DE3800116A1 - Befestigungsanordnung fuer ein chipartiges bauteil auf einer gedruckten schaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Be­ festigen von elektronischen Bauteilen und speziell eine Befestigungsanordnung für ein chipartiges Bauteil auf einer gedruckten Schaltung, wobei das chipartige Bauteil an seinen Endteilen Anschlußelektroden hat, wie z. B. ein keramischer chipförmiger Viellagenkondensator, ein chipförmiger Widerstand od. dgl., welche durch Löten auf tragenden Flächenteile auf einer gedruckten Schaltung mit Hilfe von Lötpaste befestigt sind, welche auf die tragenden Flächenteile aufgebracht ist.

Normalerweise enthält, wie in Fig. 4 gezeigt, ein chip­ artiges Bauelement 4, wie z. B. ein keramischer Mehr­ schichtkondensator, ein chipförmiger Widerstand od. dgl. einen chipförmigen Bauteilhauptkörper 1, mit rechtwinklig kubischer Form und Anschlußelektroden 2 und 3, die an gegenüberliegenden Endteilen des Hauptkörpers 1 ange­ ordnet sind und sich jeweils von der Endfläche des Haupt­ körpers 1 erstrecken zu Seitenflächen, die der jeweiligen Endfläche benachbart sind. Diese Anschlußelektroden 2, 3 dienen dazu, direkt auf tragende Flächenteile einer ge­ druckten Schaltung gelötet zu werden, wenn das chipförmige Bauteil auf dieser gedruckten Schaltung befestigt wird.

Herkömmlich, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt sind auf der gedruckten Schaltung P, auf welcher das chipförmige Bau­ teil 4 von Fig. 4 befestigt wird, tragende Flächenteile 5 und 6 vorgesehen, die jeweils ein größeres Maß haben als die Fläche eines Teils, wo die Anschlußelektrode 2 oder 3 des chipartigen Bauelements 4 die gedruckte Schal­ tung P übergreift, und die Anschlußelektroden 2 und 3 des chipartigen Bauteils 4 sind auf diesen tragenden Flächen­ teilen 5 und 6 angelötet. Genauer gesagt wird mit der Lötpaste 7, die auf den tragenden Flächenteilen 5 und 6 angebracht ist, diese Lötpaste 7 durch Erhitzen geschmolzen und es werden die jeweiligen Anschlußelektroden 2 und 3 auf den tragenden Flächenteilen 5 und 6 durch Schmelzlöten befestigt.

Im Falle wo die Anschlußelektroden 2 und 3 des chipförmigen Bauteils 4 auf der gedruckten Schaltung P mit den tragenden Flächenteilen 5 und 6 wie oben beschrieben durch Schmelz­ lötung angelötet werden sollen, gab es das Problem, daß das chipförmige Bauteil 4 unerwünscht schwimmt oder von der gedruckten Schaltung angehoben wird während des Verfahrens, in welchem die Lötpaste 7 erhitzt wird, um wieder geschmolzen zu werden und dann zu erstarren. Die Gründe für das Entstehen des oben erwähnten Problems können in solchen Faktoren liegen, daß die Abmessungen der tragenden Flächenteile 5 und 6 nicht geeignet bezüglich denen der Anschlußelektroden 2 und 3 des chipförmigen Bau­ teils 4 sind, oder daß die Hitze, welche der Lötpaste 7 auf den tragenden Flächenteilen 5 und 6 während der Schmelzlötung zugeführt wird, nicht gleichmäßig ist, oder daß die Menge der aufgebrachten Lötpaste unterschiedlich ist zwischen den tragenden Flächenteilen 5 und 6 oder daß das chipartige Bauteil 4 weit in der Position abweicht von der Lötpaste 7 usw.

