DE19814428A1

DE19814428A1 - Schaltungssubstrat mit Anschlußflächen (Lotpads)

Info

Publication number: DE19814428A1
Application number: DE19814428A
Authority: DE
Inventors: Frank Templin; Karl Rehnelt; Matthias Buehrend
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: DE19814428B4

Abstract

Auf die insbesondere für das Verlöten mit den Anschlußelementen (5) der Bauelemente vorgesehenen Lotpads (1) ist ein Lotdepot aufbringbar. Zur Vermeidung der Bildung von unkontrolliertem Lunker ist mindestens eine Anschlußfläche (1) mit mindestens einer im wesentlichen zentral angeordneten Ausnehmung (2) ausgebildet, die durch einen in der Ebene der Anschlußfläche (1) verlaufenden Ausbläserkanal (3) zum Außenrand (4) der Anschlußfläche (1) hin offen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltungssubstrat mit Anschluß flächen (Lotpads), auf die ein Lotdepot aufbringbar ist und die insbesondere für das Verlöten mit den Anschlußelementen der Bauelemente vorgesehen sind, mit denen das Schaltungs substrat bestückbar ist.

Die Bestückung von Bauelementen auf Hybridschaltungen, also auf ein keramisches Substrat, oder auf eine der bekannten Leiterplatten geschieht heute meist im Rahmen der bekannten SMD-(Surface Mounted Devices) Technik auf Anschlußflächen (Lotpads) auf dem Schaltungssubstrat, auf die die Anschluße lemente der zu bestückenden Bauelemente aufgesetzt und dort, meistens durch Reflow-Löten, verlötet werden. Die größte Pak kungsdichte an Bauelementen und zugleich auch den kleinsten Abstand von Leiterbahnen und Anschlüssen erreicht man übli cherweise bei der Verwendung von Lotpasten und nachfolgenden Reflow-Löten. Für das Aufbringen der Lotpasten kommen ver schiedene Auftragstechniken, beispielsweise Siebdruck, Scha blone, Dispenser oder Stempel in Frage. Es ist jedoch auch möglich, das erforderliche Lotdepot an den Anschlußflächen nicht durch Lotpasten, sondern beispielsweise durch galvani sche Beschichtung herzustellen.

Da die Lötstellen erheblich kleiner als in der früher übli chen Einsteckmontage sind, wirken sich auch Lötfehler oder Unregelmäßigkeiten im Lötvorgang wesentlich gravierender aus, als in der herkömmlichen Baugruppenmontage. Kleinste Ein schlüsse, Lunker, Risse, Verunreinigungen, Be- und Entnet zungsfehler können schon zu Lötfehlern führen. Lunker, also kleine Gaseinschlüsse in der Lötstelle, stellen normalerweise kein allzu großes Problem dar, da es bei eher kleinflächigen Anschlußelementen der Bauelemente und damit korrespondieren den eher kleinflächigen Lotpads aus geometrischen Gründen re gelmäßig zu einer Entlüftung nach außen kommt, woraufhin sich die Hohlräume mehr oder weniger mit Lotmaterial füllen. Die Lötung von relativ großflächigen Anschlußelementen, bei spielsweise von Kontaktfedern oder Anschlußspinnen, auf Substrate oder die Verlötung der Lotpads mit Anschlußelemen ten der Substrate selbst andererseits stellt jedoch immer wieder Probleme durch unkontrolliert entstehende Lunker, ins besondere bei höher (< 200°C) schmelzenden Loten. Durch die se Lunker wird die Lotstelle in ihrer Stromtragfähigkeit und mechanischen Festigkeit in nicht vorausbestimmbarem Maße ge schwächt. Eine Kontrolle ist zerstörungsfrei nur mit großem technischem Aufwand möglich.

Die Ausbildung von Lunker in der Lotstelle kann zwar weitge hend durch Anpassung und Optimierung des Lotprofiles, insbe sondere durch längere Lötzeiten, unterdrückt werden. Bei kri tischen Prozessen kann das sich durch: diese Optimierung erge bende Technologiefenster jedoch äußerst eng sein, so daß aus der Sicht einer Volumenfertigung kein gesicherter Prozeß ein gestellt werden kann und man mit undefinierter Lunkerbildung rechnen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildung von un kontrollierten Lunker auch bei größeren Anschlußelementen mit möglichst geringem Aufwand zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einem Schaltungssubstrat der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß mindestens eine Anschluß fläche mit mindestens einer im wesentlichen zentral angeord neten Ausnehmung ausgebildet ist, die durch einen in der Ebe ne der Anschlußfläche verlaufenden Ausbläserkanal zum Außen rand der Anschlußfläche hin offen ist.

