DE3445625A1

DE3445625A1 - Verfahren zum loeten einer beidseitig mit smd-bauelementen bestueckten leiterbahnenplatine und eine nach diesem verfahren geloetete platine

Info

Publication number: DE3445625A1
Application number: DE19843445625
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. 5277 Marienheide Mager
Original assignee: Pulsotronic Merten GmbH and Co KG
Current assignee: Pulsotronic Merten GmbH and Co KG
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1986-06-26

Description

Verfahren zum Löten einer beidseitig mit SMD-
Bauelementen bestückten Leiterbahnenplatine und eine nach diesem Verfahren gelötete Platine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten einer beidseitig mit SMD-Bauelementen (Surfaced Mounted Devices) bestückten und waagerecht geführten starren Leiterbahnplatine mit Hilfe einer Tauch- oder Wellenlötmaschine sowie eine nach diesem Verfahren gelötete Platine.
Um mit dem Tauch- oder Wellenlötverfahren eine beidseitig mit SMD-Bauelementen bestückte Platine löten zu können, muß zunächst die eine Seite der Platine in das Lötbad getaucht oder durch die Lötwelle gezogen und anschließend die Platine gewendet und dann noch einmal in der gleichen Art gelötet werden. Es sind also zum Löten einer beidseitig mit SMD-Bauelementen bestückten Platine zwei Arbeitsgänge mehr erforderlich, als bei einer einseitig bestückten Platine.
Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung einer beidseitig mit SMD-Elementen bestückten Platine werden zwei separate, einseitig bestückte, Platinenhälften nach dem Wellenlötverfahren gelötet und in einem nachfolgenden Montagearbeitsgang mit den unbestückten Seiten bündig aufeinandergelegt und elektrisch mit Hilfe von manuell verlöteter Metallstifte verbunden. Die Platinenhälftenkönnen noch zusätzlich verklebt werden.
Bei diesem Verfahren ist zwar im Endzustand eine einstückige, auf beiden Seiten mit SMD-Bauelementen bestückte Platine vorhanden, Ausgangspunkt sind jedoch zwei separate Platinenhälften, die sich erst im Endzustand ergänzen. Das Verfahren ist dadurch relativ aufwendig und führt zu erhöhtem Platinenmaterialverbrauch und Kosten, insbesondere bei der Massenfertigung.
Ein weiteres bekanntes Lötverfahren ist das Reflow-Verfahren, bei der die Bestückungsseite der Platine mit einer Lötcreme überzogen bzw. an den Lötpunkten Lötcreme aufgetragen wird. In die pastöse, im wesentlichen aus Flußmittel und Lötzinn bestehende Lötcreme werden die SMD-Bauelemente eingesetzt. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung , z.B. durch IR-Strahlung oder HeiBluft, wird die Lötcreme zum Schmelzen gebracht, wobei die Bauelemente an den Verbindungspunkten mit den Leiterbahnen gelötet werden.
Das Löten der Platine erfolgt mit der Bestückungsseite nach oben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Löten einer beidseitig mit SMD-Bauelementen bestückten Platine in einem Arbeitsgang anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs näher beschriebenen Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die Abhitze des Lötbades (Wellenlötbades) zu nutzen, um den Lötvorgang zu rationieren und ein separates Lötverfahren einzusparen.
Daraus ist dann erfindungsgemäß abgeleitet worden, die eine Seite der Platine mit SMD-Bauelementen für das Tauch-oder Wellenlöten und die andere Seite für das Reflow-Verfahren vorzubereiten. Eine derartige, beidseitig mit SMD-Bauelementen bestückte und unterschiedlich aufbereitete Platine läßt sich dann mit der geklebten Bauelementenseite nach unten herkömmlich im Lötbad bzw. Wellenbad löten und gleichzeitig mit der mit Lötcreme behandelten Seite nach oben nach dem Reflow-Verfahren löten, wobei ins Gewicht fällt, daß für das Reflow-Verfahren keine zusätzliche Wärmequelle erforderlich ist, sondern die vom Lötbad ausgehende Wärmestrahlung (Wärmeleitung) ausreicht, um die auf der "Oberseite" befindlichen Bauelemente zu löten. Es ist denkbar, die vom Lötbad ausgehende Abhitze durch geeignete maßnahmen (Reflektoren) auf der "Oberseite" zu konzentrieren. Dabei ist es vorteilhaft, den Schmelzpunkt der Lötcreme niedriger zu wählen, als die Lötbadtemperatur, um die Verweilzeit so kurz wie möglich zu halten (Anspruch 2). Allerdings ist Kugelbildung zu vermeiden.
Gemäß Anspruch 3 kann der Lötvorgang der "Oberseite" der Platine beschleunigt bzw. gesteuert werden, so daß auch bei großflächigen Platinen mit Sicherheit an allen Seiten ein Schmelzen der Lötcreme erfolgt.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbereitete und gelötete Platine ist in der Regel - außer bei vorverzinnten Platinen - daran zu erkennen, daß bei der tauch- oder wellengelöteten Platinenseite die Leiterbahnen mit Lötmaterial (Lötzinn) überzogen sind und daß bei der nach dem Reflow-Verfahren gelöteten Platinenseite nur die Anschlußpunkte für die SMD-Bauelemente, nicht aber die Leiterbahnen mit Lötmaterial überzogen sind, es sei denn, die gesamte Platinenfläche ist mit Lötcreme behandelt worden, was jedoch einen erhöhten Mehrverbrauch an Lötcreme verursacht. Vorteilhaft läßt sich die Lötcreme mit Hilfe einer Maske an den entsprechenden Lötpunkten auftragen.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung beschrieben.
Die in den Figuren der Zeichnung dargestellte Leiterbahnplatine 3 zeigt in Figur 1 die eine Seite 4 und in Figur 2 die andere Seite 5 derselben Platine. Wie ersichtlich, sind beide Platinenseiten 4,5 mit Leiterbahnen 6 versehen und mit SMD-Bauelementen 7, wie Transistoren, Kondensatoren und Widerständen bestückt. Die Vorbereitung und Bestückung der im Löt- oder Wellenbad zu lötenden Platinenseite 4 erfolgt in der Weise, daß zunächst Klebepunkte mit Hilfe des Masken-Druckverfahrens aufgetragen werden. In die Klebepunkte werden beispielsweise mit einem Bestückungsautomaten die SMD-Bauelemente 7 eingesetzt. Nach dem Bestükkungsvorgang erfolgt das Aushärten des Klebers im UV-Ofen.
Die Vorbereitung der anderen Platinenseite 5 erfolgt in der Form, daß die Platine in eine Masken-Druckvorrichtung eingelegt und an den Verbindungsstellen 8 Lötcreme, bestehend im wesentlichen aus Flußmittel und Lötzinn, auf getragen wird. In die Lötcreme werden mit dem Bestückungsautomaten die SMD-Bauelemente 7 eingesetzt.
Nach dem Abschluß der Lötvorbereitungen wird die Platine 3 mit der geklebten SMD-Bauelementenseite 4 nach unten mit Hilfe einer handelsüblichen Wellenlötmaschine gelötet. Durch die Abwärme der Vorheizung und der Lötwelle wird die aufgetragene Lötcreme verflüssigt und verlötet im Erkalten die SMD-Bauelemente 7 auf der oberen Platinenseite 5.
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Claims

