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