WO2003024653A1 - Verfahren zur herstellung einer lotverbindung - Google Patents

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WO2003024653A1
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Ghassem Azdasht
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Smart Pac Gmbh Technology Services
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a solder connection between at least two contact partners of a contact arrangement, in which a solder material molding is arranged at a distance from the contact arrangement, the solder material molding is at least partially melted, and the at least partially melted solder material molding is flung against the contact arrangement in this way that to form an electrically conductive connection in a connection area, both contact partners are wetted.
  • solder connection between two contact partners of a contact arrangement
  • the contact partners being designed as contact surfaces and enclosing an angle of 90 °.
  • a solder material shaped piece formed as a solder ball by means of a capillary between the two contact partners in such a way that there is both a contact between the two contact surfaces and the capillary.
  • the solder ball is pressed against the contact surfaces by means of the capillary. This contact has to be be maintained until, as a result of melting the solder ball by means of laser energy, there is wetting of the contact surfaces and the resulting adhesive forces which secure the solder material in the connection position.
  • the manner of generating the contact pressure between the solder ball and the contact surfaces described above means that the capillary must be positioned directly in the region of the contact arrangement in order to produce the solder connection. On the one hand, this necessitates a highly precise positioning of the capillary, on the other hand, this means that the contact arrangement is easily accessible.
  • the present invention is based on the object of proposing a method for producing a solder connection between two contact partners of a contact arrangement which are not arranged in the same plane, which on the one hand requires less positioning effort for positioning the capillary and on the other hand can also be carried out at a distance from the contact arrangement, so that the accessibility requirements of the contact arrangement may also be lower.
  • a solder material molded piece is arranged at a distance from the contact arrangement in order to produce the solder connection and, after an at least partial melting of the solder material molded piece, is hurled or shot against the contact arrangement.
  • This centrifugal movement or ballistic movement of the at least partially melted solder material molding takes place in such a way that both contact partners are wetted when or as a result of hitting the contact partner (s).
  • an electrically conductive connection is formed by wetting both contact partners.
  • solder material not only conventional materials, such as metallic solder alloys, but in principle all materials that enable an electrically conductive connection between contact partners, such as conductive plastics, come into consideration as solder material.
  • solder material molding and the capillary is no longer necessary to produce the solder connection. Rather, the at least partially melted solder material molding can be placed in the area of the contact arrangement without touching the capillary.
  • the solder material shaped part can only be partially melted or also completely melted and can be hurled or shot against the contact arrangement. It is only essential that, as a result of the impact of the solder material on at least one contact partner of the contact arrangement, both contact partners are wetted.
  • the method proves to be particularly advantageous if the at least partially melted solder material molding is thrown into a contact gap formed between the contact partners of the contact arrangement.
  • it is possible, depending on the formation of the gap, to counteract the capillary force counteracting the wetting of the entire contact surface of the contact arrangement with the mass force of the solder material, in order to achieve a reliable solder connection even in the case of rather unfavorably designed contact arrangements.
  • a reliable solder connection is possible by using the method if the at least partially melted solder material molded piece is thrown in the direction of the bisector of the gap angle formed between the contact partners in the contact gap.
  • the choice of the direction of centrifugation corresponding to the bisector of the wedge gap proves to be particularly advantageous if the contact partners to be wetted are flat with contact surfaces of approximately the same size.
  • the method thus enables a defined relative arrangement of the contacts to be contacted with one another in a first step
  • the wire conductor is forced into contact with the contact area as a result of the impact of the solder material on the wire conductor. In this way, it is also possible to dispense with a contact between the connecting tool and the wire conductor during the connection establishment in the case of a wire conductor connection.
  • 1 to 6 show a basic illustration of the successive method steps when carrying out the method for producing a solder connection between two contact surfaces of a contact arrangement forming a contact gap;
  • Fig. 8 shows the application of the method for producing a
  • FIG. 9 shows the arrangement shown in FIG. 8 in a top view
  • Fig. 10 shows the application of the method for producing a
  • FIG. 11 shows the application of the method for producing a solder connection in a contact arrangement formed from a contact surface and a wire conductor.
