WO2006018351A1 - Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen smd-bauteil und verfahren zum herstellen, bestücken und löten einer leiterplatte - Google Patents

Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen smd-bauteil und verfahren zum herstellen, bestücken und löten einer leiterplatte Download PDF

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WO2006018351A1
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printed circuit
soldering
smd component
smd
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Dietmar Birgel
Karl-Peter Hauptvogel
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Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a printed circuit board with at least one thermally critical
  • SMD component which is solderable to at least one solder pad on a first side of the circuit board by means of a solder paste, and a method for producing, equipping and soldering a circuit board with such an SMD component.
  • thermally critical components have been soldered in the reflow soldering oven, they are brought onto the printed circuit board in two additional working steps and then soldered onto the printed circuit board. These additional steps not only extend the completion of such a printed circuit board but also increase the cost considerably because of the effort.
  • the invention is therefore based on the object, a circuit board and a
  • a first variant of a printed circuit board according to the invention with at least one thermally critical SMD component on at least one solder pad on a first side of the circuit board by means of a solder paste can be soldered, wherein the solder paste is applied to a second side of the circuit board and at least one bore is provided in close proximity to the solder pad, by means of which the solder paste to the SMD-B auteil is approachable.
  • a second variant of a Lei ⁇ terplatte according to the invention with at least one thermally critical SMD-B auteil, which is solderable to at least one solder pad on a first side of the circuit board by means of a solder paste, said Solder paste is applied to a second side of the circuit board and at least one bore is provided by the solder pad, through which the solder paste to the SMD-B auteil be introduced.
  • Another embodiment of the printed circuit board according to the invention is transported for soldering the SMD-B auteils such by a reflow soldering oven, that their first side facing the SMD component down, so that the soldering solder heated soldering on the second side of the circuit board through the hole to the solder pad and the SMD component flows.
  • solder paste used to solder the thermally critical SMD-B is a lead-free solder paste.
  • Drilled hole through a bore-lining sleeve Drilled hole through a bore-lining sleeve.
  • Yet another embodiment of the method according to the invention provides that the SMD component is used for fastening in an adhesive applied to the first side of the printed circuit board.
  • SMD component is inserted into a snap-in attachment on the first side of the circuit board.
  • the solder paste used for soldering the thermally critical SMD component is a lead-free solder paste.
  • the invention is based on the idea to protect the thermally critical SMD-B parts on the one hand before the required heat for soldering in the reflow soldering oven that the thermally critical SMD-B parts in the reflow soldering oven positioned on the side of the circuit board Be turned away from the necessary heat for soldering, and the circuit board itself acts as a kind of heat shield for the thermally critical SMD B parts.
  • the invention also allows the unimpeded action of the energy required for soldering on the solder paste with which the thermally critical SMD-B parts are soldered.
  • the invention allows in this way to expensive expensive thermally uncritical SMD-B parts during soldering reflow soldering oven and to avoid additional process steps for assembly and soldering of these SMD components, even when using lead-free solders.
  • Another particular advantage of the invention is that the holes themselves through which the solder passes to the solder pads for the SMD-B are filled with solder after soldering and are thus themselves connected to the solder pads.
  • This method in which the needle contacts are placed on the side of the printed circuit board opposite the SMD-B parts to be tested, makes it possible to save test points on the side of the printed circuit board equipped with the SMD-B parts to be tested.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a conventional soldering in one
  • FIG. 2 is a schematic representation of a first embodiment of a printed circuit board according to the invention with a thermally critical SMD component mounted thereon;
  • FIG. 3 shows a representation of the printed circuit board according to FIG. 2 after the application of
  • FIG. 4 shows a representation of the printed circuit board according to FIG. 2 after soldering in one
  • FIG. 5 a schematic representation of a second embodiment of a printed circuit board according to the invention with a thermally critical SMD component
  • FIG. 6 shows a representation of the printed circuit board according to FIG. 5 after the application of solder paste.
  • FIG. 7 shows an illustration of the printed circuit board according to FIG. 5 after soldering in a reflow soldering oven with needle contacts fitted.
  • FIG. 1 is a conventional one
  • a first SMD-B auteil 3 is arranged on the printed circuit board 1, for example, a resistor, wherein solder paste 5 has already been applied to soldering pads 4a provided on the first SMD-B 3 on the printed circuit board 1.
  • solder paste 5 has already been applied to soldering pads 4a provided on the first SMD-B 3 on the printed circuit board 1.
  • the first SMD-B auteil 3 was used with its contact surfaces 4b.
  • a second SMD B auteil 6 is arranged on it with located under the second SMD component 6 contact surfaces 7a, spielnag a semiconductor chip.
  • the second SMD component 6 shown in FIG. 1 is a so-called ball grid array component.
  • SMD-B au former where illustrated in Fig. 1, the contact surfaces 7a are arranged below the SMD component 6, the manufacturers already apply small, so that the actually SMD component 6 is available together with the balls 8 made of solder ,
  • the SMD component 6 is placed on the printed circuit board 1 so that the balls 8 made of solder rest on soldering pads 7 b provided for the SMD component 6.
  • soldering in a reflow soldering furnace which is not shown here for simplicity.
