ES2880837T3 - Estructuración de la máscara resistente a la soldadura de placas de circuito impreso para mejorar el resultado de la soldadura - Google Patents

Estructuración de la máscara resistente a la soldadura de placas de circuito impreso para mejorar el resultado de la soldadura Download PDF

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Abstract

Procedimiento para unir por soldadura al menos un componente electrónico (10) a al menos una placa portadora (16), presentando la placa portadora (16) al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) y el componente electrónico (10) al menos una correspondiente superficie de contacto de componente (11), estando rodeada la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) al menos por una capa de barniz resistente a la soldadura (12) que delimita la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b), estando prevista en la capa de barniz resistente a la soldadura (12) al menos una escotadura tipo canal a través de la cual está configurada al menos una superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) que hace contacto con la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b), presentando al menos la superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b), la superficie de contacto de componente (11) y la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) una superficie humedecible, que comprende las siguientes etapas: a) aplicación de pasta de soldar (5) sobre la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) y más allá de esta, cubriéndose toda la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) con pasta de soldar (5), así como aplicándose pasta de soldar (5) más allá de la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b), ocupando la superficie cubierta con pasta de soldar (5) más allá de la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) un área de al menos el 100 %, de manera particularmente preferente de al menos el 200 % del área de la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b), b) colocequipar la placa portadora (2, 2a, 2b) con el al menos un componente electrónico (10), cubriendo la superficie de contacto de componente (11) la correspondiente superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) al menos parcialmente y sobresaliendo la superficie de contacto auxiliar (3) más allá de la zona así cubierta, siendo cubierta la superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) completamente por el componente electrónico (10), c) calentamiento del material de soldadura (13) para fabricar una unión soldada entre la placa portadora (16) y el al menos un componente electrónico (10), caracterizado por que, en la etapa b), o tras ella, el al menos un componente electrónico (10) se fija adicionalmente por medio de puntos adhesivos (4) a al menos una esquina del componente electrónico (10) en la placa portadora (16), estando la temperatura de curación de los puntos adhesivos (4) por debajo de la temperatura de fusión de una pasta de soldar (5) aplicada sobre la superficie de contacto de placa portadora, presentando el componente electrónico (10) una carcasa QFN.

Description

DESCRIPCIÓN
Estructuración de la máscara resistente a la soldadura de placas de circuito impreso para mejorar el resultado de la soldadura
La invención se refiere a un procedimiento para unir por soldadura al menos un componente electrónico con al menos una placa portadora.
La aplicación de componentes electrónicos a placas de soporte, por ejemplo, placas impresas, es una operación requerida muy a menudo en la fabricación de circuitos electrónicos. Las placas impresas presentan a este respecto generalmente pistas conductoras que unen entre sí puntos de contacto individuales o diversos, conectándose componentes electrónicos individuales con los puntos de contacto eléctrico. La conexión puede desarrollar varios aspectos como, por ejemplo, una conexión eléctrica, mecánica y/o térmica.
Por el estado de la técnica se conocen diferentes métodos con ayuda de los cuales se puede realizar una unión de un componente electrónico con una placa portadora. Así, por ejemplo, las superficies de contacto de componentes eléctricos individuales, en lo que sigue designados como superficies de contacto de componente, pueden soldarse con superficies de contacto (en lo que sigue designadas como superficies de contacto de placa portadora) en las placas portadoras.
Por los documentos JP 2012089748 A y US 4164778 A se conocen procedimientos para la unión por soldadura de componentes electrónicos con una placa portadora. El documento EP 0 996 317 A1 se refiere asimismo a un procedimiento para la unión por soldadura y hace referencia a la influencia de la tensión superficial de una soldadura fundida en la configuración de la unión soldada. El documento US 2009/0056985 A1 se refiere a un procedimiento para la fabricación de un dispositivo eléctrico, pudiendo sobreimprimirse a este respecto las uniones soldadas. El documento US 5085364 A se refiere también a una unión por soldadura de componentes, haciéndose referencia a este respecto a la posibilidad de uso de un adhesivo.
En este punto, hay que hacer referencia al procedimiento SMT (tecnología de montaje en superficie), en el que las conexiones eléctricas o superficies de contacto del componente electrónico, así como las correspondientes superficies de contacto de la placa portadora se encuentran en cada caso en su superficie y los componentes electrónicos únicamente tienen que ser fijados a la superficie de la placa portadora y se puede prescindir de la previsión de orificios pasantes. Las superficies de contacto de la placa portadora se cubren en este sentido primeramente con un agente de soldadura, generalmente una pasta de soldar. A continuación, se procede al equipamiento de la placa portadora con componentes electrónicos individuales.
