DE19925652A1

DE19925652A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung

Info

Publication number: DE19925652A1
Application number: DE19925652A
Authority: DE
Inventors: Tasao Soga; Toshiharu Ishida; Tetsuya Nakatsuka; Hanae Shimokawa; Koji Serizawa; Yasuo Amano; Suguru Sakaguchi; Hiroshi Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2019-06-05
Also published as: US6204490B1; KR100370330B1; TW453145B; DE19925652C2; KR20000005917A

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektronischen Leiterplatte (6; 25) geschaffen, die das Verbinden einer elektronischen Komponente (7; 27) mit einer Leiterplatte (6; 25) durch ein Bi enthaltendes bleifreies Lötmittel umfassen. Die elektronische Komponente (7; 27) und die Leiterplatte (6; 25) werden miteinander verbunden, worauf eine Kühlung des Lötmittels mit einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 10 DEG bis 20 DEG C pro Sekunde folgt. Bei der Herstellung einer elektronischen Leiterplatte (6; 25) durch Verbinden von Komponenten (7; 27) mit der Leiterplatte (6; 25) unter Verwendung eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels erfolgen eine rasche Erwärmung des Lötmittels durch eine Bestrahlung mit einem pulsierenden Strahl und eine rasche Abkühlung desselben durch die Masse der Platte, wodurch eine Abscheidung von Bi verhindert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technischer Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schal tung, auf der LSIs, Komponenten, etc. zur Verwendung auf ei ner Leiterplatte für eine elektronische Schaltung montiert sind, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, auf der die LSIs, Komponenten, etc. mittels eines bleifreien Bi-System lötmittels montiert werden. Die Lötlegierung kann beim Ver binden elektronischer Komponenten, wie LSIs, mit einer Lei terplatte aus einem organischen Material verwendet werden und ist eine Alternative zu herkömmlichen eutektischen Lötmitteln aus einer Pb-Sn-Legierung, die beim Löten mit einer Tempera tur von 220°C bis 230°C verwendet werden.

Beschreibung verwandter Techniken

Durch das Blei (Pb) in eutektischen Sn-Pb-Lötmitteln traten die Probleme einer Belastung der Umwelt und negativer Auswirkungen auf Lebewesen auf. Es wird angenommen, daß die globale Umweltverschmutzung auftritt, wenn Blei durch Regen, etc. aus weggeworfenen, Sonnenlicht und Regen ausgesetzten, bleihaltigen Elektrogeräten gelöst wird. Es besteht die Ten denz, daß die Lösung von Blei durch den in jüngster Zeit auf tretenden sauren Regen beschleunigt wird. Zur Verringerung der Umweltverschmutzung ist es daher erforderlich, als Alter native zu dem gebräuchlichen eutektischen Lötmittel aus einer Sn-Pb-Legierung eine bleifreie Lötlegierung mit einem gerin gen Giftgehalt zu verwenden, die kein Blei enthält. Diese Aufgabe kann durch die Verwendung bleifreier, Bi, etc. ent haltender Lötmittellegierungen, wie einer Sn-Ag-Bi-Legierung und einer Sn-Ag-Bi-Cu-Legierung, gelöst werden.

Bei den Bi, etc. enthaltenden bleifreien Lötmitteln trat jedoch aufgrund eines Abblätterns an Verbindungsab schnitten das Problem eines Mangels an Zuverlässigkeit auf. Überdies trat bei den bleifreien Lötmitteln das Problem auf, daß aufgrund einer Erwärmung der umgebenden Verbindungsab schnitte (die keine Reparaturen erforderten) eine Verschlech terung der Festigkeit und ein Abblättern auftraten.

Genauer ist beim Löten einer gedruckten Leiterplatte bei der Verwendung eines bleifreien Bi-System-Lötmittels ein als "Abheben" bezeichnetes Phänomen bekannt. Das Phänomen be steht in einem Abblättern des Lötmittels von einer Anschluß fläche nach dem Löten. Es war bekannt, daß das Abheben auf grund einer Ausscheidung des Bi aus einem Lötmittel aus einer Sn-Bi-Legierung auftritt ("Collection of Lectures of Papers on Circuit Mounting at Grand Scientific Lecture Meeting", S. 67, 24. März 1998). Der Mechanismus des Abhebens ist jedoch komplex und war unklar. Ferner wurde in einer von der "Nikkan Kogyo Shinbun" am 27. April 1998 veröffentlichten Druck schrift dargelegt, daß das Abheben durch eine rasche Abküh lung unter Verwendung von Wasser oder einem Dampfspray ver hindert werden kann.

Daher ist eine durch die vorliegende Erfindung zu lö sende Aufgabe das Verhindern einer Verschlechterung der Fe stigkeit und des Phänomens des Abhebens an Verbindungsab schnitten von bleifreien Lötmitteln aus Sn-Ag-Bi-Legierungen mit einem niedrigen Schmelzpunkt, etc. und das Verhindern des Auftretens einer Verschlechterung der Festigkeit und des Ab hebens umgebender Verbindungsabschnitte (die keine Reparatur erfordern) während einer Reparatur. Wenn nämlich das Löten bei einem normalen Schwemmprozeß mittels eines bleifreien Bi-System-Lötmittels erfolgt, tritt ein Abheben zwischen dem Lötmittel und der Anschlußfläche auf. Wenn das Abheben ver hindert werden kann, ist es möglich, ein Löten bei einer mit der Löttemperatur bei dem herkömmlichen eutektischen Lötmit tel aus einer Sn-Pb-Legierung vergleichbaren Temperatur aus zuführen. Bei einer raschen Abkühlung tritt leicht das Pro blem einer Beschädigung des Lötmittels und der Komponenten sowie einer negativen Auswirkung einer Kühlflüssigkeit (insbesondere einer Korrosion der Kontaktabschnitte) auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung zu schaffen, die durch eine Verringe rung thermischer Schocks an den Komponenten, etc. frei von einer Verunreinigung, Korrosion, etc. der Verbindungsab schnitte gehalten werden kann, ohne daß ein Abheben auftritt und ohne daß Risse in dem Kehlabschnitt einer Lötverbindung entstehen.

Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Leiter platte für eine elektronische Schaltung geschaffen, das das Verbinden elektronischer Komponenten mit der Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels umfaßt. Die elektronischen Komponenten und die Leiterplatte werden miteinander verbunden, worauf ein Kühlen des Lötmittels mit einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 10°C bis 20°C pro Sekunde folgt.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden bei dem Ver fahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektroni sche Schaltung, das das Verbinden elektronischer Komponenten mit einer Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden blei freien Lötmittels umfaßt, die elektronischen Komponenten und die Leiterplatte miteinander verbunden, worauf eine Kühlung von einer Temperatur nahe der Verflüssigungstemperatur auf eine Temperatur nahe der Verfestigungstemperatur des Lötmit tels mit einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 10°C bis 20°C pro Sekunde folgt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden bei dem Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, das das Verbinden elektronischer Komponenten mit einer Leiterplatte mittels eines Bi enthal tenden bleifreien Lötmittels umfaßt, die elektronischen Kom ponenten miteinander verbunden, worauf eine Kühlung von einer Temperatur nahe der Verflüssigungstemperatur auf eine Tempe ratur nahe der Verfestigungstemperatur des Lötmittels mit ei ner ersten Kühlgeschwindigkeit von ca. 10°C bis 20°C pro Se kunde und mit einer nachfolgenden Kühlgeschwindigkeit folgt, die niedriger als die erste Kühlgeschwindigkeit ist. Die zweite Kühlgeschwindigkeit kann 0,1°C bis 5°C pro Sekunde be tragen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt bei dem Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, das das Verbinden elektronischer Komponenten mit einer Leiterplatte mittels eines Bi enthal tenden bleifreien Lötmittels umfaßt, die Kühlung in dem Tem peraturbereich bei oder unter einer Temperatur nahe der Ver festigungstemperatur des Lötmittels mit einer Kühlgeschwin digkeit von 0,1°C bis 5°C. Die Kühlung kann durch ein Kühl mittel, wie Luft, ein inertes Gas, eine gesprühte Flüssig keit, Dampf, eine Flüssigkeit, flüssigen Stickstoff oder Trockeneis, höchstens bei Raumtemperatur oder darunter erfol gen. Das inerte Gas kann ein Gemisch sein, das entweder flüs sigen Stickstoff oder Trockeneis enthält. Ebenso kann die Kühlung bei Raumtemperatur oder als wenigstes darunter durch Besprühen oder Bespritzen mit einem Flußreinigungsmittel, wie inerter Fluorflüssigkeit, erfolgen.

Es wurde experimentell festgestellt, daß Risse in Löt verbindungen, wie vorstehend ausgeführt, selbst dann durch eine rasche Abkühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C bis 20°C pro Sekunde verhindert werden, wenn elektronische Komponenten und eine Leiterplatte durch ein Bi enthaltendes bleifreies Lötmittel verbunden werden. Es ist nämlich durch rasches Abkühlen mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C bis 20°C pro Sekunde möglich, ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung mit wenigen Un vollkommenheiten an Lötverbindungsabschnitten zu schaffen.