  • the printed circuit board 1 is placed in the reflow soldering oven in the position shown in FIG. 1 and soldered, whereby the energy required for soldering is supplied from above, as a rule.
  • the SMD components 3, 6 must therefore be thermally uncritical with respect to the soldering process and resistant to temperature peaks in the reflow soldering oven.
  • the SMD components are thermally critical components with respect to temperature peaks in today's soldering processes with lead-containing solder or with respect to the higher temperature peaks during soldering with lead-free solder, then a printed circuit board or a method according to the invention is permitted use.
  • FIG. 2 to 7 show various embodiments of a printed circuit board according to the invention, by means of which thermally critical SMD components, such as those described in connection with FIG. 1, can be soldered without damage in the reflow soldering oven.
  • the inventive method for producing, equipping and soldering such a printed circuit board with a thermally critical SMD component is described below in connection with FIG. 8.
  • FIG. 2 shows a multilayer printed circuit board 10 that can be equipped on both sides with printed conductors 12 located inside and outside on the printed circuit board 10.
  • a thermally critical SMD component 14 soldering pads 16 are provided which are connected to the printed conductors 12 are connected.
  • an adhesive 22 has been applied, with which the thermally critical SMD component 14 is mounted on the circuit board.
  • the adhesive 22 can be applied to the printed circuit board 10 in a known manner, for example with a dispenser, and together with other adhesive dots to be applied to the printed circuit board 10 for other components not shown here.
  • the thermally critical SMD component 14 illustrated in FIG. 2 for example a resistor or a capacitor in which, as shown in FIG. 2, contact surfaces 26 are provided on the outside of the SMD component 14, it is recommended to place the adhesive 22 between the solder pads 16, so that the SMD component 14, after placement on the circuit board 10 is secured approximately in its center.
  • holes 18 have been drilled through the circuit board 10, which, as shown in Fig. 2, were metallized.
  • a metallization sleeve 20 produced thereby in the bores 18 is usefully connected to the soldering pads 16 and / or conductor tracks 12, but need not.
  • the metallization sleeve 20 allows the possibility of a connection with be ⁇ inside the printed circuit board 10 sensitive conductor tracks 12, as shown here.
  • FIG. 3 shows the printed circuit board 10 and the thermally critical SMD mounted thereon.
  • solder paste 24 selected for soldering the SMD component 14 has been applied.
  • the solder paste 24 is preferably printed, in particular in connection with the application of the solder paste to the entire side of the printed circuit board 10 considered here.
  • the printed circuit board 10 shown in FIG. 3 is illustrated after it has been soldered in a reflow soldering furnace (not shown here).
  • a reflow soldering furnace not shown here.
  • the circuit board 10 located below here thermally critical SMD component 14 from the top to the circuit board 10 ein ⁇ acting soldering heat shielded as a thermal shield.
  • the applied on or in the holes 18 solder paste 24 has flowed during soldering through the holes 18 through to the other side of the circuit board 10 and between the solder pads 16 and the contact surfaces 26 of the SMD component 14 and has connected them.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the printed circuit board 10 according to the invention, which again exemplifies a multilayer printed circuit board 10 which can be equipped on both sides with printed conductors lying on the printed circuit board 10 inside and outside 12 is.
  • solder pads 32 are provided, which are connected to the conductor tracks 12.
  • the thermally critical SMD component 30 selected here for illustrating the invention is in turn a so-called B all-grid array B auteil, as has already been described above in connection with FIG.
  • the balls made of solder 39 which are already fastened to contact surfaces 42 of the SMD component 30 by the manufacturer of the SMD component 30, rest on the soldering pads 32 of the printed circuit board 30.
  • the MJ. contact surfaces 42 below and not arranged laterally from the SMD component 30.
  • the underside of the SMD component 30 is therefore no place for attachment to the Lei ⁇ terplatte 10 by means of a punk-shaped metered adhesive.
  • an adhesive 38 in addition to solder pads 32 provided for the SMD component 30 is placed on the conductor plate 30 in such a way that it ensures attachment of the SMD component 30 in its edge region. This situation is illustrated in Fig. 5 (and Figs. 6, 7).
  • the adhesive 38 can again be applied to the printed circuit board 30 in a known manner, for example with a dispenser, and together with other adhesive dots to be applied to the printed circuit board 30 for other components not shown here.
  • FIG. 6 shows the printed circuit board 10 and the thermally critical SMD mounted thereon.
  • Component 30 of FIG. 5 after the circuit board 10 has been turned so that the SMD-B auteil 30 is below the circuit board 10. On top of the printed circuit board 10, more precisely: on and in the bores 34, a solder paste 40 selected for soldering the SMD component 30 has been applied.
  • the solder paste 40 is printed, in conjunction with the
  • Fig. 7 the circuit board 10 is shown in FIG. 6, after it has been soldered in a reflow soldering furnace, not shown here. During the soldering process, the circuit board 10 was again transported in the position shown in Fig. 6 by the reflow soldering oven, so that the circuit board 10 located below it thermally critical SMD-B auteil 30 opposite to the top of the circuit board 10 and there other components and the solder paste acting on soldering energy has shielded as a kind of thermal shield.
