DE4123987A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrisch-leitenden verbinden von an einer leiterplatte angeordneten leiterbahnen im smt-verfahren (surface mount technologie) mit den anschlussdraehten von an der leiterplatte anordbaren bauteilen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum elektrisch-leitenden verbinden von an einer leiterplatte angeordneten leiterbahnen im smt-verfahren (surface mount technologie) mit den anschlussdraehten von an der leiterplatte anordbaren bauteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren und eine Vorrichtung zum elek
trisch-leitenden Verbinden von an einer Leiterplatte angeordneten Leiter
bahnen im SMI-Verfahren (Surface mount technologie) mit den abgewinkel
ten Beinchen der Anschlußdrähte von an der Leiterplatte anordbaren
Bauteilen, bei dem nach einem Auftragen einer Lotpaste mit einem
siebdruckgerät auf die Leiterbahnen zur Verdickung der Zinnauflage auf die
vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Leiterbahnen, insbesondere die
Lotpaste und die Leiterbahnen und die Anschlußdrähte mit einem Heizgerät
auf Löttemperatur gebracht wird.
Bei den bekannten Lötverfahren wird auf die Leiterbahnen der Leiterplatte
eine Lotpaste aufgetragen, und zwar mit einem Siebdruckgerät. Mit einem
linear geführten Spachtel wird dabei die Lotpaste durch eine Siebdruck
schablone auf die Leiterbahnen der Leiterplatte aufgetragen. Damit ist ein
genau definiertes Auftragen der Lotpaste auf die Leiterbahnen der
Leiterplatte gewährleistet.
Nach dem automatischen Auflegen der abgewinkelten Enden der Anschluß
drähte von Bauteilen auf die Leiterbahnen der Leiterplatte kann dann der
Lötvorgang vorgenommen werden, wobei mit einem Heizgerät die Lotpaste,
die Leiterbahnen und die Anschlußdrähte der Bauteile auf Löttemperatur
erwärmt werden. Die auf die Leiterbahnen aufgetragene Lotpaste wird
dabei umgeschmolzen und dadurch eine elektrisch leitende Verbindung
zwischen den Leiterbahnen und den Anschlußdrähten der Bauteile herge
stellt. Dabei kann es jedoch immer wieder beim Lötvorgang zu einer recht
hohen Kugelbildung hinter den Beinchen der Anschlußdrähte der Bauteile
kommen, wobei es sogar zu Kurzschlüssen zwischen den Anschlußbeinchen
der Bauteile kommen kann. Diese unerwünschte Kugelbildung erfordert
einen aufwendigen Waschvorgang der Leiterplatten in einem Ultraschallbad.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum elektrisch leitenden Verbinden von an einer Leiterplatte vorgese
henen Leiterbahnen und den Anschlußdrähten von an der Leiterplatte
anordbaren Bauteilen zu schaffen, bei denen ohne nachträglichen Waschvor
gang im Ultraschallbad eine zuverlässige Lötung erzielt wird, die höchstens
Qualitätskriterien entspricht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem eigentli
chen Lötvorgang, insbesondere die Lotpaste, die Leiterbahnen und die
Anschlußdrähte mit einer unterhalb der Löttemperatur liegenden Tempera
tur vorgewärmt werden. Dadurch wird in einfacher Weise erreicht, daß das
Lot aus der Lotpaste beim eigentlichen Lötvorgang zuverlässig auf den
Leiterbahnen bleibt und sich gleichmäßig verteilt und eine Kugelbildung an
den Anschlußbeinchen der Bauteile vermeidet. Bei der Herstellung der
Leiterbahnen auf der Leiterplatte werden die aus Kupfer od. dgl. bestehen
den Leiterbahnen zum Korrosionsschutz außenseitig mit einer sehr dünnen
Auflage aus Zinn versehen, wobei die Dicke der Zinnauflage etwa 1/100 mm
beträgt. Diese sehr dünne Zinnauflage ist mengenmäßig zu gering, um