Es wurde auch festgestellt, daß bei einer Verbindung von elektronischen Komponenten mit einer Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels Risse in Lötver bindungen durch ein langsames Abkühlen mit einer Kühlge schwindigkeit von 0,1°C bis 5°C pro Sekunde im Temperaturbe reich bei oder unter einer Temperatur nahe der Verfesti gungstemperatur verhindert werden, da aufgrund einer Tempera turdifferenz zwischen der Verfestigungstemperatur und der Raumtemperatur auftretende Spannungen verringert werden. Es ist nämlich möglich, durch ein langsames Abkühlen im Tempera turbereich bei oder unter einer Temperatur nahe der Verfesti gungstemperatur ein Verfahren zur Herstellung einer Leiter platte für eine elektronische Schaltung mit wenigen Unvoll kommenheiten an den Lötverbindungsabschnitten zu schaffen.

Es ist möglich, durch Kombinieren der des raschen und des langsamen Kühlverfahrens eine gedruckte Leiterplatte für eine elektronische Schaltung herzustellen, die in umfassender Hinsicht ausgezeichnet ist.

Die vorstehend erwähnte Verschlechterung der Festigkeit und das Abheben von Verbindungen wird durch eine Schwierig keit der Verbindung von Cu und Schwefel verursacht, die wie folgt auf eine Ausscheidung des Bi in der Lötverbindung am Übergang zwischen der Lötverbindung und der Anschlußfläche aus Cu zurückzuführen ist:

(1) Bei der Kühlung nach dem Löten wird das Substrat auf grund der in bezug auf den Leiter höheren Wärmekapazi tät des Substrats langsamer als der Leiter abgekühlt.
(2) Aus dem Phasendiagramm einer Sn-Ag-Bi-Legierung geht hervor, daß die Differenz zwischen der Verflüssi gungstemperatur und der Verfestigungstemperatur mehrere zehn Grad beträgt.
(3) Aufgrund einer hohen Temperatur der Cu-Anschlußfläche des Substrats nach dem Löten verfestigt sich der Über gangsbereich schließlich, und das Bi wird dort abge schieden.
(4) Anhand von Beobachtungen und Analysen wurde offensicht lich, daß an einer Verbindung, an der eine Verschlech terung der Festigkeit auftritt, am Übergang Bi-Kristalle in Lammellenform ausgeschieden werden. Dies bedeutet, daß kein Kontakt zwischen Cu- und Sn-Phasen vorliegt, und daß Bi- und Cu-Phasen in Kontakt mitein ander stehen. Es wird darauf hingewiesen, daß die zu erst genannte Kombination gute Verbindungseigenschaften und die zuletzt genannte Kombination schlechte Verbin dungseigenschaften aufweist.

Die Verschlechterung der Festigkeit und das Abheben der Verbindungen treten aus den vorstehend genannten Gründen auf. Um sie zu verhindern, wird die Differenz zwischen den Tempe raturen des Übergangs und der weiteren Abschnitte der Lötver bindung durch eine Abkühlung in einer kürzeren Zeit als zuvor bei dem Kühlprozeß verringert, wodurch eine Abscheidung von Bi verhindert wird. Im vorliegenden bezeichnet der Begriff "Übergang" insbesondere Abschnitte der Lötverbindung, die an oder nahe bei dem Übergang zwischen der Lötverbindung und der Anschlußfläche aus Cu liegen.

Der Grund für die Verschlechterung der Festigkeit und das Abheben der die Verbindungsabschnitte umgebenden Ab schnitte (die keine Reparatur erfordern) bei einer Reparatur ist, daß bei der Erwärmung einer zu reparierenden Verbindung die umgebenden Verbindungsabschnitte ebenfalls erwärmt werden und teilweise schmelzen, was zu den vorstehenden Problemen beim Abkühlen führt.

Das Phänomen des Abhebens wird durch ein Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 10°C pro Sekunde selbst dann unab hängig von der Menge an Bi verhindert, wenn die Endtemperatur die Raumtemperatur ist oder 100°C beträgt. Wie verständlich wird, ist eine rasche Abkühlung auf die Verfestigungstempera tur effektiv, bei der die Verfestigung abgeschlossen ist. Es wurde jedoch offensichtlich, daß bei einer raschen Abkühlung auf die Raumtemperatur zur Verkürzung der Prozeßdauer auf grund einer raschen Temperaturveränderung in einer kurzen Zeit große thermische Spannungen erzeugt werden, was zum Ent stehen von Rissen in einer Kehle des Lötmittels führt, wenn das Lötmittel (beispielsweise, wenn es 15% Bi enthält) sprö de ist. Der primäre Faktor bei einem Abheben bei einer ra schen Abkühlung ist eine Temperaturveränderung in einer kur zen Zeit. Daher wurde entschieden, die Spannungen durch eine langsame Abkühlung im Temperaturbereich bei oder unter der Verfestigungstemperatur zu verringern. Daher ist es zweckmä ßig, von der Nähe der Verflüssigungstemperatur bis zur Verfe stigungstemperatur eine rasche Abkühlung auszuführen, wodurch in einer kurzen Zeit eine Verfestigung erzielt wird, und an schließend eine langsame Abkühlung auszuführen, bei der die Spannungen verringert werden.

Zu diesem Zweck wird die Ausscheidung von Bi durch eine lokale Erwärmung (eine rasche Erwärmung und eine rasche Ab kühlung) von Verbindungsabschnitten durch einen Strahl (einen Laserstrahl, einen Infrarotstrahl, eine Mikrowelle, etc.) mit einem kurzen Impuls verhindert. Genauer kann durch den Im pulsstrahl ein Objekt in einer kurzen Zeitspanne (einigen Millisekunden) rasch auf eine Temperatur erwärmt werden, und eine lokale Erwärmung ist möglich. Durch eine lokale Erwär mung des Lötmittels wird aufgrund der Wärmediffusion in umge bende Abschnitte eine kurzfristige Abkühlung realisiert, wenn die Bestrahlung mit dem Laserstrahl abgeschlossen ist. Anders ausgedrückt können durch eine Lasererwärmung eine rasche Er wärmung und eine anschließende rasche Abkühlung realisiert werden. Aus diesem Grund kann beispielsweise durch Schmelzen einer Verbindung durch eine rasche Erwärmung durch einen La serstrahl, bei der das Substrat auf einer Temperatur unter seinem Schmelzpunkt gehalten wird, und eine anschließende ra sche Abkühlung durch Wärmediffusion die Abscheidung von Bi verhindert werden, wodurch ein Abheben verhindert wird.

Überdies ist es möglich, einen Verbindungszustand einer durch den gebräuchlichen Prozeß erzeugten Lötverbindung zu erfassen und den Verbindungsabschnitt auf der Grundlage der derart erhaltenen Informationen durch Bestrahlen eines feh lerhaften Abschnitts mit einem Laserstrahl zum Ausführen ei ner raschen Erwärmung und einer raschen Abkühlung zu reparie ren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Menge an Bi und der Rißlänge in einer Anschlußfläche;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines in einer Durch gangsbohrung eines Glas-Epoxid-Substrats angeordneten Cu-Leiters und einer Lötverbindung in diesem Durchgangsbohrungs abschnitt, die das Abheben und den ihm zugrunde liegenden Me chanismus zeigt;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht des wesentlichen Teils der Ansicht gemäß Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der Er scheinung der in Fig. 2 dargestellten Lötverbindung;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des wesentlichen Teils der Ansicht gemäß Fig. 4;

Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht einer in einer Anschlußfläche aus Cu angeordneten Durchgangsbohrung in einem Glas-Epoxid-Substrat, eines in der Durchgangsbohrung angeordneten Cu-Leiters und einer der in Fig. 2 gezeigten entsprechenden Lötverbindung, die ein Abheben und den ihm zu grunde liegenden Mechanismus zeigt (Durch * ist ein aufgrund einer hohen Wärmekapazität der Platte schließlich verfestig ter Abschnitt bezeichnet, an dem schließlich die Bi-Phase mit einer niedrigen Temperatur verbleibt, die nicht an Kupfer haftet);

Fig. 7 zeigt das Prinzip der Messung eines in einem Bi- System-Lötmittel enthaltenen ternären Eutektikums;

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Menge an Bi in einem Lötmittel aus einer Sn-Ag-Bi-Legierung und den physika lischen Eigenschaften;

Fig. 9 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der Er scheinung einer bei einer Verringerung der Temperatur von 205°C auf die Raumtemperatur durch Eintauchen in Wasser er haltenen Lötverbindung (Durchgangsbohrungsverbindung);

Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht des wesentlichen Teils der Ansicht gemäß Fig. 9;

Fig. 11 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der Er scheinung einer bei einer Verringerung der Temperatur von 216°C auf 100°C durch Eintauchen in Wasser mit einer Tempera tur von 100°C und Halten auf 100°C erhaltenen Lötverbindung (Durchgangsbohrungsverbindung);

Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht des wesentlichen Teils des in Fig. 11 gezeigten Bilds;

Fig. 13 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der Er scheinung einer bei einer Verringerung der Temperatur von 216°C auf 100°C durch Eintauchen in Wasser mit einer Tempera tur von 100°C und Halten auf 100°C erhaltenen Lötverbindung (Durchgangsbohrungsverbindung);

Fig. 14 ist eine vergrößerte Ansicht des wesentlichen Teils des in Fig. 13 gezeigten Bilds;

Fig. 15 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht ei nes Beispiels der Anwendung einer Stickstoffatmosphäre auf das Schwall-Löten;

Fig. 16 ist eine Schnittansicht eines Beispiels der An wendung auf ein Schwall-Löten;

