DE60111330T2 - Lötstruktur und elektronische leiterplatte - Google Patents

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Shunji Hibino
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlusskonstruktion, mit der ein elektronisches Bauelement durch Schwalllöten mit einer Leiterplatte verbunden wird, sowie eine elektronische Schaltplatine, welche die Anschlusskonstruktion enthält.
  • Stand der Technik
  • Ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Schaltplatine durch Anschließen elektronischer Bauelemente an eine Platine (oder ein Substrat), beispielsweise eine gedruckte Schaltplatine, ist das sogenannte Schwalllötverfahren. 13 zeigt schematisch ein teilweises Schnittbild einer elektronischen Schaltplatine, die nach dem herkömmlichen Schwalllötverfahren hergestellt wurde. 14(b) zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 13, und 14(a) zeigt eine schematische Draufsicht auf den in 14(b) gezeigten Teil ohne Lotkegel.
  • Nach dem herkömmlichen Schwalllötverfahren wird, wie in 13 und 14 gezeigt, allgemein zunächst ein Anschlussdraht 65 (beispielsweise eine Elektrode), der von einem elektronischen Bauelement 67 abgeht, in eine in der Platine 61 ausgebildete Durchgangsbohrung 62 eingeführt und durch die Bohrung hindurch von der Vorderseite (in der Zeichnung oben) auf die Rückseite (in der Zeichnung unten) der Platine 61 geführt. Die Platine 61 hat einen Kontaktfleck 63 (13), der beispielsweise von einer Kupferfolie gebildet wird. Der Kontaktfleck 63 ist entlang der Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 62 sowie auf der Vorder- und der Rückseite der Platine 61 um die Durchgangsbohrung 62 herum ausgebildet, und die Abschnitte des Kontaktflecks 63 auf diesen drei Oberflächen werden als Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt 63c, Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 63a und Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 63b bezeichnet (14(b)). Der Kontaktfleck 63 ist mit dem auf der Vorderseite oder der Rückseite der Platine 61 ausgebildeten Verdrahtungsmuster (nicht eingezeichnet) verbunden. Die Platine 61 ist außer auf dem Kontaktfleck auf der Vorderseite und auf der Rückseite mit Lötstopplack 64 bedeckt (in 13 gestrichelt eingezeichnet).
  • Dann wird ein Lotmaterial, das durch Erwärmen zum Schmelzen gebracht worden ist, in Wellenform von der Rückseite der Platine 61 aus auf die Platine 61 aufgebracht. Das geschmolzene Lotmaterial steigt in einem ringförmigen Raum zwischen der Durchgangsbohrung 62 und dem in die Durchgangsbohrung 62 eingeführten Anschlussleiter 65 nach oben (siehe 14(a)) und verteilt sich über den Vorderseitenabschnitt 63a und den Rückseitenabschnitt 63b des Kontaktflecks, wobei es deren Oberfläche benetzt. Das Lotmaterial verfestigt sich mit sinkender Temperatur, wodurch sich der in 13 und 14(b) gezeigte Anschlussabschnitt 66 bildet (in 14(a) nicht gezeigt). Das Lotmaterial setzt sich nicht auf dem mit Lötstopplack 64 bedeckten Oberflächenbereich ab.
  • Der Anschlussabschnitt 66 aus dem Lotmaterial, der sogenannte Lotkegel, wird in der vorstehend beschriebenen Weise gebildet (im folgenden wird er einfach als Lotkegel bezeichnet). Damit sind der Anschlussleiter 65 des elektronischen Bauelements 67 und der auf der Platine 61 gebildete Kontaktfleck 63 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden, wodurch eine elektronische Schaltplatine 70 geschaffen wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Bisher wird für elektronische Schaltplatinen, die in der beschriebenen Weise hergestellt werden, im allgemeinen ein Lotmaterial auf Sn-Pb-Basis, d.h. mit den Hauptbestandteilen Sn und Pb, insbesondere ein eutektisches Sn-Pb-Lotmaterial verwendet. Allerdings kann das im Lotmaterial auf Sn-Pb-Basis enthaltene Blei zu Umweltverschmutzung führen, wenn es nicht sachgerecht entsorgt wird. Daher wurde im Industriemaßstab mit dem Einsatz eines Lotmaterials ohne Blei, des sogenannten bleifreien Lotmaterials, als Alternative zum bleihaltigen Lotmaterial begonnen. Jedoch gibt es bei Verwendung des bleifreien Lotmaterials beim Schwalllötverfahren zum Herstellen der elektronischen Schaltplatine das Problem, dass der obere Lotkegelabschnitt 66a und/oder der untere Lotkegelabschnitt 66b sich vom Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 63a bzw. vom Rückseitenkon taktfleckabschnitt 63b lösen (oder abheben), wie in 14(b) gezeigt, was zu einer unsicheren Verbindung zwischen Kontaktfleck und Lotkegel führt. Dieses allgemein als „Abheben" bezeichnete Phänomen ist bei elektronischen Schaltplatinen unerwünscht, bei denen eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Anschlussleiter des elektronischen Bauelements und dem Kontaktfleck gegeben sein muss, damit die elektronische Schaltplatine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann. Das Abheben tritt bei Verwendung des eutektischen Sn-Pb-Lotmaterials kaum auf, so dass es nicht Gegenstand von Überlegungen war, wurde jedoch in letzter Zeit häufig bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet und hat daher Fragen aufgeworfen. Da die Umstellung vom herkömmlichen Lotmaterial auf Sn-Pb-Basis auf bleifreies Lotmaterial vorangetrieben wird, ist es bei der Herstellung elektronischer Schaltplatinen sehr wichtig, das Abheben zu verhindern, das ein typisches Problem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial ist.
  • Das bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftretende Abheben wird allgemein auf folgende zwei Gründe zurückgeführt:
    Ein Grund liegt unmittelbar in der Zusammensetzung des zum Schwalllöten verwendeten bleifreien Lotmaterials. Wenn beispielsweise eine Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis als Lotmaterial verwendet wird, haben das eutektische Sn-Bi-Lotmaterial unter allen Metallelementen (Sn, Ag, Bi), die die Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis bilden, und alle Legierungen (Sn-Ag-Legierung, Sn-Bi-Legierung und Ag-Bi-Legierung), die aus einer beliebigen Kombination dieser Metallelemente gebildet werden können, einen Schmelzpunkt (etwa 138°C), der niedriger ist als der Schmelzpunkt (etwa 200°C) der ursprünglichen Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis. Ein Metall und/oder eine Legierung, die einen Schmelzpunkt haben, der niedriger ist als der der ursprünglichen Legierung, werden im folgenden als Metall mit niedrigem Schmelzpunkt bzw. als Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt bezeichnet. Im Fall der Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis ist die eutektische Sn-Bi-Legierung das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt.
  • Wenn die in geschmolzenem Zustand auf die Platine aufgebrachte Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis sich allmählich verfestigt, wandert dann die eutektische Sn-Bi-Legierung, die einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als die ursprüngliche Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis, in einen wegen des Temperaturgefälles im Lotkegel noch nicht verfestigten Bereich ein und konzentriert sich dort. Infolgedessen wird die eutektische Sn-Bi-Legierung durch Konzentration zum heißesten Bereich des Lotkegels, d.h. zu dem Bereich hin abgesondert, der sich zuletzt verfestigt. Der heißeste Bereich im oberen Abschnitt des Lotkegels (d.h. im oberen Lotkegelabschnitt) ist der Bereich an der Verbindungsstelle zwischen dem Kontaktfleck aus Kupferfolie, die ein guter Wärmeleiter ist, und dem Lotkegel (im Folgenden auch einfach als Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung bezeichnet), und die Legierung 75 mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise die eutektische Sn-Bi-Legierung, konzentriert sich im Bereich der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung, wie in 14(b) gezeigt, wenn sich sie absondert. Wenn während der allmählichen Verfestigung des Lotkegels in der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt an der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung auf der Platinenoberfläche, an der das Lotmaterial noch geschmolzen ist und keine ausreichende Festigkeit aufweist, eine Zugkraft (in 14(b) schematisch nur beim oberen Lotkegelabschnitt 66a durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie angezeigt) ansetzt, entstehen am Rand der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung Risse, die ins Innere (oder den Mittenbereich) des Lotkegels 66a und 66b reichen, wenn die Verfestigung vom Rand nach innen fortschreitet. Weil in dem Lotkegel, wie beschrieben, Risse entstehen, kann sich die Umfangskante 71 des Lotkegels von der Umfangskante des Kontaktflecks 72 ablösen, wie in 14(b) gezeigt, was zum Abheben führt.
  • Ein anderer Grund liegt in der Kombination des Materials des Kontaktflecks 65 mit dem Lotmaterial des Lotkegels 66. Wenn das geschmolzene Lotmaterial, das mit dem Anschlussdraht 65 in Kontakt kommt, beispielsweise aus einer eutektischen Sn-0,7Cu-Legierung besteht (einer Legierung aus Sn und 0,7 Gew.-% Cu), gibt es kein Metall und keine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, deren Schmelzpunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt (etwa 227°C) der ursprünglichen eutektischen Sn-Cu-Legierung unter allen Metallelementen, welche das Lotmaterial bilden, und allen Legierungen, die durch eine beliebige Kombination dieser Metallelemente gebildet werden können, so dass der oben beschriebene Grund in diesem Fall nicht vorliegt. Jedoch werden die oben beschriebenen Risse auch in diesem Fall gebildet, so dass es zum Abheben kommen kann. Das Abheben kann je nach der Kombination aus dem Material des Anschlussdrahts, beispielsweise dem Material des Auftragselements des Anschlussdrahts, und dem beim Schwalllöten verwendeten Lotmaterial vorkommen.
  • Der Anschlussdraht 65 besteht im allgemeinen aus einem Basiselement und einem Auftragselement, welches das Basiselement bedeckt (im folgenden einfach als Auftragselement bezeichnet). Der Anschlussdraht ist typischerweise mit einem Material auf Sn-Pb-Basis plattiert. Dabei kommt das Lotmaterial mit dem Auftragselement in Kontakt, wenn das heiße, geschmolzene Lotmaterial durch die Durchgangsbohrung 62 hochsteigt, so dass ein Teil des Auftragselements in das Lotmaterial einschmelzen kann. Weil die eutektische Sn-Pb-Legierung einen Schmelzpunkt hat (etwa 183°C), der niedriger ist als der Schmelzpunkt der eutektischen Sn-Cu-Legierung (etwa 227°C), die als Lotmaterial verwendet wird, kann sich die eutektische Sn-Pb-Legierung mit dem niedrigeren Schmelzpunkt im Bereich der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung absondern, wenn sich die eutektische Sn-Cu-Legierung in einem ähnlichen Vorgang wie dem oben beschriebenen verfestigt, was zum Abheben führt.
  • Zusätzlich zu der Kombination aus Sn-Cu-Lotmaterial und Sn-Pb-Auftragsmaterial kann sich auch eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, z.B. Sn-Bi (Schmelzpunkt ca. 138°C), Sn-Zn (Schmelzpunkt ca. 199°C) oder Sn-In (Schmelzpunkt ca. 118°C) bilden, beispielsweise wenn ein bleifreies Lotmaterial aus Sn-Cu (Schmelzpunkt ca. 227°C), Sn-Ag-Cu (Schmelzpunkt ca. 220°C) oder dergleichen, wie es üblicherweise zum Schwalllöten verwendet wird, mit einem Auftragsmaterial kombiniert wird, das ein metallisches Element wie Bi, Zn oder In enthält. Das Abheben erfolgt in diesem Fall in der oben beschriebenen Weise, wenn unter allen Metallelementen, die den Anschlussdraht (beispielsweise das Auftragselement) und das Lotmaterial bilden, und unter allen Legierungen, die durch alle möglichen Kombinationen von zwei oder mehr der Metallelemente gebildet werden können, ein Metallelement ist, das einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das ursprüngliche Lotmaterial.