  • FIGS. 1 to 6 shows, on the one hand, a solder material application device 20 that can be used to carry out the method and, on the other hand, the use of the method for producing a solder connection in a contact arrangement 21 whose
  • Contact surfaces 22, 23 formed contact partners are arranged so that they form a wedge gap 24.
  • the gap angle ⁇ of the wedge gap 24 is approximately 90 °.
  • solder material application device 20 with a guide channel 26 formed in an application mouthpiece 25, which serves for receiving and guiding a solder material shaped piece 27, which is designed here in spherical form.
  • the solder material molded piece 27 is moved by gravity or active application, for example by means of compressed gas, into a funnel-shaped discharge area 28 of the guide channel 26 and there it is brought into contact with an opening edge 29 of the discharge area 28.
  • the opening edge 29 is designed in the manner of a valve seat and, together with the shaped solder material piece 27 on the opposite side, forms an essentially fluid-tight closure of the dispensing area 28.
  • the solder material molding 27 has entered the guide channel 26 of the application mouthpiece 25, it comes into contact with the opening edge 29 of the dispensing area, as shown in FIG. 2.
  • the solder material molding 27 After the positioning of the solder material molding 27 relative to the contact arrangement 21, as shown in FIG. 3, the solder material molding is subjected to energy, for example by means of laser energy, which causes the solder material molding 27 to at least partially melt.
  • the ejection process causes a projectile-like movement of the at least partially melted solder material molded piece 27 in the direction of the contact arrangement 21 along the central axis 3 1 of the guide channel 26, the central axis 3 1 coinciding approximately with the bisector of the gap angle in the exemplary embodiment shown here ,
  • the contact surfaces 22, 23 are at least partially wetted in accordance with the proportion of the melted volume of the solder material molded part 27.
  • a complete wetting of the contact surfaces 22, 23 can be ensured in that, after the impact of the solder material molding 27 on the contact arrangement 21, the solder material molding 27 is subjected to repeated energy up to the point of complete melting.
  • the ejection axis deviates from an angle bisector 35 of a wedge gap 36 formed by the contact arrangement 32 toward the larger contact surface 34, so that due to the impact of the at least partially melted solder material molded piece 27, the size of the contact surfaces is correspondingly different with respect to the wetting surface 33, 34 results in coordinated wetting.
  • FIG. 8 shows the application of the method for producing a solder connection between contact surfaces 37, 38 of a contact arrangement 39 which forms a parallel gap 40.
  • the application shown in FIGS. 8 and 9 relates, for example, to the contacting of a chip 41 with peripherally arranged contact areas 37 on a substrate 42 with likewise peripherally arranged contact areas 38.
  • the substrate 42 is located with the Contact surfaces 38 facing the chip 41 on a base 65.
  • the chip 41 is arranged above the substrate 42 and at a defined distance a from it, the contact surfaces 37 of the chip being in overlap with the associated contact surfaces 38 of the substrate.
  • the chip 41 is held in this defined relative position relative to the substrate 42 by a vacuum plate 43 which is provided with suction openings 45 in its suction surface 44 and which causes the chip 41 to adhere to the vacuum plate 43 by means of a vacuum applied to a connection opening 46 of the vacuum plate 43 ,
  • the substrate arrangement 47 consisting of the chip 41 and the substrate 42 is defined in its relative positioning, as described above. Subsequently, as is shown in particular in FIG. 9, the substrate arrangement 47 is surrounded by a solder material application device 48 in such a way that application areas 49 are assigned to the individual contact arrangements 39, the structure of which is shown in FIGS. 1 to 7 Correspond to solder material application device 20.
  • the central axes 31 of the application areas 49 are oriented essentially parallel and centrally to the contact surfaces 37, 38, that is to say arranged approximately coaxially with the central gap axes 62 of the contact arrangements 39.
  • the at least partially melted solder material shaped pieces 27 are ejected, so that subsequently an impact of the at least partially melted solder material shaped piece 27 shown in FIG 8 shows wetting of the contact surfaces 37, 38 shown on the left to form a solder connection 50.
