DE19945131A1 - Elektronisches Bauelement und Beschichtungs-Mittel - Google Patents

Elektronisches Bauelement und Beschichtungs-Mittel

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement, mit an vorbestimmten Bereichen an wenigstens einer äußeren Oberfläche angeordneten Lötbereichen, wobei das Bauelement an seiner nicht durch die Lötbereiche gebildeten Oberfläche mit einer Lötmittel-Antihaft-Schicht überzogen ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Beschichtungs-Mittel zur Verminderung von Lötrückständen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Bauelement, mit an vorbestimmten Bereichen an wenigstens einer äußeren Oberfläche angeordneten Lötbereichen, und auf ein Beschich­ tungs-Mittel zur Verminderung von Lötrückständen.
Beim Ein- oder Verlöten elektronischer Bauelemente treten häufig Lötrückstände auf nicht zur Verlötung vorgesehen Flä­ chen, insbesondere bei den relativ kleinen SMD-Bauelementen, auf. Bei optoelektronischen Bauelementen Empfangs- oder Sen­ debausteinen wie beispielsweise Lumineszenzdioden (LED) wird hierdurch die Funktion des lichtabstrahlenden bzw. -empfan­ genden Halbleiterbauelements beeinträchtigt und die Licht- bzw. Signalausbeute heruntergesetzt. Auch kann es bei englie­ genden Anschluss-Kontakten oder Lötflächen leicht zu Kurz­ schlüssen durch das Lot gebildete Brücken entstehen.
Insbesondere bei vollautomatisierten Bestückungen von Plati­ nen mit SMD-Bauelementen vermittels eines sogenannten Pick- and-Place Prozesses treten Lötrückstände auf den Bauelementen auf. Ansätze mit lösungsmittelhaltigen Lacken oder Beschich­ tungen haben hier zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Bauelement und ein Beschichtungsmittel zur Verfügung zu stellen, das das Anhaften von Lötrückständen bzw. Lot an nicht hierzu vorgese­ henen Flächen des Bauelements vermindert bzw. verhindert.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt vorrichtungsmäßig nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und nach den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bauelement an seiner nicht durch die Lötbereiche gebildeten Oberfläche mit einer Lötmittel-Antihaft-Schicht überzogen ist.
Die Erfindung schlägt vor, zur Vermeidung der insbesondere bei Lötbädern oder einem Schwalllötvorgang auftretenden Lötrückstände, in Form kleiner Lotansammlungen an nicht hier­ für vorgesehenen Stellen des elektrischen Bauelements, eine Lötmittel-Antihaft-Schicht auf den nicht zur Verlötung vorge­ sehenen Bereichen der Oberfläche des elektrischen Bauelements vorzusehen, die das Anhaften des Lots verhindert.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht im we­ sentlichen aus Siloxan besteht.
Dem folgend besteht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Lötmittel-Antihaft-Schicht im wesentlichen aus einem polyethermodifizierten Dimethylpolysiloxan.
Dem folgend ist die Lötmittel-Antihaft-Schicht bevorzugter­ weise durch eine 0,01-5%ige wässrige Lösung ohne weitere Lösungsmittelzusätze aufgebracht. Die Aufbringung der Lötmit­ tel-Antihaft-Schicht erfolgt hierbei nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bei Raumtemperatur. Hierdurch wird eine hocheffektive homogene Lötmittel-Anti­ haft-Schicht erzeugt, die vorteilhafterweise durch die spezi­ elle chemische Struktur und durch den Einsatz wässriger Sy­ steme keine schwerflüchtigen Lösungsvermittler mehr zum Ein­ satz bringt. Ein sich hieraus ergebender Vorteil liegt darin, dass nunmehr keine umweltunverträglichen Lösungsmittel mehr zum Einsatz kommen. Auch können keine Tropfenrückstände durch hochflüchtige Lösungsvermittler auftreten, die die einwand­ freie Verlötung des elektrischen Bauteils erschweren oder verhindern. Ein bisher üblicher, thermischer Nachbearbei­ tungsschritt entfällt, was die Ausbeute erhöht und Produkti­ onszeiten verringert. Funktionale Beeinträchtigungen der be­ schichteten Bauelemente treten nicht auf. Die erhaltenen Be­ schichtungen zeichnen sich weiterhin durch hohe Lagerstabili­ tät und Homogenität aus, was die Qualität der Bauteile ver­ bessert und die Ausfallquote verringert.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Beschichtungs-Mittel zur Verminderung von Lötrückständen auf nicht zur Verlötung vor­ gesehenen Flächen eines mehrere Flächen aufweisenden elektri­ schen Bauelements, das an mindestens einer Fläche zu verlöten ist, wobei auf den nicht für die Verlötung vorgesehenen Flä­ chen des elektrischen Bauelements das Beschichtungs-Mittel aufzubringen ist, wobei das Beschichtungs-Mittel ein Siloxan ist.