  • Beide der genannten Gründe liegen in dem Umstand, dass eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt (oder ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt), die eine andere Zusammensetzung hat als die Legierung, die den Hauptteil des Lotkegels ausmacht (letzterer hat praktisch die gleiche Zusammensetzung wie das ursprüngliche Lotmaterial), im Bereich der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung ausfällt. Außerdem können in der Praxis beide Gründe zusammen zum Tragen kommen.
  • Es wird angenommen, dass keiner der beiden oben beschriebenen Gründe bei einer Kombination des herkömmlichen eutektischen Sn-Pb-Lotmaterials mit dem Sn-Pb-Auftragsmaterial gegeben ist, so dass es kein Abhebe-Problem gibt. Das Abheben tritt auffälligerweise bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auf und kann als typisches Problem von bleifreiem Lotmaterial angesehen werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, das Problem der herkömmlichen, oben beschriebenen Konstruktion zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anschlusskonstruktion, bei der eine Platine durch Schwalllöten mit einem elektronischen Bauelement verbunden wird, wobei das Abheben wirksam reduziert ist, sowie eine elektronische Schaltplatine mit einer solchen Anschlusskonstruktion bereitzustellen.
  • Zur wirksamen Reduzierung des Abhebephänomens beim Schwalllöten haben die Erfinder den Aufbau und/oder das Material der Anschlusskonstruktion untersucht und dabei die vorliegende Erfindung gemacht.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusskonstruktion bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Platine mit Vorderseite und Rückseite, wobei durch die Platine hindurch ein Durchgangsloch ausgebildet ist; einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächenabschnitt, der auf der Wandoberfläche des Durchgangslochs gebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um das Durchgangsloch herum gebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um das Durchgangsloch herum gebildet ist; einen Anschlussleiter, der von einem elektronischen Bauelement abgeht und so angeordnet ist, dass er von der Vorderseite der Platine bis zu ihrer Rückseite durch das Durchgangsloch hindurchtritt; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial geschaffen wird, um den Kontaktfleck mit dem Anschlussleiter zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine liegt, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine liegt, aufweist, wobei der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, kleiner ist als der Querschnitt des unteren Kontaktfleckabschnitts, der mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, und nicht kleiner ist als der Querschnitt des Durchgangslochs.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung ist mit Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts oder des unteren Lotkegelabschnitts der Umriss (oder die Umfangslinie) oder eine Querschnittsfläche des Lotkegels in einem Abschnitt, der im wesentlichen parallel zur Hauptebene (oder der Vorderseite oder der Rückseite) der Platine ist, an der Stelle, an der die Querschnittsfläche am größten ist, gemeint, und er ist grundsätzlich gleich dem Umriss eines freiliegenden Abschnitts des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts oder des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts, auf die das geschmolzene Lotmaterial durch Schwalllöten aufgebracht worden ist und auf denen es sich verteilt, oder der von dem Lotmaterial benetzten Fläche. Der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts oder des unteren Lotkegelabschnitts wird typischerweise durch seinen Außendurchmesser oder den Außendurchmesser des freiliegenden Abschnitts wiedergegeben, wenn der freiliegende Abschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts oder des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts ringförmig ist (und daher eine kreisförmige Außenlinie hat). Im hier verwendeten Sinn bezeichnet „freiliegender Abschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts oder des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts" einen Abschnitt, der freiliegt, wenn das Lotmaterial beim Schwalllöten aufgebracht wird, und der mit dem Lotmaterial in Kontakt kommen soll.
  • Weil bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktion der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts kleiner ist als der des unteren Lotkegelabschnitts, kann die freiliegende Schrägfläche des oberen Lotkegelabschnitts kleiner ausgeführt werden als wenn der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts größer ist als der des unteren Lotkegelabschnitts, so dass es möglich wird, die durch die Verfestigung und das Schrumpfen des Lotmaterials entstehenden Zugkräfte zu verringern. Dadurch wird es auch möglich, die Möglichkeit des Abhebens, das auffallend oft bei Verwendung eines bleifreien Lotmaterials auftritt, gegenüber der herkömmlichen Konstruktion wirksam zu verringern.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Querschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts kleiner als der Querschnitt des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts, und/oder der Umfangsrand des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts ist mit Lötstopplack bedeckt. Indem der Kontaktfleck selbst so gebildet wird, dass der Außendurchmesser des Vorderseiten- Kontaktfleckabschnitts kleiner ist als der Außendurchmesser des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts, kann der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts kleiner ausgeführt werden als der Außendurchmesser des unteren Lotkegelabschnitts. Der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts kann auch kleiner gemacht werden als der Außendurchmesser des unteren Lotkegelabschnitts, indem der Umfangsrand des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts mit Lötstopplack abgedeckt wird, so dass der Außendurchmesser des freiliegenden Teils des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts kleiner ist als der Außendurchmesser des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts selbst, und indem der Außendurchmesser des freiliegenden Teils des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts kleiner gemacht wird als der Außendurchmesser des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts. Zu beachten ist, dass mit „Querschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts oder des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts" der Umriss des auf der Vorderseite oder der Rückseite der Platine gebildeten Kontaktflecks oder eine Fläche des Kontaktflecks in einer zur Vorderseite oder zur Rückseite parallelen Ebene gemeint ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt einen konischen Abschnitt an dem Ende, das mit der Vorderseite der Platine in Verbindung steht. Durch Schaffung dieses konischen Abschnitts wird bei der Verfestigung in der Nähe des konischen Abschnitts ein Bereich geschaffen, in dem das Lotmaterial die höchste Temperatur hat, so dass das Metall mit dem niedrigen Schmelzpunkt in diesem Bereich konzentriert werden kann und daran gehindert wird, in der Nähe der Umfangskante des Lotkegels auszufallen. Außerdem ermöglicht ein solcher konischer Abschnitt die Verbesserung der Verbindungsfestigkeit zwischen dem Lotkegel und dem Kontaktfleck, so dass die Verbindung zwischen dem Lotkegel und dem Kontaktfleck den durch die Verfestigung und das Schrumpfen des Lotmaterials bedingten Zugkräften standhält. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit des Abhebens weiter reduziert.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine weitere Durchgangsbohrung vorgesehen, die an einer nahe bei der oben beschriebenen Durchgangsbohrung gelegenen Stelle durch die Platine hindurchführt, während der Kontaktfleck so ausgebildet ist, dass er eine Wandoberfläche der weiteren Durchgangsbohrung sowie Bereiche, die auf der Vorderseite bzw. der Rückseite der Platine zwischen den beiden Durchgangsbohrungen liegen, bedeckt. Die auf der Vorderseite der Platine zwischen den Durchgangsbohrungen liegenden Flächen werden mit Lötstopplack abgedeckt. Unter diesen Voraussetzungen wird die Temperatur des Lotmaterials bei der Verfestigung auf den zwischen den Durchgangsbohrungen liegenden Kontaktfleckabschnitten am höchsten, so dass das Metall mit dem niedrigen Schmelzpunkt eine deutliche Tendenz hat, sich im Bereich der zwischen den beiden Durchgangsbohrungen liegenden Kontaktfleckabschnitte abzusondern, so dass die Menge an Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, die an der anderen Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindungsstelle ausfällt, vergleichsweise kleiner werden kann. Damit wird es möglich, eine Rissebildung auf den zwischen den Durchgangsbohrungen liegenden Kontaktfleckabschnitten zu konzentrieren, so dass selbst ein lokales Abheben auf einen sehr begrenzten Bereich beschränkt bleibt, nämlich auf den Bereich der zwischen den Durchgangsbohrungen liegenden Kontaktfleckabschnitte, und ein Abheben an anderen Stellen weniger wahrscheinlich wird, so dass ein vollständiges Abheben verhindert werden kann.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusskonstruktion bereitgestellt, bei der der Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt unterdrückt wird, statt dass der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kontakt zum Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner gemacht wird als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, und nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung oder zusätzlich dazu. Es gibt speziell den nachstehend beschriebenen Aspekt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt in Kontakt steht, kleiner als der Außendurchmesser des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts. Dadurch kann ein Teil der Wärme des Lotmaterials über einen Bereich des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts abgeführt werden, der keinen Kontakt zum oberen Lotkegelabschnitt hat, so dass die Temperatur des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts herabgesetzt wird, wodurch der Temperaturanstieg unterdrückt wird und die Menge des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt, die in diesem Bereich ausfällt, verringert werden kann. Dadurch wird es möglich, die Wahrscheinlichkeit des Abhebens, das auffällig oft bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, gegenüber der herkömmlichen Konstruktion deutlich zu verringern. Beispielsweise kann der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts kleiner ausgeführt werden als der Querschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts, indem bei der Platine das Schwalllöten vorgenommen wird, nachdem der Umfangsrand des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts mit Lötstopplack abgedeckt worden ist.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt die Platine eine Wärmesenke, die mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt in Kontakt steht. Weil in diesem Fall ein Teil der durch das Lotmaterial auf den Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt übertragenen Wärme in die Wärmesenke abgeführt werden kann, kann ähnlich wie beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt unterdrückt werden, so dass es möglich wird, die Wahrscheinlichkeit des Abhebens, das auffällig oft bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion wirksam zu verringern. Die Wärmesenke kann durch Einbettung in die Platine geschaffen werden, woraufhin der Kontaktfleck so ausgebildet wird, dass der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt mit der Wärmesenke Kontakt hat.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt eine Kerbe ausgebildet. Wenn das Lotmaterial durch Wärmeabstrahlung abkühlt und die Verfestigung von einem freiliegenden Abschnitt des Lotmaterials aus fortschreitet, hat von dem ganzen Lotkegel der Lotkegelabschnitt zwischen dem oberen Lotkegelabschnitt und dem unteren Lotkegelabschnitt die höchste Temperatur. Bei der herkömmlichen Konstruktion wird ein Teil der Wärme dieses Lotkegelabschnitts aus dem Lotmaterial über den Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt auf den Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt übertragen, was zu einer hohen Temperatur an der Verbindungsstelle zwischen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und Lotkegel führt. Wenn dagegen im Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt eine Kerbe vorgesehen ist, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist, wird die Wärmezufuhr über den Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt vom Lotkegelabschnitt zwischen dem oberen Lotkegelabschnitt und dem unteren Lotkegelabschnitt blockiert, so dass es möglich wird, dass der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt schneller abkühlt, als es bei der herkömmlichen Konstruktion der Fall ist, und der Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt unterdrückt wird. Dadurch wird es möglich, die Menge von Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, die in diesem Bereich ausfällt, zu verringern und die Wahrscheinlichkeit des Abhebens, das auffällig oft bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial zu beobachten ist, gegenüber der herkömmlichen Konstruktion wirksam zu reduzieren.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusskonstruktion bereitgestellt, bei der mindestens ein Vorsprung mindestens am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt oder am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen wird, statt dass der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, kleiner gemacht wird als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung oder zusätzlich dazu. Weil bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorsprung am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und/oder am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen ist, kann durch den Vorsprung die Ausbreitung eines Risses von der Umfangslinie der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung zum Anschlussleiter hin aufgehalten werden, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen Lotkegel und Kontaktfleck verbessert wird. Infolgedessen hält die Verbindung zwischen Lotkegel und Kontaktfleck den durch die Verfestigung und das Schrumpfen des Lotmaterials bewirkten Zugkräften stand, wodurch es möglich wird, das Abheben, das auffällig oft bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, wirksam zu reduzieren.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich der Vorsprung an einer Randkante von zumindest dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt oder dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt. Da der Vorsprung gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der Randkante des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts und/oder des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts vorgesehen ist, kann ein Riss erzeugt werden, der sich nach unten entlang der Vorsprung-/Hohlkehlen-Übergangsfläche in Richtung der Leitung in der Kontaktfläche-/Hohlkehlen-Übergangsfläche statt in Richtung der Randkante des Kontaktflecks fortpflanzt, wodurch es möglich wird, die Verbindungsfestigkeit zwischen der Kontaktfläche und der Hohlkehle zu verbessern. Infolgedessen kann die Verbindung zwischen der Hohlkehle und der Kontaktfläche der durch die Verfestigung und dem Schrumpfen des Lötmaterials hervorgerufenen Zugbeanspruchung widerstehen, wodurch es erreicht wird, die Möglichkeit des Auftretens von Abhebungen zu verringern, die deutlich auftreten, wenn bleifreies Lötmaterial verwendet wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusskonstruktion zur Verfügung gestellt, bei der ein Abschnitt des Anschlussdrahts, der nicht in die Durchgangsbohrung eingeführt ist und über der Vorderseite der Platine liegt, mit Lötstopplack bedeckt wird, um die Höhe des Lotkegels von der Vorderseite der Platine aus durch den Lötstopplack zu begrenzen, statt dass der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, kleiner gemacht wird als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung oder zusätzlich dazu. Weil bei diesem Ausführungsbeispiel die Höhe des Lotkegels durch den Lötstopplack beschränkt wird, kreuzt die Richtung des durch die Verfestigung und das Schrumpfen des Lotmaterials an der Umfangslinie der Verbindungsstelle zwischen oberem Lotkegelabschnitt und Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt erzeugten Zugs die Oberfläche der Platine unter einem spitzeren Winkel, wodurch sich die vertikale Komponente des Zugs verringert, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass der Lotkegel sich von der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindungsstelle abhebt. Dadurch wird es möglich, die Möglichkeit des Abhebens, das auffällig oft bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, wirksam zu reduzieren.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusskonstruktion zur Verfügung gestellt, bei der der Kontaktfleck mit einer Metallschicht bedeckt wird, statt dass der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, kleiner gemacht wird als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung oder zusätzlich dazu. Weil bei diesem Aspekt der Kontaktfleck, und zwar vorzugsweise der Kontaktfleck als Ganzes, mit einer Metallschicht bedeckt wird, damit kein Kontakt mit dem Lotmaterial hergestellt wird, wird zwischen der Metallschicht und dem Kontaktfleck eine Diffusionsschicht gebildet, die sich beim Schwalllöten nicht im geschmolzenen Lotmaterial löst, wo durch verhindert wird, dass das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt sich an der Verbindungsstelle Kontaktfleck/Lotkegel absondert. Damit wird es möglich, die Möglichkeit des Abhebens, das vornehmlich bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, im Vergleich zur herkömmlichen Gestaltung wirksam zu verringern. Die Metallschicht wird vorzugsweise mit einem Metall gebildet, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag, beispielsweise eine ebene Schicht („leveler") aus einem solchen Material.