  • the contact sleeve 52 can be a plated-through hole in a substrate 54, into which a connecting conductor of an electronic component, such as a semiconductor component 55, is inserted, which is designed as a wire conductor 53.
  • the connection arrangement shown in FIG. 10 between the semiconductor component 55 and the substrate 54 thus corresponds to the connections made in so-called SMD (surface-mounted device) technology for producing component groups.
  • the solder material application device 20 with the central axis 3 1 of the guide channel 26 is positioned essentially relative to the contact sleeve 52 such that the central axis 3 1 essentially extends coaxially with a central axis 57 of the contact sleeve 52.
  • the central axis 57 essentially coincides with the course of the wire conductor of the wire conductor 53 in the contact sleeve 52.
  • FIG. 11 shows the production of a solder connection 64 shown in dashed lines in a contact arrangement 58 comprising a contact surface 59 of a substrate 60 and a wire conductor 61.
  • the contact arrangement 58 is acted upon with the at least partially melted solder material fitting 27 from a position of the solder material application device 20 in which the central axis 3 1 of the application mouthpiece 25 coinciding with the ejection direction intersects the wire conductor and is arranged transversely to the contact surface 59.
  • This positioning of the application mouthpiece 25 results in an intermediate arrangement of the wire conductor 61, so that the wire conductor 61 is pressed against the contact surface 59 by the impact of the at least partially melted solder material molded part 27 and an essentially gap-free contact between the wire conductor and the contact surface 59 is made possible ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen zumindest zwei Kontaktpartnern (22, 23) einer Kontaktanordnung (21), bei der ein Lotmaterialformstück (27) mit Abstand zur Kontaktanordnung angeordnet wird, ein zumindest partielles Aufschmelzen des Lotmaterialstücks erfolgt, und das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück derart gegen die Kontaktanordnung geschleudert wird, dass zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung in einem Verbindungsbereich eine Benetzung beider Kontaktpartner erfolgt.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen zumindest zwei Kontaktpartnern einer Kontaktanordnung, bei dem ein Lotmaterialformstück mit Abstand zur Kontaktanordnung angeordnet wird, ein zumindest partielles Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks erfolgt, und das zumindest partiell aufgeschmol- zene Lotmaterialformstück derart gegen die Kontaktanordnung geschleudert wird, dass zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung in einem Verbindungsbereich eine Benetzung beider Kontaktpartner erfolgt.
Aus der US 5,828,03 1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen zwei Kontaktpartnern einer Kontaktanordnung bekannt, wobei die Kontaktpartner als Kontaktflächen ausgebildet sind und einen Winkel von 90° einschließen. Zur Herstellung dieser Lotverbindung wird beschrieben, ein als Lotkugel ausgebildetes Lotmaterialformstück mittels einer Kapillare so zwischen beiden Kontaktpartnern anzuordnen, dass sich sowohl ein Berührungskontakt zwischen beiden Kontaktflächen, als auch der Kapillare ergibt. Hierzu wird die Lotkugel mittels der Kapillare gegen die Kontaktflächen gedrückt. Dieser Kontakt muss so lange auf- recht erhalten werden, bis sich infolge eines Aufschmelzens der Lotkugel mittels Laserenergie eine Benetzung der Kontaktflächen und die daraus resultierenden Haftkräfte, die das Lotmaterial in der Verbindungsposition sichern, ergeben.