  • solder paste 40 has flowed during soldering through the holes 34 through to the other side of the circuit board 30 and between the solder pads 32 and the contact surfaces 42 of the SMD component 30 and has this together with the also in the reflow Soldering furnace auf ⁇ molten balls made of solder 39 (see Fig. 5 and 6) connected.
  • a thermally critical SMD component 30 can be shielded from above onto the conductor plate 10 with respect to the soldering, while on the other hand the solder paste 40 is exposed to the energy radiation and the soldering heat.
  • the invention is also suitable for use of lead-free solder paste.
  • Fig. 7 also illustrates a particular advantage of the invention.
  • Test leads or test pads are usually provided on printed circuit boards, in particular SMD-equipped complex semiconductor components, onto which so-called soldering contacts 44 are placed after complete soldering of the printed circuit board and all components provided thereon in order to control the function of the components on the PCB 10 to test.
  • Such a functional test is important, for example, when a component such as the SMD component 30 illustrated in FIGS. 5-7 has contact surfaces 42 on its underside. After soldering such components, the soldering or joints are hidden and not directly testable and contacted.
  • printed circuit boards which are a complex and very dense assembly with SMD components but should also have to be very small. With such circuit boards layouters are always looking for ways to save the test points or fürticians.
  • the invention makes it possible to test the SMD-B parts by placing the needle contacts 44 of a conventional needle bed test adapter, not shown here, of a testing machine on the solder in the bores 34 or in the holes 24 themselves.
  • This method in which the needle contacts 44 are placed on the side of the printed circuit board opposite the SMD components to be tested, makes it possible to save test points on the side of the printed circuit board 10 equipped with the SMD components 30 to be tested.
  • the bores 18 and 34 of the printed circuit boards 10 according to FIGS. 2-4 and 5-7 are preferably metallized. This measure facilitates flow through the solder softened in the reflow soldering oven. In the case of a solder paste which has good wetting properties in relation to the carrier material used for the printed circuit boards 10, it is conceivable to make do without a metallization of the bores 18 or 34.
  • FIG. 1 For the sake of completeness, a preferred embodiment of FIG. 1
  • soldering process 68 the circuit board 10 is transported with its second side up, so in the previously described situation with under the circuit board 10 located thermally critical SMD component 14 or 30, so through a reflow soldering oven that the Solder paste 24 or 40 of the energy radiation and the soldering heat is exposed, the SMD component 14 or 30, however, compared to the energy energy radiation from above through printed circuit board 10 itself is shielded.
  • the solder paste 24 or 40 softens and flows through the respective holes 18 and 34 (see Fig. 2-7) to the solder pads 16 and 32 and the contact surfaces 26 and 42 of the SMD components 14 and 30 and soldered these.
  • a printed circuit board has more components than the above-described SMD-B parts, with thermally non-critical SMD-B parts together with at least one of the above-described thermally critical components 14 or 30 or can be realized with any combination thereof on the circuit board. It is also clear to the person skilled in the art how to carry out further method steps in a simple manner in order to apply solder paste to the other SMD-B parts on the printed circuit board and to place these components in it.
  • the circuit board described above and methods according to the invention are particularly suitable for two-sided printed circuit boards.

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Abstract

Um ein thermisch kritisches SMD-Bauteil auch bei hohen Temperaturen in einem Reflow­Lötofen zu löten, schlägt die Erfindung vor, Bohrungen in unmittelbarer Nähe zu oder durch die Lötpads vorzusehen, wobei die Lotpaste durch die Bohrungen an das SMD-Bauteil herangeführt wird. Dazu wird auf einer Leiterplatte (10) ein thermisch kritisches SMD-Bauteil (30) befestigt, bei­spielsweise durch Klebstoff (38). Danach wird die Leiterplatte (10) gewendet und das SMD-Bauteil (30) befindet sich unterhalb der Leiterplatte (10). Oben auf die Leiterplatte (10) und auf und in die Bohrungen (34) wird eine Lotpaste (40) aufgebracht. Wenn die Leiterplatte (10) in der dargestellten Position in den Reflow-Lötofen gegeben wird, bei dem die Lötwärme von oben auf die Lei­terplatte einwirkt, wird das thermisch kritisches SMD-Bauteil (30) dagegen durch die Leiterplatte (10) abgeschirmt. Die auf die Lotpaste (40) einwirkende Lötwärme läßt das Lot durch die Bohrungen zu den Lötpads (32) gelangen.

Description

Beschreibung e —M&&* *&
Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischenoMD-Bauteil und Verfahren zum Herstellen,Bestücken und Löten einer Lei¬ terplatte
[001] Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen
SMD-Bauteil, das auf wenigstens ein Lötpad auf einer ersten Seite der Leiterplatte mittels einer Lotpaste lötbar ist, und ein Verfahren zum Herstellen, Bestücken und Löten einer Leiterplatte mit einem solchen SMD-Bauteil.
