DE4310255A1

DE4310255A1 - Verfahren und Vorrichtung zum zerstörungsfreien Trennen eines auf einen Schaltungsträger aufgeklebten Bauteils vom Schaltungsträger

Info

Publication number: DE4310255A1
Application number: DE19934310255
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Chem Mieskes; Dieter Mueller; Eckard Dipl Ing Schoeller
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-06

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Trennen eines auf einen Schaltungsträger auf geklebten Bauteils vom Schaltungsträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5.

Bei der Realisierung von elektrischen Schaltungen in Form von gedruckten Schaltungen oder in der sogenannten Hybridtechnik werden auf den Schaltungsträger Bauelemente, wie integrierte Halbleiterschaltkreise, allgemein mit IC bezeichnet, oder insbesondere Bauelemente in SMD-Technik, auf den Schaltungsträger aufgeklebt und dann die Anschlüsse mit den Leiterbahnen verlötet oder gebondet.

Bauelemente mit hoher Leistungsdichte werden zwecks guter Abfuhr der Verlustleistung mit einem Wärmeleitkleber aufgeklebt. Bei einem vorzunehmenden Austausch z. B. eines defekten, aufgeklebten Bauelements gegen ein neues oder eines veralteten gegen ein solches mit anderen Leistungsmerkmalen etc. werden die Lötverbindungen getrennt und dann das Bauteil abgezogen. In der Regel, insbesondere wenn es sich um hochintegrierte IC′s mit relativ großer Kleberfläche und geringer Bauteildicke handelt, werden die Bauteile hierbei zerstört. Es ist jedoch oft erwünscht, das abgetrennte Bauteil unversehrt zu erhalten, um beispielsweise nachträgliche Messungen an ihm durchzuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der es möglich ist, ein aufgeklebtes Bauteil vom Schaltungsträger zu lösen, ohne das Bauteil zu zerstören.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5 angegebenen Maßnahmen. Hierbei wird beim Durchtrennen der Klebstoffschicht keine Kraft auf das Bauelement ausgeübt, die zu seiner Zerstörung oder Deformation führt. Lediglich an der jeweiligen Schnittlinie der Klebstoffschicht ergibt sich eine örtliche Druckbelastung, die sich jedoch infolge der Elastizität der Klebstoffschicht auf einen größeren Flächenbereich verteilt und so eine hohe Druckspitzenspannung im Schneidbereich verhindert. Mit zunehmendem Wert des Verhältnisses der Dicke der Klebstoffschicht zum Durchmesser des Schneidedrahtes kann eine noch geringere Druckspitzenspannung erhalten werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein dünner Schneidedraht aus einem Werkstoff mit geeigneter Zugbelastbarkeit, insbesondere aus Stahl oder Edelstahl, in Form einer Schlaufe um die Klebstoffschicht gelegt, die beiden Endabschnitte an einer Seite erfaßt und in Richtung der Schichtebene der Klebstoffschicht auf Zug belastet. Dabei durchtrennt der Schneidedraht die Klebstoffschicht über ihre gesamte Breite bzw. ihren gesamten Durchmesser auf ihrer ganzen Länge und somit über ihre gesamte Fläche. Das Bauelement liegt dann lose auf dem Schaltungsträger. Ein elektrisches Bauelement, dessen Anschlüsse vorher entlötet wurden, kann dann z. B. abgehoben werden.

Es ist jedoch zweckmäßig, bei elektrischen Bauelementen zunächst die Klebstoffschicht durchzutrennen und anschließend das Bauelement unter Anwendung üblicher Entlöt-Vorrichtungen oder -Einrichtungen endgültig vom Schaltungsträger abzulösen. In diesem Fall wird der Schneidedraht vorher durch die Freiräume zwischen der Klebstoffschicht und den Kontaktstellen des Bauelements mit den Leiterzügen des Schaltungsträgers hindurchgefädelt und dann auf einer Seite in Richtung vom Bauteil weg auf Zug belastet.

Einzelne Verfahrensschritte und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung sind nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine auf einen Schaltungsträger aufgesetzte Vorrichtung von der Seite,

Fig. 1a eine Ansicht des Kreisausschnittes der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Schnitt I-I der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß dem Schnitt II-II der Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung,

Fig. 5 eine Frontansicht auf einen Abschnitt der Vorrichtung,

Fig. 5a eine zweckmäßig gestaltete Klemmvorrichtung,

Fig. 6 und 7 eine Ausführung einer Vorrichtung mit verschieb barem Zugkörper von der Seite bzw. von vorn und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer dreidimensional verfahrbaren Vorrichtung.

