DE2126799B2

DE2126799B2 - Verfahren und Vorrichtung ium gleichmäßigen Verteilen von warmfließfahigen Loten auf den Innenwandungen von Löchern gedruckter Schaltungen

Info

Publication number: DE2126799B2
Application number: DE19712126799
Authority: DE
Inventors: Bogdan Dearborn Mich. Lemecha (V.StA.)
Original assignee: Photocircuits Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1970-05-26
Filing date: 1971-05-26
Publication date: 1972-11-23
Also published as: CH535627A; ES396839A1; JPS5247548B1; US3661638A; NL7107282A; FR2112893A5; CA927524A; JPS5432699B2; AT317335B; DE2126799A1; GB1326285A; JPS5335169A

Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Lotschichten kontrollierter und gleichmäßiger Dicke, insbesondere lotbeschichteter Löcher mit metallisierten Wandungen, deren Lochdurchmesser geringe Toleranzen aufweisen sollen, zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Lot vermittels orbitaler Kreiselbewegungen der Lochwandungen auf diesen in Zirkularbewegung versetzt und unter Aufrechterhaltung der orbitalen Kreiselbewegung abgekühlt wird.

Wesentlich für die Ausführung des genannten Verfahrens ist, daß während der orbitalen Kreiselbewegung die Leiterplatte mit der Lotschicht überall annähernd die gleiche Temperatur aufweist und daß diese so gewählt ist, daß das Lot fließfähig ist. Hierzu wird nach der bevorzugten Ausführung die Leiterplatte in einem Wärmeübertragungsbad, beispielsweise in einem Bad von erhitztem Wachs, der orbitalen Kreiselbewegung ausgesetzt.

Auch ist es von Bedeutung, daß die Achse der orbitalen Kreiselbewegung parallel bzw. wenigstens annähernd parallel zu den Löchern ausgerichtet wird.

Es ist für das vorliegende Verfahren auch kennzeichnend, daß die von einer Halterung aufgenommene gedruckte Schaltung in Form einer Leiterplatte in horizontaler Lage in das erhitzte Bad des Wärmeübertragungsmittels eingebracht wird, daß nach Erreichung eines fließfähigen Zustandes des Lotes und während die gedruckte Schaltung im Bad verbleibt, dieselbe den orbitalen Kreiselbewegungen ausgesetzt wird, wobei die Geschwindigkeit der Kreiselbewegung der gewünschten Schichtdicke des Lotes auf der Lochwandung angepaßt wird, und daß anschließend, unter Aufrechterhalrung der orbitalen Kreiselbewegung, die gedruckte Schaltung aus dem Wärmebad entfernt wird.

Ein um Lochränder bzw. auf einer Lötmaskenschicht verbleibender Lotrest kann nach dem Erkalten, beispielsweise durch Bürsten, entfernt werden.

Zur Erzielung der orbitalen Kreiselbewegung wird die Leiterplatte zweckmäßig in einen Rahmen gehaltert und einer resultierenden Bewegung ausgesetzt, die sich aus der Überlagerung aus zwei oder mehreren Linearbewegungen ergibt. Zum Erzeugen der linearen Bewegungen können Hydraulik-Zylinder, elektromagnetische Schwingspulen-Generatoren oder dergleichen Bewegungsgeneratoren benutzt werden. Zweckmäßigerweise greifen diese Generatoren am Rahmen an. Die einzelnen Linearbewegungen erzeugenden Generatoren sind bezüglich des Bewegungsablaufes in ihrer Phase derart miteinattder verkoppelt, daß sich eine orbitale Kreiselbewegung ergibt, die das fließfähige Lot auf jeder Lochwandung bei kreisförmiger Bewegung gleichmäßig verteilt.

Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die eine beispielsweise Ausführungsform darstellen. Es zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Aufriß,

Fig.2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 von F i g. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung eines Teiles einer der orbitalen Kreiselbewegung ausgesetzten Leiterplatte,

F i g. 4 eine weiter vergrößerte Draufsicht auf einen Lochbereich nach Fig.3, wobei, wie in F i g. 3, die aus der orbitalen Kreiselbewegung resultierenden Kräfte angedeutet sind,

F i g. 5 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung entlang der Achse A-A in Fig. 3 zur Verdeutlichung der Beseitiguagsmöglichksit von überschüssigem Lot von dem Lochwandungsbereich.

Gemäß F i g. 1 ist in einem Gehäuse 15 ein Rahmen bzw. eine Vorrichtung 11 zum Haltern einer

ίο Leiterplatte 8 vorgesehen. Die flexiblen Halterungen 13 dienen der horizontalen Festlegung der Vorrichtung 11 und damit der von dieser gehaltenen Leiterplatte 8. Unterhalb der Leiterplatte 8 befindet sich ein trogartiger Behälter 12, der mit einem auf die ge-

wünschte Temperatur gebrachten Wärmeübertragungsmittel, beispielsweise Wachs oder öl, gefüllt ist. Der Behälter 12 stützt sich auf einer Vorrichtung 14 ab, die denselben mit Inhalt zu heben und zu senken vermag. Im angehoben ;n Zustand taucht die Leiter-

platte 8 in das Wärmebad ein. Das Gehäuse 15 umschließt den Teil der Einrichtung, in welchem die Leiterplatte 8 dem Einfluß des erhitzten Wärmeübertragungsmittels und der orbitalen Kreiselbewegungskräfte ausgesetzt ist. Dieses Gehäuse dient dem

as Schutz der Umgebung, insbesondere auch vor verspritzendem heißem Wärmeübertragungsmittel, sowie auch von Lotüberschuß.

