PL210908B1 - Sposób dołączania elementów elektronicznych do obwodów drukowanych, układów hybrydowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób dołączania elementów elektronicznych do obwodów drukowanych, układów hybrydowych, w montażu powierzchniowym, w którym końcówki elementów i pola połączeniowe pokryte są plastycznym, elektrycznie przewodzącym materiałem, zwłaszcza lutem.

Znane są sposoby dołączania elementów elektronicznych do obwodów drukowanych czy też układów hybrydowych jak lutowanie czy klejenie, przy czym najbardziej rozpowszechnione jest lutowanie. Sposób lutowania polega na tym, że zbliża się lub doprowadza do kontaktu końcówki lutownicze elementów elektronicznych do pól lutowniczych. Na pole lutownicze i końcówkę doprowadza się roztopiony lut co prowadzi do ich nagrzania i stworzenia połączeń lutowanych między polami lutowniczymi a końcówkami elementów. Dołączenie elementów wymaga stosowania topników usuwających tlenki metali z powierzchni lutu i podgrzania dołączonych elementów elektronicznych do temperatury wyższej o 20°C - 30°C od temperatury topnienia lutu.

Znany jest sposób lutowania według opisu DE 4123987, w którym podgrzewa się wstępnie w piecu element i cał y obwód drukowany do temperatury niż szej od temperatury topnienia lutu i lokalnie podgrzewa się cały element łączony za pomocą grotu lutowniczego specjalnie ukształtowanego, tak aby był kształtem dopasowany do elementów łączonych. Grot podgrzewa się indukcyjnie. Lutowanie to charakteryzuje się tym, że podgrzewany jest cały element łączony: korpus i wyprowadzenia, co jest poważną wadą.

Znany jest według opisu US 3995845 A sposób zgrzewania ultradźwiękami wyprowadzeń drutowych między strukturą półprzewodnikową układu scalonego a tzw. ażurem wyprowadzeń. Podczas tego zgrzewania następuje odkształcenie plastyczne łączonych materiałów, co prowadzi do zbliżenia tych materiałów na odległość atomową i trwałym ich połączeniu na skutek działania sił atomowych. W trakcie zgrzewania ultradź wię kowego nie następuje topienie łączonych materiałów, a materiał y łączy się bezpośrednio, bez wprowadzania materiałów dodatkowych, np. lutu.

Celem wynalazku jest by tlenki były usuwane z powierzchni lutu bez użycia szkodliwych dla środowiska topników oraz aby elementy lutowane nie musiały być podgrzewane do wysokiej temperatury.

Istota wynalazku polega na tym, że w celu podgrzania końcówki połączeniowe i pola połączeniowe po dociśnięciu wprawia się w drgania ultradźwiękowe względem siebie za pomocą uchwytu ze źródłem drgań ultradźwiękowych. Proces przeprowadza się w zakresie temperatur zewnętrznych od temperatury pokojowej do temperatur niższych od temperatury topnienia materiału połączeniowego. Drgania ultradźwiękowe prowadzi się w kierunku prostopadłym do powierzchni pól połączeniowych, równoległym do powierzchni pól połączeniowych, w złożeniu kierunku równoległego i prostopadłego do powierzchni pól połączeniowych.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się obniżoną temperaturą procesu i nie wymaga używania topników.

Sposób jest przedstawiony przykładowo na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie usytuowanie względem siebie elementów lutowanych i przyrządu lutowniczego, a fig.2 - przyrząd lutowniczy w widoku z boku.

Zgodnie ze sposobem realizowanym przykładowo końcówki połączeniowe 3, lutownicze, elementu elektronicznego 1 przeznaczonego do montażu powierzchniowego, a także powierzchnie połączeniowe 4, lutownicze, obwodu drukowanego 5 pokrywa się lutem, który jest plastycznym, elektrycznie przewodzącym materiałem połączeniowym. Czynności te są wykonywane przez producentów elementów elektronicznych i obwodów drukowanych. Element elektroniczny 1 umieszcza się w uchwycie 2 który, jak to wynika z fig. 2, jest zamocowany na końcu koncentratora 7, nad stolikiem montażowym 6, na którym jest obwód drukowany 5. Za pomocą uchwytu 2 dociska się końcówki lutownicze do pola lutowniczego. Na drugim końcu koncentratora 7 jest zamocowane źródło drgań ultradźwiękowych 8, za pomocą którego wprawia się w drgania ultradźwiękowe element elektroniczny 1 względem obwodu drukowanego 5 za pośrednictwem koncentratora 7, zamocowanego do dźwigni 9, która jest stabilnie utwierdzona. Uchwyt 2 wykonuje wraz z elementem elektronicznym 1 drgania w kierunku równoległym do powierzchni obwodu drukowanego 5, powodując tarcie końcówek połączeniowych 3, lutowniczych o pokryte lutem pola połączeniowe 4, lutownicze. Mimo temperatury pokojowej procesu na skutek tarcia i nacisku następuje podgrzanie lutu, jego odkształcenie plastyczne lub roztopienie, co powoduje trwałe połączenie końcówki lutowniczej z polem lutowniczym.

Claims (4)

1. Sposób dołączania elementów elektronicznych do obwodów drukowanych, układów hybrydowych, w którym końcówki połączeniowe elementu elektronicznego przeznaczonego do montażu powierzchniowego i pola połączeniowe pokrywa się plastycznym, elektrycznie przewodzącym materiałem połączeniowym, zwłaszcza lutem, który podgrzewa się, dociska się wzajemnie i spaja roztopionym materiałem połączeniowym, znamienny tym, że końcówki połączeniowe (3) i pola połączeniowe (4) w celu podgrzania, po dociśnięciu, wprawia się w drgania ultradźwiękowe względem siebie za pomocą uchwytu (2) ze źródłem drgań ultradźwiękowych (8), przy czym proces przebiega w zakresie temperatur zewnętrznych od temperatury pokojowej do temperatur niższych od temperatury topnienia materiału połączeniowego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drgania ultradźwiękowe przeprowadza się w kierunku prostopadłym do powierzchni pól połączeniowych (4).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drgania ultradźwiękowe przeprowadza się w kierunku równoległym do powierzchni pół połączeniowych (4).

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drgania ultradźwiękowe przeprowadza się w kierunku będącym złożeniem kierunku równoległego i prostopadłego do powierzchni pól połączeniowych (4).