DE3425717A1

DE3425717A1 - Feuerverzinnung von anschlussbeinchen elektronischer bauelemente, die sich im verband eines traegerbandes befinden

Info

Publication number: DE3425717A1
Application number: DE19843425717
Authority: DE
Inventors: Adolf 8411 Undorf Adler; Alfred Dipl.-Chem. Dr. 8400 Regensburg Engl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1984-07-12
Publication date: 1986-01-23

Description

Feuerverzinnung von Anschlußbeinchen elektronischer Bau-
elemente, die sich im Verband eines Trägerbandes befinden Die Erfindung betrifft, eine kontinuierliche Feuerverzinnung von Anschlußbeinchen elektronischer Bauelemente, wobei sich die Bauelemente noch im Verband eines Trägerbandes befinden, bei dem das Trägerband ganzflächig mit einer metallischen Oberfläche beschichtet ist und zusätzlich streifenförmig in Längsrichtung im Bereich der Montage und Kontaktierflächen und der Flächen der Anschlußbeinchen mit einer gut kontaktierbaren metallischen Oberfläche versehen ist und bei dem an der Austrittsstelle des Trägerbandes aus dem Lotband eine beidseitig gegenüber dem Trägerband angeordnete Abstreifvorrichtung vorgesehen ist, die auf der einen Seite fest und auf der anderen Seite beweglich ausgeführt ist (nach Patentanmeldung P 33 38 347.2) In der deutschen Patentanmeldung P 33 38 347.2 wird ein kontinuierliches Feuerverzinnen von Anschlußbeinchen elektronischer Bauelemente beschrieben, die sich im Verband eines Trägerbandes befinden, bei dem eine Belotung der Anschlußbeinchen mit einer definierten Lotschicht möglich ist.
Beim Beloten eines Trägerbandes mit Zinn-Blei-Lot werden metallische Überzüge des Trägerbandes im Lotbad teilweise aufgelöst. Die Auflösegeschwindigkeit ist um so größer je höher die Lotbadtemperatur ist und je besser die Löteigenschaften des verwendeten Metallüberzugs sind.
Aus Metallwissenschaft und Technik, 25. Jahrgang, Juni 71 Heft 6, Seite 623 bis 632 ist die Temperaturabhängigkeit der Auflösegeschwindigkeit verschiedener Metalle, insbesondere von Kupfer und Silber in einem Zinn-Blei-Lot dargestellt. Bei der Verwendung eines verkupferten und partiell versilberten Trägerbandes steigen somit der Kupfer und Silbergehalt des Lotbades mit zunehmender Standzeit entsprechend an. Ein Kupfergehalt von bereits 0,5 Gew% Kupfer führt aber im Lotbad zu grieseligen Bestandteilen, die sich in unerwünschter Weise auch auf dem Trägerband abscheiden. Ein solches Lotbad muß deshalb bereits nach kurzer Standzeit erneuert werden. Zur Erhöhung der Standzeit des Lotbades kann entweder die Durchlaufgeschwindigkeit des Trägerbandes erhöht werden oder die Lotbadtemperatur herabgesetzt werden. Eine höhere Trägerbandgeschwindigkeit würde zwar die Fertigungskapazität erhöhen, andererseits aber die Abstreifwirkung der Abstreifvorrichtung herabsetzen und damit die Dicke der abgeschiedenen Lotschicht an den Anschlußbeinchen in unvorteilhafter Weise erhöhen. Sieht man deshalb von einer Erhöhung der Trägerbandgeschwindigkeit ab, so läßt sich die Standzeit des Lotbades durch eine Herabsetzung der Lotbadtemperatur erreichen. Eine geringere Lotbadtemperatur führt aber, falls keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, ebenfalls zu unvorteilhaft dickeren Lotschichten auf den Anschlußbeinchen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Feuerverzinnung Maßnahmen anzugeben, die die Auflösegeschwindigkeit der Metallbeschichtungen des Trägerbandes im Lotbad herabsetzen und gleichzeitig die Abscheidung einer definierten homogenen und hinreichnd dünnen Lotschicht auf den Bauelementanschlußbeinchen gewährleisten, sowie den Lotverbrauch reduzieren.