Die vorstehend beschriebene Art der Erzeugung des Kontaktdrucks zwischen der Lotkugel und den Kontaktflächen bedingt, dass die Kapillare zur Herstellung der Lotverbindung unmittelbar im Bereich der Kontaktanordnung positioniert sein muss. Hierdurch wird zum einen eine hochgenaue Positionierung der Kapillare notwendig, zum anderen be- dingt dies eine gute Zugänglichkeit der Kontaktanordnung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen zwei nicht in derselben Ebene angeordneten Kontaktpartnern einer Kontaktanordnung vorzuschlagen, das zum einen einen geringeren Positionierungsaufwand zur Positionierung der Kapillare erfordert, zum anderen auch mit Abstand zur Kontaktanordnung durchführbar ist, so dass auch die Anforderungen an die Zugänglichkeit der Kontaktanordnung geringer sein können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Herstellung der Lotverbindung ein Lotmaterialformstück mit Abstand zur Kontaktanordnung angeordnet und nachfolgend einem zumindest partiellen Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks gegen die Kontaktanordnung geschleudert bzw. geschossen. Diese Schleuderbewegung oder ballistische Bewegung des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks erfolgt derart, dass beim oder infolge des Auftreffens auf den bzw. die Kontaktpartner eine Benetzung beider Kontaktpartner erfolgt. Dies kann so erfolgen, dass beide Kontaktpartner gleichzeitig getroffen werden oder dass zuerst ein Kontaktpartner getroffen wird und eine Benetzung des zweiten Kontaktpartners infolge eines Abprallvorgangs erfolgt. In jedem Fall wird durch die Benetzung beider Kontaktpartner eine elektrisch leitfähige Verbindung ausgebildet.
Als Lotmaterial kommen nicht nur konventionelle Materialien, wie beispielsweise metallische Lotlegierungen, sondern grundsätzlich alle Materialien in Frage, die eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Kontaktpartnern ermöglichen, wie beispielsweise leitfähige Kunststoffe.
Gegenüber dem bekannten Verfahren ergibt sich somit eine geringere Anforderung hinsichtlich der Positionierungsgenauigkeit der Kapillare einerseits und hinsichtlich der Zugänglichkeit der Kontaktanordnung andererseits, da eine mechanische Kontaktkette zwischen der Kontaktanordnung, dem Lotmaterialformstück und der Kapillare zur Herstellung der Lotverbindung nicht mehr notwendig ist. Vielmehr kann das zumindest teilweise aufgeschmolzene Lotmaterialformstück ohne Berührungskontakt zur Kapillare im Bereich der Kontaktanordnung platziert werden. Je nach den geometrischen Gegebenheiten oder beispielsweise auch der Zusammensetzung des Lotmaterials kann das Lotmaterialformstück lediglich teilweise aufgeschmolzen oder auch vollständig aufgeschmolzen gegen die Kontaktanordnung geschleudert bzw. geschossen werden. Wesentlich ist lediglich, dass sich infolge des Aufpralls des Lotmaterials auf zumindest einen Kontaktpartner der Kontaktanordnung eine Benetzung beider Kontaktpartner ergibt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich das Verfahren, wenn das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück in einen zwischen den Kontaktpartnern der Kontaktanordnung ausgebildeten Kontaktspalt geschleudert wird. Bei dieser Applikation des Verfahrens ist es möglich, je nach Ausbildung des Spalts einer Benetzung der gesamten Kontaktoberfläche der Kontaktanordnung entgegenwirkende Kapillarkraft die Massenkraft des Lotmaterials entgegenzusetzen, um auch bei eher ungünstig ausgebildeten Kontaktanordnungen eine zuverlässige Lotverbin- düng zu erreichen. Insbesondere bei einem durch die Kontaktanordnung mehr oder weniger stark ausgebildeten keilförmigen Kontaktspalt wird durch Anwendung des Verfahrens eine zuverlässige Lotverbindung möglich, wenn das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück in Richtung der Winkelhalbierenden des zwischen den Kontaktpartnern im Kontaktspalt ausgebildeten Spaltwinkels geschleudert wird. Die Wahl der Schleuderrichtung entsprechend der Winkelhalbierenden des Keilspalts erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die zu benetzenden Kontaktpartner flächenförmig ausgebildet sind mit in etwa gleich großen Kon- taktflächen.
Bei einer keilförmigen Ausbildung des Kontaktspaltes und als Kontaktflächen unterschiedlicher Größe ausgebildeten Kontaktpartnern erweist es sich als vorteilhaft, das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück längs einer Achse in den Kontaktspalt zu schleudern, die zwischen der Winkelhalbierenden und der größeren der beiden Kontaktflächen verläuft.