[002] Für eine Fertigung von Leiterplatten stehen heute eine Vielzahl von SMD-B auteilen
(Surface-Mounted-Device) zur Verfügung. Nicht alle diese SMD-B auteile sind jedoch für eine Lötung mit bleifreiem Lot bzw. Lotpaste verwendbar, bei der in einem Reflow-Lötofen Temperaturprofile mit erheblich höheren Temperaturen erforderlich sind. Besonders hoch integrierte Halbleiter-SMD-Bauteile oder solche, bei denen bei höheren Temperaturen im Reflow-Lötofen eine unerwünschte Alterung eintreten kann, sind entweder für die Temperaturspitzen bei Lötvorgängen mit bleifreiem Lot nicht geeignet oder, wenn überhaupt, nur als sehr teure Hoch-Temperatur- Ausführungen erhältlich. Problematisch ist bei all diesen hier als "thermisch kritisch" bezeichneten SMD-B auteilen nicht nur ihr Gehäuse, das häufig aus Kunststoff besteht, sondern auch eine Temperaturempfindlichkeit ihrer elektronischen Komponenten. Einige Hersteller von SMD-Halbleiter-B auteilen haben sich zur Temperaturproblematik dahingehend ' geäußert, daß sie keine SMD-Bauteile entwickeln und anbieten wollen, die für die zum Löten im Reflow-Lötofen mit bleifreiem Lot erforderlichen Temperaturen geeignet sind. Derartige, für hohe Temperaturen um 260 0C unkritische Bauteile wären zu teuer und am Markt nur schwer durchsetzbar.
[003] Um dem Problem mit der Temperaturempfindlichkeit der thermisch kritischen
Bauteile zu begegnen, werden diese heutzutage, nachdem die anderen, thermisch un¬ kritischen Bauteile im Reflow-Lötofen gelötet wurden, in zwei zusätzlichen Arbeits¬ schritten auf die Leiterplatte gebracht und anschließend auf der Leiterplatte verlötet. Diese zusätzlichen Arbeitsschritte verlängern nicht nur die Fertigstellung einer derart bestückten Leiterplatte sondern verteuern sie wegen des Aufwands auch erheblich.
[004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte und ein
Verfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist, thermisch kritische SMD-Bauteile auch bei hohen Temperaturen in einem Reflow-Lötofen zu löten.
[005] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erste Variante einer Leiterplatte nach der Erfindung mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil, das auf wenigstens ein Lötpad auf einer ersten Seite der Leiterplatte mittels einer Lotpaste lötbar ist, wobei die Lotpaste auf einer zweiten Seite der Leiterplatte aufgebracht wird und mindestens eine Bohrung in unmittelbarer Nähe zum Lötpad vorgesehen ist, durch die die Lotpaste an das SMD-B auteil heranführbar ist.
[006] Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine zweite Variante einer Lei¬ terplatte nach der Erfindung mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-B auteil, das auf wenigstens ein Lötpad auf einer ersten Seite der Leiterplatte mittels einer Lotpaste lötbar ist, wobei die Lotpaste auf einer zweiten Seite der Leiterplatte aufgebracht wird und mindestens eine Bohrung durch das Lötpad vorgesehen ist, durch die die Lotpaste an das SMD-B auteil heranführbar ist.
[007] Bei einer besonderen Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Leiterplatte ist die
Bohrung mit einer Metallisierungshülse ausgekleidet.
[008] Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte wird das
SMD-Bauteil vor einem Lötvorgang auf der Leiterplatte durch einen Klebstoff befestigt.
[009] Noch einer andere Ausführangsformen der erfindungsgemäßen Leiterplatte betreffen eine mechanische Halterung zur Befestigung des SMD-B auteils vor einem Lötvorgang auf der Leiterplatte.
[010] Eine weitere Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung wird zum Löten des SMD-B auteils derart durch einem Reflow-Lötofen transportiert wird, daß ihre erste Seite mit dem SMD-Bauteil nach unten weist, so daß die beim Löten erwärmte Lotpaste auf der zweiten Seite der Leiterplatte durch die Bohrung hindurch zum Lötpad und zum SMD-Bauteil fließt.
[011] Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Leiterplatte nach der Erfindung ist die zum Löten des thermisch kritischen SMD-B auteils verwendete Lotpaste eine bleifreie Lotpaste ist.
[012] Außerdem wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch eine erste Variante eines erfindungsgemäßes Verfahrens zum Herstellen, Bestücken und Löten einer Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil mit folgenden Verfahrens¬ schritten:
[013] herstellen einer Leiterplatte mit wenigstens einem Lötpad für das SMD-Bauteil auf einer ersten Seite der Leiterplatte;
[014] bohren einer Bohrung durch die Leiterplatte in unmittelbarer Nähe zum Lötpad;
[015] befestigen des SMD-Bauteils auf der ersten Seite der Leiterplatte;
[016] aufbringen von Lotpaste auf einer zweiten Seite der Leiterplatte auf bzw. in die
Bohrung;
[017] nach vollständigen Bestücken der zweiten Seite der Leiterplatte Löten der dortigen Bauteile und des auf der ersten Seite der der Leiterplatte befindlichen thermisch kritischen SMD-Bauteils in einem Reflow-Lötofen. [018] Die genannte Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen, Bestücken und Löten einer Lei¬ terplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil mit folgenden Ver¬ fahrensschritten:
[019] herstellen einer Leiterplatte mit wenigstens einem Lötpad für das SMD-Bauteil auf einer ersten Seite der Leiterplatte;
[020] bohren einer Bohrung durch das Lötpad der Leiterplatte;
[021] befestigen des SMD-B auteils auf der ersten Seite der Leiterplatte;
[022] aufbringen von Lotpaste auf einer zweiten Seite der Leiterplatte auf bzw. in die
Bohrung;
[023] nach vollständigen Bestücken der zweiten Seite der Leiterplatte Löten der dortigen
Bauteile und des auf der ersten Seite der der Leiterplatte befindlichen thermisch kritischen SMD-Bauteils in einem Reflow-Lötofen.