Im Falle, wenn beispielsweise die Größen der tragenden Flächenteile 5 und 6 groß sind im Vergleich zu den Größen der Anschlußelektroden 2 und 3 des chipförmigen Bauteilelements 4, haben die Oberflächenspannungen F 1 und F 2, die auf die Anschlußelektroden 2 und 3 des chipartigen Bauelements 4 wirken von der Lötpaste, die durch Aufheizen geschmolzen ist, die Kräfte F 11 und F 21, die senkrecht zu den gegenüberliegenden Flächen des chipartigen Bauteils 4 wirken und nach außen von dem chipartigen Bauteil ge­ richtet sind, wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn also ein unter­ schied erzeugt wird zwischen den oben erwähnten Kräften F 11 und F 21 aufgrund des Unterschiedes der aufgebrachten Länge der Lötpaste 7 in den tragenden Flächenteilen 5 und 6 oder aufgrund einer Nichtgleichmäßigkeit der Auf­ heizung der Lötpaste 7 usw. wirkt ein Moment Mp auf das chipartige Bauelement 4, welches das chipartige Bauele­ ment 4 zu drehen versucht in Richtung des Pfeils A 1 um einen Kantenteil B z. B. der Anschlußelektrode 2. Wenn dieses Moment Mp ein Moment Mw übersteigt, welches vom Gewicht des chipartigen Bauteils 4 herrührt, tritt ein Schwimmen oder Ansteigen des chipartigen Bauteils 4 auf. Deshalb tritt ein solches Schwimmen oder Anheben häufiger auf bei kleinmaßigen chipartigen Bauelementen mit geringem Gewicht.

Der Erfindung liegt deshalb die wesentliche Aufgabe zu­ grunde, eine Befestigungsanordnung für ein chipartiges Bauelement auf einer gedruckten Schaltung zu schaffen, durch welche ein Schwimmen oder Abheben des chipartigen Bauelements von der Musterfläche der gedruckten Schaltung aufgrund von Oberflächenspannungen der geschmolzenen Lötpaste beim Schmelzlöten vermieden wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befesti­ gungsanordnung der oben beschriebenen Art zu schaffen, welche einfach in eine Produktionsstraße für Massenproduk­ tion bei geringen Kosten eingefügt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer bevorzugten Ausführungsform gelöst durch Vorsehen einer Befestigungs­ anordnung für ein chipartiges Bauelement auf einer ge­ druckten Schaltung, welche enthält ein chipartiges Bauele­ ment mit Anschlußelektroden an seinen gegenüberliegenden Endteilen und tragende Flächenteile, die auf einer ge­ druckten Schaltung so vorgesehen sind, daß sie das chip­ artige Bauelement darauf befestigen durch Löten mit Löt­ paste, die auf die tragenden Flächenteile aufgebracht ist, und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die tragenden Flächenteile jede so ausgeformt sind, daß ihre Länge so ist, daß sie nicht nach außen in Längsrichtung des chip­ artigen Bauelements vorsteht. Durch diese Konstruktion wirkt die Kraft aufgrund der Oberflächenspannung der ge­ schmolzenen Lötpaste, die bewirkt, daß das chipartige Bauelement schwimmt oder abhebt, während des Schmelzens des Lots, nicht auf die gegenüberliegenden Endflächen des chipartigen Bauteils ein.

Da erfindungsgemäß die Lötpaste, die auf den tragenden Flächenteilen anhaftet, nicht auf die Endflächen des chipartigen Bauelements vorsteht, tritt keine Kraft der Oberflächenspannung des Lots auf, die in Richtung senk­ recht zu den Endflächen des chipartigen Bauelements wirkt, welche bewirken könnte, daß das chipartige Bauelement schwimmt oder abhebt während des Schmelzens der Lötpaste, und deshalb wird solch ein unerwünschtes Schwimmen oder Abheben des chipartigen Bauelements während der Schmelz­ lötung perfekt vermieden, wodurch die Befestigung des chipartigen Bauelements auf der gedruckten Schaltung ohne zusätzliche Korrekturen usw. wirksam erfolgen kann.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Draufsicht auf eine Befesti­ gungsanordnung für ein chipartiges Bauelement auf einer gedruckten Schaltung gemäß einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erläutern der Konstruktion der tragenden Flächenteile auf der gedruckten Schaltung zum Anlöten des chipförmigen Bauelements darauf

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II von Fig. 1

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer Modi­ fikation

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Chipbau­ elements als Beispiel (auf welches schon Bezug genommen wurde)

Fig. 5 eine teilweise Draufsicht auf eine herkömmliche Befestigungsvorrichtung für ein chipartiges Bauelement auf einer gedruckten Schaltung (bereits beschrieben)

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 5 (bereits erwähnt), und

Fig. 7 eine Querschnittansicht zum Erläutern der Kräfte, die auf ein chipartiges Bauelement einwirken bei der Konstruktion der tragenden Flächen von Fig. 5 (bereits beschrieben).