  • Die Anschlusskonstruktionen, welche die verschiedenen vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale tragen, können einzeln oder miteinander kombiniert verwendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusskonstruktion zur Verfügung gestellt, die folgendes aufweist: eine Platine mit Vorderseite und Rückseite, in der eine Durchgangsbohrung ausgebildet ist; einen Kontaktfleck, der auf einer Wandoberfläche der Durchgangsbohrung sowie auf der Vorderseite und der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abgehenden Anschlussdraht, der in der Durchgangsbohrung liegt; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial gebildet worden ist, um den Kontaktfleck und den Lotkegel zu verbinden, wobei alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial bilden, und alle Legierungen, die aus zwei oder mehr metallischen Elementen gebildet werden können, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus diesen metallischen Elementen besteht, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktion ist unter allen metallischen Elementen, die das Lotmaterial bilden, und allen Legierungen, die von zwei oder mehr dieser metallischen Elemente in beliebiger Kombination gebildet werden können, kein Metall und keine Legierung gegeben, die einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das ursprüngliche Lotmaterial. Dadurch entfällt einer der Gründe für ein Abheben, das durch die Zusammensetzung des beim Schwalllöten verwendeten Lotmaterials selbst bedingt ist. Somit wird es möglich, die Möglichkeit des Abhebens, das auffällig oft bei Verwendung eines bleifreien Lotmaterials auftritt, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion effektiv zu verringern.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Anschlussdraht ein Basiselement und ein Auflageelement auf, welches das Basiselement bedeckt, während alle metallischen Elemente, welche das Lotmaterial und das Material des Auflageelements bilden, sowie alle Legierungen, die von zwei oder mehr metallischen Elementen gebildet werden können, die ausgewählt sind aus der aus diesen metallischen Elementen bestehenden Gruppe, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Dabei kann auch der andere Grund für ein Abheben, das bedingt ist durch die Kombination der Zusammensetzung des Auflageelementmaterials des Anschlussdrahts mit der Zusammensetzung des beim Schwalllöten verwendeten Lotmaterials, ausgeschaltet werden, so dass es möglich wird, das Vorkommnis des Abhebens weiter zu reduzieren.
  • Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel haben alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial, das Material des Basiselements und das Material des Auftragselements bilden, sowie alle Legierungen, die von zwei oder mehr der metallischen Elemente gebildet werden können, die aus der von diesen metallischen Elementen gebildeten Gruppe ausgewählt sind, einen Schmelzpunkt, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Dabei kann das Auftreten des Abhebens weiter reduziert werden, wenn die Zusammensetzung des Materials des Basiselements des Anschlussdrahts sowie des Lotmaterials und des Auftragselementmaterials berücksichtigt wird.
  • Das Lotmaterial ist vorzugsweise ein bleifreies Lotmaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag und Sn-Ag-Bi-Cu. Das Material des Auftragselements ist vorzugsweise ein Metall, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag. Das Material des Basiselements ist vorzugsweise ein Metall, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cu, Fe und Fe-Cu. Bevorzugte Kombinationen von Lotmaterial/Basiselementmaterial/Auftragselement-material sind beispielsweise Sn-Cu/Sn-Cu/Cu, Sn-Cu/Sn/Cu, Sn-Cu/Sn-Cu/Fe, Sn-Cu/Sn/Fe, Sn-Cu/Sn-Ag/Cu und Sn-Cu/Sn-Ag/Fe.
  • Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Anschlussdraht ein Basiselement und eine Auftragselement auf, welches das Basiselement bedeckt, während mindestens eines der metallischen Elemente, die das Basiselement bilden, und/oder mindestens eine der Legierungen, die gebildet wurde aus: einem metallischen Element, das ausgewählt ist aus den metallischen Elementen, die das Lotmaterial und das Auftragselement bilden; und metallischen Elementen, die das Basiselement bilden, einen Schmelzpunkt haben, der niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials, und der Anschlussdraht weist außerdem Mittel oder eine Konstruktion auf, die verhindern, dass die metallischen Elemente, welche das Basiselement bilden, in den Lotkegel einschmelzen. Dabei ist das Basiselement beispielsweise aus einer Legierung auf Zn-Basis gefertigt, und das vorgenannte Mittel kann ein untergelegtes Auftragselement aus Ni sein, das zwischen dem Basiselement und dem Auftragselement angeordnet ist. In diesem Fall schmilzt das Zn, welches das Basiselement bildet, nicht in das Lotmaterial ein, so dass die Bildung eines Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verhindert werden kann. Damit wird es möglich, das Auftreten des Abhebens, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion deutlich zu reduzieren.
  • Die Merkmale des Materials der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktion werden vorzugsweise zusammen mit den verschiedenen erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktionen verwendet, welche die oben beschriebenen Konstruktionsmerkmale aufweisen, wodurch es möglich wird, das Auftreten des Abhebens, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion wirksam zu reduzieren.
  • Alle vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktionen können vorzugsweise für elektronische Schaltplatinen verwendet werden, die Anschlusskonstruktionen aufweisen, mit denen elektronische Bauelemente mit der Platine verbunden werden.
  • Außerdem werden alle erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktionen vorzugsweise verwendet, wenn elektronische Bauelemente im Schwalllötverfahren unter Verwendung eines bleifreien Lotmaterials mit einer Platine verbunden werden. In der vorliegenden Beschreibung ist das bleifreie Lotmaterial ein Lotmaterial, das im wesentlichen kein Blei enthält, d.h. ein Lotmaterial, dessen Bleigehalt typischerweise maximal 0,1 Gew.-% beträgt. Ein bleifreies Lotmaterial ist beispielsweise ein Lotmaterial wie Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag, Sn-Ag-Bi, Sn-Ag-Bi-Cu und Sn-Ag-Bi-In.
  • Für die vorliegende Erfindung gibt es beispielsweise die folgenden Ausführungsbeispiele 1 bis 33.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Anschlusskonstruktion, aufweisend: eine Platine mit Vorderseite und Rückseite und einer in der Platine ausgebildeten Durchgangsbohrung; einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächenabschnitt, der auf einer Wandoberfläche der Durchgangsbohrung ausgebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abgehenden Anschlussdraht, der von der Vorderseite der Platine durch die Durchgangsbohrung auf die Rückseite der Platine geführt ist; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial gebildet wurde, um den Kontaktfleck und den Anschlussdraht zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine liegt, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine liegt, hat, wobei der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner ist als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, aber nicht kleiner ist als der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 1, bei der der Querschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts kleiner ist als der Querschnitt des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 1, bei der die Umfangslinie des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts mit Lötstopplack abgedeckt ist.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Anschlusskonstruktion nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 3, wobei der Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt an dem Ende der Wandoberfläche, die an die Vorderseite der Platine anschließt, einen konischen Abschnitt hat.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Anschlusskonstruktion nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, wobei eine weitere Durchgangsbohrung durch die Platine vorgesehen ist, und zwar in der Nähe der ersten Durchgangsbohrung, während der Kontaktfleck so ausgebildet ist, dass er eine Wandoberfläche dieser weiteren Durchgangsbohrung bedeckt und eine Verbindung zwischen den Durchgangsbohrungen auf der Vorderseite und der Rückseite der Platine herstellt, während ein Abschnitt des Kontaktflecks, der die Durchgangsbohrungen auf der Vorderseite der Platine verbindet, mit Lötstopplack abgedeckt ist.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Anschlusskonstruktion, aufweisend: eine Platine mit Vorderseite und Rückseite und einer durch die Platine hindurchführenden Durchgangsbohrung; einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächen-Abschnitt, der auf einer Wandoberfläche der Durchgangsbohrung ausgebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abgehenden Anschlussdraht, der von der Vorderseite der Platine durch die Durchgangsbohrung auf die Rückseite der Platine geführt ist; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial gebildet wurde, um den Kontaktfleck und den Anschlussdraht zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine angeordnet ist, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine angeordnet ist, aufweist, wobei die Anschlusskonstruktion so ausgeführt ist, dass ein Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt vermieden wird.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 6, wobei der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner ist als der Querschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 6 oder 7, wobei die Platine eine Wärmesenke aufweist, die in Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt ausgebildet ist.
  • Ausführungsbeispiel 9
  • Anschlusskonstruktion gemäß einem der Ausführungsbeispiele 6 bis 8, wobei im Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt eine Kerbe ausgebildet ist.
  • Ausführungsbeispiel 10
  • Anschlusskonstruktion, aufweisend: eine Platine mit Vorderseite und Rückseite und einer durch die Platine hindurchführenden Durchgangsbohrung; einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt, der auf einer Wandoberfläche der Durchgangsbohrung ausgebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abgehenden Anschlussdraht, der von der Vorderseite der Platine durch die Durchgangsbohrung auf die Rückseite der Platine geführt ist; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial gebildet wurde, um den Kontaktfleck mit dem Anschlussdraht zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine liegt, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine liegt, aufweist, wobei wenigstens auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt oder auf dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt mindestens ein Vorsprung vorgesehen ist.
  • Ausführungsbeispiel 11
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 10, wobei der Vorsprung sich am Umfangsrand mindestens des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts oder des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts befindet.
  • Ausführungsbeispiel 12
  • Anschlusskonstruktion, aufweisend: eine Platine, die eine Vorderseite und eine Rückseite sowie eine durch die Platine hindurchführende Durchgangsbohrung hat; einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt, der auf einer Wandoberfläche der Durchgangsbohrung ausgebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abge henden Anschlussdraht, der so angeordnet ist, dass er von der Vorderseite der Platine durch die Durchgangsbohrung hindurch auf die Rückseite der Platine führt; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial geschaffen wurde, um den Kontaktfleck mit dem Anschlussdraht zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine liegt, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine liegt, aufweist, wobei der Abschnitt des Anschlussdrahts, der nicht innerhalb der Durchgangsbohrung liegt und sich über der Vorderseite der Platine befindet, mit Lötstopplack bedeckt ist, um die Höhe des Lotkegels von der Platinenoberfläche aus durch den Lötstopplack zu begrenzen.