Patentansprüche: 1.) Verfahren zum Löten einer beidseitig mit SMD-Bauelementen (Surfaced Mounted Devices) bestückten und waagerecht geführten starren Leiterbahnplatine mit Hilfe einer Tauch-oder Wellenlötmaschine sowie eine nach diesem Verfahren gelötete Platine, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Platinenseite (4) die SMD-Bauelemente (7) durch einen beispielsweise mit Uv-Strahlung aushärtenden Kleber festgeklebt und auf der anderen Platinenseite (5) die SMD-Bauelemente (7) in eine auf der Platinenoberfläche bzw. an den Lötpunkten (8) aufgetragenen schmelzbaren Lötcreme eingesetzt sind und die Leiterbahnplatinen (3) mit der geklebten SMD-Bauelementenseite (4) nach unten in an sich bekannter Weise im Tauch- oder Wellenbad der Tauch- oder Wellenbadmaschine und die SMD-Bauelemente (7) der "Oberseite" der Platine (5) durch die Abwärme der Tauch- oder Wellenlötmaschine nahezu gleichzeitig beim Löten der "Unterseite" der Platine (4) gelötet werden.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur der Lötcreme niedriger ist als die Temperatur des Lötbades bzw. der Lötwelle der Lötmaschine.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lötbad bzw. der Lötwelle oder der Lötmaschine eine auf die "Oberseite" der Platine gerichtete Hilfs-Wärmequelle, z.B. IR-Quelle, vor- oder nachgeschaltet ist.