DE4028978A1 - Loetkontaktelement fuer leiterplatten zur verloetung von oberflaechenmontierbaren smd-bauteilen, und bevorzugte verwendung desselben zur verloetung von uebereinanderliegenden bauteilen - Google Patents

Loetkontaktelement fuer leiterplatten zur verloetung von oberflaechenmontierbaren smd-bauteilen, und bevorzugte verwendung desselben zur verloetung von uebereinanderliegenden bauteilen

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Description

Lötkontaktelement für Leiterplatten zur Verlötung von ober­ flächenmontierbaren SMD-Bauteilen, und bevorzugte Verwendung desselben zur Verlötung von übereinanderliegenden Bauteilen Die Erfindung betrifft ein Lötkontaktelement auf einer Leiter­ platte zur elektrisch leitenden Verlötung eines Anschlußelemen­ tes eines auf einer ersten Seite der Leiterplatte aufliegenden SMD-Bauteiles in Oberflächenmontagetechnik. Die Erfindung be­ trifft des weiteren eine bevorzugte Verwendung derartiger Löt­ kontaktelemente bei übereinanderliegenden Bauteilen.
Zur Erhöhung der Packungsdichte auf Leiterplatten werden elek­ trische Bauteile neben der herkömmlichen, mit durch die Leiter­ platte durchzusteckenden Anschlußdrähten ("Pins") versehenen Gehäuseform in zunehmendem Maße auch als oberflächenmontierbare "SMD"-Bauteile (SMD="Surface Mounting Device") bereitgestellt. Elektrische Bauteile in SMD-Bauform haben eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen sind die Gehäuseabmessungen im Vergleich zu entsprechenden konventionellen "bedrahteten" Bauteilen er­ heblich geringer. Ferner müssen bei der Verlötung von SMD-Bau­ teilen aufgrund von deren Oberflächenmontierbarkeit an sich keine Bohrungen und Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte vorgesehen werden.
Die Vorteile von elektrischen Bauteilen in SMD-Bauform können nur dann voll genutzt werden, wenn eine Leiterplatte ausschließ­ lich mit derartigen Bauteilen bestückt ist. Dies ist allerdings in der Praxis in aller Regel nicht möglich, da nicht alle elek­ trischen Bauteile in oberflächenmontierbaren SMD-Bauform zur Verfügung stehen. Es ist somit häufig notwendig, Leiterplatten in sogenannter Hybridbestückung sowohl mit herkömmlichen, be­ drahteten, als auch mit oberflächenmontierbaren SMD-Bauteilen zu versehen. Eine derartige Mischbestückung wirft aber besondere Probleme auf. Insbesondere muß die Leiterplatte zwei unter­ schiedlichen Lötprozessen unterworfen werden, um zum einen die herkömmlichen, bedrahteten Bauteile und desweiteren die oberflächenmontierbaren SMD-Bauteile mit auf der Leiterplatte aufgedruckten Leiterbahnen elektrisch leitend zu verlöten. So dient in aller Regel ein erstes sogenanntes Schwallötbad, wel­ ches auf die meist nicht mit Bauelementen bestückte Unterseite der Leiterplatte einwirkt, zur Verlötung der durch die Leiter­ platte hindurchgeführten Anschlußdrähte ("Pins") der bedrahteten Bauteile. Ferner muß zur Verlötung der oberflächenmontierbaren SMD-Bauteile eine weitere Lötvorrichtung vorgesehen werden. Diese kann aus einer sogenannte Infrarot-REFLOW-Lötvorrichtung bestehen, deren Wärmestrahlung auf die mit den Bauelementen bestückte Oberseite der Leiterplatte einwirkt.
Ein derartiger, zweifacher Lötprozeß für eine mischbestücke Lei­ terplatte ist aufwendig und stellt aufgrund der zweifachen, schockartigen Aufheizung eine besondere Belastung für die Bau­ elemente dar. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit von uner­ wünschten, lötprozeßbedingten Bauteileausfällen erhöht. Zudem ist nicht mit Sicherheit auszuschließen, daß das Lötergebnis des ersten Lötschrittes durch die erneute Aufheizung während des zweiten Lötschrittes beeinträchtigt wird. So besteht die Gefahr, daß sich Kontaktierungen, welche durch den ersten Lötprozeß hergestellt wurden, aufgrund der Wärmeeinwirkung des zweiten Lötprozesses wieder lösen.
Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, insbesondere bei mischbestückten Leiterplatten mit einem einzigen Lötprozeß aus­ zukommen.
Die Aufgabe wird gelöst mit Hilfe des Lötkontaktelementes gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Die Erfindung betrifft deswei­ teren besonders vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes bei übereinanderliegenden Bauteilen.
Die Erfindung wird unter zu Hilfenahme der in den nachfolgend kurz angeführten Figuren enthaltenen bevorzugten Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Lötkon­ taktelement,
Fig. 2 die Draufsicht auf eine erste vorteilhafte Ausführungs­ form des Lötkontaktelementes, bei der sich die Durchkon­ taktierung und eine zusätzliche Auflagenbereichserwei­ terung an einer Längsseite des ursprünglichen Auflage­ bereiches befinden,
Fig. 3 die Draufsicht auf eine weitere vorteilhafte Ausführungs­ form des Lötkontaktelementes, wobei sich die Durchkon­ taktierung und eine zusätzliche Auflagenbereichserweite­ rung an einer Stirnseite des ursprünglichen Auflagebe­ reiches befinden,
Fig. 4 die Draufsicht auf eine weitere vorteilhafte Ausführungs­ form des Lötkontaktelementes, bei der an beiden Stirn­ seiten des ursprünglichen Auflagebereiches je eine Durch­ kontaktierung und eine zusätzliche Auflagenerweiterung vorgesehen sind, und
Fig. 5 bis 7 beispielhaft besonders vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes bei übereinan­ derliegenden Bauelementen.
Das erfindungsgemäße Lötkontaktelement LK enthält gemäß der Dar­ stellung von Fig. 1 einen Auflagebereich AB für eines der An­ schlußelemente K des elektrisch leitend zu verlötenden SMD- Bauteiles auf der ersten Seite OS der Leiterplatte LP, bevorzugt auf der mit Bauelementen bestückten Oberseite. Es verfügt des­ weiteren über eine bohrlochartige Durchkontaktierung B, DK durch die Leiterplatte LP. Die Durchkontaktierung bildet einen Über­ gang zwischen der zumindest mit SMD-Bauteilen bestückten Ober­ seite OS und der gegenüberliegenden zweiten Seite US der Leiter­ platte, insbesondere der Unterseite, und steht mit dem dazuge­ hörigen Auflagebereich des jeweiligen Lötkontaktelementes in einem wärmeleitfähigen Kontakt. Bei einer Ausführung der Er­ findung mündet die Durchkontaktierung direkt in den Auflage­ bereich, bevorzugt an dessen Rand. Gemäß der Darstellung von Fig. 1 besteht die bohrlochartige Kontaktierung aus einer Boh­ rung B, welche mit einem, dem Auflagebereich AB entsprechenden Lötmedium DK ausgekleidet ist.
Das auf dem Auflagebereich AB aufliegende Anschlußelement K eines SMD-Bauteiles wird mit diesem elektrisch leitend verlötet, indem durch kurzzeitige Wärmezufuhr das Material des Auflagebe­ reiches aufgeschmolzen wird. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verlötung der Anschlußelemente von SMD-Bauteilen wirkt die Lötwärme nicht auf die mit Bauteilen bestückte erste Seite OS der Leiterplatte LP ein, sondern wird erfindungsgemäß über eine auf die gegenüberliegende, zweite Seite US der Leiterplatte LP einwirkende Wärmequelle zugeführt. Die mit dem Auflagebereich AB in einem wärmeleitfähigen Kontakt stehende bohrlochartige Durch­ kontaktierung B, DK hat dabei die Aufgabe, die auf die zweite Seite US der Leiterplatte LP einwirkende Lötwärme in der Art eines "Wärmekamines" so auf die erste Seite OS der Leiterplatte weiterzuleiten, das dort das Material des Auflagebereiches AB zumindest kurzzeitig aufgeschmolzen wird.