  • Ausführungsbeispiel 13
  • Anschlusskonstruktion, aufweisend: eine Platine mit einer Vorderseite und einer Rückseite sowie einer durch die Platine hindurchführenden Durchgangsbohrung; einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Wandoberfläche der Durchgangsbohrung ausgebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abgehenden Anschlussdraht, der von der Vorderseite der Platine durch die Durchgangsbohrung auf die Rückseite der Platine geführt ist; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial geschaffen wurde, um den Kontaktfleck mit dem Anschlussdraht zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine liegt, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine liegt, aufweist, wobei der Kontaktfleck mit einer Schicht (beispielsweise einer Metallschicht) abgedeckt ist.
  • Ausführungsbeispiel 14
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 13, wobei die Schicht aus einem Metall gebildet ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag.
  • Ausführungsbeispiel 15
  • Elektronische Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 14.
  • Ausführungsbeispiel 16
  • Anschlusskonstruktion gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 14, wobei alle metallischen Elemente, welche das Lotmaterial bilden, und alle Legierungen aus zwei oder mehreren dieser metallischen Elemente einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Ausführungsbeispiel 17
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei das Lotmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag und Sn-Ag-Bi-Cu.
  • Ausführungsbeispiel 18
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 16 oder 17, wobei der Anschlussdraht ein Basiselement und ein Auftragselement, das das Basiselement bedeckt, aufweist und alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial und das Auftragselement bilden, und alle Legierungen aus zwei oder mehreren der metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Ausführungsbeispiel 19
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 18, wobei das Auftragselement von einem Metall gebildet wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag.
  • Ausführungsbeispiel 20
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 18 oder 19, wobei alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial, das Basiselement und das Auftragselement bilden, sowie alle Legierungen aus zwei oder mehreren dieser metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Ausführungsbeispiel 21
  • Anschlusskonstruktion nach einem der Ausführungsbeispiele 18 bis 20, wobei das Basiselement aus einem Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cu, Fe und einer Fe-Cu-Legierung.
  • Ausführungsbeispiel 22
  • Anschlusskonstruktion nach Ausführungsbeispiel 16 oder 17, wobei der Anschlussdraht ein Basiselement und ein Auftragselement, welches das Basiselement bedeckt, aufweist und alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial, das Basiselement und das Auftragselement bilden, sowie alle Legierungen aus zwei oder mehreren der metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials und wobei der Anschlussdraht mit einem Mittel versehen ist, das verhindert, dass die metallischen Elemente, welche das Basiselement bilden, in den Lotkegel einschmelzen.
  • Ausführungsbeispiel 23
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 22, wobei das Basiselement aus einer Legierung auf Zn-Basis gebildet ist und das Mittel ein untergelegtes Auftragselement aus Ni ist, das zwischen dem Basiselement und dem Auftragselement angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiel 24
  • Elektronische Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 23.
  • Ausführungsbeispiel 25
  • Anschlusskonstruktion, aufweisend eine Platine mit einer Vorderseite und einer Rückseite sowie einer durch die Platine hindurchführenden Durchgangsbohrung; einen Kontaktfleck, der auf der Wandoberfläche der Durchgangsbohrung, auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Platine um die Durchgangsbohrung herum ausgebildet ist; einen von einem elektronischen Bauelement abgehenden Anschlussdraht, der in der Durchgangsbohrung angeordnet ist; und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial geschaffen wurde, um den Kontaktfleck und den Anschlussdraht zu verbinden, wobei alle metallischen Elemente, welche das Lotmaterial bilden, und alle Legierungen aus zwei oder mehreren dieser metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Ausführungsbeispiel 26
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 25, wobei das Lotmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag und Sn-Ag-Bi-Cu.
  • Ausführungsbeispiel 27
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 25 oder 26, wobei der Anschlussdraht ein Basiselement und ein Auftragselement, welches das Basiselement bedeckt, aufweist, und wobei alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial und das Auftragselement bilden, sowie alle Legierungen aus zwei oder mehr der metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Ausführungsbeispiel 28
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 27, wobei das Auftragselement aus einem Metall gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag.
  • Ausführungsbeispiel 29
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 27 oder 28, wobei alle metallischen Elemente, welche das Lotmaterial, das Basiselement und das Auftragselement bilden, und alle Legierungen aus zwei oder mehreren dieser metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Ausführungsbeispiel 30
  • Anschlusskonstruktion gemäß einem der Ausführungsbeispiele 27 bis 29, wobei das Basiselement aus einem Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cu, Fe und einer Fe-Cu-Legierung.
  • Ausführungsbeispiel 31
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 25 oder 26, wobei der Anschlussdraht ein Basiselement und ein Auftragselement, welches das Basiselement bedeckt, aufweist und alle metallischen Elemente, welche das Lotmaterial, das Basiselement und das Auftragselement bilden, sowie alle Legierungen aus zwei oder mehreren dieser metallischen Elemente in beliebiger Kombination einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials, während der Anschlussdraht mit einem Mittel versehen ist, welches verhindert, dass das metallische Element, welches das Basiselement bildet, in den Lotkegel einschmilzt.
  • Ausführungsbeispiel 32
  • Anschlusskonstruktion gemäß Ausführungsbeispiel 31, wobei das Basiselement aus einer Legierung auf Zn-Basis gebildet ist und das Mittel ein untergelegtes Auftragselement aus Ni ist, das zwischen dem Basiselement und dem Auftragselement angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiel 33
  • Elektronische Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion gemäß einem der Ausführungsbeispiele 25 bis 32.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1(a) zeigt eine schematische Draufsicht einer elektronischen Schaltplatine (ohne Lotkegel) mit einer Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 1(b) zeigt ein schematisches Schnittbild von 1(a);
  • 2(a) zeigt eine schematische Draufsicht einer elektronischen Schaltplatine (ohne Lotkegel) mit einer Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 2(b) zeigt ein schematisches Schnittbild von 2(a);
  • 3(a) zeigt eine schematische Draufsicht einer elektronischen Schaltplatine (ohne Lotkegel) mit einer Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 3(b) zeigt ein schematisches Schnittbild von 3(a);
  • 4(a) zeigt eine schematische Draufsicht einer elektronischen Schaltplatine (ohne Lotkegel), die ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlusskonstruktion aufweist, und
  • 4(b) zeigt ein schematisches Schnittbild von 4(a);
  • 5 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 6 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 7 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 8 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 9(a) zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist, und
  • 9(b) zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 9(a);
  • 10 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 11 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 12 zeigt ein schematisches Schnittbild eines Teils einer elektronischen Schaltplatine, die eine Anschlusskonstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
  • 13 zeigt ein schematisches Schnittbild einer herkömmlichen elektronischen Schaltplatine mit einem kontaktierten elektronischen Bauelement, und
  • 14(a) zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs bei einem Lotkegel (ohne Lotkegel) von 13, und
  • 14(b) zeigt ein schematisches Schnittbild von 14(a).
  • Beste Ausführungsart der Erfindung
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In 1 bis 12 sind gleiche Teile jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet. Auf die Beschreibung gleicher Elemente der einzelnen Ausführungsbeispiele wird jeweils verzichtet, und die Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine elektronische Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion, bei der der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner ausgeführt ist als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung. 1(b) zeigt ein schematisches Schnittbild der elektronischen Schaltplatine in dieser Ausführung, und 1(a) zeigt eine schematische Draufsicht von 1(b), wobei der Lotkegel weggelassen ist. 1(a) zeigt eine Draufsicht einer Platine, bevor Lotmaterial durch Schwalllöten aufgebracht wurde, was auch für 2(a), 3(a) und 4(a) gilt, die später beschrieben werden.
  • Wie in 1(a) und 1(b) gezeigt, hat eine elektronische Schaltplatine 20 dieser Ausführung eine Durchgangsbohrung 2, die durch die Platine 1 hindurchführt. Die Platine besitzt einen Kontaktfleck, der einen Wandoberflächen- Kontaktfleckabschnitt 3c, der auf der Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 2 ausgebildet ist, einen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a, der auf der Vorderseite (bzw. in der Zeichnung oben) der Platine 1 um die Durchgangsbohrung 2 herum ausgebildet ist, und einen Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b, der auf der Rückseite (bzw. in der Zeichnung unten) der Platine 1 um die Durchgangsbohrung 2 herum ausgebildet ist, aufweist. Der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und/oder der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b sind mit einem Verdrahtungsmuster (bzw. einem (nicht dargestellten) Schaltungsmuster) verbunden, das auf der Vorderseite und/oder auf der Rückseite der Platine 1 ausgebildet ist. Ein von einem elektronischen Bauelement (nicht eingezeichnet) abgehender Anschlussdraht (Elektrode) 5 ist von der Vorderseite durch die Durchgangsbohrung 2 auf die Rückseite der Platine 1 geführt, um über einen Lotkegel, der einen oberen Lotkegelabschnitt 6a und einen unteren Lotkegelabschnitt 6b aufweist, elektrisch und mechanisch mit dem Kontaktfleck verbunden zu werden. Im einzelnen setzt sich der Lotkegel aus dem oberen Lotkegelabschnitt 6a und dem unteren Lotkegelabschnitt 6b, die im wesentlichen konisch sind, und einem zylindrischen Lotkegelabschnitt, der den oberen Lotkegelabschnitt 6a und den unteren Lotkegelabschnitt 6b verbindet, zusammen, wobei eine Ausnehmung für den Anschlussdraht 5 zu berücksichtigen ist, der annähernd in der Mitte des Lotkegels durch diesen hindurchführt. Der Lotkegel wird durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial geschaffen.
  • Die Durchgangsbohrung 2 kann eine beliebige Form haben, solange sie für die Durchführung des Anschlussdrahts 5 und das Aufsteigen des Lotmaterials in dem ringförmigen Raum zwischen Anschlussdraht 5 und Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 2 geeignet ist. Wenn der Anschlussdraht 5 beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt von etwa 0,5 mm im Durchmesser hat, hat die Durchgangsbohrung 2 eine zylindrische Form mit einem Durchmesser (D) von etwa 0,5 bis 1,0 mm.
  • Plane Formen des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a und des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b in einer Ebene parallel zur Hauptebene der Platine 1 können jede Form haben, beispielsweise Kreis-, Ellipsen- oder Rechteckform, außer im Abschnitt der Durchgangsbohrung 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat sowohl der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a als auch der Rückseiten- Kontaktfleckabschnitt 3b Kreisform (Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b haben einen kreisförmigen Umriss), außer im Bereich der Durchgangsbohrung 5. Daher sind die planen Formen unter Berücksichtigung der Durchgangsbohrung 5 (siehe 1(a)) Ringformen. Der Kontaktfleck kann aus verschiedenen Metallmaterialien geschaffen werden, beispielsweise aus Kupferfolie mit einer Stärke von etwa 30 μm.
  • Der Querschnitt „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a wird durch den Außendurchmesser des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a wiedergegeben, wenn der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a einen kreisförmigen Umriss hat und nicht mit Lötstopplack 4 oder dergleichen abgedeckt ist und die gesamte Oberfläche des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a von dem Lotmaterial benetzt wird, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Der Querschnitt „B" des unteren Lotkegelabschnitts 6b wird ebenso durch den Außendurchmesser des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b wiedergegeben, wenn der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b einen kreisförmigen Umriss hat und nicht mit Lötstopplack 4 oder dergleichen abgedeckt ist und die gesamte Oberfläche des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b ebenso wie beim oberen Lotkegelabschnitt 6a von dem Lotmaterial benetzt wird, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Der Querschnitt „D" der Durchgangsbohrung 2 wird durch den Durchmesser wiedergegeben, wenn die Durchgangsbohrung 2 einen kreisförmigen Querschnitt hat, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser „A" des oberen Lotkegelabschnitts kleiner als der Außendurchmesser „B" des unteren Lotkegelabschnitts 6b, aber nicht kleiner als der Durchmesser „D" der Durchgangsbohrung 2. Damit ist der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts 6a, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a herstellt, kleiner als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts 6b, der den Kontakt zum Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b herstellt, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung 2.