Para la fabricación de una conexión eléctrica y/o térmica y/o mecánica duradera de los componentes electrónicos con la placa portadora se conoce, por ejemplo, el procedimiento de soldadura por refusión (que puede ser aplicado en la presente invención), en la que la pasta de soldar y las superficies de contacto, tras el equipamiento con los componentes electrónicos, se calientan de tal modo que la pasta de soldar se funde y se une con las superficies de contacto de la placa portadora, así como del respectivo componente electrónico.
En el procedimiento SMT clásico, una pasta de soldar contiene tanto producto de soldar (que une de manera duradera las superficies de contacto implicadas) como agente fundente que mejora la capacidad de soldadura (en particular el comportamiento fundente y de humectación) del producto de soldar. La pasta de soldar suele aplicarse a una placa portadora en forma de depósitos de soldadura en un proceso de serigrafía o impresión de máscara antes de que se coloquen encima los componentes electrónicos. Las formas de los depósitos de soldadura siguen a este respecto en general la forma de correspondientes superficies de contacto de placa portadora, de tal modo que la pasta únicamente se aplica a las superficies de contacto de placa portadora. Área y altura (o espesor) del depósito de soldadura determinan el volumen del depósito de soldadura y, por tanto, la cantidad aplicada de pasta de soldar. Para poder adaptar la cantidad de pasta de soldar en un depósito de soldadura a diferentes requisitos (que, por ejemplo, pueden estar condicionados por el peso o la solicitación mecánica de los componentes electrónicos), se conocen por el estado de la técnica procesos de serigrafía e impresión de máscaras que hacen posibles las diferentes alturas o espesores de los depósitos de soldadura, por medio de lo cual se pueden humectar respectivas superficies de contacto con cantidades de productos de soldadura adaptadas especialmente. Los procesos de serigrafía o de impresión de máscaras optimizados de este modo son extremadamente costosos.
Es, por tanto, un objetivo de la invención crear una posibilidad alternativa para adaptar selectivamente la cantidad de soldadura a las superficies de contacto para permitir una unión mejorada de superficies de contacto de componentes electrónicos con superficies de contacto de placas portadoras.
Este objetivo se consigue con un procedimiento según la reivindicación 1. Esto es ventajoso cuando se utilizan componentes electrónicos sin conexiones sobresalientes, los llamados plomos (estos componentes se denominan entonces sin plomo), que se benefician particularmente del uso de superficies de contacto auxiliares. Como componentes electrónicos sin cables, los componentes electrónicos presentan una carcasa QFN (quad-flat no-leads). Con ayuda de las características de acuerdo con la invención es posible elevar la cantidad de soldadura en una superficie de contacto aplicándose pasta de soldar más allá de la respectiva superficie de contacto de placa portadora a la capa de barniz resistente a la soldadura. La superficie de contacto auxiliar permite captar producto de soldadura fundido aplicado sobre la capa de barniz resistente a la soldadura y llevarlo a la superficie de contacto de placa portadora. Este efecto se debe a la tensión superficial del producto de soldadura fundido, por medio de lo cual actúan fuerzas que atraen producto de soldadura fundido que se encuentra en la capa de barniz resistente a la soldadura, que se encuentra en el entorno de la superficie de contacto auxiliar, hacia la superficie de contacto auxiliar y, por tanto, hacia la adyacente superficie de contacto de placa portadora. Este efecto puede ser particularmente ventajoso en componentes electrónicos que cubren por completo la superficie de contacto de placa portadora, ya que la supervisión de la unión soldada (que sería difícil debido al solapamiento) puede omitirse gracias al suministro fiable de cantidades suficientes de producto de soldadura. Puede ejercerse una influencia específica sobre la cantidad de soldadura en una superficie de contacto mediante la denominada "sobreimpresión" de la respectiva superficie de contacto, es decir, una aplicación de pasta de soldar más allá de la respectiva superficie de contacto cobre una capa de barniz resistente a la soldadura que rodea la superficie de contacto, influyendo esencialmente la extensión de la "zona sin contacto" adicional sobreimpresa en la afluencia adicional de producto soldadura a la respectiva superficie de contacto. En otras palabras, se puede influir específicamente en la cantidad de producto de soldadura aumentando significativamente el área imprimible. Para ello es esencial la presencia de la superficie de contacto auxiliar, ya que, en caso contrario, solo se pueden aproximar pequeñas cantidades de producto de soldadura a las superficies de contacto y, además, pueden quedar residuos de producto de soldadura sueltos en la capa de barniz resistente que, en determinadas circunstancias, podrían provocar cortocircuitos. Además, la superficie de contacto auxiliar puede utilizarse para inferir la temperatura de un componente electrónico conectado con la superficie de contacto de placa portadora. A este respecto, se puede tratar, por ejemplo, de la temperatura de capa de bloqueo de un LED.