Die in Fig. 1 und 4 dargestellte Vorrichtung 1 zum zerstörungsfreien Trennen eines auf einem Schaltungsträger 2 mittels einer elastischen Klebstoffschicht 3 auf geklebten Bauelements 4 besitzt einen Stützkörper 5, der mit seinem einen Hohlraum 6 umgebenden unteren Rand 7 auf den Schaltungsträger 2 aufgesetzt ist. In den Hohlraum 6 ragt das vom Schaltungsträger 2 zu trennende Bauelement 4 hinein.

Am Stützkörper 5 ist ein rahmenförmiger Zugkörper 8 um eine Achse 9 schwenkbar gelagert angebracht. Der untere Endbereich 10 der Frontplatte 11 des Zugkörpers 8 befindet sich vor einer Stirnseite 12 des Bauelements 4. Auf der Frontplatte 11 sind zwei gemäß Fig. 1 als Klemmschrauben und gemäß Fig. 4 als Klemmhebel ausgebildete Klemmvorrichtungen 13 vorgesehen.

Im Stützkörper 5 ist oben eine in einem Winkel α zum Schaltungsträger 2 geneigte Gewindebohrung 14 angebracht, in die eine Stellschraube 15 eingeschraubt ist. Am oberen Ende 16 ist die Stellschraube 15 mit einem Stellknopf 17 versehen. Das untere aus dem Stützkörper 5 herausragende zweckmäßig kalottenartig gerundete Ende 18 der Stellschraube 15 liegt an einem Quersteg 19 des Zugkörpers 5 an.

Die Klebstoffschicht 3 besteht vorzugsweise aus einem ausgehärteten oder polymerisierten Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, z. B. auf Siliconbasis. Sie kann gut wärmeleitfähige Verbindungen oder Partikel enthalten und daher aus einem wärmeleitfähigen Kleber gebildet sein. Die Klebstoffschicht 3 kann z. B. eine Dicke von etwa 0,2 bis 1 mm oder mehr besitzen.

Die Klebstoffschicht 3 bedeckt in der Regel nicht die gesamte Grundfläche 20 des Bauelements 4, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Durch die Freiräume 21, die zwischen der Klebstoffschicht 3, dem Schaltungsträger 2 und dem Bauelement 4 selbst, sowie gegebenenfalls noch von Kontaktstellen 22 gebildet sind, ist ein Schneidedraht 23 hindurchgeführt. Er umgibt die Klebstoffschicht 3 auf drei Seiten in Form einer in Richtung der Ebene der Klebstoffschicht 3 verlaufenden Schlaufe. Die freien Endabschnitte 23.1 und 23.2 des Schneidedrahtes 23 sind an der Stirnseite 12 herausgeführt und werden in die Klemmvorrichtungen 13 eingeklemmt. Der Durchmesser d des Schneidedrahtes 23 ist zweckmäßig so gewählt, daß er höchstens etwa 70 bis 80% der Dicke D der Klebstoffschicht 3 beträgt. Der Durchmesser d sollte etwa 0,1 bis 1 mm, insbesondere etwa 0,15 bis 0,25 mm betragen.

Die Kontaktstellen 22 können Löt- oder Bondstellen von Anschlußelementen 24 des Bauteils 4 mit Leiterbahnen 25 des Schaltungsträgers 2 sein.

Nach dem Einsetzen des Schneidedrahtes 23 und dem Einklemmen seiner Endabschnitte 23.1, 23.2 kann die Klebstoffschicht 3 durchgetrennt werden, indem über den Stellknopf 17 die Stellschraube 15 in Richtung des Pfeiles 26 bewegt wird. Dabei drückt das untere Ende 18 der Stellschraube 15 gegen den Quersteg 19 und schwenkt dadurch den Zugkörper 5 im Uhrzeigersinn um die Achse 9. Hierdurch wird der Endbereich 10 von der Stirnseite 12 wegbewegt. Dabei wird die Schlaufe des Schneidedrahtes 23 durch die Klebstoffschicht 3 gezogen und diese durchgetrennt. Dadurch ist das Bauelement 4 von dem Schaltungsträger 2 abgetrennt und ggf. nur noch mit seinen Anschlußelementen 24 mit diesem verbunden.

