DE3636817A1 - Mit bauteilen zum verloeten im loetbad bestueckte leiterplatte - Google Patents
Mit bauteilen zum verloeten im loetbad bestueckte leiterplatteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mit Bauteilen zum Verlöten im
Lötbad bestückte Leiterplatte, die für den Anschluss der Bau
teile Lötstellen mit durchkontaktierten Kapillarbohrungen auf
weist, durch welche beim Lötprozess das Lot unter Kapillar
wirkung an Lötstellen gelangt, die sich auf der dem Lötbad
abgewandten Seite der Leiterplatte befinden.
Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf Bauteile,
die als SMD (surface mounted devices) bekannt sind.
In der DE-OS 33 21 694 ist eine Leiterplatte beschrieben, die
für eine einseitige Bestückung mit Bauteilen, welche flach auf
lötbare Anschlusselemente haben, eingerichtet ist. Die Löt
stellen befinden sich in Vertiefungen, in welche die Fuss
plättchen der Anschlusselemente zur Fixierung der Bauteile
an der Leiterplatte einrasten. Die Vertiefungen sind mit
durchkontaktierten Kapillarbohrungen versehen, durch welche
das Lot von der Rückseite der Leiterplatte her an die Löt
stellen gelangen kann. Diese Ausbildung der Leiterplatte
soll es ermöglichen, flach aufzulötende Bauteile mit An
schlussbeinen und zugleich herkömmliche Bauteile mit An
schlussdrähten auf der Leiterplatte vorzusehen und deren
Anschlusselemente in einem Arbeitsgang und mit demselben
Lötverfahren, z.B. im Lötbad, and der Leiterplatte zu ver
löten.
Bei der Herstellung einer solchen Leiterplatte sind zusätz
liche Arbeitsprozesse für die Bildung der Vertiefungen
erforderlich. Zudem kann das Einrasten von Anschlussbeinen
in die Vertiefungen beim automatischen Bestücken der Leiter
platte Schwierigkeiten bieten. Im Hinblick auf zugelassene
Massabweichungen an den zu verbindenden Teilen und auf die
Positionierungstoleranzen üblicher Bestückungsautomaten
erscheint es durchaus möglich, dass nicht alle Anschluss
elemente eines Bauteils beim Aufsetzen auf die Leiterplatte
einwandfrei einrasten, was zu Ausfällen führen kann. Ferner
besteht bei dieser Lösung die Gefahr, dass das vor dem Löt
prozess anzuwendende Flussmittel die Lötstelle in der Ver
tiefung, d.h. den Spalt zwischen dem Boden der Vertiefung
und dem in diese eingesetzten, die Mündung der Kapillar
bohrung vollständig abdeckenden Fussplättchen des Anschluss
elements gasdicht abschliesst, so dass das in die Kapillar
bohrung eindringende Lot in dieser eingeschlossene Luft
nicht verdrängen und daher nicht oder nicht in genügendem
Mass bis zur Lötstelle gelangen kann.
Neuerdings werden Leiterplatten auch mit kubischen Chip-
Bauteilen bestückt. Das sind Bauteile, die an der Ober
fläche der Leiterplatte mit einem Kleber befestigt werden
und Lötflächen bildende Beläge an gegenüberliegenden Stirn
seiten aufweisen, welche im wesentlichen senkrecht zur
Leiterplattenoberfläche stehen. Beim Verlöten im Lötbad
befinden sich diese Bauteile in herkömmlicher Weise jeweils
auf der dem Lötbad zugewandten Seite der Leiterplatte. Im
gleichen Arbeitsgang zu verlötende Bauteile mit Anschluss
drähten oder -beinen sind auf der dem Lötbad abgewandten
Seite der Leiterplatte anzuordnen, da solche Bauteile
beim Eintauchen ins Lötbad Schaden nehmen können. Einheit
lich mit SMD-Bauteilen beidseitig bestückte Leiterplatten
lassen sich unter gewissen Umständen in zwei Arbeitsgängen
im Lötbad verlöten, wobei die Leiterplatte zwischen den bei
den Arbeitsgängen gewendet wird. Andererseits besteht die
Möglichkeit, die auf der dem Lötbad abgewandten Seite der
Leiterplatte angeordneten SMD-Bauteile gleichzeitig im
Reflow-Verfahren zu verlöten (DE-OS 34 45 625). In diesem
Fall werden also zwei verschiedene Lötverfahren im gleichen
Arbeitsgang angewandt.