[024] Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahren nach der Erfindung wird die
Bohrung durch eine die Bohrung auskleidende Hülse metallisiert.
[025] Noch eine andere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß das SMD-Bauteil zur Befestigung in einen auf die erste Seite der Leiterplatte auf¬ gebrachten Klebstoff eingesetzt wird.
[026] Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das
SMD-Bauteil in eine Snap-In-Befestigung auf der erste Seite der Leiterplatte eingesetzt wird. j,
[027] Bei wieder einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die zum Löten des thermisch kritischen SMD-Bauteils verwendete Lotpaste eine bleifreie Lotpaste.
[028] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die thermisch kritischen SMD-B auteile einerseits vor der zum Löten erforderlichen Wärmeeinwirkung im Reflow-Lötofen dadurch zu schützen, daß die thermisch kritischen SMD-B auteile im Reflow-Lötofen auf der Seite der Leiterplatte positioniert werden, die von der zum Löten notwendigen Wärmeeinwirkung abgewandt ist, und die Leiterplatte selbst als eine Art Wärmeschild für die thermisch kritischen SMD-B auteile wirkt. Andererseits erlaubt die Erfindung aber auch die ungehinderte Einwirkung der zum Löten erforderlichen Energie auf die Lotpaste, mit der die thermisch kritischen SMD-B auteile gelötet werden.
[029] Bisherige Meinungen der Fachleute gehen dahin, daß sie in Bezug auf ein Layout einer mit SMD-B auteilen zu bestückenden Leiterplatte eine Anordnung von Bohrungen in unmittelbarer Nachbarschaft zu Lötpads für die SMD-B auteile dringend abraten. Ebenso war es bisher für die Fachwelt undenkbar, Bohrungen in den Lötpads selbst vorzusehen, da die Lotpaste auf den Lötpads durch diese Bohrungen beim her¬ kömmlichen Lötvorgang im Reflow-Lötofen durch die Bohrungen unkontrollierbar verschwinden würde. Gleiches passiere bei den Bohrungen in unmittelbarer Nähe zu den Lötpads auch.
[030] Der große Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie die herrschende
Meinung der Fachleute in Bezug auf Bohrungen in Lötpads oder in deren unmittelbarer Nähe überwunden hat und im verein mit einer Technik des Überkopf-Lötens der the rmisch kritischen Bauteile im Reflow-Lötofen die der herrschenden Meinung zugrunde liegenden Nachteile solcher Bohrungen zum Vorteile nutzt. Die Erfindung erlaubt auf diese Weise, auf teure thermisch unkritische SMD-B auteile beim Löten im Reflow- Lötofen zu verzichten und zusätzliche Verfahrensschritte zur Bestückung und Lötung dieser SMD-Bauteile zu vermeiden, auch bei Verwendung von bleifreien Loten.
[031] Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß die Bohrungen selbst, durch die das Lot zu den zu den Lötpads für die SMD-B auteilen gelangt, nach dem Löten mit Lot gefüllt sind und so selbst mit den Lötpads verbunden sind. Zum Testen der SMD- Bauteile genügt es daher, Nadelkontakte eines üblichen Nadelbett-Testadapters auf das Lot in den Bohrungen bzw. in die Bohrungen selbst zu setzen. Dieses Verfahren, bei dem die Nadelkontakte auf die den zu testenden SMD-B auteilen gegenüberliegende Seite der Leiterplatte aufgesetzt werden, erlaubt es, Test- bzw. Prüfpunkte einzusparen auf der mit den zu testenden SMD-B auteilen bestückten Seite der Leiterplatte.
[032] Die Erfindung wird nachfolgend genauer erläutert und beschrieben, wobei auf ver¬ schiedene in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung verwiesen wird, dabei zeigen:
[033] Fig.1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen, zur Lötung in einem
Reflow-Lötofen vorbereiteten Leiterplatte mit verschiedenen SMD-Bauteilen;
[034] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Lei¬ terplatte nach der Erfindung mit einem darauf befestigten thermisch kritischen SMD- Bauteil;
[035] Fig. 3 eine Darstellung der Leiterplatte nach Fig. 2 nach dem Aufbringen von
Lotpaste;
[036] Fig. 4 eine Darstellung der Leiterplatte nach Fig. 2 nach dem Löten in einem
Reflow-Lötofen;
[037] Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Lei¬ terplatte nach der Erfindung mit einem thermisch kritischen SMD-Bauteil;
[038] Fig. 6 eine Darstellung der Leiterplatte nach Fig. 5 nach dem Aufbringen von Lotpaste; und
[039] Fig. 7 eine Darstellung der Leiterplatte nach Fig. 5 nach dem Löten in einem Reflow-Lötofen mit aufgesetzten Nadelkontakten.