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Leiterbahn und den
Anschlußbeinchen der Bauteile durch Löten herstellen zu können. Darum
wird auf die Zinnauflage der Leiterbahnen mit dem Siebdruckgerät
Lotpaste aufgetragen. Die Lotpaste besteht dabei aus einem Lötflußmittel
und einem Zinn aufweisenden Lötmittel. Nach dem Erreichen der Löttem
peratur wird die Zinnauflage auf den Leiterbahnen auf eine Dicke von
etwa 5/100 mm gleichmäßig erhöht, wobei gleichzeitig an den Verbindungs
stellen zwischen den Leiterbahnen und den Anschlußbeinchen der Bauteile
eine elektrisch leitende Verbindung erfolgt. Die gleichmäßige Verteilung des
Lötmittels auf den Leiterbahnen und an den Verbindungsstellen ohne
Kugelbildung wird dabei durch die Vorwärmung erzielt, wobei die Vorwärm
temperatur unterhalb der Löttemperatur liegt. Lotpaste, Leiterbahnen und
Anschlußdrähte werden dadurch zuverlässig auf eine gleiche Vorwärmtempe
ratur gebracht, so daß beim eigentlichen Lötvorgang das Lötmittel
gleichmäßig sowohl an den Leiterbahnen als auch an den Anschlußbeinchen
haftet und sich gleichmäßig verteilt und die Lötung höchstens Qualitätskri
terien entspricht.
Die unterhalb der Löttemperatur liegende Vorwärmtemperatur kann dabei
etwa 30 Sekunden lang eingehalten werden. Dadurch wird in einfacher und
zuverlässiger Weise erreicht, daß sowohl die Leiterbahnen als auch die
Anschlußbeinchen gleichmäßig durchgewärmt sind und den darauf folgenden
Lötvorgang günstig beeinflussen.
Die unterhalb der Löttemperatur liegende Vorwärmtemperatur kann etwa
165°C betragen. Mit dieser Vorwärmtemperatur wird eine zuverlässige
Vorwärmung der Leiterbahnen und der Anschlußbeinchen erzielt, um den
Lötvorgang günstig zu beeinflussen.
Die oberhalb der Vorwärmtemperatur liegende Löttemperatur kann etwa
höchstens 220°C betragen. Mit dieser Löttemperatur wird eine zuverlässige
Schmelzung des Lotes erzielt. Als Lotpaste kann dabei vorteilhaft
SN62PbAg2 benutzt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Lötverfahrens kann ein die Vorwärm
temperatur und die Löttemperatur bewirkendes Heizgerät aufweisen, das
von einem induktiv betriebenen Stempellötkopf gebildet ist. Mit einem
solchen Stempellötkopf kann in einfacher und zuverlässiger Weise die
Lotpaste, die Leiterbahnen und die Anschlußbeinchen auf die Vorwärmtem
peratur und auf die Löttemperatur gebracht werden.
Die Erhöhung der Vorwärmtemperatur auf die Löttemperatur kann durch
eine Annäherung des Stempellötkopfes an die Lötstelle erreichbar sein.
Durch Variieren des Abstandes des Stempellötkopfes von der Lötstelle kann
somit in vorteilhafter Weise die Temperatur geregelt werden.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel darge
stellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche
Vorrichtung in schematischer Darstellung und
Fig. 2 ein Zeit-Temperatur-Diagramm.
Das Lötverfahren und die Lötvorrichtung dient zum elektrisch-leitenden
Verbinden von an einer Leiterplatte 10 angeordneten Leiterbahnen 11 im
SMT-Verfahren (Surface mount technologie) mit den abgewinkelten Beinchen
12 der Anschlußdrähte 14 von an der Leiterplatte 10 anordbaren Bauteilen
15. Hierzu wird in bekannter Weise mit einem nicht näher dargestellten
Siebdruckgerät Lotpaste, insbesondere SN62PbAg2 auf die Leiterbahnen 11
aufgetragen. Die in der Regel aus Kupfer bestehenden Leiterbahnen 11
weisen bereits eine Zinnauflage auf, deren Dicke jedoch nur etwa 1/100
mm beträgt. Diese dünne Zinnauflage reicht jedoch nicht aus, um eine
Lötung zwischen den Leiterbahnen 11 und den Beinchen 12 der anzu
schließenden Bauteile 15 zu erzielen.