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezug­ zeichen versehen.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Befestigungsanordnung MA für ein chipartiges Bauelement auf einer gedruckten Schaltung ge­ mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Befestigungsanordnung MA von Fig. 1 und 2 enthält ein chipartiges Bauelement 4 mit Anschlußelektroden 2 und 3 an seinen gegenüberliegenden Endteilen und tragende Flächen­ teile 5 A und 6 A, die auf der gedruckten Schaltung P vor­ gesehen sind, um das chipartige Bauelement 4 darauf durch Löten mit Lötpaste 7 zu befestigen, welche auf den tragenden Flächenteilen 5 A und 6 A im wesentlichen in der gleichen Art wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf die her­ kömmliche Befestigungsanordnung von Fig. 5 und 6 aufge­ bracht ist. In der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 sind aber die tragenden Flächenteile 5 A und 6 A mit einer solchen Länge ausgebildet, daß sie in Längsrichtung des chipartigen Bauelements nicht nach außen vorstehen mit Ausnahme ihrer Anschlußdrähte L. Andererseits kann sich jedes der tragenden Flächenteile 5 A und 6 A nach außen erstrecken oder vorstehen, um ein bestimmtes Maß von den gegenüberliegenden Seiten der Anschlußelektroden 2 und 3 in Breitenrichtung des chipartigen Bauelements 4, wie durch die schraffierten Teile 5 A-1 und 6 A-1 von Fig. 1 gezeigt, und so ist die Breite W 1 jedes der tragenden Flächenteile 5A und 6 A so gewählt, daß sie etwas größer ist als die Breite W 2 jeder der Anschlußelektroden 2 und 3 des chipartigen Bauelements 4. Ferner ist die Länge 12 jedes der tragenden Flächenteile 5 und 6 bezüglich der Länge 11 jedes ausgestreckten Teils 2 a und 3 a der Anschluß­ elektroden 2 und 3, die von den Endflächen des chipartigen Bauelementkörpers 1 auf die Seitenflächen des Hauptkörpers 1 sich erstrecken, d. h. die Länge jeder der Anschluß­ elektroden 2 und 3 betrachtet in Längsrichtung des chip­ artigen Bauelementkörpers 1 so gewählt, daß das Verhältnis 12 < 11 gewahrt ist.

In der oben beschriebenen Konstruktion gibt es keine Möglichkeit, daß die Lötpaste 7, die auf den tragenden Flächenteilen 5 und 6 haftet, zur Endflächenseite des chipförmigen Bauelementkörpers 1 vorsteht, um so an den Anschlußelektroden 2 und 3 auf den Endflächen anzuhaften. Deshalb tritt beim Schmelzlöten die Kraft der Oberflächen­ spannung, die senkrecht auf die Endfläche des chipartigen Bauelementkörpers 1 einwirkt, nicht auf und entsprechend wirkt das Moment aufgrund der Oberflächenspannung des Lots, welches das chipartige Bauelement 4 zum Schwimmen oder Abheben beim Schmelzen der Lötpaste 7 bringt, nicht auf die Endflächen des chipartigen Bauelements 4 ein. Als Folge wird vorteilhafterweise ein unerwünschtes Schwimmen und Abheben des chipartigen Bauelements 4 während der Schmelzlötung vermieden.

Es soll festgestellt werden, daß in der oben beschriebenen Ausführungsform der Wert 12/11 eng zusammenhängt mit dem Fließen (oder Kapillarwirkung) der Lötpaste 7 während des Vorheizens und die Länge 12 jedes der tragenden Flächen­ teile 5 A und 6 A bezüglich der Länge 11 der vorspringenden Teile 2 a und 3 a der Anschlußelektroden 2 und 3 sollte vor­ zugsweise ungefähr so gewählt sein, daß 12/11 = 0,6 bis 0,8.