[040] Falls sinnvoll und zur Vereinfachung werden nachfolgend für gleiche Elemente, Module oder Teile der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung gleiche Be- zugszeichen verwendet.
[041] Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 1 ist eine nach herkömmlichen
Verfahren in einem Reflow-Lötofen zu lötende mehrlagige Leiterplatte 1 in einer aus¬ schnitthaften Darstellung veranschaulicht. Äußere und innere Leiterbahnen 2 sind hier nur angedeutet. Symbolhaft ist auf der Leiterplatte 1 ein erstes SMD-B auteil 3 angeordnet, beispielsweise ein Widerstand, wobei auf für das erste SMD-B auteil 3 vorgesehene Lötpads 4a auf der Leiterplatte 1 bereits Lotpaste 5 aufgebracht worden ist. In diese Lotpaste wurde das erste SMD-B auteil 3 mit seinen Kontaktflächen 4b eingesetzt. Stellvertretend für weitere SMD-B auteile, die eine solche Leiterplatte 1 in der Realität üblicherweise aufweist, ist auf ihr auch noch ein zweites SMD-B auteil 6 angeordnet mit unter dem zweiten SMD-Bauteil 6 befindlichen Kontaktflächen 7a, bei¬ spielsweise ein Halbleiterchip. Das in Fig. 1 dargestellte zweite SMD-Bauteil 6 ist eine sogenanntes Ball-Grid-Array-Bauteil. Bei solchen SMD-B auteilen, bei denen wie in Fig. 1 veranschaulicht die Kontaktflächen 7a unterhalb des SMD-Bauteils 6 angeordnet sind, applizieren die Hersteller bereits kleine, so daß das eigentlich SMD- Bauteil 6 zusammen mit den Kugeln 8 aus Lot erhältlich ist. In der in Fig. 1 gewählten Darstellung ist das SMD-Bauteils 6 do auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt, daß die Kugeln 8 aus Lot auf für das SMD-Bauteil 6 vorgesehenen Lötpads 7b aufsitzen.
[042] Die in Fig. 1 dargestellte und bestückte Leiterplatte 1 ist vorbereitet und fertig zum
Löten in einem Reflow-Lötofen, der hier zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Übli¬ cherweise wird bei herkömmlichen Lötverfahren die Leiterplatte 1 in. der in Fig. 1 dar¬ gestellten Position in den Reflow-Lötofen gegeben und so gelötet, wobei - übli¬ cherweise - die zum Löten erforderliche Energie von oben zugeführt wird. Die SMD- Bauteile 3, 6 müssen also in Bezug auf den Lötvorgang thermisch unkritisch und gegenüber Temperaturspitzen im Reflow-Lötofen beständig sein.
[043] Sind die SMD-Bauteile hingegen thermisch kritische Bauteile in Bezug auf Tempe¬ raturspitzen bei heute üblichen Lötvorgängen mit bleihaltigem Lot oder in Bezug auf die höheren Temperaturspitzen beim Löten mit bleifreiem Lot, so ist eine Leiterplatte bzw. ein Verfahren nach der Erfindung zu verwenden.
[044] Die Fig. 2 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Leiterplatte nach der Erfindung, mittels derer thermisch kritische SMD-Bauteile, beispielsweise solche wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben wurden, ohne Schaden im Reflow-Lötofen gelötete werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen, Bestücken und Löten einer solchen Leiterplatte mit einem thermisch kritischen SMD-Bauteil wird danach im Zusammenhang mit der Fig. 8 beschrieben.
[045] In Fig. 2 ist eine mehrlagige, beidseitig bestückbare Leiterplatte 10 dargestellt mit innen und außen auf der Leiterplatte 10 liegenden Leiterbahnen 12. Für ein thermisch kritisches SMD-Bauteil 14 sind Lötpads 16 vorgesehen, die mit den Leiterbahnen 12 verbunden sind. Auf die Leiterplatte 10 ist ein Klebestoff 22 aufgebracht worden, mit dem das thermisch kritisches SMD-Bauteil 14 auf der Leiterplatte befestigt ist. Der Klebstoff 22 kann in bekannter Weise auf die Leiterplatte 10 aufgebracht werden, bei¬ spielsweise mit einem Dispenser, und zusammen mit anderen auf der Leiterplatte 10 anzubringenden Klebstoffpunkten für andere, hier nicht dargestellte Bauteile.
[046] Bei dem in Fig. 2 veranschaulichten thermisch kritisches SMD-Bauteil 14, bei¬ spielsweise ein Widerstand oder ein Kondensator, bei dem, wie in Fig. 2 dargestellt, Kontaktflächen 26 außen am SMD-Bauteil 14 vorgesehen sind, empfiehlt es sich den Klebstoff 22 zwischen die Lötpads 16 zu plazieren, so daß das SMD-Bauteil 14, nach Aufsetzen auf die Leiterplatte 10 etwa in seiner Mitte befestigt wird. In unmittelbarer Nähe der Lötpads 16 sind Bohrungen 18 durch die Leiterplatte 10 hindurch gebohrt worden, die, wie in Fig. 2 dargestellt, metallisiert wurden. Eine dadurch in den Bohrungen 18 hergestellte Metallisierungshülse 20 ist sinnvollerweise mit den Lötpads 16 und/oder Leiterbahnen 12 verbunden, muß es aber nicht. Die Metallisierungshülse 20 erlaubt aber die Möglichkeit eine Verbindung mit im Innern der Leiterplatte 10 be¬ findlichen Leiterbahnen 12, wie hier dargestellt.