Diese Aufgabe wird bei einer kontinuierlichen Feuerverzinnung der anfangs beschriebenen Art durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Durch eine Temperaturerhöhung der Abstreifvorrichtung gegenüber der Temperatur des Lotbades kann die Lotbadtemperatur insgesamt abgesenkt werden und damit die Auflösegeschwindigkeit der Metallschichten des Trägerbandes herabgesetzt werden. Bei vorgegebenem Auflagedruck der Teile 2, 3 der Abstreifvorrichtung sorgt die höhere Temperatur der Abstreifvorrichtung dafür, daß die abgeschiedene Lotschicht hinreichend dünn ist, wobei mit der Temperatur der Abstreifvorrichtung definierte Lotschichtdicken eingestellt werden können. Außerdem können durch die beheizte Abstreifvorrichtung auf dem Trägerband abgelagerte Kristallite z.B. aus Zinn-Blei-Kupfer- oder aus Zinn-Blei-Kupfer-Silber wieder aufgeschmolzen werden, wodurch eine definierte homogene abgeschiedene Lotschichtdicke erreicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen und an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die Seitenansicht einer Abstreifvorrichtung mit schematisch angedeutetem Trägerband und Lotbad Fig. 2 die trägerbandseitige Innenfläche einer Abstreifvorrichtung Fig. 3 die trägerbandseitige Innenfläche einer Abstreifvorrichtung mit zusätzlichen rinnenförmigen Aussparungen Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der Abstreifvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Abstreifvorrichtung 1 bestehend aus einem fest angebrachten Teil 2 und einem federnd angebrachten Teil 3, der gegen das Teil t drückt. Halterungen und Andrückfeder der Abstreifvorrichtung 1 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Mit der Heizung 7 wird das festangebrachte Teil 2 beheizt während mit der Heizung 8 das federnd angebrachte Teil 3 beheizt wird. Die Heizungen 7 und 8 im Inneren der Teile 2 und 3 sind durch strichlierte Konturen angedeutet. Zur Temperaturbestimmung der Abstreifvorrichtung 1 ist ein Thermoelement 4 im Inneren des festangebrachten Teiles 2 angebracht. Um den Wärmeübergang aus den Heizungen 7 und 8 der beheizten Abstreifvorrichtung 1 in das um 200C bis 700C kältere Lotbad 15 zu verringern/sind beide Teile 2 und 3 der Abstreifvorrichtung 1 an der Eintauchstelle 5 in das Lotbad 15 verjüngt ausgeführt. Beide Teile der Abstreifvorrichtung 1 sind von der Einlaufstelle 5 auf etwa dreiviertel der Länge und auf die volle Breite ausgespart und mit je einem getrennt gefertigten Blechstreifen wieder so verschlossen, daß zwischen dem Blechstreifen und jedem Teil der Abstreifvorrichtung 1 eine V-förmige kapillare Spaltöffnung 9 entsteht. An die kapillare Spaltöffnung 9 schließt parallel zum Trägerband im Inneren jedes Teils 2, 3 der Abstreifvorrichtung 1 ein Spalt 10,strichliert angedeutet, an, der bis in das Lotbad 15 hinabreicht. Überschüssiges Lot des Trägerbandes 14, das zwischen den Teilen 2 und 3 der Abstreifvorrichtung 1 hindurchgeführt wird, kann von der kapillaren Spaltöffnung 9 aufgenommen werden und durch den Spalt 10 in das Lotbad 15 zurück- fließen. Das Trägerband 14 wird1 wie schematisch angedeutet, über eine Andrucknoppenwelle 19 z.B. schlaufenförmig in das Lotbad 15 geführt. An der Einlaufstelle 5 verläßt das mit Lot beschichtete Trägerband 14 das Lotbad 15. Die beheizte und federnd andrückende Abstreifvorichtung 1 bildet auf dem beloteten Trägerband 14 in Bereichen der Montage- und Kontaktierflächen eine homogeneldünne Lotschicht aus. Durch eine zweite Noppenwelle 20 wird das Trägerband aus dem Lotbad 15 heraus und durch die Abstreifvorrichtung 1 hindurch gezogen. Die Abstreifvorrichtung 1 ist an der Austrittstelle des Bandes als Spitze 6 ausgebildet. Die umgebenden Flächen 11 der Spitze 6 sind zu den Bandaustrittskanten 12 seitlich nach außen geneigt.
Das Lotbad 15 besteht aus einem Zinn-Blei-Bad z.B aus 0 LSn 60PB40 und weist eine Temperatur von ca. 215 C bis ca.