Die mit dem Siebdruckgerät aufgetragene Lotpaste erhöht die Zinnauflage
auf den Leiterbahnen 11 etwa auf eine Dicke von 5/100 min. Die Dicke
dieser Auflage reicht aus, um die Leiterbahnen 11 mit den Beinchen 12
der Bauteile 15 durch Löten elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
Das eigentliche Löten wird erreicht, indem die auf den Leiterbahnen 11
aufgetragene Lotpaste, die Leiterbahnen 11 und die Anschlußdrähte auf
Löttemperatur gebracht werden. Als Heizgerät wird dabei ein induktiv
betriebener Stempellötkopf 16 benutzt. Bei einem sofortigen Erhitzen der
Lotpaste, der Leiterbahnen 11 und der Anschlußdrähte 14 auf die Löttem
peratur erfolgt jedoch eine ungleichmäßige Verteilung des Lötmaterials, so
daß sich vorzugsweise an den Beinchen Kugeln bilden, die sogar so dick
sein können, daß Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen 11
entstehen. Um dieses zu vermeiden, war daher nach dem Lötvorgang ein
Waschvorgang erforderlich, bei dem die Leiterplatten 10 in einem besonde
ren Bad mit Ultraschall zu waschen waren.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Lotpaste, die Leiterbahnen
11 und die Anschlußdrähte 14 nach dem Auftragen der Lotpaste auf die
Leiterbahnen 11 nicht sofort auf Löttemperatur gebracht, sondern zunächst
mit einer etwas unterhalb der Löttemperatur liegenden Temperatur
vorgewärmt. Diese unterhalb der Löttemperatur liegende Vorwärmtempera
tur wird etwa 30 Sekunden lang eingehalten. Dabei beträgt die unterhalb
der Löttemperatur liegende Vorwärmtemperatur etwa 165°C.
Nach dem Vorwärmen erfolgt dann der eigentliche Lötvorgang bei einer
Löttemperatur von etwa höchstens 220°C. Die Temperaturen beim
Vorwärmen und beim Löten und die entsprechenden Zeiten sind dabei der
Fig. 2 zu entnehmen, die ein Zeit-Temperatur-Diagramm darstellt. Dem
Diagramm ist dabei zu entnehmen, daß das Erwärmen auf die Löttempera
tur nur sehr kurzzeitig erfolgt.
Wie bereits erwähnt, ist das die Vorwärmtemperatur und die Löttemperatur
bewirkende Heizgerät von einem induktiv betriebenen Stempellötkopf 16
gebildet. Die Erhöhung der Vorwärmtemperatur auf Löttemperatur kann
dabei durch eine Annäherung des Stempellötkopfes 16 an die Lötstelle oder
durch Temperaturerhöhung erreicht werden. Die erforderlichen Bewegungen
des Heißluftkopfes 16 sind dabei in der Fig. 1 durch den Pfeil 17 darge
stellt.
Durch das verhältnismäßig lange Vorwärmen der Lotpaste, der Leiterbahnen
11 und der Anschlußdrähte 14 wird eine gleichmäßige Verteilung des
Lötmaterials auf den Leiterbahnen 11 erzielt und eine Kugelbildung
vermieden, so daß ein anschließendes Ultraschallbad entbehrlich ist und die
Lötung höchstens Qualitätskriterien entspricht.
Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung lediglich eine
beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf
beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen und
Anwendungen möglich.