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verhindern einer Abscheidung von Bi durch ei ne lokale Erwärmung (eine rasche Erwärmung und eine rasche Abkühlung) durch Laserstrahlen;

Fig. 18 ist eine schematische Darstellung der Anwendung eines erfindungsgemäßen Laserbestrahlungssystems für eine Rückflußvorrichtung für ein Lötmittel;

Fig. 19 ist eine schematische Darstellung eines wesent lichen Teils einer Vorrichtung zur Ausführung einer linearen Bestrahlung mit einem Strahl unter Verwendung einer zylindri schen Linse anstelle der in Fig. 17 dargestellten Objek tivlinse;

Fig. 20 ist eine schematische Darstellung eines Falls, in dem jeweils eine Verbindung mit einem Spot mit hoher Kon vergenz bestrahlt wird;

Fig. 21 ist eine schematische Darstellung eines Falls, in dem eine Verbindung durch eine Abtastung mittels eines winzigen punktartig oder linear konvergierenden Spots be strahlt wird;

Fig. 22 zeigt ein Beispiel eines ersten Temperaturpro fils eines Verbindungsabschnitts, bei dem die Verbindung nach dem Vorheizen auf eine Temperatur von mehreren Grad unter dem Schmelzpunkt in einer kurzen Zeitspanne durch die Bestrahlung mit einem Strahl geschmolzen und verfestigt wird;

Fig. 23 zeigt ein Beispiel eines zweiten Temperaturpro fils eines Verbindungsabschnitts, bei dem die Verbindung durch eine Erwärmung über den Schmelzpunkt erzeugt wird und ein rascher Kühlprozeß durch die Bestrahlung mit einem Strahl bei dem Kühlprozeß gegeben ist;

Fig. 24 zeigt ein Beispiel eines dritten Temperaturpro fils eines Verbindungsabschnitts, bei dem durch die Bestrah lung mit mehreren Impulsen ein mehrstufiger Schmelz- und Kühlprozeß erfolgt; und

Fig. 25 zeigt ein Beispiel eines vierten Temperaturpro fils eines Verbindungsabschnitts, bei dem nach der Verbindung durch ein gebräuchliches Löten ein Erwärmungs-Neuschmelz- Wiederverfestigungsprozeß angewendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 der Mechanismus des Abhebens beschrieben.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Risse in einer Anschlußflä che aus Cu im Bereich einer Durchgangsbohrung. Die Fig. 4 und 5 sind Rasterelektronenmikroskopbilder der Erscheinung von Lötmittel und zeigen ein Abheben an einer Anschlußfläche aus Cu. Fig. 6 zeigt das Modell eines Beispiels, bei dem die in den Fig. 2 bis 5 dargestellte Durchgangsbohrung, in der eine Anschlußfläche aus Cu ausgebildet ist, und ein in die Durchgangsbohrung eingeführter Leiter aus Cu durch Löten mit einander verbunden sind.

Gemäß Fig. 6 sind die Gründe für das Auftreten des Phä nomens des Abhebens aufgrund eines höheren Wärmeausdehnungs koeffizienten des Substrats als eines Leiters (Stifts) in der Richtung der Dicke des Durchgangs wie folgt klassifiziert:
(i) einen Fall, in dem das Phänomen des Abhebens aufgrund ei ner großen Temperaturdifferenz zwischen der Verfestigungstem peratur, bei der eine Spannung einsetzt, und der Raumtempera tur auftritt; (ii) einen Fall, in dem das Phänomens des Abhe bens aufgrund einer Differenz zwischen den Verfestigungszeit punkten des Lötmittels beim Abkühlen auftritt (da die Seite der Komponente ein Metall ist, tritt die Verfestigung am äu ßersten Endabschnitt der Kehle zuerst auf, und dieser Ab schnitt dehnt den nicht verfestigten Abschnitt aus, wie in der Figur dargestellt. Bei diesem Prozeß blättert die An schlußfläche aus Cu im Zusammenhang mit dem Schrumpfen des Substrats leicht ab); und (iii) einen Fall, in dem sich das Bi in der Anschlußfläche aus Cu ansammelt (dieser Fall ist ferner in einen Fall unterteilt, in dem Produkte (Bi) erzeugt werden, und in einen weiteren Fall, in dem die Festigkeit aufgrund der Wirkung des Bi selbst dann abnimmt, wenn keine Produkte (Bi) erzeugt werden). Im übrigen wird der Fall "ii" durch die Differenz zwischen den Temperaturen des flüssigen Zustands und des festen Zustands und durch den Verfestigungs prozeß verursacht, und der Fall "iii" wird durch die Abschei dung von Bi verursacht (Diese Beziehung ist in Fig. 8 darge stellt, die später erläutert wird.).

Als nächstes wurden zur Klärung des Phänomens des Abhe bens bleifreier Bi-System-Lötmittel unterschiedliche Experi mente an Lötmitteln aus Sn mit 3 Gew.-% Ag (die nachstehend lediglich als "Sn-3Ag-Lötmittel" bezeichnet werden) mit dem Menge an Bi als Parameter ausgeführt. Das Phänomen des Abhe bens wurde auf der Grundlage von anhand der Experimente er haltenen Daten und der physikalischen Eigenschaften des Mate rials studiert.

Jeweilige Proben für das Abheben betreffende Experimen te wurden durch Einführen von Stiften eines DIP (dual inline package, Dual-in-line-Gehäuse) in die Durchgangsbohrungen ei nes sechsschichtigen Glas-Epoxid-Substrats mit einer Dicke von 1,6 mm erzeugt. Anschließend wurde ein Flußmittel aus ei nem eine geringe Menge an Säure enthaltenden Harz auf das Substrat aufgebraucht. Als nächstes wurde das Substrat in ein Bad aus geschmolzenen Lötmittel eingetaucht. Das derart mit Flußmittel behandelte Substrat, auf dem die Stifte in der Durchgangsbohrung mit der Anschlußfläche aus Cu verbunden wurden, wurde abgekühlt, wobei die Kühlgeschwindigkeit verän dert wurde, so daß die Proben schließlich erzeugt waren. Die Veränderung der Kühlgeschwindigkeit erfolgte in Luft und hei ßem Wasser, wodurch das Experiment einfach wurde. Die Kühlge schwindigkeit wurde durch Befestigung der Spitze eines Ther moelements auf der Anschlußfläche durch ein wärmebeständiges Klebeband gemessen. Bei sämtlichen chemischen Zusammensetzun gen wurde das Löten unter Lötbedingungen von 250°C über 3 Se kunden ausgeführt. Der Durchmesser der Bohrung des Substrats betrug 1,0 mm, und der Durchmesser der Anschlußfläche betrug 1,6 mm. Das Erscheinen des Phänomens des Abhebens wurde bei einer geringen Vergrößerung durch ein Elektronenmikroskop be obachtet, wodurch die Länge der abgeblätterten Abschnitte längs der Anschlußfläche aus Cu bestimmt wurde, wie in Fig. 1 gezeigt, in der die Beziehung zwischen der Menge an Bi und der Länge der abgeblätterten Abschnitte (einer Rißlänge) beim Abheben bei der Beimischung von Bi ein einer Menge von je weils 0, 2, 4, 7, 10 und 15% zu dem Sn-3Ag-Lötmittel darge stellt ist.

Es wurde festgestellt, daß das Abheben bei sämtlichen chemischen Zusammensetzungen bei einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 1°C pro Sekunde (siehe die kreisförmigen schwarzen Markierungen) auftritt, wobei dies die Kühlgeschwindigkeit beim gebräuchlichen Schwall-Löten ist.

Als nächstes wurden die Proben unmittelbar nach dem Lö ten jeweils in normales Wasser (mit Raumtemperatur) und hei ßes Wasser (mit 100°C) eingetaucht, um die Kühlgeschwindig keit erheblich zu verändern. Bei normalem Wasser und heißem Wasser konnte die Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5°C bis 40°C pro Sekunde verändert werden. Anhand des Experiments wurde festgestellt, daß das Phänomen des Abhebens beim Kühlen in heißem Wasser (siehe die quadratischen schwarzen Markie rungen) bei einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C bis 20°C pro Sekunde nicht auftritt und daß die Erscheinung ebenfalls aus gezeichnet ist (es bilden sich keine Risse). Es wurde ebenso festgestellt, daß bei dem Wasser mit Raumtemperatur bei einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 40°C pro Sekunde (siehe die drei eckigen schwarzen Markierungen) die Erscheinung nicht so gut wie beim Kühlen in heißem Wasser ist, obwohl das Phänomen des Abhebens nicht auftritt. Anders ausgedrückt wurde festge stellt, daß bei einer Kühlgeschwindigkeit von 40°C pro Sekun de gelegentlich Risse erzeugt werden, da die Kühlgeschwindig keit zu hoch und unpraktisch ist. Es wurde festgestellt, daß die Absonderung von Bi um so leichter verhindert werden konn te, je höher die Kühlgeschwindigkeit war.