Demgegenüber hat die Erfindung zum Ziel, unter Vermeidung
der beschriebenen Nachteile eine mit Bauteilen zum Verlöten
im Lötbad bestückte Leiterplatte zu entwickeln, die sich
für die ein- oder beidseitige Bestückung mit SMD-Bauteilen,
einschliesslich Chip-Bauteilen, und für eine gemischte
Bestückung zusammen mit herkömmlichen Bauteilen eignet
und die in jeder dieser Bauformen mit demselben Lötver
fahren in einem Arbeitsgang verlötet werden kann.
Dieses Ziel lässt sich gemäss der Erfindung dadurch
erreichen, dass die Kapillarbohrungen so bemessen und in
bezug auf die Lage der Bauteile so angeordnet sind, dass
die Anschlusselemente der Bauteile die Mündung der Kapil
larbohrungen mindestens teilweise offen lassen, damit das
Lot beim Lötprozess auch abseits der Mündung der Kapillar
bohrungen befindliche Lötflächen an den Anschlusselementen
der Bauteile im erforderlichen Mass erreichen kann.
Je nach Bestückung der Leiterplatte kann entweder das
Tauchlötverfahren oder das Wellenlötverfahren angewandt
werden. Im Falle von SMD-Bauteilen, deren Anschlussele
menten das Lot durch die Kapillarbohrungen zugeführt wird,
ist das Wellenlötverfahren vorzuziehen.
Die Bemessung der Kapillarbohrungen ist von verschiedenen
Faktoren abhängig und hat von Fall zu Fall nach empirischen
Grundlagen zu erfolgen. Erfahrungsgemäss hat der Durchmesser
der Kapillarbohrungen einen Wert in der Grössenordnung von
1 mm. Eher kleinere Werte sind für Leiterplatten üblich,
die im Tauchlötverfahren verarbeitet werden, während für
das Wellenlöten vorgesehene Leiterplatten Kapillarbohrungen
mit eher höheren Durchmesserwerten aufweisen können, da in
diesem Fall ausser der Kapillarwirkung auch die dynamische
Kraft der Lötwelle den Lotfluss zur Lötstelle fördert.
Eine teilweise Bedeckung der Mündung der Kapillarbohrungen
durch die Anschlusselemente der Bauteile ist in der Regel
erwünscht, um den vom Lotfluss zu überbrückenden Weg von
der Mündung bis zum betreffenden Anschlusselement möglichst
kurz zu halten. Der Grad der Bedeckung kann in gewissen
Grenzen (z.B. von 0 bis 50%) variieren. Dabei ist zu beach
ten, dass der jeweils offen bleibende Querschnitt der
Mündung gross genug ist, umn ein Verkleben der Oeffnung
durch das Flussmittel zu verhindern und einen hinreichenden
Lot- bzw. Wärmefluss zu den Lötstellen zu erzielen. Anderer
seits darf bei einer für das Wellenlöten vorbereiteten
Leiterplatte der offene Querschnitt einer Kapillarbohrung
nicht so gross sein, dass das Lot unter dem Druck der Löt
welle im Uebermass aus der Mündung fliesst. Für grössere
Lötflächen ist deshalb jeweils mehr als eine Kapillarbohrung
vorzusehen.
