, Electrochemical Publications Ltd., 1995, S. 52-53 be­ schrieben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Auflagefläche des Lot­ depos eben, insbesondere liegen beim Vorhandensein mehrerer jeweils mit einem Lotdepot versehener Kontaktpins die Auflageflächen in einer gemeinsamen Ebe­ ne. Dies ist insbesondere für elektronische Bauelemente in SMD-Ausführung von Vorteil, die mit ihren Kontaktpins auf Kontaktflächen oder -pads einer ebenen Leiterplatte aufgesetzt werden. Da die Auflagefläche auch dann koplanar sind, wenn die Stirnflächen der Kontaktpins nicht exakt in einer gemeinsamen Ebene liegen, können die zu der Oberflächenaufbautechnik mit nicht exakter koplanaren Stirnflächen der Kontaktpins auftretenden Probleme vermieden oder entschärft werden.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit dem Verfahren gemäß Anspruch 4. Bei dem Verfahren zum Herstellen eines elektroni­ schen Bauelementes, insbesondere eines elektronischen Bauelementes in SMD-Ausführung, wird das elektronische Bauelement mit seinen Kontaktpins auf einen Bearbeitungsträger aufgesetzt, der eine der Anzahl und der geometrischen An­ ordnung der Kontaktpins entsprechende Anordnung von mit Lotpaste versehenen Vertiefungen enthält, wobei jeder Kontaktpin in die ihm zugehörige Vertiefung hinein ragt. Anschließend wird der mit dem elektronischen Bauelement bestückte Bearbeitungsträger zum Schmelzen der Lotpaste beheizt und bei geschmolzener Lotpaste derart bewegt, daß auf das elektronische Bauelement eine auf den Be­ arbeitungsträger gerichtete Beschleunigungskraft zumindest in einem Zeitab­ schnitt ausgeübt wird, in dem die geschmolzene Lotpaste erstarrt.

Durch die Form der Vertiefung, d. h. deren geometrische Gestalt und deren Volu­ men, wird sowohl die Menge des sich am Kontaktpin bildenden Lotdepots als auch dessen geometrische Form und insbesondere die Gestalt der Auflagefläche bestimmt. Durch die im aufgeschmolzenen Zustand bis zum Erstarren des Lots ausgeübte Beschleunigungskraft wird verhindert, daß das Lot am Kontaktpin hoch kriecht. Das flüssige Lot wird durch die Beschleunigungskraft in die Vertie­ fung gedrückt und nimmt beim Abkühlen die Form der Vertiefung an. Der Bearbei­ tungsträger geht mit dem Lot keine Verbindung ein, so daß das Lot nunmehr in einer definierten Formgebung an den Kontaktpins haftet. Die elektronischen Bau­ elemente können dann nach dem Abkühlen und dem Beenden der die Beschleu­ nigungskraft hervorrufenden Bewegung entnommen werden.

Insbesondere wird der mit dem elektronischen Bauelement bestückte Bearbei­ tungsträger zum Ausüben der Beschleunigungskraft zentrifugiert. Dies ermöglicht eine technisch einfache Realisierung der erforderlichen Beschleunigungskraft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Schmel­ zen der Lotpaste während oder insbesondere vor der Bewegung des Bearbei­ tungsträgers. Dies ermöglicht im letzteren Fall eine einfache stationäre Beheizung des Bearbeitungsträgers.

In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird der Bearbeitungsträger zum Erstarren der Lotpaste gekühlt. Dadurch kann der Abkühlungsprozeß zusätz­ lich beschleunigt und die insgesamt erforderliche Bearbeitungszeit verringert wer­ den.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von elektronischen Bauelementen, die zum Austauschen eines fehlerhaften Bau­ elementes einer elektronischen Baugruppe vorgesehen sind.

Das Verfahren eignet sich außerdem für die Belotung von Kontaktpins von Durchsteckbauteilen, so daß diese dann ebenfalls mit den in der SMT angewen­ deten Verfahren, beispielsweise den Reflow-Verfahren, angelötet werden können, so daß ein weiterer Verfahrensschritt nicht mehr notwendig ist.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält ei­ nen um eine Drehachse drehbar gelagerten Arm, an dessen von der Drehachse abgewandtem freien Ende eine Halterung für einen mit einem elektronischen Bau­ element bestückten Bearbeitungsträger schwenkbar derart gelagert ist, daß die bei einer Drehbewegung der Halterung um die Drehachse auf das Bauelement ausgeübte Zentrifugalkraft im wesentlichen senkrecht zur Bestückungsseite des Bearbeitungsträgers gerichtet ist. Eine solche Vorrichtung läßt sich einfach her­ stellen. Außerdem sind keine weiteren Maßnahmen zur Fixierung des elektroni­ schen Bauelementes auf dem Bearbeitungsträger notwendig, da der in der Halte­ rung befindliche Bearbeitungsträger mit seiner dem Bauelement zugewandten Seite bei der Rotation des Armes zwangsläufig senkrecht zur Zentrifugalkraft aus­ gerichtet wird, so daß das Bauelement auf den Bearbeitungsträger gepreßt wird.

