DE2313384C2

DE2313384C2 - Verfahren zum Abdecken von elektrischen Verbindungsbauteilen bei einem Lötvorgang

Info

Publication number: DE2313384C2
Application number: DE2313384A
Authority: DE
Inventors: Werner 6100 Darmstadteberstadt Zerwas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-17
Filing date: 1973-03-17
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2313384B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdecken von elektrischen Verbindungsbauteilen, die bei einem Lötvorgang frei von Lot zu halten sind, insbesondere von Verdrahtungspfosten oder Stiften an Steckerleisten von gedruckten Schaltungen, die einem Tauchlötoder Fließlötvorgang unterworfen werden, wobei eine Schutzschicht aufgetragen und zur Bildung einer Abdeckmaske getrocknet wird, die einen Füllstoff mit anorganischen Bestandteilen und ein vor dem Auftragen flüssiges Bindemittel enthält

Das maschinelle Löten von elektrischen Bauteilen und Bauteilgruppen, insbesondere für Mehrlagen-Schaltungen, wird in der Fertigungstechnik in immer größerem Umfang angewendet Diese Bauteile oder Bauteilgruppen werden miteinander in lötfreier Verbindungstechnik verbunden. Die hierzu erforderlichen Verbindungsbauteile, beispielsweise Verdrahtungspfosten oder Stifte an Steckerleisten von gedruckten Schaltungen, müssen beim maschinellen Lötvorgang

frei von Lot bleiben und eine metallisch saubere Ober-

^fläDa^u werden diese Verbindungsbauteile üblicherweise mit einer Maske abgedeckt, die aus Papier, Kunst- * «off odT Metallblech bestehen kann. Anstatt der Masken verwendet man auch lötzmnabweisende Schutz-Jackschichten, die mit Schablonen aufgetragen werden. Es ist auch schon versucht worden, ein selektives Löten dadurch zu erreichen, daß man die zu verlötenden

Verdrahtungspfosten oder Stifte mit Ringen aus Lot

bestückt das unter hoher Wäimeemwirkung schmilzt

und den Pfosten oder Stift nur in dem gewünschten

Bereich lötet . Sowohl das Aubringen von Masken wie auch das Be-

X₅ stücken mit Lotringen stellen sehr arbeitsaufwendige Verfahrensschritte dar; außerdem können nicht beliebig geformte Bauteile behandelt werden, bzw. die Masken müssen für jede Bauteilform gesondert angefertigt werden. Beim Arbeiten mit Lotringen kann das maschi-

ao nelle Tauchlöten oder Fließlöten nicht angewendet

werden. .

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (DT-PS 464 274) besteht der Je eigentliche Schutzschicht bildende Füllstoff aus Kohlenstoff,

as der sich vor oder beim Löten zersetzt, und aus aschebildenden Stoffen, die - wie diese Bezeichnung schon aussagt - ebenfalls zersetzt werden, sowie einem Flußmittel. Als Bindemittel wird gelöstes Harz verwendet das verkokt Nach dem Löten muß die Schutz-

schicht mechanisch entfernt werden.

Durch das Zersetzen aller Bestandteile der Schutzschicht ist nur ein mechanisches Entfernen der Rückstände der Schutzschicht möglich, wobei nur mit großem Aufwand sichergestellt werden kann, daß eine

_3S vollständig saubere Oberfläche erhalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß nach dem Löten die Entfernung der Schutzschicht ohne Rückstände und ohne Beschädigung der Oberfläche mit

geringem Arbeitsaufwand möglich ist, ohne daß eine mechanische Bearbeitung erforderlich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ah» Füllstoff ein pulverförmiger, bei Löttemperatur unverändert bleibender Stoff verwendet wird, aus

« dem eine Aufschlämmung in dem flüssigen Bindemittel

gebildet wird, in die die vom Lot frei zu haltenden Teile

getaucht werden, und daß das Bindemittel nach dem

Lötvorgang in einem Reinigungsmittel gelöst wird. Dabei kommt es nicht zu einer chemischen Zerset-

zung oder Umwandlung des Füllstoffs, so daß dieser auch nach dem Lötvorgang nur durch das Bindemittel zusammengehalten wird. Beim nachfolgenden Auflösen des Bindemittels mit einem an sich bekannten Reinigungsmittel zerfällt die Schutzschicht vollständig, so

5« daß keine mechanische Bearbeitung notwendig wird. Das Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft bei sehr empfindlichen Teilen, beispielsweise Steckerleisten von gedruckten Schaltungen u. dgl, die keine mechanische Bearbeitung vertragen würden.