[047] Anstatt das SMD-Bauteil 14 durch einen Klebstoff 22 auf der Leiterplatte 10 zu befestigen, sind auch andere Arten einer mechanischen Befestigung denkbar, wie z.B. eine Snap-In-Befestigung.
[048] Fig. 3 zeigt die Leiterplatte 10 und das darauf befestigte thermisch kritische SMD-
Bauteil 14, nachdem sie gewendet worden ist, so daß sich das SMD-Bauteil 14 *» unterhalb der Leiterplatte 10 befindet. Oben auf die Leiterplatte 10, genauer: auf und in die Bohrungen 18, ist eine zum Löten des SMD-Bauteils 14 gewählte Lotpaste 24 aufgebracht worden. Vorzugsweise wird die Lotpaste 24 gedruckt, und zwar im Zu¬ sammenhang mit dem Lotpasten- Auftrag auf die gesamte hier betrachtete Seite der Leiterplatte 10.
[049] In Fig.4 ist die in Fig. 3 dargestellte Leiterplatte 10 veranschaulicht, nachdem sie in einem hier nicht gezeigten Reflow-Lötofen gelötet wurde. Während des Lötvorgangs : wurde die Leiterplatte 10 in der in Fig. 4 dargestellten Position durch den Reflow- Lötofen transportiert, so daß die Leiterplatte 10 das unter hier befindliche thermisch kritische SMD-Bauteil 14 gegenüber der von oben auf die Leiterplatte 10 ein¬ wirkenden Lötwärme als thermischer Schutzschild abgeschirmt hat. Die auf bzw. in den Bohrungen 18 aufgebrachte Lotpaste 24 ist beim Löten durch die Bohrungen 18 hindurch auf die andere Seite der Leiterplatte 10 und zwischen die Lötpads 16 und die Kontaktflächen 26 des SMD-Bauteils 14 geflossen und hat diese verbunden. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise mechanisch und elektrisch hochwertige Fügestellen zwischen dem SMD-Bauteil 14 und der Leiterplatte 10 geschaffen werden. Durch die besondere Anordnung der Leiterplatte 10 im Reflow-Lötofen gelingt es einerseits ein thermisch kritisches SMD-Bauteil 14 gegenüber der zum Löten erforderlichen Ener¬ gieeinstrahlung von oben auf die Leiterplatte 10 abzuschirmen, andererseits ist die Lotpaste 24 der Energieeinstrahlung und der Lötwärme ausgesetzt. Es sind auch bereits Reflow-Lötöfen erhältlich, bei denen die Unterseite der Leiterplatten während des Löt¬ vorganges zusätzlich gekühlt werden kann. Mit einem solchen Reflow-Lötofen ist es möglich, thermisch kritische SMD-B auteile auch beim Löten mit bleifreiem Lot im Reflow-Lötofen zu löten. Eine Lötung thermisch kritischer SMD-B auteile in einem separaten Arbeitsgang, wie bisher beispielsweise im Wellenlotbad oder beim Handlöten, kann durch die Erfindung eingespart werden.
[050] In Ergänzung zur der in den Fig. 2-4 dargestellten Leiterplatte 10 zeigt Fig. 5 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte 10, die hier beispielhaft wieder eine mehrlagige, beidseitig bestückbare Leiterplatte 10 mit innen und außen auf der Leiterplatte 10 liegenden Leiterbahnen 12 ist. Für ein anderes thermisch kritisches SMD-Bauteil 30 sind Lötpads 32 vorgesehen, die mit den Leiterbahnen 12 verbunden sind. Das hier zur Veranschaulichung der Erfindung gewählte thermisch kritische SMD-Bauteil 30 ist wiederum ein sogenanntes B all-Grid-Array-B auteil, wie es bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist. Die vom Hersteller des SMD-Bauteils 30 bereits auf Kontaktflächen 42 des SMD-Bauteils 30 befestigten und mitgelieferten Kugeln aus Lot 39 liegen auf den Lötpads 32 der Leiterplatte 30 auf. Im Gegensatz zu dem in den Fig. 2-4 dargestellten SMD-Bauteil 14 sind hier die Kon- MJ. taktflächen 42 unterhalb und nicht seitlich vom SMD-Bauteil 30 angeordnet. Auf der
Unterseite des SMD-Bauteil 30 ist daher kein Platz für eine Befestigung auf der Lei¬ terplatte 10 mittels eines punkförmigen dosierten Klebstoffs. Deswegen ist hier ein Klebstoff 38 neben für das SMD-Bauteil 30 vorgesehenen Lötpads 32 auf der Lei¬ terplatte 30 so plaziert, daß er eine Befestigung des SMD-Bauteils 30 in dessen Randbereich sicherstellt. Diese Situation ist in Fig. 5 (und den Fig. 6, 7) verdeutlicht. Der Klebstoff 38 kann wieder in bekannter Weise auf die Leiterplatte 30 aufgebracht werden, beispielsweise mit einem Dispenser, und zusammen mit anderen auf der Lei¬ terplatte 30 anzubringenden Klebstoffpunkten für andere, hier nicht dargestellte Bauteile.