Wie vorstehend erwähnt, wurde offensichtlich, daß es, obwohl es zum Begrenzen der Absonderung von Bi, die als einer der Gründe für ein Abheben betrachtet wird, zweckmäßig ist, die Kühlgeschwindigkeit zu steigern, zum Begrenzen des Auf tretens von Rissen in dem Lötmittel besser ist, Kühlgeschwin digkeiten zu verwenden, die niedriger als ca. 40°C pro Sekun de sind. Es wurde ebenso offensichtlich, daß insbesondere ei ne Kühlgeschwindigkeit von 10°C bis 20°C pro Sekunde günstig ist. Es wurde festgestellt, daß die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Faktoren "ii" und "iii" ausgeschlossen werden können, da eine rasche Abkühlung die Differenzen zwischen den Verfestigungszeitpunkten der Bereiche des Lötmittels elimi niert.

Andererseits wurde festgestellt, daß bei Sn-3Ag ohne Bi der in den Fig. 2 bis 6 gezeigte Faktor "i" eintritt, da das Substrat den großen thermischen Spannungen nicht wider stehen kann, die aus einer Temperaturdifferenz zwischen 221°C und der Raumtemperatur resultieren. In anderen Worten wurde offensichtlich, daß das Substrat bei einem Abfallen der Tem peratur von der Verfestigungstemperatur des Lötmittels von 221°C auf die Raumtemperatur in der Richtung der Durchgangs dicke erheblich schrumpft, wodurch ein Abheben verursacht wird, da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrats in der Richtung der Dicke der Durchgangsbohrung (70.10^-6/°C) im Vergleich zu dem des Leitermaterials (einer 42-Legierung: 4.10^-6/°C, eines Kupfersystemmaterials: 17.10^-6/°C) und des Lötmittels (20.10^-6/°C) sehr groß ist. Daher wurde festge stellt, daß die thermische Spannung, die als einer der Gründe für das Abheben betrachtet wird, durch eine langsame Abküh lung mit einer Geschwindigkeit von 0,1°C bis 5°C pro Sekunde in dem Temperaturbereich bei oder unterhalb der Verfesti gungstemperatur des Lötmittels begrenzt werden kann.

Fig. 8 zeigt die in Fig. 1 und den Fig. 2 bis 6 ge zeigten Ergebnisse, d. h. die Beziehungen zwischen der chemi schen Zusammensetzung eines Lötmittels aus einer Sn-Ag-Bi- Legierung und seinen physikalischen Eigenschaften, seinen Schmelzeigenschaften, seiner Festigkeit, etc. deutlicher. Die jeweilige proportionale Menge eines ternären Eutektikums (Sn-1Ag-57Bi) gemäß Fig. 8 wurde auf der Grundlage einer in Fig. 7, die ein Metallgefüge von Sn-3Ag-15Bi (das aus einem groben Sn-Kristall und einem feinen ternären Eutektikum aus Sn-1Ag-57Bi besteht) und eine Differenzthermokurve zeigt, dargestellten Methode bestimmt. Gemäß Fig. 7 wurden bei spielsweise bei einem Lötmittel aus einer Sn-3Ag-Bi-Legierung die Abmessungen Q₁ des Reaktionsbereichs des ternären Eutek tikums (Sn-1Ag-57Bi) bei 137°C in seiner Differenzthermokurve gemessen, wobei auch die Abmessungen Q₀ des Reaktionsbereichs des ternären Eutektikums (Sn-1Ag-57Bi) in der Differenzther mokurve gemessen wurden. Bei der Bestimmung des proportiona len Verhältnisses wurde ein Verhältnis der Abmessungen Q₁ zu den Abmessungen Q₀ berechnet, wobei die Abmessungen Q₀ ein Bezugswert von 100% sind.

Wie in Fig. 8 dargestellt, ist die Festigkeit am Über gang gering (ii) und es ist ein ternäres Eutektikum vorhan den, wenn die Menge an Bi nicht weniger als 7,5% beträgt. Ferner steigt auch die Temperaturdifferenz ΔT zwischen dem flüssigen Zustand und dem festen Zustand (i), und es besteht die Wahrscheinlichkeit, daß das Phänomen des Abhebens auf tritt. Bei einem ternären Eutektikum, das eine große Menge an Bi enthält (Sn-1Ag-57Bi), tritt jedoch das Phänomen des Abhe bens nicht auf, da die Temperaturdifferenz ΔT gering ist und gleichzeitig die Temperaturdifferenz zwischen der Verfesti gungstemperatur (137°C) und der Raumtemperatur (20°C) im Mo dus (i) klein ist.

Andererseits wurden bei chemischen Zusammensetzungen mit geringen Mengen an Bi von beispielsweise ca. 2% Bi selbst bei Kühlgeschwindigkeiten von nicht mehr als 10°C pro Sekunde annähernd die gleichen guten Ergebnisse erzielt. An ders ausgedrückt ist bei chemischen Zusammensetzungen mit kleinen Mengen an Bi die Verfestigungstemperatur hoch, die Temperaturdifferenz zwischen dem flüssigen Zustand und dem festen Zustand ist ebenfalls klein, und auch die Festigkeit am Verbindungsübergang ist hoch. Aus diesem Grund tritt das Phänomen des Abhebens kaum auf, und daher ist es möglich, ei ne Kühlgeschwindigkeit von ca. 5°C pro Sekunde zu verwenden. Anhand des Vorstehenden wurde festgestellt, daß das Phänomen des Abhebens von der Wechselbeziehung zwischen der Tempera turdifferenz zwischen dem flüssigen Zustand und dem festen Zustand, der Kühlgeschwindigkeit und der Festigkeit der Ver bindung am Verbindungsübergang sowie der chemischen Zusammen setzung des Lötmittels abhängt.

Aus diesem Grund verändert sich die Ursache der Ver schlechterung der Festigkeit am Verbindungsübergang mit der Menge an Bi. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist es auch offen sichtlich, daß die Kurve bei ca. 4 bis 6% Bi einen Wende punkt aufweist. Es wird angenommen, daß auf der linken und der rechten Seite des Wendepunkts unterschiedliche Phänomene auftreten. Wenn die Menge an Bi auf der rechten Seite des Wendepunkts liegt, ist das eine große Menge an Bi (57%) ent haltende ternäre Eutektikum vorhanden. Es ist daher zu erwar ten, daß sich in diesem Fall Bi-Phasen miteinander kombinie ren und grob werden, so daß sie entlang des Übergangs abge schieden werden. Es ist offensichtlich, daß bei einer Ansamm lung von Bi, das kaum mit Cu reagiert, am Übergang zwischen dem Lötmittel und dem Cu leicht ein Abheben auftritt, da das Bi nicht mit dem Cu verbunden ist.

Wenn die Menge an Bi andererseits auf der linken Seite des Wendepunkts liegt, d. h. wenn das Lötmittel einen verhält nismäßig hohen Schmelzpunkt aufweist, ist am Übergang keine gleichmäßige Bi-Phase zu beobachten. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß sich selbst bei einem Lötmittel mit einer kleinen Menge an Bi das Bi im Endstadium der Verfestigung in der Nähe des Übergangs zu einer Anschlußfläche ansammelt, ob gleich nicht in einer derartigen Menge, daß beim Verfesti gungprozeß eine Absonderung von Bi am Übergang ermöglicht wird. Dadurch scheint die in Fig. 8 im Bereich von Null bis zum Wendepunkt dargestellte Menge an Bi der Grund für die Verschlechterung der Festigkeit zu sein.

Während die Menge an Bi in diesem Bereich zunimmt, nimmt die Festigkeit linear ab, die Menge an Bi am Verbin dungsübergang weist jedoch einen derartigen Pegel auf, daß er bei einer Analyse durch einen Röntgen-Mikroanalysator nicht erfaßt werden kann und die Ansammlung von Bi nicht als Bi-Abscheidung betrachtet wird. Bisher wurde sichergestellt, daß in Lötmitteln aus einer Sn-Pb-Legierung enthaltenes Bi die Verbindung zwischen Cu und Sn behindert, was einer der Gründe für die Verringerung der Festigkeit ist, und daß die Festig keit am Übergang bei einer Steigerung der Menge an Bi in dem Lötmittel abnimmt (Yamamoto et al.: "Journal of Japan Society of Circuit Mounting", Bd. 10, Nr. 6 (1885.9)). Daraus kann geschlossen werden, daß dieser Fall hinsichtlich dieses Phä nomens der sichergestellten Tatsache ähnlich ist. Es wird nämlich angenommen, daß die Netzverbindungsabschnitte zwi schen Cu und Sn an einer sehr dünnen Schicht auf molekularem Niveau am Übergang bei einer steigenden Menge an Bi abnimmt, wodurch eine Verminderung der Festigkeit verursacht wird. Es kann angenommen werden, daß das Vorhandensein eines ternären Eutektikums in der Differenzthermokurve in einer Beziehung zu der vorstehend beschriebenen Verminderung der Festigkeit steht, da es in der Nähe dieses Punkts auftritt, obwohl dies von dem Temperaturgradienten der Erwärmung und Abkühlung ab hängt. Der Grenzwert der Bi-Menge am Übergang ist fein und hat unabhängig von der Ausführung einer Wärmebehandlung und einer Alterung erhebliche Auswirkungen auf die Diffusion. Da her ist zu erwarten, daß dieser Wert mehr oder weniger ab weicht.