Bei einer Kontaktanordnung aus zwei parallel zueinander angeordneten Kontaktflächen ist es besonders vorteilhaft, das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück in Richtung der Spaltmittelachse in den zwischen den Kontaktflächen der Kontaktanordnung ausgebildeten Parallelspalt zu schleudern.
Bei derart relativ zueinander angeordneten Kontaktflächen bzw. ausgebildeten Kontaktspalten, wie sie z.B. bei einer sogenannten Flip-Chip- Kontaktierung eines Halbleiterbauteils, wie eines Chips, auf einem Substrat gegeben ist, ermöglicht das Verfahren somit in einem ersten Schritt eine definierte Relativanordnung der miteinander zu kontaktierenden Substrate mit einander gegenüberliegend angeordneten Anschlussflächen in einem exakt einstellbaren Substratabstand und in einem zweiten Schritt unter exakter Einhaltung des definierten Substratabstands eine Kontaktierung der Substrate durch Herstellung einer Lotverbindung mittels einer Schleuderapplikation des Lotmaterials in den zwischen den Anschlussflächen der Substrate ausgebildeten Kontaktspalt.
Bei einer Kontaktanordnung aus einer Kontakthülse und einem in der Kontakthülse verlaufenden Drahtleiter erweist es sich als vorteilhaft, bei Durchführung des Verfahrens das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück in Richtung des Drahtleiterverlaufs in den Kontaktspalt zu schleudern. Diese Applikation des Verfahrens erscheint besonders vorteilhaft bei einer Substratbestückung mit elektronischen Bauteilen in SMD-Technik, bei der die Anschlussleiter der Bauteile in Durchkontaktierungen des Substrats aufgenommen und mit diesen verlötet werden.
Bei einer Kontaktanordnung aus einer Kontaktfläche und einem auf der Kontaktfläche angeordneten Drahtleiter wird infolge des Aufprallens des Lotmaterials auf den Drahtleiter der Drahtleiter in Berührungskontakt mit der Kontaktfläche gezwungen. Auf diese Art und Weise ist es auch möglich, bei einer Drahtleiterverbindung auf einen Berührungskontakt zwischen Verbindungswerkzeug und Drahtleiter während der Verbindungsherstellung zu verzichten.
Nachfolgend werden bevorzugte Varianten des Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 6 eine Prinzipdarstellung der einander nachfolgenden Verfahrensschritte bei Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen zwei Kontaktflächen einer einen Kontaktspalt bildenden Kontaktanordnung;
Fig. 7 eine einen Kontaktspalt bildende Kontaktanordnung mit Kontaktflächen unterschiedlicher Größe;
Fig. 8 die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer
Lotverbindung zwischen Kontaktflächen einer einen Parallelspalt bildenden Kontaktanordnung mit Darstellung einer Seitenansicht der hierbei verwendeten Anordnung;
Fig. 9 die in Fig. 8 dargestellte Anordnung in einer Drauf- sieht;
Fig. 10 die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer
Lotverbindung bei einer einen Ringspalt bildenden Kontaktanordnung;
Fig. 11 die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Lotverbindung bei einer aus einer Kontaktfläche und einem Drahtleiter gebildeten Kontaktanordnung.
In der Figurenfolge der Fig. 1 bis 6 ist zum einen eine zur Durchführung des Verfahrens einsetzbare Lotmaterialapplikationseinrichtung 20 und zum anderen die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Lotverbindung bei einer Kontaktanordnung 21 dargestellt, deren als
Kontaktflächen 22, 23 ausgebildete Kontaktpartner so zueinander angeordnet sind, dass sie einen Keilspalt 24 bilden. Im vorliegenden Fall beträgt der Spaltwinkel α des Keilspalts 24 etwa 90°.