Das erfindungsgemäße Lötkontaktelement hat den besonderen Vor­ teil, das löttechnisch nicht mehr zwischen herkömmlichen, be­ drahtenden Bauteilen und oberflächenmontierbaren SMD-Bauteilen unterschieden werden muß. Vielmehr können nun beide Bauteilege­ häuseformen mit einer einzigen, auf die zweite Seite US der Leiterplatte LP einwirkenden Wärmequelle verlötet werden. In Bezug auf den Lötprozeß können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes nun auch SMD-Bauteile so behandelt werden, als wären sie konventionelle, mit Anschlußdrähten versehene Bauteile. Dies hat insbesondere bei einer Mischbestückung einer Leiterplatte sowohl mit bedrahteten als auch mit oberflächen­ montierbaren Bauteilen den Vorteil, daß ein separater, auf die Oberseite OS der Leiterplatte einwirkender Lötschritt zur ge­ sonderten Verlötung von oberflächenmontierbaren SMD-Bauteilen entfallen kann.
Abhängig von der Art und der Intensität der auf die zweite Seite US der Leiterplatte einwirkenden Wärmequelle sind die Öffnungs­ weite der Bohrung B der Durchkontaktierung DK und/oder deren Abstand vom Zentrum des Auflagebereiches AB so zu dimensionie­ ren, daß zum einen zum Aufschmelzen des Auflagebereiches AB aus­ reichend Wärme durch die bohrlochartige Durchkontaktierung von der zweiten auf die erste Seite der Leiterplatte gelangt. Dies setzt voraus, daß die Öffnungsweite der Bohrung B nicht zu klein gewählt wird. Zum anderen darf aber keine Verarmung des aufge­ schmolzenen Auflagebereiches AB durch Abfließen von dessen Material durch die bohrlochartige Durchkontaktierung hindurch auftreten. Dies setzt voraus, daß abhängig von der Güte des Wärmeüberganges zwischen beiden Leiterplattenseiten die Öff­ nungsweite der Bohrung B nicht zu groß gewählt wird.
Zur Bereitstellung der auf die zweite Seite US der Leiterplatte einwirkenden Lötwärme sind unterschiedliche Wärmequellen ver­ wendbar. So kann sowohl Heißluft als auch Infrarotstrahlung als Wärmequelle dienen. In beiden Fällen wird die Öffnungsweite der Bohrung B recht groß zu wählen sein, damit ein ausreichender Wärmeübergang von der zweiten zur ersten Seite der Leiterplatte stattfinden kann. Besonders geeignet als Wärmequelle zum Auf­ schmelzen des Auflagebereiches AB ist ein herkömmliches, auf die zweite Seite US der Leiterplatte LP einwirkendes Schwallötbad. Hiermit können bei Hybridbestückung der Leiterplatte neben den Anschlußelementen K von oberflächenmontierbaren SMD-Bauteilen gemäß Fig. 1 gleichzeitig auch durch die Leiterplatte hindurch­ geführte Anschlußdrähte von konventionellen, bedrahteten Bau­ teilen verlötet werden. Zudem kann in dem Vergleich zu Heißluft bzw. Infrarotstrahlung als Wärmequelle die Öffnungsweite der Bohrung B erheblich kleiner dimensioniert werden. Sie muß dabei lediglich so groß gewählt werden, daß das flüssige Lötmittel des Schwallötbades im Moment der Berührung mit der Leiterplatten­ unterseite US in die Bohrung B eindringen kann. Die Öffnungs­ seite der Durchkontaktierung B ist optimal dimensioniert, wenn das heißflüssige Lötmittel des Schwallötbades die Bohrung B vollständig von der Leiterplattenunterseite US bis hin zur Lei­ terplattenoberseite OS durchsteigt. Hiermit ist eine gute Durch­ wärmung des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes LK gewähr­ leistet, so daß der Auflagebereich AB in jedem Fall aufschmilzt und das aufliegende Anschlußelement K des SMD-Bauteiles verlötet wird. Es ist dabei unerheblich, ob bei Beendigung des Kontaktes des Lötkontaktelementes mit dem Schwallötbad ein Teil des einge­ drungenen Lötmittels in der Bohrung B zurückbleibt, oder dieses wieder vollständig abfließt. Es muß durch geeignete Dimensionie­ rung der Öffnungsweite der Bohrung lediglich sichergestellt sein, daß aufgrund des Zurückfließens des heißflüssigen Löt­ mittels von der ersten auf die zweite