Por el término de "escotadura tipo canal" se entiende a este respecto una escotadura en la barniz resistente a la soldadura que forma un canal funcional para aproximar producto de soldar en estado fundido a la superficie de contacto de placa portadora. Más adelante se abordarán con mayor detalle formas geométricas particularmente apropiadas. La anchura de tal canal es preferentemente de al menos 80 pm. Lógicamente, se sobreentiende que la invención también puede utilizarse para varias superficies de contacto de placa portadora que pueden estar asociadas a uno o varios componentes electrónicos. Una superficie humectable en el sentido de la invención es una superficie que puede ser humedecida con producto de soldar (o agente de soldadura), de tal modo que, al enfriarse el producto de soldar se puede fabricar una unión firme entre la superficie y el producto de soldar.
En una forma de realización preferente de la invención, puede estar previsto que la superficie de contacto auxiliar contacte la superficie de contacto de placa portadora a lo largo de como máximo el 5 %, el 10 %, el 15 % o el 20 % de la extensión de la superficie de contacto de placa portadora. El efecto de la superficie de contacto auxiliar como suministradora de producto de soldar adicional puede desarrollarse así de manera particularmente efectiva. En particular, puede estar previsto que el área de la superficie de contacto auxiliar sea de entre el 10% y el 50%, preferentemente entre el 30 % y el 50 % del área de la superficie de contacto de placa portadora.
En un perfeccionamiento particularmente útil de la invención, la superficie de contacto auxiliar es esencialmente triangular, preferentemente está formado como triángulo isósceles. Alternativamente, la superficie de contacto auxiliar puede tener forma esencialmente rectangular. Por el término "esencialmente" debe entenderse en este contexto una forma que se puede reconocer esencialmente como tal. Por ejemplo, una superficie rectangular con esquinas redondeadas sigue considerándose una superficie esencialmente rectangular en el sentido de la invención. También son concebibles escotaduras como forma semicircular o arqueada.
En un perfeccionamiento útil de la invención, la superficie de contacto auxiliar presenta una estructura simétrica en torno a un eje de simetría, estando orientado el eje de simetría de manera esencialmente normal a la zona de la extensión de la superficie de contacto de placa portadora en la que la superficie de contacto auxiliar contacta la superficie de contacto de placa portadora. La superficie de contacto auxiliar se adentra, por tanto, en particular medida en la zona que rodea la superficie de contacto de placa portadora, que está revestida con la barniz resistente a la soldadura.
En una forma de realización preferente de la invención, las superficies de contacto (es decir, las superficies de contacto de placa portadora, las superficies de contacto de componentes y las superficies de contacto auxiliares) están revestidas de estaño, plata y/u oro. La capa de estaño, plata y/u oro protege la superficie de contacto de la corrosión y puede aplicarse y cubrir de forma protectora otras capas eléctricamente conductoras situadas debajo (de la superficie protectora de estaño, plata y/u oro). En el caso de las placas portadoras, estas capas dispuestas por debajo suelen ser capas de cobre que están dispuestas sobre material portante eléctricamente aislante. En el caso de los componentes, las capas dispuestas debajo pueden ser de una gran variedad de materiales, como aluminio, cobre, aleación de hierro, níquel y/o diversos materiales semiconductores.
De acuerdo con una variante particularmente sencilla y económica de la invención, la superficie de contacto de placa portadora puede estar configurada sobre un conducto de alimentación a la superficie de contacto de placa portadora.
Para establecer específicamente o elevar adicionalmente la cantidad de producto de soldar que se puede suministrar a la superficie de contacto de placa portadora, en un perfeccionamiento útil de la invención, puede estar previsto que una, preferentemente dos, de manera particularmente preferente varias superficies de contacto auxiliar contacten la superficie de contacto de placa portadora.
De acuerdo con la invención está previsto que el al menos un componente electrónico esté fijado adicionalmente por medio de puntos adhesivos a la placa portadora, situándose la temperatura de curación de los puntos adhesivos (o del adhesivo) por debajo de la temperatura de fusión de una pasta de soldar aplicada sobre la superficie de contacto de placa portadora. Esto permite una fijación del componente electrónico de manera particularmente estable en la posición.
La invención se refiere a un procedimiento para unir por soldadura al menos un componente electrónico con al menos una placa portadora según la reivindicación 1.