An der Haltevorrichtung 1 und damit der Leiterplatte 8 greifen eine Anzahl von Linearbswegungen ausführenden Generatoren 16 an. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um elektromagnetische Schwingspulen. Gleichermaßen geeignet sind jedoch auch pneumatische bzw. hydraulische Generatoren, d. ti. Zylinder- und Kolbenanordnungen.

F i g. 2 zeigt die Anordnung der Bewegungsgeneratoren und deren Zuordnung zu zwei Oszillatoren 17 und 18. Werden die Phasen der beiden Oszillatoren 17 und 18 derart zueinander gewählt, daß sie um 90° verschoben sind, so überlagern sich die von den Generatoren 16 auf die Haltevorrichtung 11 und damit die Leiterplatte 8 ausgeübten Kräfte derart, daß sich ein Rotationskraftvektor auf den Lochwandungen ergibt, der die kreiseiförmige Bewegung des fließfähigen Lotes bedingt. Die Geschwindigkeit der Rotation hängt von der Frequenz der Oszillatoren ab.

Durch Wahl einer geeigneten Zahl an linearen Bewegungsgeneratoren sowie der Frequenz und Amplitude der Oszillatorbewegung kann die Dicke der

auszubildenden Lotschicht mit gleichmäßiger Stärke auf den Lochwandungen vorbestimmt werden. In der bevorzugten Ausführung nach F i g. 2 werden acht Bewegungsgeneratoren benutzt, welche symmetrisch an der Halterungsvorrichtung angreifen und jeweils abwechselnd den beiden Oszillatoren zugeordnet sind.

Zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens wird die Leiterplatte 8 zunächst in der Halterung 11 befestigt. Die Halterung kann beispielsweise derart

ausgebildet sein, daß sie mehrmals eine einzelne Leiterplatte 8 aufzunehmen vermag. Das Werkstück wird sodann in ein Bad von erhitztem Wärmeübertragungsmittel gebracht. Die Temperatur des Bades hängt von der Art des benutzten Lotes ab und wird

so gewählt, daß das Lot zumindest plastisch bzw. fließfähig ist. Sodann werden die Bewegungsgeneratoren 16 in Betrieb gesetzt, so daß ein Kraftvektor, der eine Rotationskraft entlang der Lochwandungen

bewirkt, vorgegeben wird. Die orbitale Kreiselbewegung der Leiterplatte 8 bewirkt, daß das erhitzte und damit fließfähige Lot sich gleichmäßig auf der Lochwand verteilt, wobei ein Überschuß an Lot an den Lochrändern austritt. Infolge der Oberflächenspannung des fließfähigen Lotes wird sich das überschüssige Lot an den Lochrändern auf der Oberfläche der Leiterplatte 8 gewissermaßen »zusammenballen«. Im allgemeinen wird dieses Material, bedingt durch die einwirkenden Kräfte, größtenteils abgeschleudert (vgl. F i g. 5). Gegebenenfalls noch lose haftende Reste können durch Bürsten oder auf andere Weise entfernt werden.

Die orbitale Kreiselbewegung wird zweckmäßig auch dann noch fortgesetzt, nachdem die Leiterplatte 8 wieder aus dem Wärmeübertragungsmittel entfernt wurde, und zwar so lange, bis das Lot hinreichend erstarrt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Vielfachen angeordneten Schwingspulengenerato- Patentanspriiche: ren von zwei elektromagnetischen Oszillatoren (17, 18), deren Phase um 90° verschoben ist, ge-

1. Verfahren zum gleichmäßigen Verteilen von speist sind.

warmfließfähigen Loten auf den Innenwandun- 5 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch

gen von Löchern gedruckter Schaltungen durch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Oszillato-

Aufbringen von Lot und dessen Erwärmung, ren regelbar ist.
dadurch gekennzeichnet, daß das Lot
vermittels orbitaler Kreiselbewegungen der Lochwandungen auf diesen in Zirkularbewegung ver- io

setzt und unter Aufrechterhaltung der orbitalen

Kreiselbewegung abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot in ein auf ausreichende Temperatur erhitztes Bad eines Wärme- 15 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichübertiragungsmittels, wie Wachs od. dgl., einge- mäßigen Verteilen von warmfließfähigen Loten auf taucht und hierdurch erwärmt wird. den Innen wandungen von Löchern gedruckter Schal-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- tungen durch Aufbringen von Lot und dessen Erwärkennzeichnet, daß die Achse der orbitalen Kreisel- mung und eine Vorrichtung zur Durchführung des bewegung parallel bzw. wenigstens annähernd 20 Verfahrens.