Aus den vorstehend aufgeführten Ergebnissen der Experi mente ging hervor, daß als Bearbeitungsbedingung zum Vermei den eines Abhebens ein Verhindern der durch die Abscheidung von Bi am Übergang verursachten Verminderung der Festigkeit durch das Verhindern einer Ablagerung von Bi am Übergang, d. h. durch eine Dispersion von Bi in dem Lötmittel wünschens wert ist, die durch Ausführen einer raschen Abkühlung mit ei ner Geschwindigkeit von 10°C bis 20°C pro Sekunde bis zur Verfestigungstemperatur erreicht wird, bei der die Verfesti gung abgeschlossen ist. Es war möglich, durch Experimente si cherzustellen, daß keine Bi-Schicht vorhanden ist, die sich normalerweise am Übergang ablagert, wenn eine derartige ra sche Abkühlung ausgeführt wird, und daß das Bi durch eine ra sche Abkühlung in dem Lötmittel weit verteilt wird. Es war ebenso möglich, sicherzustellen, daß keine Risse in dem Löt mittel entstehen.

Andererseits ist ein Hauptgrund für die Entstehung von Fehlern bei der raschen Abkühlung eine in einer kurzen Zeit spanne auftretende Temperaturveränderung. In diesem Zusammen hang wurde offensichtlich, daß es zur Verringerung der Ent stehung von thermischen Spannungen zweckmäßig ist, Spannungen aufgrund einer in einer kurzen Zeitspanne stattfindenden Ab kühlung in einem Temperaturbereich bei oder unterhalb der Verfestigungstemperatur durch Ausführen einer langsamen Ab kühlung mit einer Geschwindigkeit von 0,1°C bis 5°C pro Se kunde zu verringern.

Im übrigen ist es zur Verbesserung der Kühlwirkung er forderlich, das Substrat bei einer Temperatur bei oder nahe der Verfestigungstemperatur mit einem Kühlmedium zu kühlen, da die Kühlgeschwindigkeit auch mit der Wärmekapazität des Substrats in einer Beziehung steht. Insbesondere wenn das Kühlmedium ein Gas ist, das im wesentlichen eine geringe Wär mekapazität aufweist, kann keine rasche Kühlung realisiert werden, wenn die Kühlwirkung in der Ausgangsstufe nicht zur Erhöhung der gesamten Kühlwirkung durch Senken der Temperatur auf oder unter die Raumtemperatur verbessert wird. Selbst wenn in der Ausgangsstufe ein Gas verwendet wird, dessen Tem peratur geringer als die Raumtemperatur ist, haben thermische Schocks wenig negative Auswirkungen auf die Komponenten und das Substrat. Die Verwendung eines Gases hat die Vorteile, daß das Gas ein nach dem Löten aufgebrachtes Flußmittel nicht zerstört, das einen Schutzfilm bildet, daß das Gas keine Aus wirkungen auf die Kontakte in dem Leiter hat und dergleichen.

Daher ist ein zweckmäßiger Prozeß das Veranlassen einer Verfestigung in einer kurzen Zeitspanne durch Ausführen einer raschen Abkühlung bei der Abkühlung von einer Temperatur nahe der Verflüssigungstemperatur auf die Verfestigungstemperatur und anschließendes Ausführen einer langsamen Abkühlung zur Verminderung von Spannungen. Ein hinsichtlich der Kühlkapazi tät optimales Kühlmedium ist eine Flüssigkeit. Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt nahe der Verfestigungstemperatur sind hinsichtlich der Kühlkapazität ideal, und bei einer inerten Fluorflüssigkeit ist es in gewissem Maße möglich, Materialien auszuwählen. Wenn sich eine Flüssigkeit rasch in ein Gas um wandelt, wird latente Hitze abgeführt, wodurch eine Verbesse rung der Kühlwirkung ermöglicht wird.

Da sich bei einem 7,5% oder mehr Bi enthaltende Legie rungssystem das ternäre Eutektikum ablagert, beträgt die Ver festigungstemperatur in diesem Fall 137°C. Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann die Kühltemperatur in einem derartigen Bereich ähnlich gesenkt werden, so daß sie keine thermischen Auswirkungen auf das Substrat, die Komponenten, etc. hat. Die mechanischen Eigenschaften des Lötmittels selbst und insbe sondere der Verlängerung weisen jedoch in bezug auf eine Ver änderung der Menge an Bi annähernd die gleiche Tendenz wie bei der in Fig. 8 gezeigten Kennlinie der Festigkeit der Ver bindungen auf. Daher treten bei einigen Größen und Strukturen des Substrats und der Komponenten Risse im Lötmittel selbst (Korngrenzenbrüche) auf, und bei chemischen Zusammensetzun gen, die große Mengen an Bi enthalten, erscheinen selbst dann Defekte an den Sn-Korngrenzen (Auftreten von Mikrohohlräu men), wenn das Abheben verhindert wird. Bei einem 15% Bi enthaltenden Lötmittel traten selbst bei der in den Fig. 9 und 10 dargestellten raschen Abkühlung durch Eintauchen in heißes Wasser mit 100°C (10°C pro Sekunde) sowie in Wasser ähnlich Risse auf. Dies liegt daran, daß das Lötmittel auf grund einer großen Menge an Bi unterlegene mechanische Eigen schaften aufweist, obwohl große Spannungen über das gesamte Lötmittel verringert werden können. Daher ist es zur Sicher stellung eines idealen Prozesses bei einem eine große Menge an Bi enthaltenden Legierungssystem erforderlich, nach einer raschen Abkühlung auf die Verfestigungstemperatur eine lang same Kühlung auszuführen. Bei einem 15% Bi enthaltenden Löt mittel wurden die Kühlwirkungen bei einer raschen Abkühlung in heißem Wasser mit 100°C und bei einer raschen Abkühlung in Siliciumöl mit 137°C verglichen. Die Überlegenheit der zu letzt genannten Kühlung bei 137°C wurde auch durch die Er scheinung bestätigt.

Andererseits kann bei einem Lötmittel, das 4% Bi ent hält, was weniger als 7,5% Bi ist, und dessen Verfesti gungstemperatur 200°C beträgt, das Abheben durch Eintauchen in heißes Wasser mit 100°C (10°C pro Sekunde) oder in Wasser mit Raumtemperatur (40°C pro Sekunde) verhindert werden, und es können keine Defekte, wie Risse (Korngrenzenbrüche) und Mikrohohlräume, beobachtet werden. Ein Vergleich der Fotogra fien der Erscheinung beider Fälle zeigt jedoch, daß bei dem Legierungssystem mit der kleineren Menge an Bi die Erschei nung beim Eintauchen in heißes Wasser mit 100°C (Fig. 11 und 12) offensichtlich besser als die beim Eintauchen in Was ser (Fig. 13 und 14) erhaltene ist.

Daher ist es bei dem eine geringe Menge an Bi enthal tenden Legierungssystem möglich, die Temperatur zur Verbesse rung der Kühlwirkung auf 100°C bis 150°C zu verringern, die unter der Verfestigungstemperatur liegen. Der Grund dafür, daß kaum Defekte entstehen, scheint zu sein, daß die Masse des Lötmittels gute mechanische Eigenschaften aufweist. Je geringer nämlich die Menge an Bi ist, desto besser sind die mechanischen Eigenschaften der Verbindungen.

Wenn das Flußmittel gespült wird, können bei einer Tem peratur nahe der Verfestigungstemperatur des Lötmittels oder bei einem eine geringere Menge an Bi enthaltenden Lötmittel legierungssystem die Reinigungs- und Kühlwirkungen durch Küh len durch Besprühen oder Verlangsamen der inerten Fluorflüs sigkeit, etc. mit 100°C bis 150°C gleichzeitig erwartet wer den, so daß das Phänomen des Abhebens verhindert werden kann. Bei diesem Reinigungs- und Kühlprozeß ist es entscheidend, ein Rückgewinnungssystem für die Kühl- und Reinigungsflüssig keiten zu installieren. Bei dem Reinigungsprozeß ist es er forderlich, daß die Komponenten des Flußmittels in der Reini gungsflüssigkeit gelöst sind.

Bei Wasser oder Wasserspray ist es erforderlich, ein wasserlösliches Flußmittel zu verwenden. Eine unvollständige Reinigung verursacht in diesem Fall jedoch ein Problem. Ob wohl die Kosten gering sind, ist der Prozeß bei der Verwen dung von Wasser strukturell begrenzt, da die Probleme der Verunreinigung, der Korrosion, des Rosts, etc. aufgrund des Haftens an Kontakten, wie einem Verbindungselement, bleiben.

Ein Prozeß ohne Flußmittelreinigung ist verbreitet. Beim Reinigungsprozeß ist jedoch zum Verhindern einer Oxida tion bei hohen Temperaturen ein Besprühen mit gekühlter Luft oder Stickstoff als Kühlmedium von beiden Seiten des Substrats zweckmäßig. Ein derartiger Prozeß kann ausgeführt werden, indem zum Herunterkühlen des Substrats auf die Verfe stigungstemperatur des Lötmittels zunächst ein Besprühen mit gekühlter Luft oder Stickstoff erfolgt und anschließend nor male Luft derart auf das Substrat geblasen wird, daß die Schutzschicht aus Flußmittel nicht beschädigt wird, eine langsame Kühlung erfolgt und das Substrat, die Komponenten, etc. keinem thermischen Schock ausgesetzt werden. Wenn eine Flüssigkeit (beispielsweise Wasser) als Kühlmedium verwendet wird, besteht die Möglichkeit eines Auftretens lokaler Brüche oder eines nicht gleichmäßigen Haftens der Schutzschicht aus der Flußmittelbeschichtung auf dem Lötmittel aufgrund des Wassers mit einer hohen Temperatur oder des eingespritzten oder aufgesprühten Wassers, wodurch eine Verschlechterung der Isolationseigenschaften verursacht wird. Es ist erforderlich, ein Kühlverfahren zu verwenden, bei dem es möglich ist, keine Risse in der Flußmittelbeschichtung zu verursachen. Bei der Verwendung von Wasser ist es wesentlich, daß das Wasser au genblicklich verdampft wird und daß keine Verunreinigungen in den Kontakten verbleiben. Es sollte ein Prozeß verwendet wer den, bei dem auch die Reinheit berücksichtigt wird und der Wirkung von Rückständen Aufmerksamkeit gezollt wird.