La pasta de soldar se imprime a este respecto de tal modo más allá de la superficie de contacto de placa portadora (o se suministra correspondientemente un agente de soldadura), que la superficie de contacto auxiliar puede "capturar" pasta de soldar fundida y aproximarla a la superficie de contacto de placa portadora y, por tanto, a la correspondiente superficie de contacto de componente. Normalmente, la pasta de soldar se expone durante el proceso de fusión a temperaturas superiores a 180 °C, en particular superiores a 183 °C (en el caso de las pastas de soldar que contienen plomo) o superiores a 215 °C, en particular superiores a 217 °C (en el caso de las pastas de soldar sin plomo). Las temperaturas superiores a 250 °C son perjudiciales para algunos componentes electrónicos, lo que significa que la temperatura máxima alcanzable suele estar limitada a 250 °C. La pasta de soldar a este respecto se funde, los agentes fundentes contenidos en la pasta de soldar se evaporan al menos parcialmente y el producto de soldar que se encuentra en la superficie de contacto de placa portadora y en su entorno (en el marco de esta descripción, por el término producto de soldar se entiende la parte de la pasta de soldar o del agente de soldar que es eléctricamente conductora y no se evapora durante el calentamiento) se fija a la superficie de contacto de placa portadora. Generalmente para ello se pueden emplear cualesquiera pastas de soldar. Son ejemplos pastas de soldar conocidas como SAC305 (una aleación sin plomo compuesta aproximadamente de un 96,5 % de estaño, un 3 % de plata y 0,5 % de cobre) o aleaciones bajas de plata como, por ejemplo, SAC0105 o aleaciones que contienen bismuto, cobalto o manganeso. Las pastas de soldar también pueden diferir entre sí en cuanto a los agentes fundentes utilizados o su composición.
En un perfeccionamiento útil del procedimiento de acuerdo con la invención, la pasta de soldar aplicada en la etapa a) a la al menos una superficie de contacto puede cubrir una superficie de al menos el 120 %, preferentemente al menos el 150 % del área de la superficie de contacto de placa portadora. Por ello, la pasta de soldar se aplica a la superficie de contacto de placa portadora y más allá de esta a la placa portadora.
Para elevar la cantidad de producto de soldar en la superficie de contacto de placa portadora, está previsto que, en la etapa a), sea cubierta al menos toda la superficie de contacto auxiliar con pasta de soldar. Además, está previsto que, en la etapa a), la pasta de soldar sea aplicada más allá de la superficie de contacto auxiliar. A este respecto, la superficie cubierta más allá del contacto auxiliar con pasta de soldar presenta un área de al menos el 100%, de manera particularmente preferente de al menos el 200 % del área de la superficie de contacto auxiliar.
En una forma de realización útil de la invención, la superficie de contacto auxiliar contacta la superficie de contacto de placa portadora a lo largo de como máximo el 5 %, el 10 %, el 15 % o el 20 % de la extensión de la superficie de contacto de placa portadora. La extensión de la superficie de contacto de placa portadora está delimitada generalmente por la capa de barniz resistente a la soldadura que rodea la superficie de contacto de placa portadora, correspondiéndose la línea perimetral en la zona en la que la capa de barniz resistente a la soldadura es interrumpida por la superficie de contacto auxiliar con una prolongación de los bordes contiguos a la superficie de contacto auxiliar de la superficie de contacto de placa portadora.
En un perfeccionamiento útil de la invención, el área de la superficie de contacto auxiliar es de entre el 10 % y el 50 %, preferentemente de entre el 30 % y el 50 % del área de la superficie de contacto de placa portadora.
Está previsto que en la etapa b) la superficie de contacto de placa portadora sea cubierta completamente por el componente electrónico. La función de la superficie de contacto auxiliar es a este respecto especialmente importante.
Además, puede estar previsto que la superficie de contacto auxiliar esté formada de manera esencialmente triangular, preferentemente como triángulo isósceles. Alternativamente, la superficie de contacto auxiliar puede tener forma, por ejemplo, esencialmente rectangular.
En una variante particularmente ventajosa de la invención, puede estar previsto que la superficie de contacto auxiliar presente una estructura simétrica en torno a un eje de simetría, estando orientado el eje de simetría de manera esencialmente normal a la zona de la extensión de la superficie de contacto de placa portadora en la que la superficie de contacto auxiliar contacta la superficie de contacto de placa portadora.
Además, puede estar previsto que las superficies de contacto estén revestidas de estaño, plata y/u oro.
En una variante particularmente útil del procedimiento de acuerdo con la invención, la superficie de contacto de placa portadora puede estar configurada sobre un conducto de alimentación a la superficie de contacto de placa portadora. Para establecer específicamente o elevar adicionalmente la cantidad de producto de soldar que se puede suministrar a la superficie de contacto de placa portadora, en un perfeccionamiento útil del procedimiento de acuerdo con la invención, puede estar previsto que una, preferentemente dos, de manera particularmente preferente varias superficies de contacto auxiliar contacten la superficie de contacto de placa portadora.
De acuerdo con la invención, está previsto que el al menos un componente electrónico esté fijado adicionalmente por medio de puntos adhesivos a la placa portadora. Esto permite una fijación del componente electrónico de manera particularmente estable en la posición.