Insbesondere enthält die Vorrichtung eine stationär angeordnete Wärmequelle zum Beheizen des ruhenden Bearbeitungsträgers. Dadurch ist der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:

Fig. 1 Die Anordnung der Lötflächen auf einer Leiterplatte für das eingangs erwähnte Backplane-Steckverbindersystem,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung zur Veranschaulichung der An­ ordnung der Lötflächen,

Fig. 3 ein elektronisches Bauelement in einem Querschnitt mit meh­ reren jeweils in einer Reihe angeordneten Kontaktpins,

Fig. 4 einen gemäß der Erfindung aufgebauten Bearbeitungsträger zur Aufnahme des elektronischen Bauelementes,

Fig. 5 den Bearbeitungsträger gemäß Fig. 4 mit in die Vertiefung ein­ gebrachter Lotpaste,

Fig. 6 den mit einem elektronischen Bauelement bestückten Bear­ beitungsträger,

Fig. 7 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in einer schematischen Darstellung während eines ersten Verfahrensschrittes,

Fig. 8 die Verteilung des Lots an den Kontaktpins des elektrischen Bauelements nach Durchführung des ersten Verfahrensschrit­ tes,

Fig. 9 die Vorrichtung gemäß Fig. 7 während eines zweiten Verfah­ rensschrittes,

Fig. 10 den mit dem Bauelement bestückten Bearbeitungsträger nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 11 das aus dem Bearbeitungsträger entnommene elektronische Bauelement,

Fig. 12 das auf eine Leiterplatte aufgelötete elektronische Bauele­ ment,

Fig. 13 einen Bearbeitungsträger, der zum Beloten mit einem für die Durchstecktechnik vorgesehenen erfindungsgemäß beloteten elektronischen Bauelement bestückt ist,

Fig. 14 das in eine Leiterplatte eingesteckte erfindungsgemäß belote­ te Bauelement gemäß Fig. 13.

Gemäß Fig. 1 ist eine Leiterplatte oder Baugruppenträger 2 mit einer Vielzahl eng benachbarter Löt- oder Kontaktflächen 4 (Kontaktpads) versehen, von denen in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Teil dargestellt ist, auf die die Kontaktpins eines elektronischen Bauelementes aufgelötet werden. Im Ausfüh­ rungsbeispiel nimmt der Baugruppenträger 2 vier der eingangs erwähnten Back­ plane-Steckverbindersysteme auf, die mit Hilfe eines in der SMT verwendeten Verfahrens, beispielsweise dem Reflow-Verfahren, aufgelötet werden.

In Fig. 2 ist deutlicher zu erkennen, daß die Kontaktflächen 4 in Form eines zwei­ dimensionalen matrixförmigen Arrays in mehreren parallel zueinander verlaufen­ den Reihen angeordnet sind. Die Größe der Kontaktflächen 4 beträgt im Ausfüh­ rungsbeispiel etwa 0,6 mm × 1 mm und der Mittenabstand in beiden Richtungen etwa 1,25 mm. In der Figur ist nun schematisch eine Situation veranschaulicht, bei der das einem solchen Array von Kontaktflächen 4 zugeordnete elektronische Bauelement vom Baugruppenträger 2 entfernt, d. h. ausgelötet, ist, wobei die da­ durch gebildete freie Fläche von weiteren auf dem Baugruppenträger 2 verblei­ benden elektronischen Bauelementen 6 umgeben ist. In einer solchen Situation ist das manuelle Einlöten der einzelnen Kontaktpins des elektronischen Bauelemen­ tes durch die verdeckte Anordnung der innenliegenden Kontaktflächen 4 nicht mehr möglich. Desweiteren ist auch das gezielte Aufbringen eines Lotdepots auf die Kontaktflächen 4 mit Hilfe einer Schablone in Anlehnung an ein Siebdruckver­ fahren nur sehr schwer bzw. nur mit sehr unbefriedigendem Ergebnis durchführ­ bar.