Dem folgend besteht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Beschichtungs-Mittel aus einem polyethermodifi­ zierten Dimethylpolysiloxan.
Vorteilhafterweise ist das Beschichtungs-Mittel in einer 0,01 -5%igen wässrigen Lösung zum Auftrag auf eine hierfür vorge­ sehene Fläche ohne weitere Lösungsmittelzusätze gelöst. Hier­ durch ist nach dem Aufbringen des Beschichtungs-Mittels und dem Verdampfen des Wassers der wässrigen Lösung ein gleichmä­ ßiger Auftrag des Beschichtungs-Mittels gewährleistet, ohne dass sonstige schwerverdampfbare Lösungsmittelrückstände zu­ rückbleiben. Ein sich hieraus ergebender Vorteil liegt darin, dass durch Einsatz einer wässrigen Lösung keine umweltunver­ träglichen Lösungsmittel mehr zum Einsatz kommen. Das Be­ schichtungs-Mittel zeigt keine sonst üblichen Verfärbungen oder Rückstände auf der Bauteiloberfläche aufgrund thermi­ scher Zersetzungsreaktionen, die durch die früher notwendige Wärmebehandlung zur Verdampfung der Lösungsmittel entstanden.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellun­ gen in:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispieles eines verlöteten, er­ findungsgemäßen elektrischen Bauelements mit einer Lötmittel-Antihaft-Schicht; und
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines verlöte­ ten, herkömmlichen elektrischen Bauelements mit Lötrückständen.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ei­ nes elektrischen Bauelements 1 in verlötetem Zustand darge­ stellt. Das Bauelement 1 ist hierbei mit den zu verlötenden Lötbereichen 4 vermittels des Lotes 3 mit den auf einer Pla­ tine 7 gedruckten Leiterbahnen 8 verlötet. Die anderen Berei­ che 5 der Oberfläche 2 des Bauelements 1, die nicht zur Ver­ lötung vorgesehen sind, sind mit einer Lötmittel-Antihaft- Schicht 6 überzogen. Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz von polyethermodifiziertem Dimethylpolysiloxan als wesentlichem Bestandteil der Lötmittel-Antihaft-Schicht 6 ist ein Benetzen von Oberflächen 5 mit Lot, die hierfür nicht vorgesehen sind, verhindert.
In Fig. 2 ist eine solche ungewollte Benetzung bzw. Anhaf­ tung 10, 11, 12 und 13 von Lot 3 auf nicht hierfür vorgesehe­ nen Flächen 5 eines herkömmlichen elektronischen Bauelements 1 ohne Lötmittel-Antihaft-Schicht dargestellt. Wieder ist das elektrische Bauelement 1 in verlötetem Zustand dargestellt. Das Bauelement 1 ist wiederum mit den zu verlötenden Lötbe­ reichen 4 vermittels des Lotes 3 mit den auf einer Platine 7 gedruckten Leiterbahnen 8 verlötet. Hierbei kommt es zu ver­ einzelten Anhaftungen von Lötrückständen 10 (Lot, Flussmit­ tel, etc.) auf rauen oder leicht benetzbaren Stellen, bei­ spielsweise der Linse einer LED, zu Anhaftungen von Lötrück­ ständen 11 in Winkeln oder Ecken der Oberfläche 2 des Bauele­ ments 1, sowie zu Überhängen von Lot 12, die durch eine teil­ weise Benetzung der nicht zur Verlötung vorgesehenen Bereiche 5 entstehen, und sowie zu Kurzschlussbrücken 13, die durch auf der Oberfläche 2 zusammenfließendes Lot 3 zwischen ein­ zelnen Kontakt- bzw. Lötflächen 4 entstehen.
Eine erfindungsgemäße Lötmittel-Antihaft-Schicht kann durch Bestempeln, Eintauchen oder Besprühen des gesamten elektri­ schen Bauelements 1 mit einer wässrigen Lösung von polyether­ modifizierten Dimethylpolysiloxan als Beschichtungs-Mittel erfolgen. Die Trocknung des Films erfolgt vorteilhafterweise in einem Luftstrom, der keine erhöhten Temperaturen aufweisen muss.