Seite US der Leiterplatte möglichst kein Material des aufgeschmolzenen Auflagebereiches AB mitgerissen wird und dieser somit an Lötmittel verarmt. Anhand der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Draufsichten werden desweiteren besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes LK erläutert. Grund­ sätzlich kann die bohrlochartige Durchkontaktierung des erfin­ dungsgemäßen Lötkontaktelementes an einer beliebigen Stelle z. B. im Inneren des Auflagebereiches AB angebracht werden. Insbeson­ dere im Hinblick auf eine ausreichende Entlüftung der Bohrung B zur Ermöglichung des Durchstieges von flüssigem Lötmittel hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die bohrlochartige Durchkontak­ tierung bevorzugt am Rand des Auflagebereiches AB zu plazieren. Bei einer weiteren, in Fig. 2 dargestellen Ausführungsform sind der Auflagebereich AB und die bohrlochartige Durchkontaktierung B, DK nebeneinanderliegend angeordnet und über eine zusätzliche Auflagebereichsweiterung LFE miteinander verbunden. Dabei geht die bohrlochartige Durchkontaktierung und die Auflagebereichs­ erweiterung LFE an einer Längsseite LS des ursprünglichen Auf­ lagebereiches AB in diesen über. Hierdurch ist ein besonders guter Wärmeübergang von der Durchkontaktierung DK bis zur eigentlichen, in Fig. 2 strichliert dargestellten Kontaktfläche KF eines auf dem Auflagebereich AB liegenden Anschlußelementes K sichergestellt. In Fig. 2 ist schließlich in strichpunktierter Linie die ursprüngliche Längsseite LS des Auflagebereiches AB dargestellt, welcher nun erfindungsgemäß über diese Längsseite und die anschließende Auflagebereichserweiterung LFE hinaus bis zu der als eine Art "Wärmekamin" dienenden bohrlochartigen Durchkontaktierung B, DK geführt ist.
Eine praktisch brauchbare Dimensionierung des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes ergibt sich dann, wenn z. B. die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unter zu Hilfenahme der im nach­ folgenden Beispiel aufgelisteten geometrischen Abmaße aufge­ baut wird.
Beispiel:
Leiterplattendicke 1,0 mm
Auflagebereich Geamtlänge ca. 2,5 mm
Auflagebereich Gesamtbreite ca. 0,9 mm
Bohrlochdurchmesser 0,2 bis 0,4 mm
Abstand Bohrlochmitte zu
Längsseite LS Auflagebereich ca. 0,4 bis 0,7 mm
So tritt insbesondere im Bohrlochdurchmesserbereich von 0,2 bis 0,4 mm ein guter Wärmeübergang durch die bohrlochartige Durch­ kontaktierung und somit eine ausreichende Aufschmelzung des Materials des Auflagebereiches AB auf. Wird dagegen der Bohr­ lochdurchmesser über die genannte Obergrenze vergrößert, so fließt etwa ab Bohrlochdurchmessern von größer oder gleich 0,45 mm bzw. 0,75 mm das aufgeschmolzene Material des Auflageberei­ ches teilweise bzw. vollständig durch die Durchkontaktierung ab.
In den Fig. 3 und 4 sind weitere vorteilhafte Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Lötkontaktelementes LK in Drauf­ sicht dargestellt. Dabei schließen sich die bohrlochartige Durchkontaktierung B, DK und die Auflagebereichserweiterung LFE an einer Stirnseite des ursprünglichen Auflagebereiches AB an. Auch hier ist die ursprüngliche Begrenzung der Stirnseite in strichpunktierter Linie dargestellt. Im Vergleich zu Fig. 2 hat die Ausführung von Fig. 3 den Vorteil, daß sie wesentlich kom­ pakter und somit weniger platzaufwendig ist. Die Gesamtfläche des Auflagebereiches AB wird durch die stirnseitige Anordnung von Auflagebereichserweiterung und Durchkontaktierung nur ge­ ringfügig erweitert. Abhängig von den durch die Kontaktfläche KF des aufliegenden Anschlußelementes K des SMD-Bauteiles bean­ spruchten Anteil der Gesamtfläche des Auflagebereiches AB ist es unter Umständen auch möglich, die bohrlochartige Durchkontak­ tierung gegebenenfalls vollständig innerhalb der ursprünglichen Begrenzungen des Auflagebereiches AB zu plazieren.