2200C, insbesondere ca. 2200C,auf. Die Temperatur der Abstreifvorrichtung 1 ist um 20 0C bis 800C insbesonder um ca. 50 0C bis 600C höher als die Temperatur des Lotbades 15.
Die strichliert angedeuteten Konturen 13 deuten an, daß die kapillare Spaltöffnung 9 und der Spalt 10 sich längs der Gleitflächen V-förmig in Richtung auf die Spitze der Abstreifvorrichtung 6 fortsetzt.
Die Teile 2 und 3 der Abstreifvorrichtung sind abgesehen vom Thermoelement 3 und der Halterungen der beiden Teil 2,3 spiegelsymmetrisch zur Gleitebene des Trägerbandes ausgebildet.
Die Abstreifvorrichtung 1 besteht z.B. aus Stahl. Alle mit dem Trägerband 14 oder mit aufsteigendem Lot oder abfließendem Lot in Berührung kommenden Flächen der Abstreifvorrichtung 1 sind mit dem Lot des Typs L Sn60PB40 belotet.
Fig. 2 zeigt die trägerbandseitige Innenfläche, eine Gleitfläche 18/eines Teiles 2, 3 der Abstreifvorrichtung 1.
Die kapillare Spaltöffnung 9 ist giebelartig ausgebildet, wobei die Spitze des Giebels in Richtung der Spitze 6 der Abstreifvorichtung weist. Beide Schenkel 29, 30 der Spaltöffnung 9 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß diese mit der Längsrichtung des Trägerbandes einen Winkel von 450 bilden. Durch diese Maßnahme erhöht sich die Abstreifzeit einer beliebigen zu verzinnenden Stelle des Trägerbandes an der kapillaren Spaltöffnung 9 bei einer Spaltweite von beispielsweise 0,8 mm um rund 40% gegenüber einer entsprechenden Abstreifvorrichtung mit waagerechter kapillarer Spaltöffnung von 0,8 mm Spaltweite. Die Trägerbandgeschwindigkeit kann somit bei der Verwendung eines solchen giebelförmig ausgebildeten Spaltes gegenüber der Verwendung eines Abstreifers mit waage- rechtem Spalt um 40% heraufgesetzt werden.
Die Fläche 21 zwischen der kapillaren Spaltöffnung 9 und der Einlaufstelle 5 ist ganz oder teilweise mit einem aufschraubbarem Blechstreifen verschlossen.
Die Gleitfläche 18 weist Aussparungen 16 auf, die in Längsrichtung des Trägerbandes auf der Gleitfläche 18 ausgebildet sind und zur Aufnahme der am Trägerband 14 angeordneten Kunststoffgehäuse von umpreßten Bauelementen dienen. Die Aussparungen 16 weisen an der Einlaufstelle 5 eine trichterförmige Erweiterung 17 auf.
Dadurch wird ein reibungsloser schonender Einlauf der Kunststoffgehäuse in die Abstreifvorrichtung 1 gewährleistet. Die strichlierten Linien 11 deuten den Verlauf der zu den Austrittskanten 12 seitlich nach außen geneigten Flächen 11 aus Fig. 1 an. Die strichlierten Linien 22 und 23 deuten die inneren Begrenzungslinien der Auflagefläche des aufschraubbaren Blechstreifens auf dem Teil 2 oder 3 an.
Fig. 3 zeigt eine Gleitfläche 18 nach Fig. 2 die zusätzlich mit rinnenförmigen Aussparungen 25 zur Aufnahme und Ableitung von überschüssigem Lot und Verunreinigungen versehen ist. Die rinnenförmigen Aussparungen 25 sind vorzugsweise parallel zu den beiden Schenkeln 29 und 30 der Spaltöffnung 9 angebracht und netzartig über die gesamte Gleitfläche 18 angeordnet. Gleiche Gegenstände von Fig. 2 und 3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Spitze 6 eines Teiles, 2 oder 3 der Abstreifvorrichtung 1. Aus den Konturen der die Gleitfläche 18 darstellenden Begrenzungslinie ist eine Profilgebung dieser Fläche ersichtlich,die in Fig. 2 und 3 aus Gründen der besseren Übersicht nicht vollständig eingezeichnet ist. Die Aussparungen 16 dienen zur Aufnahme der kunststoffumgossenen Halbleiterbauelemente. und sind zu beiden Seiten mit nach außen ragenden Stegen 27 versehen. Entlang der Stege 27 gleiten die zu verzinnenden Anschlußbeinchen der auf den Trägerband angeordneten Halbleiterbauelemente. Durch einen geeignet eingestellten Auflagdruck am federnd angebrachten Teil der Abstreifvorrichtung 1 kann mit Hilfe der Stege 27 eine wohl definierte dünne Lotschicht auf die Anschlußbeinchen der Halbleiterbauelemente aufgebracht werden. In den Ausbuchtungen 26 laufen die Längsverbindungsstege des Trägerbandes. Die Flächen 11 und 31 sowie die Schnittkanten 32 und 33 dieser Flächen zeigen an, daß die Abstreifvorrichtung 1 an der Spitze 6 keilförmig ausgeführt ist, so daß überschüssiges Lot oder Rückstände, z.B. Krätze oder Oxide vom Trägerband weg in das flüssige Lot gleiten können.