  • Während bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial ein Abheben an der Verbindungsstelle Kontaktfleck/Lotkegel sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite der Platine vorkommen kann, kommt es häufiger nur auf der Vorderseite der Platine vor, wenn ein Lotmaterial wie Sn-Cu, Sn-Ag oder Sn-Ag-Cu verwendet wird. Das dürfte daran liegen, dass mehr Material des Auftragsele ments des Anschlussdrahts in das Lotmaterial gelöst wird, wenn das Lotmaterial durch die Durchgangsbohrung nach oben steigt. Wir haben gefunden, dass das Vorkommen von Abheben wirksam reduziert werden kann, wenn für weniger Risse an der Verbindungsstelle oberer Lotkegelabschnitt 6a/Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a gesorgt wird. Zur Reduzierung von Rissen an der Verbindungsstelle oberer Lotkegelabschnitt 6a/Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a sollte der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts 6a verkleinert werden. Bei der herkömmlichen elektronischen Schaltplatine beträgt der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts mindestens das 1,5-fache des Durchmessers der Durchgangsbohrung. Um das Auftreten von Abheben im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion zu verringern, wird für den oberen Lotkegelabschnitt 6a ein Außendurchmesser gewählt, der vorzugsweise maximal das 1,5-fache und noch bevorzugter maximal das 1,2-fache des Durchmessers der Durchgangsbohrung beträgt. Außerdem ist der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts 6a vorzugsweise nicht kleiner als der Durchmesser der Durchgangsbohrung 2, weil der Lotkegelabschnitt die Durchgangsbohrung ausfüllen sollte. Daher liegt der Außendurchmesser „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a vorzugsweise im Bereich des 1,0- bis 1,5-fachen und noch bevorzugter im Bereich des 1,1- bis 1,2-fachen des Durchmessers „D" der Durchgangsbohrung 2.
  • Der Außendurchmesser „B" des unteren Lotkegelabschnitts 6b kann gleich groß sein wie bei der herkömmlichen Konstruktion, weil ein Abheben auf der Rückseite weniger wahrscheinlich ist. Um jedoch einen Ausgleich für die durch einen im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion kleineren Kontaktbereich zwischen dem oberen Lotkegelabschnitt 6a und dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a verringerte Verbindungsfestigkeit zwischen Lotkegel und Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt zu schaffen und für ausreichende Verbindungsfestigkeit zu sorgen, sollte der Außendurchmesser des unteren Lotkegelabschnitts 6b vergrößert und damit eine größere Kontaktfläche zwischen dem unteren Lotkegelabschnitt und dem Rückseiten-Kontaktfleck geschaffen werden. Der Außendurchmesser „B" des unteren Lotkegelabschnitts 6b beträgt vorzugsweise mindestens das 1,5-fache, noch bevorzugter das 2- bis 3-fache des Durchmessers „D" der Durchgangsbohrung 2.
  • Die Platine 1 kann beispielsweise aus einem Glas-Epoxidharz, Phenolharz oder dergleichen sein und eine Stärke von etwa 1,6 mm haben. Die mit der Platine 1 verbundenen elektronischen Bauelemente 5 können ein Stecker oder ein Bauelement mit Anschlussdraht wie ein Widerstand, ein Kondensator oder ein induktives Bauelement sein.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kontakt zum Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner ausgeführt als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung. Durch diese Konstruktion wird es möglich, die freiliegende schräge Fläche des oberen Lotkegelabschnitts kleiner auszuführen, als wenn der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts größer ist als der Außendurchmesser des unteren Lotkegelabschnitts, wodurch die bei der Verfestigung und dem Schrumpfen des Lotmaterials an der Verbindungsstelle oberer Lotkegelabschnitt/Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt auftretenden Zugkräfte reduziert werden können. Wir haben gefunden, dass das Abheben wirksam reduziert werden kann, indem die Rissebildung zumindest auf der Vorderseite verhindert wird. Damit wird es möglich, das Auftreten des Abhebens, das auffällig oft bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion deutlich zu reduzieren, indem die an der Verbindungsstelle oberer Lotkegelabschnitt/Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt auftretenden Zugkräfte und damit die Rissebildung reduziert werden, wie es beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist. Außerdem hat die Anschlusskonstruktion dieses Ausführungsbeispiels den Vorteil, dass sie relativ leicht herstellbar ist und keine Sondermaschinen erfordert.
  • Zusätzlich zum oben Gesagten wird das für die elektronische Schaltplatine 20 verwendete Lotmaterial vorzugsweise so ausgewählt, dass alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial des Lotkegels bilden, und alle Legierungen, die von zwei oder mehr metallischen Elementen gebildet werden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus den metallischen Elementen, welche das Lotmaterial bilden, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Vorzugsweise werden als Lotmaterial vor allem Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag oder Sn-Ag-Bi-Cu verwendet.
  • Der Anschlussdraht 5 besteht im allgemeinen aus einem Basiselement (nicht eingezeichnet) und einem Auftragselement (nicht eingezeichnet), welches das Basiselement bedeckt. Für den Fall, dass nach Herstellung des Lotkegels ein Material des Auftragselements in das Lotmaterial einschmilzt, werden das Lotmaterial und das Material des Auftragselements vorzugsweise so gewählt, dass alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial und das Auftragselements bilden, sowie alle Legierungen, die sich aus zwei oder mehr metallischen Elementen bilden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus den metallischen Elementen, die das Lotmaterial und das Auftragselement bilden, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Für den Fall, dass sowohl das Material des Auftragselements als auch das Material des Basiselements in das Lotmaterial einschmelzen können, werden das Lotmaterial und das Material des Basiselements und des Auftragselements außerdem vorzugsweise so ausgewählt, dass alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial sowie das Basiselement und das Auftragselement bilden, und alle Legierungen, die sich aus zwei oder mehr metallischen Elementen bilden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus diesen metallischen Elementen, die das Lotmaterial und das Material des Basiselements und des Auftragselements bilden, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Im Einzelnen kann als Material für das Basiselement des Anschlussdrahts 5 beispielsweise Cu, Fe, Fe-Cu oder dergleichen und als Material für das Auftragselement Sn, Sn-Cu, Sn-Ag oder dergleichen verwendet werden. Bevorzugte Kombinationen von Lotmaterial/Basiselementmaterial/Auftragselementmaterial sind beispielsweise Sn-Cu/Sn-Cu/Cu, Sn-Cu/Sn/Cu, Sn-Cu/Sn-Cu/Fe, Sn-Cu/Sn/Fe, Sn-Cu/Sn-Ag/Cu, Sn-Cu/Sn-Ag/Fe usw..
  • Indem vorzugsweise das Lotmaterial, bevorzugter die Kombination von Lotmaterial und Auftragselementmaterial und am meisten bevorzugt die Kombination von Lotmaterial, Auftragselementmaterial und Basiselementmaterial wie oben beschrieben gewählt wird, kann verhindert werden, dass sich durch das Temperaturgefälle im Lotkegel im Bereich der Verbindungsstelle Kontaktfleck/Lotkegel Metall mit niedrigem Schmelzpunkt absondert. Damit wird es möglich, das Abhe ben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, wirksam zu reduzieren.
  • Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Konstruktion beschränkt, und das Lotmaterial sowie das Material des Basiselements und das Material des Auftragselements werden vorzugsweise so ausgewählt, dass von allen metallischen Elementen, die das Lotmaterial, das Material des Basiselements und das Material des Auftragselements bilden, sowie alle Legierungen, die durch alle möglichen Kombinationen von zwei oder mehr dieser metallischen Elemente entstehen können, eines bzw. eine oder mehr einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des ursprünglichen Lotmaterials.
  • Beispielsweise kann das Basiselement des Anschlussdrahts 5 auch aus einer Legierung auf Zn-Basis sein, die in das Lotmaterial einschmelzen kann und ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt bildet (eine Sn-Zn-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 199°C). Für den Fall, dass sich das Element bzw. die Elemente, die das Material des Basiselements bilden, mit dem bzw. den metallischen Elementen, die das Lotmaterial und/oder das Material des Auftragselements bilden, zu der obengenanten Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt verbinden oder das metallische Element selbst, das das Material des Basiselements bildet, zu einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt wird, sollte ein untergelegtes Auftragselement aus Ni zwischen dem Basiselement und dem Auftragselement vorgesehen werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, auf dem untergelegten Auftragselement das Auftragselement aus einem Material wie Sn, Sn-Cu oder Sn-Ag anzubringen. Bei dieser Konstruktion schmilzt das im Basiselement enthaltene Zn nicht in das Lotmaterial ein, und kann die Bildung einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt verhindert werden, wodurch es möglich wird, die Möglichkeit des Abhebens, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion wirksam zu verringern.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Es handelt sich um ein weiteres Beispiel der elektronischen Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion, bei der der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kontakt zum Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner ausgeführt wird als der Querschnitt des unteren Kontaktfleckabschnitts, der den Kontakt zum Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung. 2(b) zeigt eine schematische Querschnittsansicht dieses Ausführungsbeispiels einer elektronischen Schaltplatine, und 2(a) zeigt eine schematische Draufsicht von 2(b), wobei der Lotkegel weggelassen ist.
  • Wie in 2(a) und 2(b) gezeigt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltplatine 21 die Umfangslinie des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a mit Lötstopplack 4 abgedeckt. Genauer gesagt, ist bei dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a in dem Bereich zwischen einer in 2(a) gestrichelt gezeichneten kreisförmigen Grenzlinie und einer kreisförmigen Grenzlinie, die dem Querschnitt der Durchgangsbohrung 2 entspricht, der Umfangsrand mit Lötstopplack 4 abgedeckt (in der Zeichnung durch Schraffierung angezeigt), so dass der freiliegende Abschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a von dem Lötstopplack 4 begrenzt wird. Wenn der Umfangsrand des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a mit Lötstopplack 4 abgedeckt ist und der freiliegende Abschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a eine kreisrunde Umfangslinie hat und nur der freiliegende Abschnitt von dem Lotmaterial benetzt wird, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist, ergibt sich der Querschnitt „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a durch den Außendurchmesser des freiliegenden Abschnitts des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts. Der Querschnitt „B" des unteren Lotkegelabschnitts ergibt sich durch den Außendurchmesser des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b, wenn der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b eine kreisförmige Umfangslinie hat und die gesamte Oberfläche des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b von dem Lotmaterial benetzt wird, ähnlich wie bei Ausführungsbeispiel 1. Der Querschnitt „D" der Durchgangsbohrung 2 ergibt sich durch deren Durchmesser, wenn die Durchgangsbohrung 2 einen kreisförmigen Querschnitt hat, ähnlich wie bei Ausführungsbeispiel 1. Beim hier behandelten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a kleiner als der Außendurchmesser „B" des unteren Lotkegelabschnitts 6b, jedoch nicht kleiner als der Durchmesser D der Durchgangsbohrung 2, so dass der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts 6a, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a herstellt, kleiner ist als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts 6b, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b herstellt, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung 2.
  • Auch bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Außendurchmesser „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a wie beim Ausführungsbeispiel 1 vorzugsweise das 1- bis 1,5-fache, noch besser das 1,1- bis 1,2-fache des Durchmessers „D" der Durchgangsbohrung, während der Außendurchmesser „B" des unteren Lotkegelabschnitts 6b vorzugsweise mindestens das 1,5-fache, noch besser das 2- bis 3-fache des Durchmessers „D" der Durchgangsbohrung beträgt.
  • Auch wenn der Außendurchmesser des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a in 2 als im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und der Querschnitt (z.B. der Außendurchmesser) des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a kann auch größer oder kleiner als der Querschnitt (der Außendurchmesser) des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b sein. Wenn der Querschnitt (z.B. der Außendurchmesser) des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a größer ausgeführt wird als der Querschnitt (der Außendurchmesser) des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b, können die Wirkungen des später noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiels 5 ebenfalls erreicht werden.