Fig. 3 zeigt nun ein elektronisches Bauelement 6, dessen Kontaktpins 8, von de­ nen nur drei dargestellt sind, im Ausführungsbeispiel als einfache l-förmige An­ schlüsse ausgebildet sind. Die Kontaktpins 8 können prinzipiell jedoch auch ande­ re Formen aufweisen, wie sie bei SMD-Bauformen bekannt sind und bei­ spielsweise in der Siemens-Firmenschrift "Das Technologiehandbuch aus der Pra­ xis für die Praxis", Messeausgabe Productronica 1995, beispielsweise auf S. 7 näher beschrieben sind.

Zur weiteren Bearbeitung eines elektronischen Bauelementes 6 ist nun gemäß Fig. 4 ein Bearbeitungsträger 10 vorgesehen, der mit einer Anzahl von Vertiefun­ gen 12 versehen ist, deren Rastermaß dem Rastermaß der Array-Anordnung der Kontaktpins 8 des elektronischen Bauelements 6 (Fig. 3) entspricht.

Die Grundfläche 14 der Vertiefungen 12 ist in ihrer Form der geometrischen Form der Kontaktfläche 4 der Leiterplatte (Fig. 2) angepaßt. Ihr Volumen - im Ausfüh­ rungsbeispiel bei vorgegebener ebener Grundfläche 14 durch die Tiefe t der Ver­ tiefung 12 gegeben - ist gemäß Fig. 5 zur Aufnahme einer definierten Menge von Lotpaste 16 vorgesehen, deren Volumen das Volumen des sich am Ende des Prozesses an den Kontaktpins befindenden Lotdepos bestimmt. Dabei ist zu be­ achten, daß die üblicherweise verwendete Lotpaste nur zu etwa 50 Vol-% aus dem Lot selbst besteht, wobei der Rest aus beim Aufschmelzen flüchtigen Zu­ schlagstoffen, wie Flußmittel, Bindemittel oder Lösemittel besteht.

Zumindest die Oberflächen der Vertiefungen 12 des Bearbeitungsträgers 10 be­ stehen aus einem von flüssigem Lot nicht benetzbaren Werkstoff. Der Bearbei­ tungsträger 10 kann hierzu beispielsweise insgesamt aus Edelstahl bestehen, vorzugsweise besteht er jedoch aus Messing, das an seiner die Vertiefung enthal­ tenden Oberfläche hartverchromt ist. Desweiteren sind alle Werkstoffe geeignet, die keine Verbindung mit dem Lot eingehen, beispielsweise Titan, keramische Werkstoffe oder aushärtbare Kunststoffe.

Fig. 6 zeigt nun den mit dem Bauelement 6 bestückten Bearbeitungsträger 10. Die Kontaktpins 8 ragen in die jeweils zugehörige Vertiefung 12 hinein und tauchen in die Lotpaste 16 ein.

Der mit dem Bauelement 6 in dieser Weise bestückte Bearbeitungsträger 10 wird nun gemäß Fig. 7 in eine Gondel oder Halterung 20 eingesetzt, die schwenkbar um eine Schwenkachse 22 am freien Ende eines Auslegers oder Arms 24 gela­ gert ist. Der Arm 24 ist der drehbar um eine Drehachse 26 auf einem Gestell 28 angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Halterungen 20 vorgesehen, so daß mehrere Bauelemente zu­ gleich bearbeitet werden können. Im in der Figur dargestellten ruhenden Zustand befindet sich unterhalb jeder Halterung 20 eine Wärmequelle 30, beispielsweise ein Infrarot-Strahler, mit dem der Bearbeitungsträger 10 beheizt wird, so daß die Lotpaste bzw. das darin enthaltene Lot zu schmelzen beginnt.

Fig. 8 zeigt nun den Zustand, der sich daraufhin bei ruhendem Bearbeitungsträ­ ger 10 und geschmolzenem Lot 32 einstellt. Der Figur ist zu entnehmen, daß das Lot 32 annähernd tropfenförmig die Oberfläche des Kontaktpins 8 benetzt und am Kontaktpin 8 entlang bis zur Unterseite des elektronischen Bauelementes 6 kriecht.

In einem nächsten Bearbeitungsschritt gemäß Fig. 9 werden bei geschmolzenem Lot die Arme 24 in eine schnelle Drehbewegung um die Drehachse 26 versetzt. Die Halterungen 20 schwenken dabei um die Schwenkachse 22 nach außen, so daß das elektronische Bauelement 6 durch die hierbei entstehende Beschleuni­ gungs- oder Zentrifugalkraft F auf den Bearbeitungsträger 10 gedrückt wird, ohne daß hierzu weitere Maßnahmen zur Fixierung erforderlich sind.