Bei Verfahren, bei denen ein Eintauchen in eine Flüs sigkeit erfolgt, ist es möglich, hauptsächlich die gelötete Seite zu kühlen. Wird ein Verbindungselement verwendet, ist es auch möglich, einen Prozeß zu verwenden, bei dem die gelö tete Seite auf die gleiche Weise wie beim Löten eingetaucht wird, um ein Eindringen einer Flüssigkeit in das Verbindung selement zu verhindern. Hierbei können auf der Seite der Kom ponenten Luft, ein Spray, eine Brause, etc. kombiniert wer den. Gleichzeitig ist es erforderlich, die Temperatur der Flüssigkeit derart zu steuern, daß sie konstant gehalten wird.

Als nächstes ist in Fig. 15 ein Beispiel der Anwendung einer doppelt schwingenden Stickstoffatmosphäre auf ein Schwall-Löten gezeigt, wobei der obere Teil eine Schnittan sicht und der untere Teil eine Draufsicht ist. Das Bezugszei chen 1 bezeichnet eine Stickstoffkammereinheit. Eine gedruck te Leiterplatte 6, auf der ein mit Stiften 8 versehenes Teil 7 montiert ist, wird durch eine primäre Strahldüse 9 und eine sekundäre Strahldüse 10 zum Kühlprozeß bewegt. Bei dieser Ausführungsform wurde als Beispiel ein Lötmittel aus Sn-3Ag- 7,5 Bi (mit einer Verflüssigungstemperatur von 210°C und einer Verfestigungstemperatur von 188°C) verwendet. Zur raschen Ab kühlung des Substrats ohne Störung des Stroms der Stickstoff atmosphäre unmittelbar nach dem Schwall-Löten ist zwischen einem Ofen und einem Kühlmechanismus ein Vorhang in Form ei ner Hitzeabschirmplatte 3 installiert, und am Ende der Hitze abschirmplatte ist ein hitzebeständiger Film 15 befestigt, so daß der Durchgang des montierten Teils nicht behindert wird. Über Düsen 14 wird gekühlte Luft 5, 4 von einer Kühleinrich tung derart eingeleitet, daß sie zwischen den Hitzeabschirm platten und zwischen Kühlplatten 2 hinter den Hitzeabschirm platten hindurchströmt. Aus der Stickstoffkammer 1 kommender Stickstoff 11 wird nach oben und nach unten gesaugt (teilwei se wird auch Stickstoff oder Luft 5 beigemischt, die von zwi schen den Hitzeabschirmplatten hinzugelangt), wodurch die Kühlwirkung verbessert wird. Der Stickstoff bzw. die Luft, die von zwischen den Hitzeabschirmplatten kommen, und die von zwischen den Kühlplatten kommende Luft werden hauptsächlich auf beiden Seiten 12 eingesaugt, während das Substrat vorhan den ist. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet die Temperatur einer Anschlußfläche des Substrats, während sich das Substrat durch jeden Abschnitt bewegt. Die Temperatur beträgt an dem gelöte ten Abschnitt 245°C. Die Temperatur unmittelbar nach dem Durchlauf vor den Hitzeabschirmplatten 3 wurde auf 210°C ge steuert, wobei dies die Verflüssigungstemperatur des Lötmit tels ist. Die Temperatur beim Durchlauf vor den Kühlplatten wurde auf ca. 180°C gesteuert, wobei dies geringfügig weniger als die Verfestigungstemperatur des Lötmittels von 188°C ist. Im übrigen wird bei einigen Proben auch durch eine Kühlung mit 150°C (137°C oder mehr) eine gute Wirkung erzielt. Das Abheben kann durch eine Kühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C pro Sekunde verhindert werden. Ein Profil der Tempe ratur (t) und der Zeit (s) ist im unteren Teil von Fig. 15 gezeigt. Der Temperaturgradient der Anschlußfläche des Substrats an einem Punkt A, an dem eine rasche Abkühlung er folgt, beträgt 10°C pro Sekunde. Im übrigen ist es bei einer Ablagerung von ternären Eutektika erforderlich, 137°C als Verfestigungstemperatur zu betrachten. Zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Kühlung ist es wirkungsvoll, die Temperatur des Kühlmediums zu senken, die Strömungsgeschwindigkeit zu steigern und die Transportgeschwindigkeit des Substrats zu verringern. Für eine rasche Kühlung ist es wirkungsvoll, eine Flüssigkeit als Kühlmedium zu verwenden. Die rasche Kühlung kann durch Vorsehen einer Zone erleichtert werden, in der ei ne konstante Temperatur gehalten wird, da Turbulenzen an dem Strömungsabschnitt ausgeschlossen werden. Im übrigen erfolgte die langsame Kühlung mit 1°C pro Sekunde, da es in einem Tem peraturbereich bei oder unter 180°C erforderlich ist, eine Kühlung auszuführen, bei der Restspannungen und Belastungen verringert werden. Dadurch können fehlerlose Verbindungen er halten werden. Bei anderen chemischen Zusammensetzungen des Lötmittels ist es ebenfalls möglich, eine für die Schmelzei genschaften des Lötmittels geeignete Prozeßsteuerung zum Ver hindern eines Abhebens auszuführen.

Als nächstes ist in Fig. 16 ein Beispiel einer Anwen dung auf einen Flußmittelreinigungsprozeß gezeigt, bei dem kein Stickstoff verwendet wird, wobei ein Verfahren zur Küh lung nach dem Durchgang vor einer Wärmeabschirmungsplatte 3 durch Eintauchen in eine inerte Fluorflüssigkeit 17 mit einem hohen Siedepunkt dargestellt ist. Auf die Stirnseite des Teils 7 kann Stickstoff oder Luft 16 geblasen werden. Ebenso kann die Stirnseite des Teils 7 mit der inerten Fluorflüssig keit besprüht oder bespritzt werden. Das Verfahren wird durch eine Folge von Schwemmprozessen ermöglicht, und das Schwemm bad aus einer mit Fluorid versetzten Flüssigkeit wird durch eine Kühlvorrichtung auf einer konstanten Temperatur gehal ten. Das gleiche Verfahren wie das in Fig. 15 dargestellte ist als Temperatursteuerungsprozeß für das Substrat möglich. Falls in diesem Fall anstelle der inerten Fluorflüssigkeit Wasser verwendet wird, ist es wesentlich, die Temperatur des Wassers zu steuern, und Verunreinigungen sind wichtig.

Hinsichtlich der vorstehend beschriebenen raschen Küh lung durch den Schwemmprozeß kann erwartet werden, daß dem Schwemmprozeß erneut unterzogene Verbindungen, die deutlich fertiggestellt sind, der raschen Kühlwirkung unterzogen wer den, so daß die Abscheidung von Bi bei den erneut dem Schwemmprozeß unterzogene Verbindungen verhindert wird, was zu einer hohen Zuverlässigkeit der Verbindungen führt.

Die vorstehende Beschreibung bezog sich lediglich bei spielhaft auf das bleifreie Lötmittel aus einer Sn-Ag-Bi- Legierung. Da jedoch das Phänomen des Abhebens aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem flüssigen Zustand und dem festen Zustand selbst bei den Legierungssystemen auftritt, die kein Bi enthalten, kann ein derartiges Phänomen auch bei anderen Sn-Legierungssystemen, beispielsweise bei einem Sn- Sb-System, einem Sn-Cu-System, einem Sn-Zn-System und einem Sn-In-System, auftreten. Es erübrigt sich, darauf hinzuwei sen, daß bei diesen Legierungssystemen die Anwendung ähnli cher Maßnahmen und Techniken möglich ist. Tatsächlich ist der Gehalt an Ag nicht auf 3% begrenzt.

Fig. 17 zeigt eine Vorrichtung zum Verhindern der Ab scheidung von Bi am Übergang einer Lötverbindung durch ra sches Erhitzen der Lötverbindung durch die Bestrahlung mit einem Laserstrahl und eine anschließende rasche Kühlung, die durch Wärmeübertragung an die umgebenden, nicht bestrahlten Abschnitte erfolgt.

Gemäß Fig. 17 wird das von einem Laseroszillator 19 emittierte Laserlicht zunächst von Galvanospiegeln 20 und 21 und anschließend von einem Halbspiegel reflektiert und kon vergiert durch eine Objektivlinse 23 auf einer auf einer Pro benaufnahme 24 angeordneten Probe. Hierbei wird eine auf ei ner elektrischen Leiterplatte 25 montierte Komponente 27, de ren Leitungsdrähte, etc. vorab mit einem bleifreien Lötmittel versehen wurden, als Probe verwendet. Ein Lötverbindungsab schnitt 26 der Komponente 27 wird durch Bestrahlung mit kon vergierendem Laserlicht erwärmt.