Der Tauchvorgang zum Aufbringen der Maske kann weitgehend automatisiert werden, ebenso das Ablösen der Maske im Reinigungsmittel, so daß keine qualifizierten Arbeitskräfte erforderlich sind. Die Maske schützt die von Lot frei zu haltende Oberfläche voll ständig, so daß der Lötvorgang, beispielsweise Tauch- löten oder Fließlöten, unbehindert durchgeführt werden kann. Die Qualität der Lötung wird durch die Maske nicht beeinträchtigt zumal die üblichen erprobten

Lötmaschinen verwendet werden können. Diese Art der Abdeckung kann bei der Herstellung einzelner Schaltungsplatten und auch bei der Herstellung von Serienplatten angewendet werden; sie ist bei Einzelfertigung und bei großen Stückzahlen mit automatisiertem Arbeitsablauf gleichermaßen vorteilhaf L

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DT-PS 441 853) wird als die eigentliche Schutzschicht bildender Füllstoff Kohlenstoff verwendet, d.h. ein organischer Stoff. Außerdem enthält die Schutzschicht einen schwerschmelzbaren, anorganischen Stoff saurer Natur, z. B. Kieselsäure, die als Bindemittel für den Kohlenstoff dient, um diesen auftragen zu können. Sie bildet nach dem Löten eine feste Schutzschicht, die ohne mechanische Bearbeitung nicht zu entfernen ist Deshalb muß die Schutzschicht mittels einer Drahtbürste entfernt werden. Dieser Vorgang, der beim Hartlöten von Fahrradteiien möglich ist, schließt die Anwendung des bekannten Verfahrens bei empfindlichen Bauteilen, beispielsweise für gedruckte Schaltungen, vollständig aus.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Verbindungsbauteile vor dem Lötvorgang mehrmals in die Aufschlämmung getaucht und getrocknet werden. Dadurch kann eine dickere und besonders dichte und haltbare Maske hergestellt werden. Zweckmäßigerweise wird das Bindemittel im Reinigungsmittel unter Ultraschalleinwirkung in einem Mehrkammersystem gelöst Dieser Verfahrensschritt hat sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der vollständigen Säuberung der Oberfläche ohne mechanischen Angriff und hinsichtlich der Automatisierung des Arbeitsablaufs erwiesen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens liegt darin, daß als Bindemittel ein Lötflußmittel, vorzugsweise gelöstes Kolophonium, verwendet wird. Dadurch ist es möglich, die Maske bis unmittelbar an eine Lötstelle heran aufzutragen, ohne daß eine Beeinträchtigung der Lötung erfolgt Dämpfe oder Spritzer des Flußmittels, die auf die übrigen Teile der zu lötenden Schaltungsplatte od. dgl. gelangen, haben keinen nachteiligen Einfluß auf den Lötvorgang.

Zweckmäßigerweise wird als Füllstoff ein anorganischer Stoff in Pulverform mit einer Korngröße von höchstens 10 μπι verwendet. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, als Füllstoff Karbonate, Sulfate oder andere Stoffe mineralischen Ursprungs zu verwenden, insbesondere silikatischen oder oxidischen Typs. Diese Stoffe bilden mit dem eingetrockneten Bindemittel, beispielsweise Lötflußmittel, eine homogene Maske, die sich bei der Löttemperatur nicht verändert, insbesondere nicht zusammenbackt odei -sintert, so daß es zum Ablösen der Maske nur erforderlich ist, das eingetrocknete Bindemittel zu lösen.

Als besonders gut brauchbare und billige Füllstoffe haben sich Kreide, Metalioxide oder Kieselgur erwiesen.

Wtitere Vorteile und Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Verfalirensablaufs an Hand einer schematischen Zeichnung.
In der Zeichnung ist der Weg einer Mehrlagen-

Schaltungsplatte 11 durch mehrere Verfahrensstationen 1 bis 10 dargestellt Die Schaltungsplatte 11 weist an ihrer Unterseite mehrere Verdrahtungspfosten 12 auf, die für eine nachfolgende lötfreie Verbindung frei von Lot gehalten werden sollen, wenn die übrigen Bauteile auf der Schalungsplatte 11 gelötet werdea

In der Station 1 wird die Platte II für den automatischer. Transport durch die nachfolgenden Stationen in einer Fördereinrichtung aufgenommen. In der Station 2 wird die Unterseite der Platte il mit einem Flußmittel besprüht (Fluxen). Die Station 3 dient dem Trocknen

des aufgebrachten Flußmittels. Sie weist ebenso wie die

Trockenstationen 5 und 7 zwei Heizstrahler 3a, 3b auf, die die Platte 11 auf Trockentemperatur bringen.