Die Erfindung ermöglicht die Anwendung des Lötverfahrens mit
Lotzufuhr durch Kapillarbohrungen auch für Chip-Bauteile, wo
bei auf eine zusätzliche Anwendung des Reflow-Verfahrens
verzichtet werden kann. Zudem sind einseitig bestückte
Leiterplatten unter Einschluss von Chip-Bauteilen in einem
Arbeitsgang mit demselben Verfahren (insbesondere Wellen
löten) verlötbar. An fertigen Leiterplatten dieser Art sind
sämtliche Anschlussstellen an der nichtbestückten Platten
seite frei zugänglich, was Funktionsprüfungen erleichtert.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Leiterplatte, die
mit einem Chip-Bauteil bestückt ist,
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Leiterplatte, die mit
einem Bauteil bestückt ist, das Anschluss
elemente mit annähernd quadratischen Fuss
plättchen aufweist, und
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Leiterplatte, die mit
einem Bauteil bestückt ist, das Anschluss
elemente mit länglichen Fussplättchen aufweist.
Alle Figuren zeigen die mit Bauteilen bestückten Leiterplat
ten im Zustand nach dem Lötprozess, wobei Leiterplatten und
Lötstellen im Schnitt dargestellt sind und als Bauteile
durchwegs SMDs (surface mounted devices) gezeigt werden.
Die Leiterplatte 1 nach Fig. 1 ist mit einem Chip-Bauteil 2
bestückt, der mit einem Klebstofftropfen 3 an der Leiter
platte befestigt ist. An gegenüberliegenden Stirnseiten
des Bauteils 2 sind Anschlusselemente 4 in Form von Löt
flächen 5 bildenden Belägen vorhanden, welche Lötflächen
im wesentlichen senkrecht zur Leiterplattenoberfläche stehen.
An den Lötstellen weist die Leiterplatte 1 durchkontaktierte
Kapillarbohrungen 6 auf, durch welche das Lot 7 von der dem
Bauteil 2 abgewandten Seite der Leiterplatte 1 her an die
Lötstellen gelangt. Die Kapillarbohrungen 6 sind in bezug
auf die Lage des Bauteils 2 so angeordnet, dass die An
schlusselemente 4 des Bauteils die Mündungen der Kapillar
bohrungen teilweise überdecken. Der Durchmesser der Kapil
larbohrungen 6 und der Ueberdeckungsgrad sind dabei so
gewählt, dass das Lot 7 beim Lötprozess im Wellenlötbad
durch den offen bleibenden Teil der Mündung der Kapil
larbohrungen 6 die ganze über der Mündung stehende
Lötfläche 5 der Anschlusselemente 4 in ausreichendem
Mass erreichen kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat das Bauteil 10
Anschlusselemente 11 mit wenigstens annähernd quadrati
schen Fussplättchen 12, die parallel zur Leiterplatten
oberfläche verlaufen. Die durchkontaktierten Kapillar
bohrungen 13 in der Leiterplatte 14 sind in diesem Fall
so bemessen und in bezug auf die Lage des auf die Leiter
platte aufgesetzten Bauteils 10 so angeordnet, dass die
Fussplättchen 12 des Bauteils 10 in die Kapillarbohrungen
13 hineinragen. Der Durchmesser der Kapillarbohrungen 13
ist grösser als das Eckmass der Fussplättchen 12, damit
die Mündung der Kapillarbohrungen 13 vom jeweiligen Fuss
plättchen 12 nur teilweise bedeckt ist und so weit offen
bleibt, dass ein Verstopfen der Mündung durch das Fluss
mittel vermieden wird und das Lot 15 von der dem Bauteil
10 abgewandten Seite der Leiterplatte 14 her am Fuss
plättchen 12 vorbeifliessen und auch abseits der Mündung
der Kapillarbohrungen 13, d.h. oberhalb des Fussplättchens
12 befindliche Lötflächen an den Anschlusselementen 11 im
erforderlichen Mass erreichen kann. Für die Befestigung
des Bauteils 10 an der Leiterplatte 14 kann wiederum ein
Klebstofftropfen 16 vorgesehen sein.