Fig. 1 zeigt die Lotmaterialapplikationseinrichtung 20 mit einem in einem Applikationsmundstück 25 ausgebildeten Führungskanal 26, der zur Aufnahme und Führung eines hier in Kugelform ausgebildeten Lotmaterialformstücks 27 dient. Das Lotmaterialformstück 27 wird durch Schwerkraft oder aktive Beaufschlagung, beispielsweise mittels Druckgas, in einen trichterförmig ausgebildeten Ausgabebereich 28 des Füh- rungskanals 26 bewegt und dort zur Anlage an einen Öffnungsrand 29 des Ausgabebereichs 28 gebracht. Der Öffnungsrand 29 ist im vorliegenden Fall ventilsitzartig ausgebildet und bildet zusammen mit dem gegenliegenden Lotmaterialformstück 27 einen im wesentlichen fluiddichten Verschluss des Ausgabebereichs 28. Infolge der trichterförmigen Ausbil- dung des Ausgabebereichs 28 wird bei entsprechender Positionierung des Applikationsmundstücks 25 oberhalb der Kontaktanordnung 21 eine definierte Ausrichtung des Lotmaterialformstücks 27 in einer im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Führungskanals 26 verlaufenden Ebene möglich.
Nachdem, wie in Fig. 1 dargestellt, das Lotmaterialformstück 27 in den Führungskanal 26 des Applikationsmundstücks 25 gelangt ist, kommt es, wie in Fig. 2 dargestellt, am Öffnungsrand 29 des Ausgabebereichs zur Anlage.
Nach der in Fig. 3 dargestellten Positionierung des Lotmaterialformstücks 27 gegenüber der Kontaktanordnung 21 erfolgt eine Energiebeaufschlagung des Lotmaterialformstücks, beispielsweise mittels Laserenergie, die ein zumindest partielles Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks 27 bewirkt.
Ein nach dem zumindest partiellen Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks 27 zeitweise oder auch konstant im Führungskanal 26 anliegender Fluiddruck, der vorzugsweise mittels eines Schutzgases erzeugt wird, bewirkt ein Ausstoßen des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 27 aus dem Ausgabebereich 28.
Wie Fig. 5 zeigt, bewirkt der Ausstoßvorgang eine projektilartige Bewegung des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 27 in Richtung auf die Kontaktanordnung 21 längs der Mittelachse 3 1 des Führungskanals 26, wobei im hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Mittelachse 3 1 in etwa mit der Winkelhalbierenden des Spaltwinkels zusammenfällt.
Wie Fig. 6 zeigt, ergibt sich nachfolgend dem Aufprall des im dargestellten Fall schon vor dem Aufprall vollständig aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 27 eine vollständige Benetzung der Kontaktflä- chen 22, 23. Dabei wird die Ausbildung der Benetzung durch die kinetische Energie des Aufpralls gefördert.
Für den Fall, dass das Lotmaterialformstück 27 in lediglich teilweise aufgeschmolzenem Zustand auf die Kontaktflächen 22, 23 der Kontakt- anordnung 21 auftrifft, erfolgt zunächst eine zumindest teilweise Benetzung der Kontaktflächen 22, 23 entsprechend dem Anteil des aufgeschmolzenen Volumens des Lotmaterialformstücks 27. In diesem Fall kann eine vollständige Benetzung der Kontaktflächen 22, 23 dadurch sichergestellt werden, dass nachfolgend dem Aufprall des Lotmaterial- formstücks 27 auf die Kontaktanordnung 21 eine wiederholte Energiebeaufschlagung des Lotmaterialformstücks 27 bis hin zum vollständigen Aufschmelzen erfolgt.
Fig. 7 zeigt, wie in Abhängigkeit von der Orientierung der Mittelachse 31 , die im vorliegenden Fall mit der Ejektionsachse übereinstimmt, eine Anpassung des Verfahrens an die besonderen geometrischen Verhältnisse einer Kontaktanordnung 32 möglich ist, die über Kontaktflächen 33, 34 unterschiedlicher Größe verfügt. Hierzu wird die Ejektionsachse abweichend von einer Winkelhalbierenden 35 eines durch die Kontaktanordnung 32 gebildeten Keilspalts 36 zur größeren Kontaktfläche 34 hin geneigt, so dass sich infolge des Aufpralls des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 27 eine hinsichtlich der Benet- zungsfläche entsprechend unterschiedliche auf die jeweilige Größe der Kontaktflächen 33 , 34 abgestimmte Benetzung ergibt.