Bezugszeichenliste:
10 Leiterplatte
11 Leiterbahnen
12 Beinchen
13 -
14 Anschlußdrähte
15 Bauteile
16 Stempellötkopf
17 Pfeil
11 Leiterbahnen
12 Beinchen
13 -
14 Anschlußdrähte
15 Bauteile
16 Stempellötkopf
17 Pfeil
Claims (6)
1. Lötverfahren zum elektrisch-leitenden Verbinden von an einer
Leiterplatte angeordneten Leiterbahnen im SMT-Verfahren (Surface
mount technologie) mit den abgewinkelten Beinchen der Anschluß
drähte von an der Leiterplatte anordbaren Bauteilen, bei dem nach
einem Auftragen einer Lotpaste mit einem Siebdruckgerät auf die
Leiterbahnen zur Verdickung der Zinnauflage auf die vorzugsweise
aus Kupfer bestehenden Leiterbahnen, insbesondere die Lotpaste und
die Leiterbahnen und die Anschlußdrähte mit einem Heizgerät auf
Löttemperatur gebracht werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem eigentlichen Lötvorgang, insbesondere die Lotpaste, die
Leiterbahnen (11) und die Anschlußdrähte (14) mit einer unterhalb
der Löttemperatur liegenden Temperatur vorgewärmt werden.
2. Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterhalb der Löttemperatur liegende Vorwärmtemperatur etwa 30
Sekunden lang eingehalten wird.
3. Lötverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die unterhalb der Löttemperatur liegende Vorwärmtemperatur etwa
165°C beträgt.
4. Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die oberhalb der Vorwärmtemperatur liegende Löttem
peratur etwa höchstens 220°C beträgt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Lötverfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Vorwärm
temperatur und die Löttemperatur bewirkende Heizgerät von einem
induktiv betriebenen Stempellötkopf (16) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erhöhung der Vorwärmtemperatur auf Löttemperatur durch eine
Annäherung des Stempellötkopfes (16) an die Lötstelle erreichbar ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4123987A DE4123987A1 (de) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Verfahren und vorrichtung zum elektrisch-leitenden verbinden von an einer leiterplatte angeordneten leiterbahnen im smt-verfahren (surface mount technologie) mit den anschlussdraehten von an der leiterplatte anordbaren bauteilen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4123987A DE4123987A1 (de) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Verfahren und vorrichtung zum elektrisch-leitenden verbinden von an einer leiterplatte angeordneten leiterbahnen im smt-verfahren (surface mount technologie) mit den anschlussdraehten von an der leiterplatte anordbaren bauteilen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4123987A1 true DE4123987A1 (de) | 1993-01-21 |
Family
ID=6436563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4123987A Ceased DE4123987A1 (de) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Verfahren und vorrichtung zum elektrisch-leitenden verbinden von an einer leiterplatte angeordneten leiterbahnen im smt-verfahren (surface mount technologie) mit den anschlussdraehten von an der leiterplatte anordbaren bauteilen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4123987A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2721161A1 (fr) * | 1994-06-13 | 1995-12-15 | Valeo Electronique | Module électronique en technologie SMI et procédé de fabrication d'un tel module. |
| GB2576524A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-26 | Pragmatic Printing Ltd | Profiled Thermode |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH647908A5 (de) * | 1979-06-05 | 1985-02-15 | Siemens Ag Albis | Verfahren und anordnung zum kontaktieren der leiterbahnen von leiterplatten mit kontaktstiften. |
| JPH02114696A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-04-26 | Alps Electric Co Ltd | リフロー半田付け方法及びその装置 |
| EP0420050A2 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-03 | Siemens Nixdorf Informationssysteme Aktiengesellschaft | Verfahren zum Auflöten von Bauelementen auf Leiterplatten |
-
1991
- 1991-07-19 DE DE4123987A patent/DE4123987A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2576524A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-26 | Pragmatic Printing Ltd | Profiled Thermode |
| GB2576524B (en) * | 2018-08-22 | 2022-08-03 | Pragmatic Printing Ltd | Profiled Thermode |
| US11910533B2 (en) | 2018-08-22 | 2024-02-20 | Pragmatic Printing Ltd. | Profiled thermode |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KOELLEN, HEINZ, 5657 HAAN, DE HARTMANN, PETER, 402 |
|
| 8131 | Rejection |