Die Fig. 3 zeigt eine Anschlussseite eines Bauteils 20 mit
einem Anschlusselement 21, das ein längliches, zur Leiter
plattenoberfläche geneigtes Fussplättchen 22 aufweist. Die
Befestigung des Bauteils 20 an der Leiterplatte 23 ist hier
nicht dargestellt. Zum Anschluss dieses Bauteils 20 sind an
der dargestellten Lötstelle zwei durchkontaktierte Kapillar
bohrungen 24 und 25 in der Leiterplatte 23 vorgesehen. Die
Mündung der einen Kapillarbohrung 24 wird vom freien Ende
des Fussplättchens 22 teilweise bedeckt, während die Mün
dung der anderen Kapillarbohrung 25 unter einem von der
Leiterplattenoberfläche distanzierten Teil des Fussplätt
chens 22 liegt und von diesem nicht bedeckt wird. Auch bei
dieser Ausführung gelangt das Lot 26 durch die Kapillar
bohrungen 24 und 25 auch an abseits ihrer Mündungen be
findliche Lötflächen am Anschlusselement 21 im erforder
lichen Mass, wenn die Kapillarbohrungen entsprechend
bemessen sind.
Claims (5)
1. Mit Bauteilen zum Verlöten im Lötbad bestückte Leiterplatte,
die für den Anschluss der Bauteile Lötstellen mit durch
kontaktierten Kapillarbohrungen aufweist, durch welche beim
Lötprozess das Lot unter Kapillarwirkung an Lötstellen ge
langt, die sich auf der dem Lötbad abgewandten Seite der
Leiterplatte befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kapillarbohrungen (6; 13; 24; 25) so bemessen und in bezug
auf die Lage der Bauteile (2; 10; 20) so angeordnet sind,
dass die Anschlusselemente (4; 11; 21) der Bauteile die
Mündung der Kapillarbohrungen mindestens teilweise offen
lassen, damit das Lot (7; 15; 26) beim Lötprozess auch
abseits der Mündung der Kapillarbohrungen befindliche
Lötflächen an den Anschlusselementen der Bauteile im
erforderlichen Mass erreichen kann.
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, mit an deren Oberfläche be
festigten, kubischen Chip-Bauteilen (2), deren Anschluss
elemente (4) in Form von Lötflächen (5) bildenden Belägen
an gegenüberliegenden Stirnseiten im wesentlichen senkrecht
zur Oberfläche der Leiterplatte (1) stehen, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Kapillarbohrungen (6) von den Chip-
Bauteilen teilweise bedeckt sind, so dass die Lötflächen
(5) der Anschlusselemente über der Mündung der Kapillar
bohrungen stehen.
3. Leiterplatte nach Anspruch 1, mit Bauteilen (10), deren
Anschlusselemente (11) wenigstens annähernd quadratische
Fussplättchen (12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser der Kapillarbohrungen (13) grösser
ist als das Eckmass der Fussplättchen (12) und dass die
Fussplättchen in die Kapillarbohrungen hineinragen.
4. Leiterplatte nach Anspruch 1, mit Bauteilen (20), deren
Anschlusselemente (21) längliche Fussplättchen (22) auf
weisen, die sich zur Oberfläche der Leiterplatte (23) hin
neigen, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende jedes
Fussplättchens (22) eine von diesem teilweise bedeckte
Kapillarbohrung (24) vorgesehen ist.
5. Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
unter einem von der Leiterplattenoberfläche distanzierten
Teil jedes Fussplättchens (22) die Mündung einer weiteren
Kapillarbohrung (25) liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863636817 DE3636817A1 (de) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | Mit bauteilen zum verloeten im loetbad bestueckte leiterplatte |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19863636817 DE3636817A1 (de) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | Mit bauteilen zum verloeten im loetbad bestueckte leiterplatte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3636817A1 true DE3636817A1 (de) | 1988-05-11 |
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ID=6312743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863636817 Withdrawn DE3636817A1 (de) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | Mit bauteilen zum verloeten im loetbad bestueckte leiterplatte |
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