DE2725800A1 - Verfahren zur herstellung von loetverbindungen fuer an einem traeger gehaltene schaltkreiselemente - Google Patents

Verfahren zur herstellung von loetverbindungen fuer an einem traeger gehaltene schaltkreiselemente

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DE2725800A1
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DE19772725800
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Eugene Roman Skarvinko
William Ditlef Von Voss
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Description

27258ÜQ
Böblingen, den 7. Juni 1977 ka-rs/bb
Anmelderin:
International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der
Anmelderin:
EN 975 034
Vertreter:
Patentassessor
Dipl.-Ing. Richard Katzenberger Böblingen
Bezeichnung:
Verfahren zur Herstellung von Lötverbindungen für an einem Träger gehaltene Schaltkreiselemente
709851/0980
EN 975 034
27258UÜ
3
- ι -
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lötverbindungen für an einem Träger gehaltene Schaltkreiselemente durch Einbringen des mit Schaltkreiselementen, einem vorgeformten Lötmittel und einem lötflußmittelbelegten Trägers in ein erhitztes Dampfmedium, das durch Erhitzen einer Verdampfungsflüssigkeit in einem geschlossenen Gefäß erzeugt wird.
Es ist bekannt (US-PS 3 866 307), Lötverbindungen für Schaltkreiselemente dadurch herzustellen, daß diese in ein erhitztes Dampfmedium eingebracht werden. Das Dampfmedium wird durch Erhitzen einer in einem Gefäß befindlichen Verdampfungsflüssigkeit gebildet. Die nach dem bekannten Verfahren verwendete Verdampfungsflüssigkeit hat eine hohe Verdampfungstemperatur, durch welche Rückstände des am Verfahren beteiligten Lötflußraittels gebildet v/erden.
Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, Lötverbindungen für Schaltkreiselemente so herzustellen, daß die Lötverbindungen durch ein rückstandfreies Material mit hohem Reinheitsgrad gebildet werden.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Siedepunkt der Verdampfungsflüssigkeit annähernd mit der Verflüssigungstemperatur von Lot- und Lötflußmittel übereinstimmt, und daß im Bereich der für den 'Träger bestimmten Einsetzöffnung des Gefäßes eine Kondensiervorrichtung vorgesehen ist.
jDie Erfindung wird anhand einer Abbildung näher erläutert. Das in der Abbildung dargestellte Gefäß 11 enthält eine Ver-
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EN 975 034
dämpfungsflüssigkeit 13, die durch Heizelemente 15 erhitzt wird. Die öffnung des Gefäßes 11 wird bedeckt durch einen Dekkel 17, der mit einer Halterung 19 verbunden ist. Diese dient der Halterung eines Trägers 21, der die Schaltkreiselemente 23 trägt, an denen Lötverbindungen hergestellt werden. Im Bereich der Gefüßöffnung ist eine Kondensiervorrichtung 25 vorgesehen. Der Innenraum 27 des Gefäßes 11 ist ausgefüllt durch ein gesättigtes Dampfmedium, das durch das Sieden der Verdampfungsflüssigkeit 13 gebildet wird. Am Träger 21 werden die Schaltkreiselemente 23 mit einem vorgeformten Lötmittel und einem geeigneten Lötflußmittel in das Gefäß 11 eingebracht. Die Heizelemente 15 erhitzen die Verdampfungsflüssigkeit 13 bis zum Siedepunkt, um den Innenraum 27 des Gefäßes 11 mit einem gesättigten Dampfmedium zu füllen. Der Deckel 17 wird sodann am Gefäß 11 aufgesetzt, so daß sich der Deckel 21 mit den Schaltkreiselementen 23 im erhitzten Dampfmedium befindet. Durch das erhitzte Dampfmedium erfolgt sodann eine Wärmeübertragung auf die Schaltkreiselemente 23, so daß eine Verflüssigung des vorgeformten Lötmittels stattfindet und an den Schaltkreiselementen 23 die gewünschten Lötverbindungen hergestellt werden. Nach einer ausreichenden Zeitdauer wird der Deckel 17 vom Gefäß 11 abgehoben, so daß die Schaltkreiselemente 23 aus der gesättigten Dampfatmosphäre entnommen werden. Die Kondensiervorrichtung 25 kühlt den Dampf bis unter seinen Siedepunkt, so daß ein Entweichen des Dampfes durch die Gefäßöffnung nicht stattfinden kann.
Bei Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist es notwendig, daß das Wärmeübertragungsmedium bestimmte, mit dem Löt- und dem Lötflußmittel verträgliche Eigenschaften aufweist. Die Verdampfungsflüssigkeit muß einen Siedepunkt aufweisen, der mit dem Lötmittel verträglich ist (z. B. sollte der Siedepunkt für ein Zinn-Blei-Lötmittel im Bereich von 200 0C liegen). Die
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5" - t -
Verdampfungsflüssigkeit und der daraus erzeugte Dampf müssen mit organischen Elementen der Schaltkreiselemente 23 reaktionslos sein. Die Verdampfungsflüssigkeit und das daraus gebildete Dampfmedium müssen atmosphärisch stabil sein, d. h., sie dürfen nicht brennbar sein, und sie dürfen nicht verkohlen. Außerdem müssen die Verdampfungsflüssigkeit und das daraus gebildete Dampfmedium wirtschaftlich erzeugbar sein, und der Löslichkeitparameter muß mit dem Lötflußmittel verträglich sein, das beim Lötvorgang verwendet wird.