12 Patentansprüche 4 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Kontinuierliche Feuerverzinnung von Anschlußbeinchen elektronischer Bauelemente, wobei sich die Bauelemente noch im Verband eines Trägerbandes befinden, bei dem das Trägerband ganzflächig mit einer metallischen Oberfläche beschichtet ist und zusätzlich streifenförmig in Längsrichtung im Bereich der Montage- und Kontaktierflächen und der Flächen der Anschlußbeinchen mit einer gut kontaktierbaren metallischen Oberfläche versehen ist und bei dem an der Austrittsstelle des Trägerbandes aus dem Lotbad eine beidseitig gegenüber dem Trägerband angeordnete Abstreifvorrichtung vorgesehen ist, die auf der einen Seite fest und auf der anderen Seite beweglich ausgeführt ist (nach Patentanmeldung P 33 38 347.2), d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abstreifvorrichtung (1) auf einer höheren Temperatur als das verwendete Lotbad (15) gehalten wird.
2. Feuerverzinnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur der Abstreifvorrichtung (1) um 20 0C bis 800C höher als die Lotbadw temperatur gehalten wird.
3. Feuerverzinnung nach Anspruch 1 und/oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur der Abstreifvorrichtung (1) um 50 0C bis 600C höher als die Lotbadtemperatur gehalten wird.
4. Feuerverzinnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lotbadtemperatur 215 bis 220 0C beträgt.
5. Feuerverzinnung nach einem der Ansprüche 1 bAs 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abstreifvorrichtung (1) aus je einem festen und einem beweglichen Teil (2, 3) besteht, und daß die Teile (2, 3) Gleitflächen (18) besitzen, zwischen denen das Trägerband (14) hindurch gleitet und daß der bewegliche Teil (2) leicht federnd an das Band andrückt.
6. Feuerverzinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedes Teil (2, 3) der Abstreifvorrichtung (1) an der Gleitfläche (18) mit mindestens einer kapillaren Spaltöffnung (9) versehen ist, von der ein Spalt (10) im Inneren jedes Teiles (2, 3) der Absaugvorrichtung (1) bis in das Lotbad (15) reicht.
7. Feuerverzinnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die kapillare Spaltöffnung (9) so angeordnet ist, daß sie sich quer zur Gleitrichtung des Trägerbandes (14) über die ganze Gleitfläche (18) erstreckt und daß der Winkel zwischen der Gleitrichtung des Trägerbandes (14) und der Längserstreckung mindestens von Teilen der Spaltöffnung (9) von 900 verschieden ist.
8. Feuerverzinnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel zwischen der Gleitrichtung des Trägerbandes (14) und der Längserstreckung mindestens von Teilen der Spaltöffung (9) ca.

0 45 beträgt.
9. Feuerverzinnung nach mindestens einem der Ansprüch 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der kleinste Durchmesser der Spaltöffnung (9) ca.

0,8 mm beträgt.
10. Feuerverzinnung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d ur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gleitflächen (18) mit rinnenförmigen Aussparungen (25)zum Abstreifen überschüssigen Lotes versehen sind.
11. Feuerverzinnung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel zwischen der Gleitrichtung des Trägerbandes (14) und jeder Längserstreckung der rinnenförmigen Aussparungen (25) von 900 verschieden ist.
12. Feuerverzinnung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c,h n e t, daß die Gleitflächen (18) ein Profil aufweisen, das dem Trägerband (14) angepaßt ist.