Die wässrige Lösung des polyethermodifizierten Dimethylpoly­ siloxan setzt sich erfindungsgemäß aus 0,1-5% polyethermo­ difizierten Dimethylpolysiloxan, beispielsweise BYK348 der Firma Byk-Chemie GmbH, und deionisiertem Wasser zusammen. Hierdurch wird ein optimal trockenes Leadframe und ein homo­ gen beschichtetes Gehäuse erreicht, ohne, dass hierfür spezi­ elle Masken oder sonstige Hilfsmittel zur Anwendung kommen müssen.
Auf spezielle Wärmeeinwirkungen zur Trocknung oder zur Homo­ genisierung der Beschichtung kann verzichtet werden. Hier­ durch wird eine höhere Ausbeute und eine schnellere Produkti­ on ermöglicht.
Bezugszeichenliste
1
Bauelement
2
Oberfläche des Bauelements
3
Lot
4
Lötbereich
5
Oberfläche
6
Lötmittel-Antihaft-Schicht
7
Platine
8
gedruckte Leiterbahn
9
Beschichtungs-Mittel
10
,
11
Lötrückstände
12
Überhang
13
Kurzschlussbrücke

Claims (22)

1. Elektronisches Bauelement (1), mit an vorbestimmten Berei­ chen (3) an wenigstens einer äußeren Oberfläche (2) angeord­ neten Lötbereichen (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement an seiner nicht durch die Lötbereiche gebildeten Oberfläche (5) mit einer Lötmittel-Antihaft- Schicht (6) überzogen ist.
2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) im wesentlichen aus Siloxan besteht.
3. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) im wesentlichen aus Polysiloxan besteht.
4. Elektronisches Bauelement einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) im wesentlichen aus Methylpolysiloxan besteht.
5. Elektronisches Bauelement einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) im wesentlichen aus Dimethylpolysiloxan besteht.
6. Elektronisches Bauelement einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) im wesentlichen aus modifiziertem Dimethylpolysiloxan besteht.
7. Elektronisches Bauelement einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) im wesentlichen aus polyethermodifiziertem Dimethylpolysiloxan besteht.
8. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) durch eine 0,01- 5%ige wässrige Lösung ohne weitere Lösungsmittelzusätze auf­ gebracht ist.
9. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmittel-Antihaft-Schicht (6) in wässriger Lösung bei Raumtemperatur flächig auf die Oberfläche (5) des Bauele­ ments (1) aufgebracht ist.
10. Elektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einen Phosphatpufferzusatz in einer Konzentration von 0,01 mmol/l bis 0,1 mmol/l aufweist.
11. Elektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einen Fungizidzusatz aufweist.
12. Beschichtungs-Mittel zur Verminderung von Lötrückständen (10, 11, 12, 13) auf nicht zur Verlötung vorgesehenen Flächen (5) eines mehrere Flächen aufweisenden elektrischen Bauele­ ments (1), das an mindestens einer Fläche (4) zu verlöten ist, wobei auf den nicht für die Verlötung vorgesehenen Flä­ chen des elektrischen Bauelements das Beschichtungs-Mittel (9) aufzubringen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) ein Siloxan ist.
13. Beschichtungs-Mittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) ein Polysiloxan ist.
14. Beschichtungs-Mittel einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) ein Methylpolysiloxan ist.
15. Beschichtungs-Mittel einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) ein Dimethylpolysiloxan ist.
16. Beschichtungs-Mittel einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) ein modifiziertes Dimethyl­ polysiloxan ist.
17. Beschichtungs-Mittel einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) ein polyethermodifiziertes Dimethylpolysiloxan ist.
18. Beschichtungs-Mittel nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) in einer 0,01-5%igen wässrigen Lösung ohne weitere Lösungsmittelzusätze zum Auf­ trag auf eine hierfür vorgesehene Fläche gelöst ist.
19. Beschichtungs-Mittel nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungs-Mittel (9) in wässriger Lösung bei Raumtemperatur flächig auf eine damit zu beschichtende Fläche (5) aufzubringen ist.
20. Beschichtungs-Mittel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser der wässrigen Lösung des Beschichtungs- Mittels nach dem Aufbringen auf die zu beschichtenden Flächen (5) vermittels eines Luftstromes ausgetrocknet ist.
21. Beschichtungs-Mittel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einen Phosphatpufferzusatz in einer Konzentration von 0,01 mmol/l bis 0,1 mmol/l aufweist.
22. Beschichtungs-Mittel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einen Fungizidzusatz aufweist.
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