Fig. 8 zeigt die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Lot- Verbindung zwischen Kontaktflächen 37, 38 einer Kontaktanordnung 39, die einen Parallelspalt 40 bildet.
Der in Fig. 8 und 9 dargestellte Anwendungsfall betrifft beispielhaft die Kontaktierung eines Chips 41 mit peripher angeordneten Kontaktflächen 37 auf einem Substrat 42 mit ebenfalls peripher angeordneten Kontakt- flächen 38. Im vorliegenden Fall befindet sich das Substrat 42 mit den dem Chip 41 zugewandten Kontaktflächen 38 auf einer Unterlage 65. Der Chip 41 ist oberhalb des Substrats 42 und mit einem definierten Abstand a zu diesem angeordnet, wobei die Kontaktflächen 37 des Chips sich in einer Überdeckung mit den zugeordneten Kontaktflächen 38 des Sub- strats befinden. Der Chip 41 wird in dieser definierten Relativposition gegenüber dem Substrat 42 durch eine Unterdruckplatte 43 gehalten, die in ihrer Ansaugfläche 44 mit Saugöffnungen 45 versehen ist und mittels eines an einer Anschlussöffnung 46 der Unterdruckplatte 43 anliegenden Vakuums ein Haften des Chips 41 an der Unterdruckplatte 43 bewirkt.
Zur Herstellung von Lotverbindungen zwischen den Kontaktflächen 37, 38 der einzelnen Kontaktanordnungen 39 wird die aus dem Chip 41 und dem Substrat 42 bestehende Substratanordnung 47, wie vorstehend beschrieben, in ihrer Relativpositionierung definiert. Anschließend wird, wie insbesondere in Fig. 9 dargestellt, die Substratanordnung 47 durch eine Lotmaterialapplikationseinrichtung 48 umgeben, derart, dass den einzelnen Kontaktanordnungen 39 j eweils zugeordnete Applikationsbereiche 49 zugeordnet sind, die in ihrem Aufbau j eweils der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Lotmaterialapplikationseinrichtung 20 entsprechen. Dabei sind die Mittelachsen 3 1 der Applikationsbereiche 49 im wesentli- chen parallel und mittig zu den Kontaktflächen 37, 38 ausgerichtet, also etwa koaxial zu Spaltmittelachsen 62 der Kontaktanordnungen 39 angeordnet.
Aus dieser Position erfolgt, wie vorstehend bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 ausführlich erläutert, eine Ejektion der zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücke 27, so dass sich nachfolgend einem in Fig. 8 rechts dargestellten Aufprall des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 27 die in Fig. 8 links dargestellte Benetzung der Kontaktflächen 37, 38 zur Ausbildung einer Lotverbindung 50 ergibt.
Fig. 10 zeigt eine Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer
Lotverbindung bei einer Kontaktanordnung 51 aus einer Kontakthülse 52 und einem Drahtleiter 53, die zusammen einen Ringspalt 63 bilden. Bei der Kontakthülse 52 kann es sich um eine fachsprachlich als "via" bezeichnete Durchkontaktierung in einem Substrat 54 handeln, in die ein als Drahtleiter 53 ausgebildeter Anschlussleiter eines elektronischen Bauteils, wie beispielsweise eines Halbleiterbauteils 55, eingeführt ist. Die in Fig. 10 dargestellte Verbindungsanordnung zwischen dem Halbleiterbauteil 55 und dem Substrat 54 entspricht somit den in sogenannter SMD (Surface-Mounted-Device)-Technik hergestellten Verbindungen zur Erzeugung von Bauteilgruppen.