Zur Führung des Schneidedrahtes 23 sind im Rand 7 des Stützkörpers 5 und an der Kante 27 des Endbereiches 10 Drahtführungen 28 bzw. 29 angebracht. Diese können als Führungsrillen ausgebildet sein. Die Drahtführungen 28 im Rand 7 können z. B. gemäß Fig. 5 als unten offene Schlitze in Form eines liegenden L ausgeführt sein, wobei der quer verlaufende Schlitzabschnitt 28.1 in Höhe der Dicke der Klebstoffschicht 3 angebracht ist.

Gemäß Fig. 5a können die Klemmvorrichtungen 13 selbsthemmend ausgeführt sein, indem z. B. an der Frontplatte 11 ein Bügel 30 vorgesehen und in den gebildeten konischen Schlitz 31 ein Klemmkeil 32 eingesetzt ist. Die mit dem Endabschnitt 23.1 oder 23.2 des Schneidedrahtes 23 zusammenwirkende Fläche 33 des Klemmkeils 32 kann mit Querrillen oder einer Riffelung versehen sein. Vorteilhaft ist die Verwendung von Klemmhebeln 13, wie in Fig. 4 gezeigt. An der Frontplatte 11 und ggf. auch an der Innenfläche der Klemmhebel 13 ist jeweils ein quer zur Längsachse 34 des Stützkörpers 5 verlaufendes Rillenprofil 35 vorgesehen.

Bei dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zugkörper 8 als nach oben bewegbarer Schiebeschlitten ausgebildet. Er kann beispielsweise mittels einer Nut-Feder-Gleitführung am Stützkörper 5 verschiebbar gelagert angebracht sein. Die Zugbewegung erfolgt durch ein Hebelsystem über einen am Stützkörper 5 in einem Lager 36 schwenkbar gelagerten Hebel 37. Der eine Hebelarm 37.1 ist mit dem als Schiebeschlitten ausgeführten Zugkörper 8 über eine Zugstange 38 oder ein Zugseil verbunden. Am anderen Hebelarm 37.2 wird die Trennkraft P angewendet, um den Trennvorgang durchzuführen.

Die Drahtführungen im unteren Endbereich 10 des Stützkörpers 55 sind hier als Seilrollen 28.2 ausgebildet, um eine reibungsarme Umlenkung der Endabschnitte 23.1 und 23.2 von der Richtung der Schichtebene der Klebstoffschicht 3 in die senkrechte Zugrichtung zu erreichen.

Die Betätigung der Zugvorrichtung 8 kann ggf. auch über einen elektrischen oder hydraulischen oder pneumatischen Antrieb erfolgen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung 1 mit einer Positions-Stelleinrichtung 39 gekuppelt sein, die in Fig. 8 durch die in x-Richtung und y-Richtung zeigenden Doppelpfeile x und y sowie durch den eine Drehrichtung in der x-y-Ebene andeutenden kreisförmigen Pfeil xy schematisch dargestellt ist. Eine solche Stelleinrichtung 39 kann über ein am Stützkörper 5 angebrachtes Kupplungsteil 40, z. B. einen Achsbolzen, mit der Vorrichtung 1 gekuppelt werden und ist dann zusammen mit dieser senkrecht in z-Richtung bewegbar. Der Zugkörper 8 kann über die vorgenannten Mittel betätigt werden.