Während der Drehbewegung beginnt nun das noch flüssige Lot 32 durch die Be­ schleunigungskraft am Kontaktpin 8 entlang nach außen zu fließen, so daß es die in Fig. 10 veranschaulichte Form annimmt. Durch die Drehbewegung wird der Be­ arbeitungsträger 10 zwangsläufig gekühlt, so daß das Lot 32 in dieser Form er­ starrt.

Das Erstarren des Lotes muß dabei in einem Zeitabschnitt erfolgen, in dem die Beschleunigungskraft F auf das Lot 32 ausgeübt wird.

Da sich das Lot 32 nicht mit dem Bearbeitungsträger 10 verbinden kann, kann das Bauelement 6 nach Beendigung der Drehbewegung aus dem Bearbeitungsträ­ ger 10 entnommen werden und ist nun gemäß Fig. 11 an seinen Kontaktpins 8 mit einem Lotdepot 34 versehen, dessen Form zumindest im Bereich der vom Bau­ element 8 angewandten freien Endes der Kontaktpins 6 die Form der Vertie­ fung 12 des Bearbeitungsträgers 10 angenommen hat. Im Ausführungsbeispiel sind die auf diese Weise gebildeten Auflageflächen 36 des Lotdepots 34 plan und liegen in einer gemeinsamen Ebene, so daß das mit den Lotdepots 34 versehene elektronische Bauelement 6 auf die Oberfläche eines ebenen Baugruppenträger aufgesetzt werden kann.

Dies ist in Fig. 12 veranschaulicht, der zu entnehmen ist, daß die Auflagefläche 36 der Kontaktfläche 4 auf dem Baugruppenträger 2 angepaßt ist. In dieser Figur ist ein Zustand dargestellt, der sich nach dem Durchführen des lokalen Lotvorganges ergibt, so daß ein Teil des im Lotdepot 34 vorhandenen Lotes erneut am Kon­ taktpin 6 hoch kriecht und diesen benetzt.

Anstelle der anhand der Fig. 7 bis 10 veranschaulichten Vorgehensweise kann auch ausgehend von der in Fig. 6 dargestellten Situation ein Aufheizen des Bearbeitungsträgers 10 ohne anschließendes Beschleunigen erfolgen, wenn die über die Oberfläche des Bearbeitungsträgers 10 hinausragenden Kontaktpins 6 an ihrer Oberfläche mit einet die Fließ- und Benetzungsfähigkeit des Lots unter­ bindenden Mittel, beispielsweise einen aushärtbaren Klebstoff, versehen werden. Auch in diesem Fall ist das Verlaufen des Lotes unterbunden und das erstarrte Lot nimmt zumindest für nicht zu kleine Lotmengen die Form der Vertiefung im Bereich ihrer Grundfläche an.

Der gesamte Arbeitsablauf beim Austausch eines in eine elektronische Baugruppe eingebauten elektronischen Bauelementes läuft nun folgendermaßen ab:

Zunächst wird das defekte Bauelement abgelötet, beispielsweise durch langsa­ mes lokales Aufheizen mit Hilfe von Infrarot-Strahlung oder mit Hilfe eines Heiß­ luftgebläses. Dabei ist der Begriff defektes elektronisches Bauelement dahinge­ hend zu verstehen, daß es sich sowohl um einen Defekt im Bauelement selbst als auch um einen Fehler in der Lotverbindung zwischen dem Bauelement und dem Bearbeitungsträger der elektronischen Baugruppe handeln kann. In einem zwei­ ten Schritt wird nun das auf den Löt- oder Kontaktflächen sich noch befindliche restliche Lot beispielsweise mit einer Lotsauglitze entfernt. Daraufhin werden die Lotflächen mit einem Flußmittel versehen. Anschließend wird das gemäß der Er­ findung an seinen Kontaktpins mit vorgeformten Lotdepots versehene neue elek­ tronische Bauelement auf die Lötflächen aufgesetzt. Durch lokale Erwärmung er­ folgt nun ein Wiedereinlöten des Bauelements.

Gemäß Fig 13 ist ein zur Durchsteckmontage vorgesehenes elektronisches Bau­ element 62 in einen Bearbeitungsträger 102 eingesteckt, der ebenfalls eine der Anzahl der Kontaktpins 8 entsprechende Anzahl von vorgeformten Vertiefun­ gen 120 aufweist, die mit Lotpaste 16 versehen sind. Im Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 120 im Schnitt T-förmig, wobei der das freie Ende des Kontakt­ pins 8 aufnehmende Teil nur geringfügig größer ist als die Abmessungen des Kontaktpins 8 senkrecht zu seiner Längsrichtung. Die scheibenförmige Erweite­ rung an der dem Bauteil 6 zugewandten Oberfläche der Vertiefung 120 bestimmt dann die Form des mit dem vorstehend genannten Verfahren erzeugten Lotde­ pots.

In diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich somit bei den vorstehend genannten Bearbeitungsschritten ein ringförmiges Lotdepot 38, das gemäß Fig. 14 an einem entsprechend vorgeformten und mit Durchkontaktierungen 42 versehenen Bau­ gruppenträger 2 eine SMT-Montage dieses elektronischen Bauelements 62 er­ möglicht.

Bezugszeichenliste

2

Baugruppenträger

4

Kontaktfläche

6

elektronisches Bauelement

8

Kontaktpin

10

Bearbeitungsträger

12

Vertiefung

14

Grundfläche

16

Lotpaste

20

Halterung

22

Schwenkachse

24

Arm

26

Drehachse

28

Gestell

30

Wärmequelle

32

geschmolzenes Lot

34

Lotdepot

36

Auflagefläche

38

ringförmiges Lotdepot

62

elektronisches Bauelement

102

Bearbeitungsträger

120

Vertiefung

Claims (11)

1. Elektronisches Bauelement (6; 62) mit einem Kontaktpin (8), der mit einem vor­ geformten Lotdepot (34; 38) versehen ist, das eine zum Aufsetzen auf eine Kon­ taktfläche (4) eines Baugruppenträgers (2) vorgesehene vorgegebene Auflageflä­ che (6) aufweist.

2. Elektronisches Bauelement (6; 62) nach Anspruch 1, bei dem die Auflageflä­ che (36) des Lotdepots (34; 38) eben ist.

3. Elektronisches Bauelement (6; 62) nach Anspruch 2, mit einer Mehrzahl von Kontaktpins (8), die jeweils mit einem Lotdepot (34; 38) versehen sind, deren Auf­ lageflächen (36) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

4. Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelementes (6; 62) nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere eines elektronischen Bauelementes (6) in SMD-Ausführung, bei dem das elektronische Bauelement (6; 62) mit seinen Kontaktpins (8) auf einen Bearbeitungsträger (10; 102) aufgesetzt wird, der eine der Anzahl und der geometrischen Anordnung der Kontaktpins (8) entsprechende Anordnung von mit Lotpaste (16) versehenen Vertiefungen (12; 120) enthält, wo­ bei jeder Kontaktpin (8) in die ihm zugehörige Vertiefung (12; 120) hineinragt, und bei dem anschließend der mit dem elektronischen Bauelement (6; 62) bestückte Bearbeitungsträger (10; 102) zum Schmelzen der Lotpaste (16) beheizt und bei geschmolzener Lotpaste (16) derart bewegt wird, daß auf das elektronische Bau­ element (6; 62) eine auf den Bearbeitungsträger (10; 102) gerichtete Beschleuni­ gungskraft (F) zumindest in einem Zeitabschnitt ausgeübt wird, in dem die ge­ schmolzene Lotpaste (16) erstarrt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der bestückte Bearbeitungsträ­ ger (10; 102) zentrifugiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Schmelzen der Lotpaste (16) während der Bewegung des Bearbeitungsträgers (10; 102) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Schmelzen der Lotpaste (16) vor dem Beginn der Bewegung des Bearbeitungsträgers (10; 102) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bearbei­ tungsträger (10; 102) zum Erstarren der Lotpaste (16) gekühlt wird.

9. Verwendung eines elektronischen Bauelements (6; 62) nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3 zum Austausch eines fehlerhaften Bauelements einer elektronischen Baugruppe.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 8, mit an einem um eine Drehachse (26) drehbar gelagerten Arm (24), an dessen von der Drehachse (26) abgewandtem freien Ende eine Halterung (20) für einen mit einem elektronischen Bauelement (6; 62) bestückten Bearbeitungsträ­ ger (10; 102) schwenkbar derart gelagert ist, daß die bei einer Drehbewegung des Arms (24) um die Drehachse (26) auf das Bauelement (6; 62) ausgeübte Zentrifu­ galkraft (F) im wesentlichen senkrecht zur Bestückungsseite des Bearbeitungsträ­ gers (10; 102) gerichtet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, mit einer stationär angeordneten Wärmequel­ le (30) zum Beheizen des ruhenden Bearbeitungsträgers (10; 102).