In Station 4 werden diejenigen Teile der Verdrahtungspfosten 12, die beim Löten frei von Lot bleiben sollen, in einer Wanne 4a in einer Aufschlämmung aus einem pulverförmigen Füllstoff, in diesem Beispiel Kreide, in ein flüssiges Bindemittel getaucht, wobei hier als Bindemittel das Flußmittel, beispielsweise gelöstes

as Kolophonium, verwendet wird. Damit wird die zunächst noch teigige Maske aufgebracht die anschließend in Station 5 getrocknet wird. In der Station 6 erfolgt in gleicher Weise wie in Station 4 der Auftrag einer weiteren Maskenschicht, die anschließend in Station 7 ebenfalls getrocknet wird.

In Station 8 erfolgt der maschinelle Tauchlötvorgang. Dazu wird die Platte 11 mit ihrer Unterseite in ein Lötzinnbad 8a getaucht; alle metallischen Flächen, die nicht mit der Maske überzogen sind, nehmen Lot an. Die gelötete Platte wird anschließend in Station 9 durch mehrere Kammern 9a, 9/> und 9c einer Ultraschali-Reinigungsanlage geführt, die mit einem Lösungsmittel für das Flußmittel gefüllt sind, beispielsweise Alkohol. Wie in der Zeichnung angedeutet ist, wird die Platte nach dem Durchlaufen der Kammern 9a, 9b und 9c noch einmal durch die mit dem Ultraschallerreger verbundene mittlere Kammer 9b geführt, bevor sie in die Ausspann- und Entnahmestation 10 gelangt.
Das in den Stationen 4 und 6 aufgebrachte Kreidepulver, dessen Teilchengröße geringer als 10 μπι ist, ändert sich beim Lötvorgang nicht, wobei die Verdrahtungspfosten und damit auch die Maske ungefähr 4 Sekunden lang einer Temperatur von ungefähr 250⁰C ausgesetzt werden. Wichtig ist, daß die Kreide oder der sonstige verwendete Füllstoff dabei nicht sintert oder zusammen mit dem Bindemittel so aushärtet, daß das nachfolgende Ablösen im Reinigungsmittel erschwert oder verhindert wird. Allgemein läßt sich sagen, daß die Maske beim Lötvorgang keine Eigenschaften annehmen darf, die die Erzeugung einer metallisch sauberen Oberfläche erschwert oder verhindert. Beispielsweise darf die Maske auch bei der Temperatur des Lötbades keine Reaktion mit der metallischen Oberfläche zeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abdecken von elektrischen Verbindungsbauteilen, die bei einem Lötvorgang frei von Lot zu halten sind, insbesondere von Verdrahtungspfosten oder Stiften an Steckerleisten von gedruckten Schaltungen, die einem Tauchlöt- oder Fließlötvorgang unterworfen werden, wobei eine Schutzschicht aufgetragen und zur Bildung einer Abdeckmaske getrocknet wird, die einen Füllstoff mit anorganischen Bestandteilen und ein vor dem Auftragen flüssiges Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein pulverförmiger, bei Löttemperatur unverändert bleibender Stoff verwendet wird, aus dem eine Aufschlämmung in dem flüssigen Bindemittel gebildet wird, in die die von Lot frei zu haltenden Teile getaucht werden, und daß das Bindemittel nach dem Löivorgang in einem Reinigungsmittel gelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbauteile vor dem Lötvorgang mehrmals in die Aufschlämmung getaucht und getrocknet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel im Reinigungsmittel unter Ultraschalleinwirkung in einem Mehrkammersystem gelöst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Lötflußmittel, vorzugsweise gelöstes Kolophonium, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein anorganischer Stoff in Pulverform mit einer Kerngröße von höchstens 10 μπι verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Karbonate, Sulfate oder andere Stoffe mineralischen Ursprungs verwendet werden, insbesondere silikatischen oder oxidischen Typs.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Kreide, Metalloxide oder Kieselgur in Pulverform verwendet werden.