parallel zu den Löchern ausgerichtet wird. Gedruckte Schaltungen bestehen bekanntlich aus

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- Metallbahnen auf der oder den Oberflächen von Isodurch gekennzeichnet, daß die von einer Halte- lierstoffträgern, durch die insbesondere bei Mehrrung aufgenommene gedruckte Schaltung in Schichtanordnungen Löcher hindurchgeführt sind, Form einer Leiterplatte in horizontaler Lage in 25 die gleichfalls eine Metallschicht besitzen. Eine auf das erhitzte Bad des Wärmeübertragungsmittels die Lochwandmetallisierungen und Metallbahnen aufeingebracht wird, daß nach Erreichung eines gebrachte Lotschicht dient entweder deren Korrofließfähigen Zustandes des Lotes und während sionsschutz oder der erleichterten Herstellung von die gedruckte Schaltung im Bad verbleibt, die- Lötverbindungen, zwischen gegebenen Kontaktstelselbe den orbitalen Kreiselbewegungen ausgesetzt 30 len der Leiterplatten und mit diesen elektrisch zu wird, wobei die Geschwindigkeit der Kreiselbe- verbindenden Bauelementen. Als Kontaktstellen diewegung der gewünschten Schichtdicke des Lotes nen bevorzugt die Lochwandmetallisierungen. Zur auf der Lochwandung angepaßt wird, und daß Schaffung einer dauerhaften Lötverbindung werden anschließend, unter Aufrechterhalten der orbita- entsprechende Anschlußdrähte oder Stifte des oder len Kreiselbewegung, die gedruckte Schaltung 35 der Bauelemente in mit metallisierter Wandung veraus dem Wärmebad entfernt wird. sehene Löcher in Isolierstoffträgerplatten eingeführt

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, und mit der Metallschicht der Lochwand bzw. dieser dadurch gekennzeichnet, daß die orbitale Kreisel- und der Oberfläche des den Lochrand umgebenden bewegung von Linearbewegungen erzeugenden Leiters durch Löten od. dgl. elektrisch und mecha-Generatoren, die untereinander Phasendifferen- 40 nisch verbunden. Die Lotschicht kann entweder verzen aufweisen, hervorgebracht wird. mittels galvanischer Abscheidung oder beispielsweise

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- durch Eintauchen in eine Lot-Schmelze aufgebracht kennzeichnet, daß die Generatoren mit einer werden. Zweckmäßig werden hierbei die nicht im Phasendifferenz von 90° jeweils paarweise mit Lot zu bedeckenden Abschnitte der Leiter mit einer einem geeigneten Abstand voneinander entlang 45 Maske abgedeckt, auf deren Oberfläche das Lot der Scitenkanten der Halterung der gedruckten nicht haftet.

Schaltung angreifen. Die bisher bekanntgewordenen Verfahren zum

7. Vorrichtung zur Durchführung des VeiTah- Aufbringen einer Lotschicht führen bei der üblichen rens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge- Massenfertigung zu Schichten ungleichmäßiger kennzeichnet, daß die Halterung (11), zusammen 50 Dicke. Besonders auf Lochwandungen sind beträchtmit der mit Löchern versehenen gedruckten liehe Dickenunterschiede nicht zu vermeiden, wobei Schaltung (8), von einem mit dem erhitzten War- die ungleichmäßige Beschichtung zu praktisch unmeübertragungsmittel gefüllten Trog (12) auf- kontrollierbaren Änderungen des freien Lochdurchnehmbar ist und daß dit die Linearbewegungen messers führen. Auch ist nicht auszuschließen, daß ausführenden mittels Phasenverschiebung und je- 55 die Schichtdicke in der Mitte der Löcher ungenügend weiliger Amplitude in ihrem Zusammenwirken ausgebildet wird, um einen wirksamen Korrosionsdie orbitalen Kreiselbewegung gewünschter Am- schutz zu erzielen.

plitude und Frequenz vorgebenden Generatoren Besonders nachteilig ist eine unkontrollierte und

(16) entlang des Umfanges der Halterung (11) über die Lochtiefe ungleichmäßige Durchmesserver-

angeordnet sind. 60 änderung bei gedruckten Schaltungen, deren Bestük-

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- kung unter Verwendung von automatischen Bestükkennzeichnet, daß die Generatoren (16) elektio- kungsmaschinen vorgenommen wird. Die seit der magnetische Schwingspulengeueratoren sind. Einführung von Halbleiterbauelementen, wie insbe-

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- sondere integrierten Schaltkreisen, immer weitere kennzeichnet, daß die Generatoren (16) hydrau- 65 Verbreitung findende Verwendung von miniaturisierlisch oder pneumatisch tätigbare Kolben sind. ten Schaltungsteilen hat zu einem starken Anwachsen

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- der in solche Leiterplatten einzubringenden Löcher kennzeichnet, daß die paarweise oder in einem mit entsprechenden Abmessungstoleranzen geführt.