Bei der Ausführungsform von Fig. 4 sind zwei Auflagebereichser­ weiterungen LFE mit dazugehörigen bohrlochartigen Durchkontak­ tierungen B, DK an beiden Stirnseiten des ursprünglichen Auf­ lagebereiches AB vorgesehen. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß im Vergleich zu Fig. 3 eine schnellere und gleich­ mäßigere Durchwärmung des Auflagebereiches AB aufgrund von des­ sen nahezu gleichmäßiger Umfassung durch die beiden stirnsei­ tigen Durchkontaktierungen B, DK ermöglicht wird.
Anhand der nachfolgenden Fig. 5 bis 7 werden desweiteren besonders vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Löt­ kontaktelementes am Beispiel von übereinanderliegenden Bauteilen erläutert. Die obenliegenden Bauteile verfügen dabei in der Re­ gel über eine sehr große Anzahl von Anschlußelementen K und somit eine große Querschnittsfläche. So wird beispielsweise ein Speicher- bzw. Prozessormodul bevorzugt als obenliegendes Bau­ teil in einer derartigen "Huckepackanordnung" angeordnet. Demge­ genüber müssen die untenliegenden Bauteile zwangläufig wesent­ lich geringere Ausmaße haben. Hierzu sind oberflächenmontierbare SMD-Bauteile besonders geeignet, da sie trotz äußerst kompakter Gehäuseabmessungen und niedriger Bauhöhe eine ausreichend große Anzahl von Anschlußelementen K aufweisen. Die untenliegenden Bauteile dienen häufig zur Beschaltung der obenliegenden Bau­ teile. So können beispielsweise die zur Beschaltung eines Speichermoduls benötigten Kondensatoren unter diesem angeordnet sein.
Bei dem in den Fig. 5 bis 7 unten angeordneten und nahezu direkt auf der ersten Seite OS der Leiterplatte LP aufliegenden Bauteil UIC der Huckepackanordnung handelt es sich jeweils um ein oberflächenmontierbares SMD-Bauteil, wobei zumindest dessen Anschlußelemente K auf dem Auflagebereich AB je eines erfindungs­ gemäßen Lötkontaktelementes LK aufliegen.
Im Beispiel der Fig. 5 handelt es sich bei dem äußeren der über­ einanderliegenden Bauteile OIC2 beispielhaft um ein konventio­ nelles, mit drahtförmigen Anschlußelementen K versehenes Bau­ teil. Die Anschlußelemente K sind dabei über je eine herkömm­ liche Durchkontaktierung DK1, welche nicht über zusätzliche Auflagebereiche AB auf der ersten Seite OS der Leiterplatte LP verfügen, auf die zweite Seite US geführt. Im Beispiel der Fig. 5 können auch alle Lötkontaktelemente in der erfindungsgemäßen Form ausgeführt werden. In diesem Fall könnten die bohrlochar­ tigen Durchkontaktierungen der Lötkontaktelemente LK gegeben­ enfalls auch zur Durchführung der drahtförmigen Anschlußelemen­ te K von konventionellen Bauteilen von der ersten auf die zweite Seite der Leiterplatte dienen. Am Beispiel der Huckepackanord­ nung eines obenliegenden, bedrahteten Bauteiles und mindestens eines darunterliegenden, oberflächenmontierbaren SMD-Bauteiles gemäß Fig. 5 ist deutlich zu erkennen, daß der Vorteil des er­ findungsgemäßen Lötkontaktelementes besonders darin besteht, daß bei mischbestückten Leiterplatten bedrahtete und ober­ flächenmontierbare Bauteile gleichzeitig mit einer einzigen, auf die zweite Seite US der Leiterplatte einwirkenden Wärmequelle, insbesondere einem Schwallötbad, verlötet werden können.