A este respecto, está previsto que la temperatura de curación de los puntos adhesivos esté por debajo de la temperatura de fusión de una pasta de soldar aplicada sobre la superficie de contacto de placa portadora, por medio de lo cual se puede garantizar una curación del adhesivo o los puntos adhesivos antes de la fusión de la pasta de soldar y se puede prevenir una difusión del componente electrónico durante el proceso de fusión de la pasta de soldar. La invención con diseños y ventajas adicionales se explica a continuación con más detalle con ayuda de una forma de realización a modo de ejemplo, no limitante, y que se ilustra en las figuras. En este sentido, muestra
la Figura 1, una vista superior de una placa portadora con tres superficies de contacto de placa portadora y conductos de alimentación,
la Figura 2, un componente electrónico para la fijación en la placa portadora,
la Figura 3a, una vista superior de la placa portadora de la figura 1 con un componente electrónico que se ha de montar en ella,
la Figura 3b, una representación en sección de la placa portadora a lo largo de la línea de corte AA de la figura 3a, la Figura 4a, una vista superior de la placa portadora de la figura 3a con un componente electrónico fijado en ella durante una operación de fusión,
la Figura 4b, una representación en sección de la placa portadora a lo largo de la línea de corte AA de la figura 4a, la Figura 5a, una vista superior de la placa portadora de la figura 4a tras el proceso de fusión,
la Figura 5b, una representación en sección de la placa portadora a lo largo de la línea de corte AA de la figura 5a, la Figura 6a, una vista superior de un sistema que comprende una placa portadora y al menos un componente electrónico montado en la placa portadora que se puede fabricar con un procedimiento de acuerdo con la invención, la Figura 6b, una representación en sección de la placa portadora a lo largo de la línea de corte AA de la figura 6a, la Figura 7a, una vista de fragmento de una superficie de contacto de placa portadora con una zona que rodea las superficies de contacto de placa portadora durante un proceso de fusión,
la Figura 7b, una vista lateral de la placa portadora perteneciente a la figura 7a durante el proceso de fusión, la Figura 8, la placa portadora de acuerdo con la figura 7a tras el proceso de fusión,
la Figura 9a, una vista de fragmento de una superficie de contacto auxiliar durante una operación de fusión, y la Figura 9b, una vista de fragmento de una superficie de contacto auxiliar tras una operación de fusión.
A continuación, se explican con más detalle las desventajas del estado de la técnica en las figuras 1 a 5b. En las figuras, a menos que se indique lo contrario, las mismas características están etiquetadas con las mismas referencias. La figura 1 muestra una vista superior de una placa portadora 1 que presenta tres superficies de contacto de placa portadora 2 y, en cada caso, dos conductos de alimentación 13 que conducen a las superficies de contacto de placa portadora 2. Esta placa portadora 1 se corresponde con una placa portadora como se conoce por el estado de la técnica.
La figura 2 muestra una vista superior de un componente electrónico 10 que se debe fijar a la placa portadora 1. La figura 3a muestra una vista superior de un fragmento de la placa portadora 1, indicándose la posición del componente electrónico 10 que se ha de fijar en ella mediante una línea discontinua. Adicionalmente, se pueden reconocer puntos adhesivos 4 con ayuda de los cuales el componente electrónico 10 debe fijarse a la placa portadora 1. Las superficies de contacto de placa portadora 2 están impresas generosamente con pasta de soldar 5, de tal modo que estas son cubiertas prácticamente por completo por la pasta de soldar 5 y la pasta de soldar 5 se extiende más allá de la superficie de contacto 2. Las superficies de contacto de placa portadora 2 están configuradas en cada caso como parte de una superficie de cobre 17 (que está revestida preferentemente con plata, estaño y/u oro) y que están cubiertas en sus zonas marginales con una capa de barniz resistente a la soldadura 12 (véase figura 3b). Las superficies de contacto de placa portadora 2 están delimitadas por la capa de barniz resistente a la soldadura 12.
La figura 3b muestra una representación en sección de la placa portadora 1 a lo largo de la línea de corte AA de la figura 3a, pudiendo reconocerse en ella el componente electrónico 10, que está posicionado por encima de la placa portadora 1. El componente electrónico 10 presenta superficies de contacto que en lo que sigue se designan como superficies de contacto de componente 11 y están concebidas para ser unidas por medio de la pasta de soldar 5 o producto de soldar contenido en ella con superficies de contacto de placa portadora 2. La figura 4a muestra una vista superior de la placa portadora 1 de la figura 3a, estando instalado el componente electrónico 10 ya en la placa portadora 1. La pasta de soldar 5, en determinadas circunstancias, es aplastada dentro por la colocación del componente electrónico 10, de tal modo que se puede formar una capa continua de pasta de soldar 5. En el ejemplo de acuerdo con la figura 4b, que muestra una representación en sección de la placa portadora 1 a lo largo de la línea de corte AA de la figura 4a, es insignificante la deformación de la pasta de soldar 5 que se ha producido por el equipamiento con el componente electrónico 10. Un procedimiento conocido por el estado de la técnica para la aplicación de la pasta de soldar 5 es el proceso de impresión por estarcido, que permite la aplicación de formas particularmente exactas (la tolerancia es de aproximadamente 30 pm) de depósitos de soldadura con altura constante.