Die Probenaufnahme 24 und die Probe reflektieren das über einen reflektierenden konkaven Spiegel 30 auftreffende Licht von einer Lampe 31. Das Licht wird dann über eine Linse 29 von einem Halbspiegel 28 reflektiert und auf die Probe projiziert, um diese zu bestrahlen, und das resultierende ge streute Licht bildet über eine über einem Halbspiegel 22 in stallierten Bilderzeugungslinse 32 ein Bild auf einer Bild aufnahmefläche 34 einer Erfassungskamera 33. Eine Erfassungs- und Erkennungsvorrichtung 35 zeigt ein von der Erfassungska mera übertragenes Bildsignal auf einem Bildschirm 36 an, er kennt die Position und Form der Probe, die Position und Form des Teils, die Position und Form der Lötverbindung, etc. und sendet ein Bildinformationssignal an eine CPU 40. Ein Ab schnitt 37 zum Antreiben und Steuern der Galvanospiegel treibt die Galvanospiegel 20 und 21 an und steuert sie, wo durch die Richtung der Laserstrahlen gesteuert wird. Ein Ab schnitt 38 zur Zufuhr und Steuerung der Laserenergie führt die Antriebs- und Ausgangssteuerung des Laseroszillators 19 aus. Ein Abschnitt 39 zum Antreiben und Steuern der Proben aufnahme führt den Antrieb und die Steuerung der Probenauf nahme 24 aus.

Die CPU 40, die die Steuerung des gesamten Systems aus führt, empfängt Bildsignale von der Erfassungs- und Erken nungsvorrichtung 35 und sendet Steuersignale an den Abschnitt 39 zum Antreiben und Steuern der Probenaufnahme, den Ab schnitt 38 zur Zufuhr und Steuerung der Laserenergie und den Abschnitt 37 zum Antreiben und Steuern der Galvanospiegel, wodurch sichergestellt wird, daß die zu bestrahlende Position der Probe mit Laserstrahlen bestrahlt wird.

Der Laseroszillator 19, der beispielsweise ein YAG-Impulslaser oder Ar-Laser ist, steuert die Anzahl der Strah lungsimpulse und die Anzahl der Zyklen und kann mittels eines durch einen Antriebs- und Steuerabschnitt 42 angetriebenen und gesteuerten verstellbaren Transmissionsfaktorfilters 41 die Übertragungsintensität steuern.

Das Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Halbspiegel, das Bezugszeichen 44 eine Bilderzeugungslinse, das Bezugszeichen 45 einen Wärmebilderfassungsabschnitt und das Bezugszeichen 46 seine Steuer- und Anzeigeeinheit, die durch Bilder zweidi mensional die Verteilung der Temperaturen auf der Vorderseite einer Probe anzeigt. Diese Einheit ermöglicht die Anzeige der Temperaturverteilung auf der Vorderseite der Probe auf einer Anzeige 47 beim Erhalt eines Bilds der Vorderseite der Probe. Daher können die Temperatur einer mit Laserstrahlen bestrahl ten Komponente und die Umgebungstemperatur in Echtzeit gemes sen werden. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet eine Infrarotlam pe oder einen Laser zum Vorheizen, die bzw. der unter der Steuerung der CPU 40 Infrarot- bzw. Laserlicht emittiert und die Lötverbindungen 26 durch Konvergenz des Infrarot- bzw. Laserlichts mittels einer Linse 49 und Bestrahlung der Löt verbindungen mit dem Infrarot- bzw. Laserlicht vorheizt.

Fig. 18 zeigt das in Fig. 17 gezeigte Laserbestrah lungssystem, das in einer normalen Rückflußvorrichtung für das Lötmittel installiert ist. Eine in einem Heizofen durch einen Luftstrom mit einer hohen Temperatur erwärmte Probe wird durch Laserstrahlen bestrahlt. Eine Fördereinrichtung 52, auf der eine Komponente 7 angeordnet ist, bewegt sich in eine Rückflußvorrichtung 50, und ein Substrat 25 wird von ei ner Heizvorrichtung 53 erwärmt. Das Bezugszeichen 54 bezeich net ein Kühlgebläse, und das Bezugszeichen 51 bezeichnet die in Fig. 17 dargestellte Lasereinheit, wobei die Probenaufnah me entfernt wurde. Von dem in Fig. 18 dargestellten System können eine normale Erwärmung durch eine Heizvorrichtung, die Bestrahlung mit Laserstrahlen, die Kühlung durch ein Gebläse, etc. nacheinander ausgeführt werden.

Fig. 19 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein linea rer Konvergenzbereich mittels einer zylindrischen Linse 23a als in Fig. 17 dargestellte Objektivlinse 17 erhalten wird, aus mehreren Lötverbindungen 26 zusammengesetzte Reihen mit diesem linearen Konvergenzbereich bestrahlt werden und die rasche Erwärmungs- und die rasche Abkühlungsbehandlung der aus in mehreren Reihen angeordneten Verbindungen 26a, 26b, 26c, . . . zusammengesetzten mehreren Reihen durch Bewegen des bestrahlten Bereichs erfolgt. Genauer konvergiert ein annä hernd kreisförmiger Strahl 19a durch die zylindrische Linse 23a als Objektivlinse zu einem linearen Spot 19b, und die in einer Reihe auf dem Substrat 25 angeordneten Lötverbindungen 26a werden kollektiv durch Laserstrahlen bestrahlt. Die meh reren Reihen von Verbindungen 26a, 26b, 26c, . . . können durch Bewegen des linearen Spots 19b in bezug auf die Probe einzeln bestrahlt werden, wodurch eine Bestrahlung mit einer hohen Geschwindigkeit ermöglicht wird.

Fig. 20 zeigt ein Verfahren zur Einzelbestrahlung einer Verbindung 26aa durch einen Spot 19ba mit einer großen Kon vergenz und einer Größe wie der der Verbindung unter Beach tung des Abschnitts der Verbindung. Fig. 21 zeigt ein Verfah ren zur Bestrahlung einer Verbindung 26aa durch Abtasten mit einem winzigen punktartigen oder linearen Spot 19bb. In den Fig. 20 und 21 bezeichnet das Bezugszeichen 25a den Ab schnitt eines Substrats, das Bezugszeichen 27a den Abschnitt eines Leiters eines Teils 27 und das Bezugszeichen 26aa den Abschnitt der Lötverbindung. Wie in Fig. 20 dargestellt, kann die gesamte Verbindung kollektiv bestrahlt werden, wenn der konvergierende Spot 19aa groß ist.

Die Fig. 22 bis 25 zeigen Veränderungen der Tempera tur einer Verbindung, wobei für verschiedene Behandlungspro zesse durch Laserbestrahlung die Temperatur auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse dargestellt sind.

Fig. 22 zeigt einen Prozeß, der das Erwärmen einer Pro be durch einen normalen Heizofen, das Halten der Temperatur der Probe auf mehreren Grad unter der Schmelztemperatur Tm des Lötmittels (beispielsweise ein Vorheizen auf eine Tempe ratur von 5 Grad darunter) und eine Bestrahlung der Probe mit Laserstrahlen zu einem Zeitpunkt t0 zu ihrer Erwärmung über den Schmelzpunkt Tm mit einem Schlag einschließt. Hierbei be trägt die Laserimpulsbreite nicht weniger als 1 ms. Die Tem peratur eines mit Laserimpulsen bestrahlten Verbindungsab schnitts übersteigt die Schmelzpunkte, wogegen andere Ab schnitte wenig erwärmt werden. Daher tritt aufgrund der Wär mediffusion in die Umgebung nach der Bestrahlung mit Laserim pulsen eine rasche Abkühlung auf, und die Temperatur fällt wieder unter den Schmelzpunkt Tm. Danach erfolgt in einem normalen Ofen eine langsame Abkühlung.

Fig. 23 zeigt einen Prozeß, der das Erhöhen der Tempe ratur eines Substrats durch ein gewöhnliches Heizverfahren, das Halten desselben auf einer Temperatur, die höher als der Schmelzpunkt Tm des Lötmittels ist, das Bestrahlen des Substrats mit Laserimpulsen unmittelbar vor dem Absinken der Temperatur unter den Schmelzpunkt bei der Abkühlung und das Senken der Temperatur unter Tm bei einer raschen Kühlung ein schließt.

Fig. 24 zeigt ein dem in Fig. 23 dargestellten ähnli ches Profil. Bei diesem Prozeß werden eine rasche Erwärmung und eine rasche Abkühlung durch mehrmaliges aufeinanderfol gendes Bestrahlen mit Laserimpulsen wiederholt.

Fig. 25 zeigt einen Prozeß, der die Erzeugung von Löt verbindungen durch Erwärmen durch ein gewöhnliches Heizver fahren und Abkühlen, anschließendes Ausführen einer langsamen Kühlung und darauf folgendes Ausführen einer raschen Erwär mung über den Schmelzpunkt Tm durch Laserbestrahlung gefolgt von einer raschen Kühlung einschließt.

Eine Verringerung der Festigkeit und ein Abschälen von Verbindungsabschnitten von Lötmitteln aus einer Sn-Ag-Bi- Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt konnten durch Aus schließen der Abscheidung von Bi mit Hilfe der in den Fig. 22 bis 25 gezeigten Profile verhindert werden.