Die Fig. 6 und 7 zeigen ebenfalls Huckepackanordnungen von übereinanderliegenden Bauteilen. Im Gegensatz zur Anordnung von Fig. 5 ist dabei das jeweils obenliegende Bauteil OIC1 ebenso wie das untenliegende Bauteil UIC oberflächenmontierbar. Im Beispiel der Fig. 6 liegen die Anschlußelemente K beider übereinanderlie­ gender Bauteile jeweils auf gemäß der vorliegenden Erfindung gestalteten Lötkontakelementen LK. Auch hier sind beide Bauteile in einem einzigen Arbeitsschritt durch Einwirkung einer Wärme­ quelle auf die zweite Seite US der Leiterplatte LP verlötbar. Demgegenüber liegen die oberflächenmontierbaren Anschlußelemen­ te K des obenliegenden Bauteils OIC1 im Beispiel der Fig. 7 le­ diglich auf herkömmlichen SMD-Auflagebereichen AB1, welche über keine bohrlochartigen Durchkontaktierungen zur Wärmezufuhr von der gegenüberliegenden, zweiten Seite der Leiterplatte verfügen. In diesem Fall muß die Verlötung der beiden übereinanderliegen­ den Bauteile in zwei getrennten Arbeitsschritten erfolgen. Es ist somit eine weitere Wärmequelle nötig, welche zum Aufschmel­ zen der herkömmlichen Auflagebereiche AB1 auf die mit Bauteilen bestückte erste Seite OS der Leiterplatte LP einwirkt. Als wei­ tere Wärmequelle eignet sich dabei besonders eine Infrarot Strahlungsquelle (Infrarot-REFLOW-Lötung). Es hat sich bei der Ausführungsform von Fig. 7 als vorteilhaft erwiesen, wenn zuerst die äußeren der übereinanderliegenden Bauteile OIC1 durch Ein­ wirkung der weiteren Wärmequelle auf die erste Seite OS der Leiterplatte LP verlötet werden. Im anschließenden zweiten Löt­ schritt erfolgt die Verlötung der unteren Bauteile UIC durch Einwirkung der Wärmequelle auf die zweite Seite der Leiterplatte und Aufschmelzen der jeweiligen Auflagebereiche AB durch den Wärmetransport über die bohrlochartigen Durchkontaktierungen B, DK in der erfindungsgemäßen Weise.

Claims (10)

1. Lötkontaktelement (LK) auf einer Leiterplatte (LP) zur elektrisch leitenden Verlötung eines Anschlußelementes (K) eines auf einer ersten Seite (OS) der Leiterplatte (LP) auf­ liegenden SMD-Bauteiles (UIC, OIC1) (SMD="surface mounting device") in Oberflächenmontagetechnik, indem eine Wärmequelle auf die gegenüberliegende, zweite Seite (US) der Leiterplatte (LP) einwirkt, mit
  • a) einem Auflagebereich (AB) für das Anschlußelement (K) des SMD-Bauteiles (UIC, OIC1) auf der ersten Seite (OS) der Lei­ terplatte (LP), und
  • b) einer bohrlochartigen Durchkontaktierung (B, DK) durch die Leiterplatte (LP), welche mit dem Auflagebereich (AB) in einem wärmeleitfähigen Kontakt steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bohrlochartige Durchkontaktierung (B, DK) und der Auflagebereich (AB) nebeneinander angeordnet und über eine Auflagebereichserweiterung (LFE) verbunden sind (Fig. 2, 3 und 4).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auflagebereichserweiterung (LFE) und die bohrlochartige Durchkontaktierung (B, DK) sich an einer Längsseite (LS) des Auflagebereiches (AB) befinden (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle Zum Aufschmelzen des Auflagebereiches (AB) ein auf die zweite Seite (US) der Leiterplatte (LP) einwirkendes Schwallötbad dient.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung (B) der bohrlochartigen Durchkontaktierung (DK) so dimensioniert ist, daß das flüssige Lötmittel des Schwallötbades in der Öffnung hochsteigt.
6. Verwendung von Lötkontaktelementen (LK) nach einem der vor­ angegangenen Ansprüche bei übereinanderliegenden Bauteilen (UIC, OIC1 bzw. DIC2), wobei zumindest ein unteres, direkt auf der ersten Seite (OS) der Leiterplatte (LP) aufliegendes Bau­ teil (UIC) ein SMD-Bauteil zur Oberflächenmontage ist und zu­ mindest dessen Anschlußelement (K) auf dem Auflagebereich (AB) je eines Lötkontaktelementes (LK) aufliegen (Fig. 5, 6 und 7).