Zur Herstellung einer in Fig. 10 strichpunktiert angedeuteten Lotverbindung 56 im Ringspalt 63 zwischen der Kontakthülse 52 und dem Drahtleiter 53 wird die Lotmaterialapplikationseinrichtung 20 mit der Mittelachse 3 1 des Führungskanals 26 im wesentlichen so gegenüber der Kontakthülse 52 positioniert, dass die Mittelachse 3 1 im wesentlichen koaxial mit einer Mittelachse 57 der Kontakthülse 52 verläuft. Im vorliegenden Fall stimmt die Mittelachse 57 im wesentlichen mit dem Drahtleiterverlauf des Drahtleiters 53 in der Kontakthülse 52 überein.
Fig. 11 zeigt die Herstellung einer gestrichelt dargestellten Lotverbindung 64 bei einer Kontaktanordnung 58 aus einer Kontaktfläche 59 eines Substrats 60 und einem Drahtleiter 61 . Dabei erfolgt die Beaufschlagung der Kontaktanordnung 58 mit dem zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstück 27 aus einer Position der Lotmaterialapplikations- einrichtung 20, bei der die mit der Ejektionsrichtung zusammenfallende Mittelachse 3 1 des Applikationsmundstücks 25 den Drahtleiter schneidet und quer zur Kontaktfläche 59 angeordnet ist. Aus dieser Positionierung des Applikationsmundstücks 25 ergibt sich eine zwischenliegende Anordnung des Drahtleiters 61 , so dass der Drahtleiter 61 durch den Aufprall des zumindest teilweise aufgeschmolzenen Lotmaterialformstücks 27 gegen die Kontaktfläche 59 gedrückt wird und ein im wesentlichen spaltfreier Berührungskontakt zwischen dem Drahtleiter und der Kontaktfläche 59 ermöglicht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung zwischen zumindest zwei Kontaktpartnern (22, 23; 33, 34; 37, 38; 52, 53; 61, 59) einer Kontaktanordnung (21, 32, 39, 51, 58), bei dem ein Lotmaterialformstück (27) mit Abstand zur Kontaktanordnung angeordnet wird, ein zumindest partielles Aufschmelzen des Lotmaterialformstücks erfolgt, und das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück derart gegen die Kontaktanordnung geschleudert wird, dass zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung in einem Verbindungsbereich eine Benetzung beider Kontaktpartner erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze i c hnet , dass das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (27) in einen zwischen den Kontaktpartnern (22, 23; 33, 34; 37, 38;
52, 53) der Kontaktanordnung (21, 32, 39, 51) ausgebildeten Kontaktspalt (24, 36, 40, 63) geschleudert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g ekennzei chnet , dass bei einer keilförmigen Ausbildung des Kontaktspaltes (24, 36) das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (27) in Richtung der Winkelhalbierenden (31, 35) des zwischen den Kontaktpartnern (22, 23; 33, 34) im Kontaktspalt ausgebildeten Spaltwinkels α geschleudert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e nnze i chnet , dass bei einer keilförmigen Ausbildung des Kontaktspaltes (24, 36) und als Kontaktflächen (33, 34) unterschiedlicher Größe ausgebilde- ten Kontaktpartnern das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (27) längs einer Achse (31) in den Kontaktspalt geschleudert wird, die zwischen der Winkelhalbierenden (35) und der größeren der beiden Kontaktflächen verläuft.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e ke nnze i chnet , dass bei einer Kontaktanordnung (39) aus zwei parallel zueinander angeordneten Kontaktflächen (37, 38) das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (27) in Richtung einer Spaltmittelachse (62) in einen zwischen den Kontaktflächen der Kontaktan- Ordnung ausgebildeten Parallelspalt (40) geschleudert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennze i chnet , dass bei einer Kontaktanordnung (51) aus einer Kontakthülse (52) und einem in der Kontakthülse verlaufenden Drahtleiter (53) das zu- mindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (27) in Richtung des Drahtleiterverlaufs innerhalb der Kontakthülse in den Kontaktspalt (63) geschleudert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze i chnet , dass bei einer Kontaktanordnung (58) aus einer Kontaktfläche (59) und einem auf der Kontaktfläche angeordneten Drahtleiter (61) das zumindest partiell aufgeschmolzene Lotmaterialformstück (27) unter zwischenliegender Anordnung des Drahtleiters auf die Kontaktfläche geschleudert wird.
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