La figura 5a muestra una vista superior de la placa portadora 1 de la figura 4a tras el proceso de fusión, pudiendo reconocerse un residuo de producto de soldar suelto que se encuentra sobre la placa portadora 1 en forma de una perla de soldadura 9. Este residuo de producto de soldadura está en relación con una unión por soldadura incompleta (tercera zona de contacto 8) que se puede apreciar en la figura 5b, en la que se muestra una representación en sección de la placa portadora 1 a lo largo de la línea de corte AA de la figura 5a. Las superficies de contacto de componente 11 del componente electrónico 10 se encuentran a este respecto por encima de correspondientes superficies de contacto de placa portadora 2. Si se compara la figura 4b con la figura 5b, se puede ver claramente que el volumen del producto de soldar 15 que se encuentra en las superficies de contacto de placa portadora es inferior al volumen de la pasta de soldar 5 antes del proceso de fusión. Esta diferencia está provocada parcialmente por evaporación de agente fundente contenido en la pasta de soldar 5. Otra causa, en el ejemplo mostrado de acuerdo con la figura 5b, consiste en que una parte del producto de soldar se ha soltado en forma de una perla de soldadura 9 de la superficie de contacto de placa portadora 2. La perla de soldadura 9 se ha formado en una zona en la capa de barniz resistente a la soldadura 12 que se encuentra a tal distancia de una superficie de contacto que el producto de soldar 15 que se encuentra en esta zona ya no puede fluir a la superficie de contacto más cercana y, por el contrario, forma perlas de soldadura 9, que se encuentran en la capa de barniz resistente a la soldadura 12, liberadas de las superficies de contacto. Tales perlas de soldadura 9 no son deseables, ya que, por un lado, reducen la cantidad de producto de soldadura 15 en los puntos de contacto y, por otro, representan una fuente de errores, ya que estas perlas de soldadura 9 se sueltan de la capa de barniz resistente a la soldadura 12 y pueden provocar cortocircuitos. Para ilustrar el problema de la pérdida de volumen de la pasta de soldar 5 durante el proceso de fusión y enfriamiento, se muestran tres zonas de contacto 6 a 8 a modo de ejemplo que se van a discutir brevemente a continuación.
Una primera zona de contacto 6 muestra una superficie de contacto de placa portadora 2 o superficie de contacto de componente 11 solo parcialmente soldada. La conductividad eléctrica de la unión de las superficies de contacto ciertamente está garantizada con ello, sin embargo, la resistencia eléctrica aumenta debido al estrechamiento de la sección transversal de la unión soldada y la conexión térmica y mecánica se deteriora. El estrechamiento de la sección transversal también conlleva una reducción de la capacidad de carga mecánica de la unión soldada. Una segunda zona de contacto 7 muestra una junta de soldadura con inclusiones de aire (soplos) que reducen la sección transversal efectiva de la unión soldada y cuyos efectos son esencialmente análogos a la reducción de la sección transversal de acuerdo con la primera zona de contacto 6. Las inclusiones de aire o agente fundente en las uniones soldadas son particularmente problemáticas, ya que apenas son reconocibles. Una tercera zona de contacto 8 muestra un escenario en el que el producto de soldar 15 se ha retraído de una superficie de contacto de componente 11 en tal medida que un intersticio continuo impide la conexión eléctrica con la superficie de contacto de placa portadora 2 situada enfrente y una parte del producto de soldar faltante 15 se encuentra en forma de la anteriormente mencionada perla de soldadura 9 sobre la capa de barniz resistente a la soldadura 12.