Es soll auch festgestellt werden, daß, wenn die tragenden Flächenteile 5 A und 6 A so gewählt sind, daß sie in Breiten­ richtung des chipartigen Bauelements 4 vorstehen wie bei 5 A-1 und 6 A-1 in Fig. 1 gezeigt, der Vorteil besteht, daß der Lötzustand visuell kontrolliert werden kann nach der Schmelzlötung, wobei die schraffierten Teile 5A-1 und 6A-1 somit als Lötkontrollteile dienen.

Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Befestigungsanordnung MA von Fig. 1 und 2.

In der modifizierten Befestigungsanordnung MB von Fig. 3 sind die tragenden Flächenteile 5 A und 6 A der Ausführungs­ form von Fig. 1 und 2 ersetzt durch die tragenden Flächen­ teile 5 B und 6 B, die jeweils eine Breite W 1′ haben, die geringer gewählt ist als die Breite W 2′ jeder der An­ schlußelektroden 2 und 3 des chipartigen Bauelements 4, während die sonstige Konstruktion und Wirkung im wesentlichen gleich der von Fig. 1 und 2 ist, wobei gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen zur Abkürzung der Beschreibung.

In der oben beschriebenen Befestigungsanordnung MB können die schraffiert dargestellten Anschlußleitungen L′ für die tragenden Flächenteile 5 B und 6 B mit einem Lotresist versehen sein, diese Anschlußleitungen können aber auch ohne Vorsehen eines Lotresists verwendet werden zum Über­ prüfen der Lötung.

Es dürfte aber festgestellt werden, daß in den Anordnungen MA und MB von Fig. 1 bis 3 die der tragenden Fläche 6 zu­ geneigte Seite der tragenden Fläche 5 oder die der tragenden Fläche 5 zugewandte Seite der tragenden Fläche 6 zwischen den Enden der erstreckten Teile 2 a und 3 a der Anschluß­ elektroden 2 und 3 angeordnet sein kann, welche sich von den Endflächen des chipartigen Bauteilkörpers 1 zu den Seitenflächen erstrecken und über diese ausgedehnten Teile hinausragen kann.

Claims (4)

1. Befestigungsanordnung für ein chipartiges Bauteil auf einer gedruckten Schaltung, gekennzeich­ net durch ein chipartiges Bauteil (4) mit Anschluß­ elektroden (2, 3) an gegenüberliegenden Endteilen und durch tragende Flächenteile (5, 6), die auf einer ge­ druckten Schaltung (P) so vorgesehen sind, daß sie das chipartige Bauteil (4) darauf befestigen durch Löten mit einer Lötpaste (7), die auf tragenden Flächenteilen (5, 6) aufgebracht ist, wobei die tragenden Flächenteile (5, 6) jeweils in ihrer Länge so geformt sind, daß sie in Längs­ richtung des chipartigen Bauteils (4) nicht überstehen.

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die tragenden Flächenteile so angeordnet sind, daß sie in Breitenrichtung des chip­ artigen Bauteils um ein vorbestimmtes Maß von gegenüber­ liegenden Seiten der Anschlußelektroden vorstehen, wobei die Breite (W 1) jedes der tragenden Flächenteile (5 A, 6 A) größer ist als die Breite (W 2) jeder Anschlußelektrode (2, 3) des Chipbauteils (4).

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Länge (12) jedes tra­ genden Flächenteils (5 A, 6 A) bezüglich der Länge (11) jedes der vorstehenden Teile (2 a, 3 a) der Anschlußelek­ troden (2, 3), die sich von den Endflächen des chipartigen Bauteilkörpers (1) auf Seitenflächen des chipartigen Bauteilkörpers (1) erstrecken, welche die Länge jeder der Anschlußelektroden (2, 3) in Längsrichtung des chiparti­ gen Bauteilkörper (1) ist, dem Verhältnis 12 < 11 genügt.

4. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breite (W 1′) jedes der tragenden Flächenteile (5 B, 6 B) schmaler ist als die Breite (W 2′) jeder der Anschlußelektroden (2, 3) des chipartigen Bauteils (4).