  • Eine Konstruktion, bei der der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der den Kohntakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, kleiner ist als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt herstellt, jedoch nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung, kann wie bei Ausführungsbeispiel 1 auch mit der Anschlusskonstruktion des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels verwirklicht werden. Damit ist es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, gegenüber der herkömmlichen Konstruktion wirk sam zu reduzieren. Außerdem hat die Anschlusskonstruktion dieses Ausführungsbeispiels den Vorteil, dass sie wie beim Ausführungsbeispiel 1 relativ einfach zu fertigen ist und keine Sondermaschinen erforderlich sind.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung von Ausführungsbeispiel 2. 3(b) zeigt ein schematisches Schnittbild der elektronischen Schaltplatine in dieser Ausführung, und 3(a) zeigt eine schematische Draufsicht auf 3(b), wobei der Lotkegel weggelassen ist.
  • Wie in 3(a) und 3(b) gezeigt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltplatine 22 das Ende der Durchgangsbohrung 2, das auf der Vorderseite der Platine 1 liegt, abgeschrägt, so dass der Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt 3c an seinem auf der Vorderseite liegenden Ende einen konischen bzw. abgeschrägten Abschnitt 7 und mit dieser abgeschrägten Form Anschluss an den Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a hat.
  • Dadurch, dass der Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt bei diesem Ausführungsbeispiel an seinem auf der Vorderseite liegenden Ende einen abgeschrägten Abschnitt hat, liegt der höchste Temperaturbereich des Lotmaterials bei der Verfestigung im abgeschrägten Abschnitt, so dass sich Metall mit niedrigem Schmelzpunkt im Hochtemperaturbereich konzentriert. Damit wird es möglich, ein Ausfällen des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt bei der Umfangslinie des Lotkegels zu verhindern. Durch den konischen Abschnitt wird es außerdem möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen Lotkegel und Kontaktfleck zu verbessern, so dass die Verbindung zwischen Lotkegel und Kontaktfleck den bei Verfestigung und Schrumpfung des Lotmaterials auftretenden Zugkräften standhält. Dadurch wird das Abheben noch stärker reduziert als beim Ausführungsbeispiel 2.
  • Auch wenn der abgeschrägte Abschnitt bei diesem Ausführungsbeispiel nur an dem auf der Vorderseite der Platine liegenden Ende des Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitts vorgesehen ist, können auch das andere Ende auf der Rückseite oder sowohl das Ende auf der Vorderseite als auch das Ende auf der Rückseite mit einem abgeschrägten Abschnitt versehen werden. Da wir gefunden haben, dass das Abheben wirksam reduziert werden kann, indem Rissebildung zumindest auf der Vorderseite verhindert wird, sollte der abgeschrägte Abschnitt zumindest an dem mit der Vorderseite der Platine verbundenen Ende vorgesehen werden.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion von Ausführungsbeispiel 1 der elektronischen Schaltplatine verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung von Ausführungsbeispiel 2. 4(b) zeigt ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine, und 4(a) zeigt eine schematische Draufsicht von 4(b), wobei der Lotkegel weggelassen ist.
  • Wie in 4(a) und 4(b) gezeigt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltplatine 23 neben der Durchgangsbohrung 2 eine Durchgangsbohrung 8 durch die Platine 1 vorgesehen. Der Kontaktfleck 3 bedeckt nicht nur die Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 2, sondern auch die Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 8 und ist einstückig ausgebildet, wobei er auch den zwischen der Durchgangsbohrung 2 und der Durchgangsbohrung 8 liegenden Bereich (3d und 3e in der Zeichnung) auf der Vorderseite und der Rückseite der Platine 1 bedeckt. Der zwischen der Durchgangsbohrung 2 und der Durchgangsbohrung 8 liegende Abschnitt 3d des Kontaktflecks 3 auf der Vorderseite der Platine 1 ist mit Lötstopplack 4 abgedeckt.
  • Auch bei der Anschlusskonstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts 6a, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a herstellt, kleiner als der Querschnitt des unteren Lotkegelabschnitts 6b, der den Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b herstellt, jedoch wie beim Ausführungsbeispiel 2 nicht kleiner als der Querschnitt der Durchgangsbohrung 2. Dadurch wird es möglich, das Abheben, das vor al lem bei Verwendung von bleifreiem Lot auftritt, wie beim Ausführungsbeispiel 2 gegenüber der herkömmlichen Konstruktion deutlich zu reduzieren.
  • Außerdem hat die Anschlusskonstruktion dieses Ausführungsbeispiels noch folgende Wirkungen:
    Bei Bildung des Lotkegels aus dem Lotmaterial wird grundsätzlich die Wärmemenge, die durch Wellen von geschmolzenem Lotmaterial durch den Kontaktfleck, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat (beispielsweise einen Kontaktfleck aus Kupfer), übertragen wird, an der Umfangslinie des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a abgestrahlt. Weil bei dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel jedoch der zwischen den Durchgangsbohrungen liegende Kontaktfleckabschnitt 3d Wärme nicht nur über die Durchgangsbohrung 2, sondern auch über die Durchgangsbohrung 8 empfängt, erreicht er eine höhere Temperatur als der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a, der die Durchgangsbohrung 2 außer dem Kontaktfleckabschnitt 3d umgibt. Folglich gibt es an der Platinenoberfläche einen Bereich mit höherer Temperatur (nämlich den Kontaktfleckabschnitt 3d zwischen den Durchgangsbohrungen 2 und 8). Dadurch wird es möglich, die Absonderung von Metall mit niedrigem Schmelzpunkt auf den Kontaktfleckabschnitt 3d, der die hohe Temperatur aufweist, zu konzentrieren und damit die Rissebildung deutlich auf den Kontaktfleckabschnitt 3d zu konzentrieren. Dadurch treten in den anderen Abschnitten relativ weniger Risse auf. Selbst wenn es dann zum Abheben kommt, bleibt das Phänomen des Abhebens des Lotkegels auf den Bereich des Abschnitts 3d beschränkt, und es wird das vollständige Abheben des Lotkegels verhindert.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der elektronischen Schaltplatine von Ausführungsbeispiel 1 und 3 verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine elektronische Schaltplatine, deren Anschlusskonstruktion so gestaltet ist, dass ein Temperaturanstieg im Vorderseiten- Kontaktfleckabschnitt unterdrückt wird. 5 zeigt ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine.
  • Wie in 5 gezeigt, ist bei einer elektronischen Schaltplatine 24 dieser Ausführung die Umfangslinie des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a mit Lötstopplack 4 abgedeckt, so dass die Bildung des Lotkegels 6 durch den Lötstopplack 4 begrenzt wird. Folglich ist der Querschnitt (d.h. der Außendurchmesser) „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a, der den Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a herstellt, kleiner als der Querschnitt (d.h. der Außendurchmesser) „E" des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a. Der Querschnitt „E" des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a ist vorzugsweise größer als der Querschnitt „F" des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b. Der Außendurchmesser „A" des oberen Lotkegelabschnitts 6a ist vorzugsweise 1 bis 5 Mal, noch besser 1 bis 1,5 Mal so groß wie der Durchmesser „D" der Durchgangsbohrung, und der Außendurchmesser „F" des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b (bzw. des unteren Lotkegelabschnitts 6b) ist vorzugsweise 2 bis 5 Mal so groß wie der Durchmesser „D" der Durchgangsbohrung. Der Querschnitt „E" des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a ist vorzugsweise 1 bis 3 Mal so groß wie der Außendurchmesser „F" des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b (bzw. des unteren Lotkegelabschnitts 6b).
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a einen Umfangsrand, der keinen Kontakt mit dem Lotkegel 6a hat, so dass die von den Wellen von geschmolzenem Lotmaterial über den Kontaktfleck übertragene Wärmemenge effektiv durch den Umfangsrand des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a abgeführt werden kann, wenn der Lotkegel aus dem Lotmaterial gebildet wird. Dadurch wird es möglich, den Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a zu unterdrücken und die Absonderung der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt an der Verbindungsstelle zwischen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und oberem Lotkegelabschnitt 6a zu vermindern. Damit ist es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, wirksam zu reduzieren. Außerdem hat die Anschlusskonstruktion dieses Ausführungsbeispiels den Vorteil, dass sie relativ leicht herzustellen und dass keine Sondermaschine erforderlich ist.
  • Auch wenn der Umfangsrand zur Wärmeableitung, der keinen Kontakt mit dem Lotkegel hat, bei diesem Ausführungsbeispiel nur am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen ist, können auch der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt oder sowohl der Vorderseiten- als auch der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt mit einem solchen Umfangsrand zur Wärmeableitung versehen werden. Vorzugsweise jedoch sollte der Umfangsrand zur Wärmeableitung mindestens an dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und besser noch sowohl am Vorderseiten- als auch am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen werden.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der elektronischen Schaltplatine der Ausführungsbeispiele 2 bis 4 verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Es handelt sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltplatine, deren Anschlusskonstruktion so gestaltet ist, dass der Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt unterdrückt wird. 6 zeigt ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine.
  • Wie in 6 gezeigt, ist bei der elektronischen Schaltplatine 25 dieser Ausführung eine Wärmesenke 9, welche Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a hat, in die Platine 1 eingebettet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 5 die von den Wellen geschmolzenen Lotmaterials über den Kontaktfleck übertragene Wärmemenge wirksam an die Wärmesenke 9 abgestrahlt werden. Dadurch wird es möglich, den Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a zu unterdrücken und die Absonderung der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt an der Verbindungsstelle zwischen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und oberem Lotkegelabschnitt 6a ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 5 zu vermindern. Damit wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lot auftritt, effektiv zu reduzieren.
  • Auch wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Wärmesenke nur auf der Vorderseite der Platine im Kontakt mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen ist, kann eine Wärmesenke auch auf der Rückseite der Platine im Kontakt mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt oder sowohl am Vorderseiten- als auch am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen werden. Bevorzugt ist es jedoch, die Wärmesenke zumindest am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und besser noch sowohl am Vorderseiten- als auch am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorzusehen.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der elektronischen Schaltplatine der Ausführungsbeispiele 1 bis 5 verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Es handelt sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion, die so gestaltet ist, dass ein Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt unterdrückt wird. 7 zeigt ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine.
  • Wie in 7 gezeigt, ist in dem Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt 3c eine Kerbe 10 so ausgebildet, dass bei der elektronischen Schaltplatine 26 dieser Ausführung eine Ecke des Kontaktfleckabschnitts abgeschnitten ist. Dadurch ist der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a zumindest teilweise vom Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b isoliert.
  • Weil bei diesem Ausführungsbeispiel der Weg zur Übertragung der von den Wellen des geschmolzenen Lots über den Kontaktfleck geleiteten Wärme durch die Kerbe 10 eingeschränkt (oder, bei vollständiger Isolierung des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a, abgeschnitten) ist, kann die Wärmezufuhr zum Vor derseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a verringert werden. Dadurch wird es möglich, einen Temperaturanstieg im Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a zu unterdrücken und die Absonderung der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt an der Verbindungsstelle zwischen dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und dem oberen Lotkegelabschnitt 6a ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 5 zu verringern. Dadurch wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial beobachtet wird, effektiv zu reduzieren.
  • Auch wenn bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kerbe an dem an der Platinenvorderseite liegenden Ende des Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitts vorgesehen ist, kann eine Kerbe auch an einer beliebigen anderen Stelle des Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitts vorgesehen werden, und die Kerbe kann eine beliebige Form haben. Die Durchgängigkeit zwischen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt kann erhalten werden oder verlorengehen.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der elektronischen Schaltplatine der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine elektronische Schaltplatine, bei deren Anschlusskonstruktion am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt oder am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt mindestens ein Vorsprung vorgesehen ist. 8 ist ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine.
  • Wie in 8 gezeigt, hat die elektronische Schaltplatine 27 dieser Ausführung zwei ringförmige Vorsprünge 11 sowohl am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a als auch am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Weiterlaufen von Rissen in die Verbindungsstelle Kontaktfleck/Lotkegel durch die Vorsprünge 11 gestoppt werden, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen dem oberen Lotkegelabschnitt 6a und dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a sowie die Verbindungsfestigkeit zwischen dem unteren Lotkegelabschnitt 6b und dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b verbessert werden. Dadurch wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, wirksam zu reduzieren.