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein äußeres der übereinanderliegenden Bauteile (DIC2) mit drahtförmigen Anschlußelementen (K) ver­ sehen ist und die Anschlußelemente (K) entweder über je eine herkömmliche Durchkontaktierung (DK1) oder je eine der bohr­ lochartigen Durchkontaktierungen (DK) eines Lötkontaktelementes (LK) durch die Leiterplatte (LP) auf deren zweite Seite (US) geführt sind (Fig. 5).
8. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein äußeres der übereinanderliegenden Bauteile (OIC1) ein SMD-Bauteil zur Oberflächenmontage ist, und dessen Anschlußelemente (K) auf herkömmlichen Auflagenbereichen (AB1) ohne bohrlochartige Durchkontaktierungen durch Wärmezu­ fuhr und Aufschmelzen der herkömmlichen Auflagebereiche (AB1) über eine weitere, auf die erste Seite (OS) der Leiterplatte (LP) einwirkende Wärmequelle verlötet werden (Fig. 7).
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als weitere Wärmequelle zum Aufschmel­ zen der herkömmlichen Auflagebereiche (AB1) für die Anschluß­ elemente eines äußeren der übereinanderliegenden Bauteile eine Infrarotstrahlungsquelle (Infrarot-REFLOW-Lötung) dient.
10. Verwendung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch ge­ kennzeichnet, daß zuerst die äußeren der überein­ anderliegenden Bauteile (OIC1) durch Einwirkung der weiteren Wärmequelle auf die erste Seite (OS) der Leiterplatte (LP), und anschließend die unteren der übereinanderliegenden Bauteile (UIC) durch Einwirkung der Wärmequelle auf die zweite Seite (US) der Leiterplatte (LP) verlötet werden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010002150A1 (de) * 2010-02-19 2011-08-25 Endress + Hauser GmbH + Co. KG, 79689 Lötmaske für Wellenlötverfahren und Verfahren zum Selektivlöten einzelner Bauteile einer Leiterplatte in einem Wellenlöt-Automaten
DE102012200021A1 (de) * 2012-01-02 2013-07-04 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Anordnung zum indirekten Löten eines Anschlusspins eines bedrahteten Bauteils mittels eines Selektivlötverfahrens
EP2320716B1 (de) * 2009-11-06 2017-06-21 Robert Bosch GmbH Schutzeinrichtung für eine Leiterplatte

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2809013A1 (de) * 1978-02-28 1979-08-30 Ruwel Werke Gmbh Mit bauelementen bestueckte leiterplatte und verfahren zu deren herstellung
DE3420497A1 (de) * 1983-07-14 1985-01-31 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zum schaltungsmaessigen ergaenzen einer in dickschichttechnik beschalteten dickschichtschaltungsplatine sowie mit hilfe dieses verfahrens hergestellte abstimmvorrichtung
FR2613898A1 (fr) * 1987-04-13 1988-10-14 Siame Electronique Sa Procede de soudage de composants pour montage en surface (cms) sur circuit imprime

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2809013A1 (de) * 1978-02-28 1979-08-30 Ruwel Werke Gmbh Mit bauelementen bestueckte leiterplatte und verfahren zu deren herstellung
DE3420497A1 (de) * 1983-07-14 1985-01-31 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zum schaltungsmaessigen ergaenzen einer in dickschichttechnik beschalteten dickschichtschaltungsplatine sowie mit hilfe dieses verfahrens hergestellte abstimmvorrichtung
FR2613898A1 (fr) * 1987-04-13 1988-10-14 Siame Electronique Sa Procede de soudage de composants pour montage en surface (cms) sur circuit imprime

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320716B1 (de) * 2009-11-06 2017-06-21 Robert Bosch GmbH Schutzeinrichtung für eine Leiterplatte
DE102010002150A1 (de) * 2010-02-19 2011-08-25 Endress + Hauser GmbH + Co. KG, 79689 Lötmaske für Wellenlötverfahren und Verfahren zum Selektivlöten einzelner Bauteile einer Leiterplatte in einem Wellenlöt-Automaten
DE102012200021A1 (de) * 2012-01-02 2013-07-04 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Anordnung zum indirekten Löten eines Anschlusspins eines bedrahteten Bauteils mittels eines Selektivlötverfahrens

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