Claims

1. Verfahren zum zerstörungsfreien Trennen eines Bauteils von einem Schaltungsträger, auf dem das Bauteil mittels einer Klebstoffschicht aus ausgehärtetem oder polymerisiertem elastischem, insbesondere gut wärmeleitfähigem Kunststoff befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Trennseite ein sich über die gesamte oder annähernd gesamte Breite oder den Durchmesser der Grundfläche des Bauteils (4) oder der Klebstoffschicht (3) erstreckender Schneidedraht (23) mit geringerer Dicke als der Dicke der Klebstoffschicht (3) angelegt und anschließend zwischen Bauelement (4) und Schaltungsträger (2) in Richtung der Schichtebene unter Durchtrennen der Klebstoffschicht (3) hindurchgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidedraht (23) unter Bildung einer Schlaufe in der Ebene der Klebstoffschicht (3) verlegt und anschließend die Schlaufe in Richtung der Schichtebene durch die Klebstoffschicht (3) gezogen und diese dabei durchgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufe so angelegt wird, daß die Enden (23.1; 23.2) des Schneidedrahtes (23) auf der der Anlege-Trennseite gegenüberliegenden Seite (12) über die Klebe- oder Grundfläche des Bauteils (4) herausragen, die Enden (23.1; 23.2) des Schneidedrahtes (23) erfaßt werden und anschließend in oder annährend in Richtung der Schichtebene in Richtung vom Bauteil (4) weg derart auf Zug belastet werden, daß die Schlaufe durchgezogen und die Klebstoffschicht (3) durchgetrennt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum zerstörungsfreien Trennen eines Bauteils, das elektrische Anschlußelemente aufweist, die über die Klebstoffschicht seitlich überstehen und mit Leiterzügen des Schaltungsträgers kontaktiert sind, zunächst der Schneidedraht (23) zwischen der Klebstoffschicht (3) und den Kontaktstellen (22) der Anschlußelemente (24) mit den Leiterzügen (25) derart eingefädelt wird, daß er an wenigstens einer Anlege-Trennstelle anliegt und nach dem Einfädeln an seinen herausragenden Enden (23.1; 23.2) erfaßt wird, daß anschließend durch eine auf die Enden (23.1; 23.2) wirkende Zugkraft die Klebstoffschicht (3) durchgetrennt wird, und daß anschließend die Kontaktstellen (22) aufgetrennt werden und dann das Bauteil (4) vom Schaltungsträger (2) abgenommen wird.

5. Vorrichtung zum zerstörungsfreien Trennen eines Bauteils von einem Schaltungsträger nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder den folgenden durch Durchtrennen einer aus einem ausgehärteten oder polymerisierten elastischen vorzugsweise gut wärmeleitfähigen Kunststoff bestehenden Klebstoffschicht, mit dem das Bauelement auf den Schaltungsträger aufgeklebt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- es ist ein Stützkörper (5) vorgesehen, der auf den Schaltungsträger (2) oder das Bauteil (4) aufsetzbar ist;
- der Stützkörper (5) besitzt zwei im aufgesetzten Zustand unmittelbar benachbart zu einer Stirnseite (12) des Bauelements (4) in Höhe der Ebene der Klebstoffschicht (3) verlaufende Drahtführungen (28);
- am Stützkörper (5) ist ein Zugkörper (8) drehbar, schwenkbar oder verschiebbar angeordnet;
- ein Endbereich (10) des Zugkörpers (8) reicht bis vor die Stirnseite (12) des Bauelements (4) und ist von dieser Stellung aus nach vorn und/oder oben wegbewegbar;
- am Zugkörper (8) sind zwei Klemmvorrichtungen (13) zum Einklemmen überstehender Schneidedrahtabschnitte (23.1; 23.2) vorgesehen;
- der Endbereich (10) ist von der Stirnseite (12) derart weit wegbewegbar, daß ein um die Klebstoffschicht (3) U-förmig herumgelegter Schneidedraht (23) durch die Klebstoffschicht (3) unter Durchtrennen derselben hindurchziehbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungen (28) in der der Stirnseite (12) des Bauelements (4) benachbarten Frontseite des Stützkörpers (5) in Verlängerung der seitlichen Freiräume (21) zwischen dem jeweiligen Rand der Klebstoffschicht (3) sowie Schaltungsträger (2) und Bauelement (4) sowie ggf. deren Kontaktstellen (22) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungen (28) durch Einschnitte, wie Kerben oder Nuten, gebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungen (28) als Seilrollen (28.2) ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugkörper (8) als Schwenkhebel ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugkörper (8) als Schiebeschlitten ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugkörper (8) über eine Stellschraube (15) verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugkörper (8) über einen Hebel (37) oder ein Hebelsystem verstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugkörper (8) über einen elektrischen oder hydraulischen oder pneumatischen Antrieb verstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (5) mit einer Positions-Stelleinrichtung (39) gekuppelt ist, mittels der der Stützkörper (5) zusammen mit dem Zugkörper (8) dreidimensional verfahrbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (5) zusammen mit dem Zugkörper (8) um seine Längsachse (34) drehbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtungen (13) als Klemmschrauben oder Klemmhebel ausgebildet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtungen selbsthemmend ausgebildet sind (Keil 32).

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Auflageflächen (11; 13) der Klemmvorrichtungen (13) ein quer zur Längsachse (34) des Stützkörpers (5) verlaufendes Rillenprofil (35) aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidedraht (23) aus Stahl, insbesondere Edelstahl besteht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schneidedrahtes (23) etwa 0,1 bis 1 mm, insbesondere etwa 0,15 bis 0,25 mm beträgt.