La figura 6a muestra una vista superior de un sistema que comprende una placa portadora 16 (véase figura 6b) y al menos un componente electrónico 10 montado en la placa portadora 16, indicándose la posición del componente electrónico 10 con una línea discontinua. La estructura de la placa portadora 16 en este ejemplo mostrado coincide con la de la placa portadora 1 del estado de la técnica anteriormente expuesto, con excepción de escotaduras de acuerdo con la invención que constituyen contactos auxiliares 3a y 3b y se van a describir con más detalle a continuación. Así, la placa portadora 16 presenta superficies de contacto de placa portadora 2, presentando el componente electrónico 10 correspondientes superficies de contacto de componente 11 (véanse figuras 6b, 7b y 8), estando las superficies de contacto de placa portadora 2 completamente cubiertas por el componente electrónico 10 y por una capa de barniz resistente a la soldadura 12 que delimita las superficies de contacto de placa portadora 2, estando previstas en la capa de barniz resistente a la soldadura 12 en este ejemplo cuatro escotaduras tipo canal que configuran en cada caso superficies de contacto auxiliar 3a o 3b. Las superficies de contacto auxiliar 3a o 3b contactan las superficies de contacto de placa portadora 2, presentando al menos las superficies de contacto de placa portadora 2, las superficies de contacto de componente 11 y las superficies de contacto auxiliar 3a, o 3b una superficie humedecible. La extensión de las superficies de contacto de placa portadora 2 está delimitada generalmente por la capa de barniz resistente a la soldadura 12 que rodea la superficie de contacto de placa portadora 2. En la zona en la que la capa de barniz resistente a la soldadura 12 es interrumpida por la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b, se puede diferenciar la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b de la superficie de contacto de placa portadora 2, prolongándose idealmente los bordes de las superficies de contacto de placa portadora 2 que conducen hacia la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b. En las figuras 6a, 7a y 9a se indica esto mediante una línea discontinua. La superficie de contacto auxiliar 3, por tanto, puede estar configurada de una sola pieza con la superficie de contacto de placa portadora 2 y configurar una superficie continua, esto es incluso ventajoso. Sin embargo, la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b se diferencia de la superficie de contacto de placa portadora 2 en que la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b cumple una función completamente diferente y no está concebida para unirse directamente con una superficie de contacto de componente 11. Por el contrario, la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b sirve, como se ha mencionado al principio, para llevar producto de soldar 15 (véase figura 8) a una unión de soldadura que se encuentra cerca de la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b. Con este fin, la superficie de contacto auxiliar 3a o 3b se configura con ayuda de una escotadura tipo canal en la capa de barniz resistente a la soldadura 12, que preferentemente no es solapada por una superficie de contacto de componente 11. A este respecto, es ventajoso si la superficie de contacto auxiliar 3 contacta la superficie de contacto de placa portadora 2 a lo largo de un máximo del 5 %, el 10 %, el 15 % o el 20 % de la extensión de la superficie de contacto de placa portadora 2. La placa portadora 16 presenta tres superficies de contacto de placa portadora 2, disponiendo una superficie de contacto de placa portadora 2a de dos superficies de contacto auxiliar 3a que están formadas preferentemente como triángulo isósceles. Otra superficie de contacto de placa portadora 2b presenta también dos superficies de contacto auxiliar 3a o 3b, estando configurada la superficie de contacto auxiliar 3b sobre un conducto de alimentación y estando formada rectangularmente. Todas las superficies de contacto están configuradas a este respecto preferentemente como superficies cobreadas.
La figura 6b muestra una representación en sección de la placa portadora 16 a lo largo de la línea de corte AA de la figura 6a. En ella se representa el componente electrónico 10 que está situado por encima de la placa portadora 16 para colocarse sobre la placa portadora 16. Las superficies de contacto de placa portadora 2a y 2b pueden ser sobreimpresas generosamente con pasta de soldar 5, ya que las superficies de contacto auxiliar 3a y 3b previenen la formación de residuos de producto de soldar sueltos y proporcionan suficiente producto de soldar 15 (véase la figura 8) para compensar la reducción de volumen provocada por la evaporación de agente fundente o proporcionar a los componentes con mayor necesidad de material de soldar suficiente producto de soldar 15 sin tener que utilizar para ello costosas plantillas escalonadas. Como componentes que requieren material de soldadura adicional se pueden mencionar, por ejemplo, los enchufes, en particular las uniones de enchufe eléctricas, que presentan una necesidad de material de soldar significativamente mayor como, por ejemplo, los componentes QFP (quad fíat package), y que hasta ahora solo podían abastecerse de suficiente material de soldar mediante plantillas escalonadas especialmente adaptadas. La invención se puede combinar de manera particularmente ventajosa con la tecnología Fine-Pitch, en la que las distancias entre superficies de contacto y/o pins son particularmente reducidas. Por un lado, la invención permite la especificación precisa o la aplicación de material de soldar adicional 15 a una unión. Por otro lado, se previene la formación de perlas de soldadura 9, que pueden causar cortocircuitos debido a los defectos generados por ello.