Die Erfindung wird im folgenden insbesondere anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels erläutert. Die Figur zeigt in perspektivischer An sicht ein erfindungsgemäßes Lotpad und ein noch nicht aufge lötetes Anschlußelement.

Die Figur zeigt ein Lotpad 1, das etwa in der Mitte eine qua dratische Ausnehmung 2 aufweist, die sich über einen Ausblä serkanal 3 zur Außenseite 4 des Lotpads 1 hin fortsetzt. Er findungsgemäß ist es ohne weiteres möglich, nur einzelne oder sogar nur ein Lotpad auf dem Schaltungssubstrat derart aus zu bilden, beispielsweise wenn alle anderen Lotpads von geringe rer Fläche sind. Auch bei einem größeren Lotpad 1, wie dem in der Figur dargestellten, entlüften die im Außenbereich des Lotpads 1 entstehenden Lunker spontan nach Außen. Mit zuneh mender Größe des Lotpads geht natürlich auch ein zunehmend größerer Zentralbereich einher, von dem aus eine Entlüftung von etwaig entstehenden Lunkern nach Außen normalerweise nicht mehr möglich wäre. Die vorliegende Erfindung bildet deshalb das Lotpad 1 derart aus, daß im Zentrum der Lotstelle ein oder mehrere (je nach Größe des Lotpads 1) genau defi nierte Bereiche ausgebildet werden, die nicht belotbar sind und damit auch nicht vom Lot benetzt werden. Diese Bereiche bilden den oder die sogenannten gewollten Lunker aus. Dieser Zentrale Lunker im Inneren der Lötstelle wirkt als Keimzelle und zieht bei richtiger Dimensionierung die sich im Lotprozeß ausbildenden Lunker an. Zur Entlüftung des gewollten Lunkers ist der Ausbläserkanal 3 vorgesehen, der das Entweichen der eingeschlossenen Luft ermöglicht. Es resultiert demnach, wenn der unbelotbare Zentralbereich beispielsweise einfach durch eine Ausnehmung 2 realisiert wird, eine Lotstelle ohne schäd liche Lunker. Die Vermeidung bzw. deutliche Reduzierung von Lunkern wird vorteilhafterweise allein durch konstruktive Maßnahmen erreicht.

Das erfindungsgemäße Lotpad 1 kann, wie üblich, durch Sieb druck erzeugt werden. Das Lotpad 1 mit Ausnehmung 2 und Aus bläserkanal 3 bildet dann im nächsten Herstellungsschritt, wie üblich, die Basis für die beispielsweise ebenfalls durch Siebdruck aufbringbare Lotpaste. Die Lotpaste kann dabei je doch ohne weiteres voll flächig, also ohne Berücksichtigung der zentralen Ausnehmung 2 auf das Lotpad 1 aufgebracht wer den, da der nicht belotbare zentrale Bereich die Lotpaste nicht annimmt, bzw. sich die Lotpaste von diesem Bereich zu rückzieht. Der gewollte, entlüftete Lunker bleibt zwar am En de des Lötvorgangs mehr oder weniger als Hohlraum bestehen, was jedoch unschädlich ist. Entscheidend ist, daß die An schlußelemente 5 sicher in die Lotpaste bis auf die Anschluß flächen 1 eintauchen können, während dies bei ungewollten Lunkern mit bestehenbleibenden Gaseinschlüssen nicht möglich wäre, da das Anschlußelement 5 in diesem Fall auf der Gasbla se schwimmend hängen bleiben und nicht ausreichend in die Lotpaste einsinken würde.

Claims

Schaltungssubstrat mit Anschlußflächen (Lotpads) (1), auf die ein Lotdepot aufbringbar ist und die insbesondere für das Verlöten mit den Anschlußelementen (5) der Bauelemente vorge sehen sind, mit denen das Schaltungssubstrat bestückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Anschlußfläche (1) mit mindestens einer im wesentlichen zentral angeordneten Ausnehmung (2) ausgebil det ist, die durch einen in der Ebene der Anschlußfläche (1) verlaufenden Ausbläserkanal (3) zum Außenrand (4) der An schlußfläche (1) hin offen ist.