  • Anzahl und Form der Vorsprünge 11 sind nicht auf die beschriebenen beschränkt, sondern beliebig wählbar, sofern auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b eine unebene Oberfläche geschaffen werden kann. Beispielsweise können auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b Vorsprünge in Form von Punkten vorgesehen werden.
  • Die Vorsprünge müssen nicht unbedingt sowohl auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a als auch auf dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b vorgesehen werden, sondern können auch nur auf einem davon vorgesehen werden. Jedoch werden die Vorsprünge vorzugsweise mindestens auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und noch besser sowohl auf dem Vorderseitenals auch auf dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der elektronischen Schaltplatine der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 19
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung von Ausführungsbeispiel 8. 9(a) zeigt ein schematisches Schnittbild der elektronischen Schaltplatine dieser Ausführung, und 9(b) zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 9(a).
  • Wie in 9(a) gezeigt, hat dieses Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltplatine 28 einen ringförmigen Vorsprung 12 am Umfangsrand sowohl des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts 3a als auch des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts 3b.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel lässt der vorbezeichnete Vorsprung 12 die Zugkräfte (in 9(b) mit einem gestrichelten Pfeil angezeigt), die bei der Verfestigung und Schrumpfung des Lotkegels entstehen, auf die Verbindung zwischen oberem Lotkegel 6a und Vorsprung 12 einwirken, so dass die darin erzeugten Risse an der Verbindung zwischen oberem Lotkegel 6a und Vorsprung 12 in Abwärtsrichtung weiterlaufen. Folglich kann das Weiterlaufen der Risse auf die Verbindung zwischen oberem Lotkegel 6a und Vorsprung 12 statt in die laterale Richtung entlang der Verbindung zwischen oberem Lotkegelabschnitt 6a und Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a gelenkt werden. So wird es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen Kontaktfleck und Lotkegel zu erhöhen. Und so wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 8 auch bei diesem Ausführungsbeispiel wirksam zu reduzieren.
  • Die Vorsprünge müssen nicht unbedingt sowohl am Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a als auch am Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3c, sondern können auch nur an einem davon vorgesehen sein. Jedoch werden die Vorsprünge vorzugsweise mindestens beim Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt und besser noch sowohl beim Vorderseiten- als auch beim Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vorgesehen.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der Ausführungsbeispiele 1, 6, 7 und 8 der elektronischen Schaltplatine verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 10
  • Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine elektronische Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion, bei der der Anschlussdraht teilweise mit Lötstopplack abgedeckt ist. 10 ist ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine.
  • Wie in 10 gezeigt, ist bei der elektronischen Schaltplatine 29 dieser Ausführung der Teil des Anschlussdrahts 5, der nicht in die Durchgangsbohrung 2 eingeführt ist und sich über der Vorderseite der Platine 1 befindet, mit Lötstopplack 13 abgedeckt, so dass die Höhe des oberen Lotkegelabschnitts 6a über der Vorderseite der Platine 1 von dem Lötstopplack 13 begrenzt wird.
  • Weil bei diesem Ausführungsbeispiel die Höhe des Lotkegels 6 durch den Lötstopplack 13 begrenzt wird, verläuft die Richtung der Zugkräfte (in 10(b) durch einen gestrichelten Pfeil angezeigt), die bei der Verfestigung und der Schrumpfung des Lotmaterials auftreten und auf den Rand der Verbindung zwischen oberem Lotkegelabschnitt 6a und Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a einwirken, unter einem spitzeren Winkel quer über die Oberfläche der Platine 1. Infolgedessen verringert sich die vertikale Komponente der Zugkräfte, so dass eine Ablösung der Kontaktfleck/Lotkegel-Verbindung weniger wahrscheinlich wird. Damit wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, wirksam zu reduzieren.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der Ausführungsbeispiele 1 bis 9 der elektronischen Schaltplatine verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 11
  • Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine elektronische Schaltplatine mit einer Anschlusskonstruktion, bei der der Kontaktfleck mit einer Metallschicht abgedeckt ist, so dass sich kein unmittelbarer Kontakt zwischen Kontaktfleck und Lotmaterial ergibt. 11 zeigt ein schematisches Schnittbild dieses Ausführungsbeispiels der elektronischen Schaltplatine.
  • Wie in 11 gezeigt, wird bei der elektronischen Schaltplatine 30 dieser Ausführung eine Metallschicht 14 zur Abdeckung des Kontaktflecks gebildet, d.h. auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a, dem Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt 3c und dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b. Die Metallschicht 14 kann eine sogenannte ebene Schicht („leveler") sein und wird vor zugsweise aus einem Metall gebildet, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag. Die Metallschicht 14 kann zwischen etwa 10 und 100 μm dick sein.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zwischen der Metallschicht und dem Kontaktfleck eine Diffusionsschicht gebildet, indem der Kontaktfleck mit der Metallschicht 14 abgedeckt wird, wodurch verhindert wird, dass der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a, der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b oder der Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt 3c in direkten Kontakt zum Lotmaterial kommt. Durch das Vorhandensein einer solchen Diffusionsschicht schmelzen die im Kontaktfleck enthaltenen Elemente beim Schwalllöten nicht in das geschmolzene Lotmaterial ein, so dass eine Absonderung von Metall mit niedrigem Schmelzpunkt an der Verbindung zwischen oberem Lotkegelabschnitt 6a und Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a verhindert werden kann. Dadurch wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, effektiv zu reduzieren.
  • Die vorgenannt ebene Schicht (bzw. die Metallschicht) kann nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden.
  • Wenngleich bei diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Oberfläche des Kontaktflecks, umfassend den Vorderseiten-, den Wandoberflächen- und den Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, abgedeckt ist, kann das Abheben in geringerem Umfang auch dadurch reduziert werden, dass nur der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt mit der Metallschicht abgedeckt wird. In diesem Fall kann die Metallschicht (oder die ebene Schicht („leveler")) auf dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt beispielsweise auch gleichzeitig mit dem Aufdrucken von Lotmaterial, beispielsweise einer Lotpaste, auf der Vorderseite der Platine gebildet werden.
  • Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels kann auch in Verbindung mit der Anschlusskonstruktion der Ausführungsbeispiele 1 bis 10 der elektronischen Schaltplatine verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 12
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat eine ähnliche Konstruktion wie die herkömmliche elek-tronische Schaltplatine, unterscheidet sich von dieser jedoch dadurch, dass die Kombination der Materialien von Basiselement des Anschlussdrahts, Auftragselement und Lot in geeigneter Weise gewählt ist.
  • Wie in 12 gezeigt, ist bei der elektronischen Schaltplatine 31 dieser Ausführung die Durchgangsbohrung 2 durch die Platine 1 hindurchgeführt. Der Kontaktfleck ist einstückig gebildet und besteht aus dem Wandoberflächen-Kontaktfleckabschnitt 3c, der auf der Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 2 ausgebildet ist, dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a, der auf der Vorderseite (d.h. in der Zeichnung oben) der Platine 1 um die Durchgangsbohrung 2 herum gebildet ist, und dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b, der auf der Rückseite (d.h. in der Zeichnung unten) der Platine 1 um die Durchgangsbohrung 2 herum gebildet ist. Der Kontaktfleck ist beispielsweise aus Kupfer gebildet. Der Kontaktfleck ist mit einem Verdrahtungsmuster (nicht eingezeichnet) verbunden, das auf der Vorderseite und/oder der Rückseite der Platine 1 gebildet ist. Dagegen wird der von einem elektronischen Bauelement (nicht eingezeichnet) abgehende Anschlussdraht 5 (Elektrode) durch die Durchgangsbohrung 2 hindurchgeführt. Der Anschlussdraht 5 wird durch den aus dem Lotmaterial gebildeten Lotkegel mit dem oberen Lotkegelabschnitt 6a und dem unteren Lotkegelabschnitt 6b elektrisch und mechanisch mit dem Kontaktfleck 3 der Platine 1 verbunden. Auch wenn der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b in 12 mit im wesentlichen dem gleichen Querschnitt dargestellt sind, ist die Erfindung nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Grundsätzlich sind der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt 3a und der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt 3b bei der Draufsicht ringförmig und haben einen Außendurchmesser zwischen 2 und 3 mm. Der Kontaktfleck kann eine Dicke von beispielsweise etwa 30 μm haben.
  • Die Platine kann beispielsweise aus einem Glas-Epoxidharz, Phenolpapier oder dergleichen gefertigt sein und eine Dicke von etwa 1,6 mm haben. Die Durchgangsbohrung 2 kann eine beliebige Form haben, die sich für die Durchführung des Anschlussdrahts 5 und das Aufsteigen des Lotmaterials in dem ringförmigen Raum zwischen dem Anschlussdraht 5 und der Wandoberfläche der Durchgangsbohrung 2 eignet. Wenn der Anschlussdraht 5 einen Kreisquerschnitt von etwa 0,5 mm Durchmesser hat, hat die Durchgangsbohrung 2 beispielsweise eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von etwa 0,9 bis 1,0 mm. Die mit der Platine 1 verbundenen elektronischen Bauelemente 5 können ein Steckverbinder oder Bauelemente mit Anschlussdraht sein, beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Transistoren oder induktive Elemente.
  • Bei der vorstehend beschriebenen elektronischen Schaltplatine 31 wird das Lotmaterial so gewählt, dass alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial des Lotkegels bilden, und alle Legierungen, die von zwei oder mehr metallischen Elementen gebildet werden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus den metallischen Elementen, die das Lotmaterial bilden, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Im Einzelnen können Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag, Sn-Ag-Bi-Cu oder dergleichen als Lotmaterial verwendet werden.
  • Außerdem ist der Anschlussdraht 5 im allgemeinen aus dem Basiselement (nicht eingezeichnet) und dem Auftragselement (nicht eingezeichnet), welches das Basiselement bedeckt, gebildet. Wenn damit zu rechnen ist, dass das Material des Auftragselements bei Bildung des Lotkegels zumindest teilweise in das Lotmaterial einschmilzt, sollten das Lotmaterial und das Material des Auftragselements so gewählt werden, dass alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial und das Material des Auftragselements bilden, sowie alle Legierungen, die sich aus zwei oder mehr metallischen Elementen bilden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus den metallischen Elementen, die das Lotmaterial und das Material des Auftragselements bilden, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Wenn damit zu rechnen ist, dass sowohl das Material des Auftragselements als auch das Material des Basiselements zumindest teilweise in das Lotmaterial einschmelzen, sollten außerdem sowohl das Lotmaterial als auch das Material des Basiselements und das Material des Auftragselements so gewählt werden, dass alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial, das Material des Basiselements und das Material des Auf tragselements bilden, sowie alle Legierungen, die sich aus zwei oder mehr metallischen Elementen bilden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus den metallischen Elementen, die das Lotmaterial, das Material des Basiselements und das Material des Auftragselements bilden, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  • Im Einzelnen können beispielsweise Cu, Fe, eine Fe-Cu-Legierung oder der gleichen als Material für das Basiselement des Anschlussdrahts 5 und Sn, Sn-Cu, eine Sn-Ag-Legierung oder dergleichen als Material für das Auftragselement verwendet werden.
  • Bevorzugte Kombinationen von Lotmaterial/Basiselementmaterial/Auftragselementmaterial sind beispielsweise Sn-Cu/Sn-Cu/Cu, Sn-Cu/Sn/Cu, Sn-Cu/Sn-Cu/Fe, Sn-Cu/Sn/Fe, Sn-Cu/Sn-Ag/Cu, Sn-Cu/Sn-Ag/Fe und dergleichen.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel werden das Lotmaterial, vorzugsweise das Lotmaterial und das Material des Basiselements, besser noch das Lotmaterial, das Material für das Basiselement und das Material für das Auftragselement vorzugsweise so gewählt, dass alle metallischen Elemente, die diese Materialien bilden, und alle Legierungen, die sich aus zwei oder mehr metallischen Elementen bilden können, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus diesen metallischen Elementen, einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Daher bildet sich kein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, das sich durch das Temperaturgefälle im Lotkegel im Verbindungsbereich Kontaktfleck/Lotkegel absondern könnte. Dadurch wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion wirksam zu reduzieren.