La figura 7a muestra una vista de fragmento de una superficie de contacto de placa portadora 2 con una zona que rodea las superficies de contacto de placa portadora 2 durante un proceso de fusión, Una zona impresa con pasta de soldar 5 se indica en ella con una línea discontinua cerrada, cubriendo esta zona impresa por completo la superficie de contacto de placa portadora 2b, así como la superficie de contacto auxiliar 3a. Si se funde la pasta de soldar, por ejemplo, de acuerdo con el procedimiento de soldadura por refusión, se acumula producto de soldar en las superficies de contacto, capturándose el producto de soldar aplicado a la capa de barniz resistente a la soldadura con ayuda de las superficies de contacto auxiliar 3a y 3b. La dirección del flujo del producto de soldar "capturado" se muestra con símbolos de flechas en la figura 7a. La figura 7a ilustra el proceso de fusión en la placa portadora 16 en una vista lateral de la placa portadora 16 de la figura 7a, estando posicionado el componente electrónico 10 ya en la placa portadora 16.
La figura 8 muestra la placa portadora 16 de acuerdo con la figura 7a tras el proceso de fusión. En ella, el producto de soldar 15 ya ha fluido por completo y sin residuos a las superficies de contacto de placa portadora 2, de tal modo que las superficies de contacto de componente 11 están unidas con las correspondientes superficies de contacto de placa portadora 2. Las desventajas del estado de la técnica descritas al principio pueden ser superadas, por tanto, por la invención.
La figura 9a muestra una vista de fragmento de la superficie de contacto auxiliar 3a en la superficie de contacto de placa portadora 2a durante un proceso de fusión, indicándose el flujo de la pasta de soldar fundida 5 hacia la superficie de contacto auxiliar 3a y la superficie de contacto de placa portadora 2a mediante símbolos de flechas. La figura 9b muestra la vista de fragmento de la figura 9a después de que toda la pasta de soldar 5 ya se haya licuado y se haya adherido a la superficie de contacto auxiliar 3a y la superficie de contacto de placa portadora 2a. La tensión superficial del producto de soldar fundido 15 hace que la cantidad del producto de soldar 15 que se encuentra en la superficie de contacto auxiliar 3 aumente hacia la superficie de contacto de placa portadora 2a. Esto está simbolizado en la figura 9b mediante símbolos de flecha que están separados entre sí por líneas de nivel discontinuas con forma de arco circular.
Por supuesto, pueden disponerse dos o más componentes electrónicos 10 en la placa portadora 16. También se puede adaptar el número de superficies de contacto auxiliar 3 individualmente a los requisitos de distintos componentes. Además, según el procedimiento de acuerdo con la invención, se prevén puntos adhesivos 4 (véanse las figuras 3a, 4a y 5a, relativas al estado de la técnica), con cuya ayuda se fijan componentes electrónicos 10.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para unir por soldadura al menos un componente electrónico (10) a al menos una placa portadora (16), presentando la placa portadora (16) al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) y el componente electrónico (10) al menos una correspondiente superficie de contacto de componente (11), estando rodeada la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) al menos por una capa de barniz resistente a la soldadura (12) que delimita la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b), estando prevista en la capa de barniz resistente a la soldadura (12) al menos una escotadura tipo canal a través de la cual está configurada al menos una superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) que hace contacto con la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b), presentando al menos la superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b), la superficie de contacto de componente (11) y la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) una superficie humedecible, que comprende las siguientes etapas:
a) aplicación de pasta de soldar (5) sobre la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) y más allá de esta, cubriéndose toda la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) con pasta de soldar (5), así como aplicándose pasta de soldar (5) más allá de la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b), ocupando la superficie cubierta con pasta de soldar (5) más allá de la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b) un área de al menos el 100 %, de manera particularmente preferente de al menos el 200 % del área de la superficie de contacto auxiliar (3a, 3b), b) colocequipar la placa portadora (2, 2a, 2b) con el al menos un componente electrónico (10), cubriendo la superficie de contacto de componente (11) la correspondiente superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) al menos parcialmente y sobresaliendo la superficie de contacto auxiliar (3) más allá de la zona así cubierta, siendo cubierta la superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) completamente por el componente electrónico (10), c) calentamiento del material de soldadura (13) para fabricar una unión soldada entre la placa portadora (16) y el al menos un componente electrónico (10), caracterizado por que, en la etapa b), o tras ella, el al menos un componente electrónico (10) se fija adicionalmente por medio de puntos adhesivos (4) a al menos una esquina del componente electrónico (10) en la placa portadora (16), estando la temperatura de curación de los puntos adhesivos (4) por debajo de la temperatura de fusión de una pasta de soldar (5) aplicada sobre la superficie de contacto de placa portadora, presentando el componente electrónico (10) una carcasa QFN.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la pasta de soldar (5) aplicada en la etapa a) a la al menos una superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b) cubre una superficie de al menos el 120 %, preferentemente al menos el 150 % del área de la superficie de contacto de placa portadora (2, 2a, 2b).
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