Im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Aus führungsformen wurden Lötverfahren beschrieben. Laserstrahlen können jedoch ähnlich zur Reparatur von Lötverbindungen ver wendet werden, die aufgrund des auf die Abscheidung von Bi, etc. zurückgeführten Abhebens Fehler an Verbindungsabschnit ten aufweisen. Hierbei kann, wie in Fig. 22 dargestellt, die Abscheidung ausgeschlossen werden, indem die Temperatur des gesamten Substrats niedriger als der Schmelzpunkt Tm gehalten wird, der Abschnitt einer zu reparierenden Verbindung durch Bestrahlung nur dieses Abschnitts mit Laserstrahlen über den vorstehend erwähnten Schmelzpunkt Tm erwärmt wird und an schließend eine rasche Kühlung ausgeführt wird. Die umgeben den Lötverbindungen, die nicht durch Laserstrahlen bestrahlt werden, werden in keiner Weise beeinträchtigt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wur den Vorrichtungen und Prozesse beschrieben, bei denen Laser strahlen verwendet wurden. Es erübrigt sich, darauf hinzuwei sen, daß die gleichen Prinzipien auf die Verwendung elektro magnetischer Wellen, wie Infrarotstrahlen und Mikrowellen, angewendet werden können.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung ei ner Leiterplatte für eine elektronische Schaltung mit wenigen Unvollkommenheiten an Verbindungsabschnitten durch Verbessern der Zuverlässigkeit einer unter Verwendung eines Bi enthal tenden bleifreien Lötmittels erzeugten Verbindung zwischen einer elektronischen Komponente und der Leiterplatte geschaf fen. Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Leiter platte für eine elektronische Schaltung mit wenig Unvollkom menheiten an Verbindungsabschnitten durch ein insbesondere durch Optimieren des Temperaturprofils beim Verbinden durch Löten erreichtes Verbessern der Zuverlässigkeit der Verbin dung geschaffen.

Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, Reparaturen ohne negative Auswirkungen, wie eine Verschlechterung der Festig keit und ein Abblättern, auf die umgebenden Verbindungsab schnitte (die nicht repariert werden müssen) bei der Repara tur auszuführen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, daß das Verbinden elektroni scher Komponenten mit der Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels umfaßt, wobei die elektronischen Komponenten und die Leiterplatte mitein ander verbunden werden, worauf eine Kühlung des Lötmit tels mit einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 10°C bis 20°C pro Sekunde folgt.

2. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, daß das Verbinden elektroni scher Komponenten mit der Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels umfaßt, wobei die elektronischen Komponenten und die Leiterplatte mitein ander verbunden werden, worauf eine Kühlung von einer Temperatur nahe der Verflüssigungstemperatur auf eine Temperatur nahe der Verfestigungstemperatur des Lötmit tels mit einer Kühlgeschwindigkeit von ca. 10°C bis 20°C pro Sekunde folgt.

3. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, daß das Verbinden elektroni scher Komponenten mit der Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels umfaßt, wobei die elektronischen Komponenten und die Leiterplatte mitein ander verbunden werden, worauf eine Kühlung von einer Temperatur nahe der Verflüssigungstemperatur auf eine Temperatur nahe der Verfestigungstemperatur des Lötmit tels mit einer ersten Kühlgeschwindigkeit von ca. 10°C bis 20°C pro Sekunde und eine nachfolgende Kühlung mit einer zweiten Kühlgeschwindigkeit folgen, die geringer als die erste Kühlgeschwindigkeit ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 3, bei dem die erste Kühlgeschwindigkeit 0,1°C bis 5°C pro Sekunde be trägt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, das das Verbinden elektroni scher Komponenten mit der Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels umfaßt, wobei das Kühlen nach dem Verbinden in einem Temperaturbereich bei oder unter einer Temperatur in der Nähe der Verfe stigungstemperatur des Lötmittels mit einer Kühlge schwindigkeit von 0,1°C bis 5°C pro Sekunde erfolgt.

6. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kühlung durch ein aus einer beispiels weise aus Luft, einem inerten Gas, einer gesprühten

Flüssigkeit, Dampf, einer Flüssigkeit, flüssigem Stick stoff und Trockeneis bestehenden Gruppe ausgewähltes Kühlmedium erfolgt, dessen Temperatur nicht höher als die Raumtemperatur ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 5, bei dem das inerte Gas ein Gemisch ist, das entweder flüssigen Stickstoff oder Trockeneis enthält.

8. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kühlung durch Besprühen oder Abbrausen mit einem Flußreinigungsmittel, beispielsweise inerte Fluorflüssigkeit, erfolgt, dessen Temperatur höchstens bei der Raumtemperatur liegt.

9. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, daß das Verbinden elektroni scher Komponenten mit der Leiterplatte mittels eines Bi enthaltenden bleifreien Lötmittels umfaßt, wobei das Lötmittel mit einem pulsierenden Strahl bestrahlt wird, wodurch das Lötmittel rasch erwärmt und abgekühlt wird.

10. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 9, bei dem der pulsierende Strahl Laserlicht ist.

11. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 9, bei dem der pulsierende Strahl ein Infrarotstrahl ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 9, bei dem der pulsierende Strahl eine Mikrowelle ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 10, bei dem mit tels einer zylindrischen Linse beim Bündeln des Laser lichts ein lineares Konvergenzmuster erhalten wird und mehrere lineare Lötverbindungen mit dem Laserlicht be strahlt werden.

14. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 9, bei dem das Lötmittel unter Verwendung einer Heizvorrichtung auf einer Temperatur unter und nahe dem Schmelzpunkt des Lötmittels gehalten wird, das Lötmittel zur Erwärmung über den Schmelzpunkt mit dem pulsierenden Strahl be strahlt wird, die Temperatur des Lötmittels nach der Bestrahlung mit dem pulsierenden Strahl durch eine ra sche Kühlung wieder auf bzw. unter den Schmelzpunkt ge senkt wird und anschließend eine langsame Kühlung er folgt.

15. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 9, bei dem das Lötmittel unter Verwendung einer Heizvorrichtung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Lötmittels erwärmt wird und anschließend durch Bestrahlung mit den Strahlen eine rasche Erwärmung und eine rasche Abküh lung erfolgen, nachdem die Temperatur des Lötmittels beim Kühlprozeß wieder auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt gesunken ist.

16. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach Anspruch 9, bei dem das Löten durch Erwärmung in einem Heizofen erfolgt, das Lötmittel anschließend auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur abgekühlt wird und anschließend zum Ver anlassen eines erneuten Schmelzen und einer erneuten Verfestigung des Lötmittels eine rasche Erwärmung und eine rasche Abkühlung durch Bestrahlung mit dem Strahl erfolgen.

17. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem die Bestrahlung des Lötmittels mit mehreren Impulsen des pulsierenden Strahls erfolgt.

18. Vorrichtung zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung mit einem Mechanismus zum Transportieren einer Leiterplatte für eine elektroni sche Schaltung, auf der durch Aufdrucken eine Lötpaste angeordnet wurde und auf der auf der aufgedruckten Pa ste elektronische Komponenten montiert sind, einem La seroszillator und einem optischen System zum Leiten von Laserstrahlen zu einer Objektivlinse, wobei die beiden zuletzt genannten Elemente in einer mit einer Heizvor richtung zum Erwärmen versehenen Rückflußvorrichtung installiert sind und das Lötmittel auf der Leiterplatte für eine elektronische Schaltung über die Objektivlinse mit einem Laserstrahl bestrahlt wird.

19. Vorrichtung zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung mit einem Mechanismus zum Transportieren einer Leiterplatte für eine elektroni sche Schaltung, auf der elektronische Komponenten mon tiert sind, einem Lötmittelbad, einem Laseroszillator und einem optischen System zum Leiten von Laserstrahlen zu einer Objektivlinse, wobei die beiden zuletzt ge nannten Elemente in einer mit einem Kühlgebläse verse henen Rückflußvorrichtung installiert sind und das Löt mittel auf der Leiterplatte für eine elektronische Schaltung über die Objektivlinse mit einem Laserstrahl bestrahlt wird.

20. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung, das eine Reparatur der Verbin dungen der Leiterplatte für eine elektronische Schal tung, auf der elektronische Komponenten montiert und bereits unter Verwendung eines bleifreien Lötmittels verlötet wurden, durch Bestrahlen lediglich erforderli cher Punkte durch einen Strahl auf der Grundlage von Informationen von einer Inspektionsvorrichtung für die Leiterplatte für eine elektronische Schaltung umfaßt.

21. Vorrichtung zur Herstellung einer Leiterplatte für eine elektronische Schaltung mit einem Mechanismus zum Transportieren einer Leiterplatte für eine elektroni sche Schaltung, auf der elektronische Komponenten mon tiert sind, einem Laseroszillator, einem optischen Sy stem zum Leiten der Laserstrahlen zu einer Objektivlin se und einer Einrichtung zur Steuerung der Laserkonver genzposition, wobei die drei zuletzt genannten Elemente in einer mit einer Heizvorrichtung versehenen Rückfluß vorrichtung installiert sind und die Verbindungen durch Bestrahlen lediglich der Lötverbindungen, an denen eine Reparatur erforderlich ist, mit einem Laserstrahl auf der Grundlage von Informationen von einer Inspektions vorrichtung für die Leiterplatte für eine elektronische Schaltung repariert werden.