  • Ausführungsbeispiel 13
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat eine ähnliche Konstruktion wie Ausführungsbeispiel 12, unterscheidet sich von diesem jedoch darin, dass eine Legierung einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das Lotmaterial. Die Legierung ist gebildet aus: einem oder mehr metallischen Elementen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus den metallischen Elementen, die das Lotmaterial und das Material des Auftragselements bilden, und einem oder mehr metallischen Elementen, die das Material des Basiselements bilden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist speziell das Basiselement des Anschlussdrahts beispielsweise aus einer Legierung auf Zn-Basis gebildet. Das in der Legierung auf Zn-Basis enthaltene metallische Element Zn schmilzt in das Lotmaterial ein und bildet beispielsweise eine Sn-Zn-Legierung (Schmelzpunkt 199°C) zusammen mit dem metallischen Element Sn, das das Lotmaterial und/oder das Auftragselementmaterial bildet. Als Lotmaterial wird ein bleifreies Material wie Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag, Sn-Ag-Bi, Sn-Ag-Bi-Cu oder dergleichen verwendet. In diesem Fall hat die Sn-Zn-Legierung einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Lotmaterial und ist daher eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel 12 außerdem dadurch, dass ein untergelegtes Auftragselement aus Ni zwischen dem Basiselement und dem Auftragselement vorgesehen ist und das Auftragselement aus einem Material wie Sn, Sn-Cu oder Sn-Ag auf das untergelegte Auftragselement aufgebracht ist. Weil Ni einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, kann verhindert werden, dass das im Basiselement enthaltene Zn in das Lotmaterial einschmilzt, indem das Basiselement mit dem untergelegten Auftragselement aus Ni abgedeckt wird.
  • Bei dieser Konstruktion schmilzt das im Basiselement enthaltene Zn nicht in das Lotmaterial ein, und es kann verhindert werden, dass sich eine Sn-Zn-Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt bildet. Damit wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lotmaterial auftritt, gegenüber der herkömmlichen Konstruktion effektiv zu reduzieren.
  • Beispiel 1
  • Es wurden die bei Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Anschlusskonstruktionen geschaffen, wobei unterschiedliches Lotmaterial zum Schwalllöten und verschiedene Querschnitte des oberen Lotkegelabschnitts verwendet wurden, und die Anschlusskonstruktionen wurden auf Abheben überprüft.
  • Es wurden etwa 180 mm lange und etwa 300 mm breite Platinen aus Glas-Epoxidharz mit einer Stärke von etwa 1,6 mm verwendet. Die Platine wurde mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung mit einem Durchmesser von etwa 1,3 mm versehen, die im rechten Winkel zur Hauptebene der Platine hergestellt wurde. Der auf der Platine gebildete Kontaktfleck wurde aus Kupfer gebildet. Sowohl der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt als auch der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt wurden ringförmig, mit der Öffnung der Durchgangsbohrung in der Mitte, hergestellt. Jeder der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitte hat einen Außendurchmesser (d.h. den Außendurchmesser der Ringform) von etwa 2,0 mm, und die Rückseite der einzelnen Platinen wurde mit Ausnahme des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts mit Lötstopplack abgedeckt, so dass der Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt vollständig freilag. Der Außendurchmesser des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts war etwa 1,54 Mal so groß wie der Durchmesser der Durchgangsbohrung. Die Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitte haben einen Durchmesser von etwa 1,5 mm bzw. 1,7 mm bzw. 2,0 mm, und die Vorderseite einer jeden Platine wurde mit Ausnahme des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts mit Lötstopplack abgedeckt, so dass der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt vollständig freilag. Der Außendurchmesser der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitte betrug etwa das 1,15- bzw. 1,31- bzw. 1,54-fache des Durchmessers der Durchgangsbohrung. Als mit der Platine verbundenes elektronisches Bauelement wurde eine Diode verwendet. Der von der Diode abgehende Anschlussdraht war ein Stift mit einem kreisförmigen Querschnitt von etwa 0,8 mm, aufweisend ein Basiselement aus Cu und ein auf dem Basiselement angebrachten Auftragselement aus Sn-Pb (mit 5 bis 15% Pb und im übrigen Sn). Der von der Diode abgehende Anschlussdraht wurde in die Durchgangsbohrung der Platine eingeführt, und der Anschlussdraht der Diode und der Kontaktfleck der Platine wurden durch Schwalllöten mit dem Lotmaterial miteinander verbunden, wodurch die elektronische Schaltplatine geschaffen wurde. Als Lotmaterial zum Schwalllöten wurde Sn-3Ag-0,5Cu (d.h. eine Legierung mit etwa 3 Gew.-% Ag, etwa 0,5 Gew.-% Cu und im übrigen Sn) oder Sn-0,7Cu (d.h. eine Legierung mit etwa 0,7 Gew.-% Cu und im übrigen Sn) verwendet. Das Schwalllöten wurde an drei verschiedenen Platinen vorgenommen, wobei mit jedem der zwei Lotmaterialien obere Lotkegelabschnitte von unterschiedlichem Außendurchmesser hergestellt wurden. Der so erhaltene Außendurchmesser des oberen Lotkegelab schnitts der einzelnen elektronischen Schaltplatinen war im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des jeweiligen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts.
  • Die in der beschriebenen Weise erhaltenen elektronischen Schaltplatinen wurden auf das Auftreten von Abheben überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
  • Tabelle 1 - Abheben bei der elektronischen Schaltplatine von Beispiel 1 (%)
    Figure 00520001
  • Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, dass das Abheben wirksamer reduziert werden konnte, wenn der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts (der bei diesem Beispiel gleich dem Außendurchmesser des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts war) 1,31 Mal oder 1,15 Mal so groß war wie der Durchmesser der Durchgangsbohrung statt 1,54 Mal so groß. Das zeigt an, dass das Abheben reduziert werden kann, indem der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts reduziert wird.
  • Beispiel 2
  • Es wurden Anschlusskonstruktionen geschaffen, wie sie beim Ausführungsbeispiel 2 beschrieben sind, wobei unterschiedliches Lotmaterial zum Schwalllöten verwendet und der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts unter schiedlich groß ausgeführt wurden, und die Anschlusskonstruktionen wurden auf Abheben überprüft. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden die elektronischen Schaltplatinen wie beim Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass der Außendurchmesser der einzelnen Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitte etwa 2,0 mm betrugt und dass der Umfangsrand der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitte mit Lötstopplack abgedeckt wurde, so dass der vom Lötstopplack freiliegende Außendurchmesser der Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitte bei etwa 1,5 mm bzw. 1,7 mm bzw. 2,0 mm lag. Der Außendurchmesser der freiliegenden Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitte war etwa 1,15 bzw. 1,31 bzw. 1,54 Mal so groß wie der Durchmesser der Durchgangsbohrung. Der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts jeder der so erhaltenen elektronischen Schaltplatinen war im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des jeweiligen freiliegenden Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts.
  • Die so erhaltenen elektronischen Schaltplatinen wurden auf Abheben überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
  • Tabelle 2 - Abheben bei der elektronischen Schaltplatine von Beispiel 2 (%)
    Figure 00530001
  • Aus Tabelle 2 ist zu ersehen, dass das Abheben wirksamer reduziert werden kann, wenn der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts (der gleich dem Außendurchmesser des freiliegenden Abschnitts des Vorderseiten- Kontaktfleckabschnitts war, der bei diesem Beispiel nicht mit Lötstopplack abgedeckt war) 1,31 Mal oder 1,15 Mal so groß war wie der Durchmesser der Durchgangsbohrung statt 1,54 Mal so groß. Das zeigt, dass das Abheben wie beim Beispiel 1 reduziert werden kann, indem der Außendurchmesser des oberen Lotkegelabschnitts verringert wird.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Anschlusskonstruktion mit einer Platine zur Verfügung, bei der die elektronischen Bauelemente durch Schwalllöten kontaktiert sind, wobei das Abheben wirksam reduziert ist, sowie eine elektronische Schaltplatine, die eine derartige Anschlusskonstruktion aufweist. Damit wird es möglich, das Abheben, das vor allem bei Verwendung von bleifreiem Lot zu beobachten ist, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion effektiv zu reduzieren.

Claims (12)

  1. Anschlusskonstruktion, umfassend: eine Platine mit Vorderseite und Rückseite, wobei durch die Platine hindurch ein Durchgangsloch ausgebildet ist, einen Kontaktfleck mit einem Wandoberflächenabschnitt, der auf der Wandoberfläche des Durchgangslochs gebildet ist, einem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine um das Durchgangsloch herum gebildet ist, und einem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt, der auf der Rückseite der Platine um das Durchgangsloch herum gebildet ist, einen Anschlussleiter, der von einem elektronischen Bauelement abgeht und so angeordnet ist, dass er von der Vorderseite der Platine bis zu ihrer Rückseite durch das Durchgangsloch hindurchtritt, und einen Lotkegel, der durch Schwalllöten aus einem Lotmaterial geschaffen wird, um den Kontaktfleck mit dem Anschlussleiter zu verbinden, wobei der Lotkegel einen oberen Lotkegelabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine liegt, und einen unteren Lotkegelabschnitt, der auf der Rückseite der Platine liegt, aufweist, wobei der Querschnitt des oberen Lotkegelabschnitts, der mit dem Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, kleiner ist als der Querschnitt des unteren Kontaktfleckabschnitts, der mit dem Rückseiten-Kontaktfleckabschnitt Kontakt hat, und nicht kleiner ist als der Querschnitt des Durchgangslochs.
  2. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 1, bei der der Querschnitt des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts kleiner ist als der Querschnitt des Rückseiten-Kontaktfleckabschnitts.
  3. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 1, bei der die Umfangskante des Vorderseiten-Kontaktfleckabschnitts von einem Lötstopplack bedeckt ist.
  4. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 1, bei der das Lotmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag und Sn-Ag-Bi-Cu.
  5. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 1, bei der alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial bilden, und alle Legierungen aus zwei oder mehreren der metallischen Elemente einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  6. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 1, bei der der Anschlussleiter von einem Basiselement und einem Auftragselement, welches das Basiselement bedeckt, gebildet wird und bei der alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial und das Auftragselement bilden, sowie alle Legierungen aus zwei oder mehreren der metallischen Elemente einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  7. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 6, bei der das Auftragselement aus einem Metall besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sn, Sn-Cu und Sn-Ag.
  8. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 6, bei der alle metallischen Elemente, die das Lotmaterial, das Basiselement und das Auftragselement bilden, sowie alle Legierungen aus zwei oder mehreren der metallischen Elemente einen Schmelzpunkt haben, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Lotmaterials.
  9. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 6, bei der das Basiselement aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cu, Fe und einer Fe-Cu-Legierung.
  10. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 1, bei der der Anschlussleiter ein Basiselement und ein Auftragselement, welches das Basiselement bedeckt, beinhaltet und für mindestens eines der folgenden gilt: alle metallischen Elemente, die das Basiselement bilden, und alle Legierungen aus einem oder mehreren der metallischen Elemente, die das Basiselement bilden, und eines oder mehrere der metallischen Elemente, die das Lotmaterial und das Auftragselement bilden, haben einen Schmelzpunkt, der nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des vorgenannten Lotmaterials, und bei der der Anschlussleiter mit einem Mittel versehen ist, welches verhindert, dass die in dem Basiselement enthaltenen metallischen Elemente in den Lotkegel einschmelzen.
  11. Anschlusskonstruktion nach Anspruch 10, bei der das Basiselement aus einer Legierung auf Zn-Basis besteht und das vorgenannte Mittel ein darunterliegendes Auftragselement aus Ni ist, das zwischen dem Basiselement und dem Auftragselement angeordnet ist.
  12. Elektronische Schaltplatine, welche die Anschlusskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
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