Bei der Benutzung von Verdampfungsflüssigkeiten und den daraus erzeugten Dampfmedien, die für das Lötverfahren verwendet werden, wurde gefunden, daß eine Temperaturstabilität beim Verfahrensablauf sehr wichtig ist, da eine überhitzung schädliche Folgen hat. Außerdem wird das Lötflußmittel vom Substrat der Schaltkreiselemente entfernt, wenn die Löslichkeitparameter entsprechend gewählt werden. Eine Oxidation der Metalloberflächen kann nicht stattfinden, weil das Dampfmedium keine Luftbestandteile enthält.
Ausführungsbeispiel I
Die Lötstellen werden zunächst behandelt durch ein Harz-Lötmittel. Die Verdampfungsflüssigkeit 13 besteht aus Octanol-1 mit einem Löslichkeitsparameter von 10,3 und einem Siedepunkt von annähernd 195 0C. Vor Anbringen des Lötflußmittels wird das vorgeformte Lötmittel an den Schaltkreiselementen 23 angeordnet. Anschließend erfolgt das Einbringen des Trägers 21 mit den Schaltkreiselementen 23 in das erhitzte Dampfmedium. Anschließend erfolgt Entnahme der Elemente aus dem Behälter durch die Kondensiervorrichtung 25.
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272&8ÜQ
b -4-
Ausführungsbeispiel II
Es wird das anhand des Ausführungsbeispiels I beschriebene Verfahren benützt, mit der Ausnahme» daß das Octanol-1 ersetzt wird durch Diäthylen-Glycol-Monoäthyl-Äther (Carbitol), dessen Siedepunkt bei 202,7 0C liegt, und das einen Löslichkeitsparameter von 10,3 aufweist.
Wenn entweder die Verdampfungsflüssigkeit nach Ausführungsbeispiel I oder nach Ausführungsbeispiel II benützt wird, ergibt sich das Reinigen und das Löten der Schaltkreiselemente in dem Dampfmedium gleichzeitig. Durch die Beseitigung des Lötflußmittels während des Verfahrens entfällt die Notwendigkeit eines zusätzlichen Verfahrensschrittes für die Behandlung des Lötflußmittels. Dieser Vorteil ist hauptsächlich das Ergebnis der Verträglichkeit zwischen dem Löslichkeitsparameter der Verdampfungsflüssigkeit mit dem Löslichkeitsparameter des Harz-Lötflußmittels.
Anstelle der Verwendung eines besonderen Lötflußmittels ist es auch möglich, eine Verdampfungsflüssigkeit zu verwenden, die eine organische Fettsäure enthält. Siedepunkt und Löslichkeitsparameter dieser Fettsäure müssen verträglich sein mit der Lötlegierung, die für das Verfahren benützt wird.
Ausführungsbeispiel III
Eine Verdampfungsflüssigkeit, die aus 95 Volumprozent 0ctanol-1 und 5 Volumprozent Acetylsäure besteht, werden zusammengemischt, um als Verdampfungsflüssigkeit 13 verwendet zu werden.
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ORIGINAL INSPECTED
EN 975 O34
V - 4 -
Ausführungsbeispiel IV
Anstelle der nach dem Ausführungsbeispiel III verwendeten
Acetylsäure wird für die Verdampfungsflüssigkeit 13 eine
Hexansäure verwendet.
Ausführungsbeispiel V
Die Verdampfungsflüssigkeit besteht aus annähernd 95 Volumprozent Diäthylen-Glycol-Monoäthyl-Äther und annähernd 5 Volumprozent von entweder Hexan- oder Acetylsäure. Die anderen
Charakteristika des Verfahrens sind die gleichen wie nach dem Ausführungsbeispiel III.
Bei den Ausführungsbeispielen III bis V ist festzuhalten, daß das Lösungsmittel 95 Volumprozent der Verdampfungsflüssigkeit und die Säure 5 Volumprozent der Verdampfungsflüssigkeit bilden. Es konnte festgestellt werden, daß das Lösungsmittel zwischen 92 und 98 Volumprozent der Verdampfungsflüssigkeit und die Säure zwischen 2 und 8 Volumprozent der Verdampfungsflüssigkeit bilden können.
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Le e rs e i t e

Claims (1)

  1. EN 975 034 272b8UU
    PATENTANSPRUCH
    Verfahren zur Herstellung von Lötverbindungen für an einem Träger gehaltene Schaltkreiselemente durch Einbringen des mit Schaltkreiselementen, mit einem vorgeformten Lötmittel und einem Lötflußmittel belegten Trägers in ein erhitztes Dampfmedium, das durch Erhitzen einer Verdampfungsflüssigkeit in einem geschlossenen Gefäß erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Siedepunkt der Verdampfungsflüssigkeit (13) annähernd mit der Verflüssigungstemperatur von Lot- und Lötflußmittel übereinstimmt, und daß im Bereich der für den Träger (21) bestimmten Einsetzöffnung des Gefäßes (11) eine Kondensiervorrichtung (25) vorgesehen ist.
    709851/0980
    ORIGINAL INSPECTED
DE19772725800 1976-06-14 1977-06-08 Verfahren zur herstellung von loetverbindungen fuer an einem traeger gehaltene schaltkreiselemente Ceased DE2725800A1 (de)

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