[051] Sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 2-4 Bohrungen durch die Leiterplatte in un¬ mittelbarer Nähe zu Lötpads angeordnet, so sind solche Bohrungen 34 beim Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung in den Fig. 5-7 durch die Lötpads 32 selbst gebohrt, die : hier ebenfalls metallisiert wurden. Eine dadurch in den Bohrungen 34 hergestellte Me¬ tallisierungshülse 36 ist sinnvollerweise mit den Lötpads 32 und/oder Leiterbahnen 12 verbunden, muß es aber nicht. Die Metallisierungshülse 36 erlaubt aber die Möglichkeit eine Verbindung mit im Innern der Leiterplatte 10 befindlichen Lei¬ terbahnen 12, wie hier dargestellt. . [052] Fig. 6 zeigt die Leiterplatte 10 und das darauf befestigte thermisch kritische SMD-
Bauteil 30 nach Fig. 5, nachdem die Leiterplatte 10 gewendet worden ist, so daß sich das SMD-B auteil 30 unterhalb der Leiterplatte 10 befindet. Oben auf die Leiterplatte 10, genauer: auf und in die Bohrungen 34, ist eine zum Löten des SMD-Bauteils 30 gewählte Lotpaste 40 aufgebracht worden.
[053] Vorzugsweise wird die Lotpaste 40 gedruckt, und zwar im Zusammenhang mit dem
Lotpasten-Auftrag auf die gesamte hier betrachtete Seite der Leiterplatte 10.
[054] In Fig. 7 ist die Leiterplatte 10 nach Fig. 6 dargestellt, nachdem sie in einem hier nicht gezeigten Reflow-Lötofen gelötet wurde. Während des Lötvorgangs wurde die Leiterplatte 10 wieder in der in Fig. 6 dargestellten Position durch den Reflow-Lötofen transportiert, so daß die Leiterplatte 10 das unter ihr befindliche thermisch kritische SMD-B auteil 30 gegenüber der von oben auf die Leiterplatte 10 und dort befindlichen sonstigen Bauteile und die Lotpaste einwirkenden Lötenergie quasi als thermisches Schild abgeschirmt hat. Die auf bzw. in den Bohrungen 34 aufgebrachte Lotpaste 40 ist beim Löten durch die Bohrungen 34 hindurch auf die andere Seite der Leiterplatte 30 und zwischen die Lötpads 32 und die Kontaktflächen 42 des SMD-Bauteils 30 geflossen und hat diese zusammen mit den ebenfalls im Reflow-Lötofen aufge¬ schmolzenen Kugeln aus Lot 39 (siehe dazu Fig. 5 und 6) verbunden. Auch hierbei hat sich gezeigt, daß so mechanisch und elektrisch hochwertige Fügestellen zwischen dem SMD-Bauteil 30 und der Leiterplatte 10 geschaffen werden. Wie bereits oben zur Fig. 4 beschrieben, gelingt es damit einerseits ein thermisch kritisches SMD-Bauteil 30 gegenüber der zum Löten erforderlichen Energieeinstrahlung von oben auf die Lei¬ terplatte 10 abzuschirmen, andererseits ist die Lotpaste 40 der Energieeinstrahlung und der Lötwärme ausgesetzt. Mithilfe der ebenso oben zur Fig. 4 bereits beschriebenen Reflow-Lötofen mit zusätzlicher Kühlung können auch thermisch kritische BaIl- Grid-Array-Bauteile mit bleifreiem Lot im Reflow-Lötofen gelötet werden. Anstelle bisher üblicher bleihaltiger Lotpasten eignet sich die Erfindung auch für eine Verwendung bleifreier Lotpaste.
[055] Fig. 7 veranschaulicht auch noch einen besonderen Vorteil der Erfindung. Auf Lei¬ terplatten, insbesondere solchen mit SMD bestückten komplexen Halbleiter-Bauteilen, sind üblicherweise Testpunkte bzw. Prüfpads vorgesehen, auf die nach vollständigem Löten der Leiterplatte und aller darauf vorgesehenen Bauteile sogenannte Na¬ delkontakte 44 aufgesetzt werden, um die Funktion der Bauteile auf der Leiterplatte 10 zu testen. Ein solcher Funktionstest ist beispielsweise dann wichtig, wenn ein Bauteil, wie das in den Fig. 5-7 dargestellte SMD-Bauteil 30 Kontaktflächen 42 auf seiner Unterseite aufweist. Nach dem Löten solcher Bauteile sind die Löt- bzw. Fügestellen verdeckt und nicht direkt prüf- und kontaktierbar. Außerdem gibt es beispielsweise Leiterplatten, die eine komplexe und sehr dichte Bestückung mit SMD-Bauteilen aufweisen sollen aber darüber hinaus auch sehr klein müssen. Bei solchen Leiterplatten suchen Layouter immer wieder nach Möglichkeiten die Testpunkte bzw. Prüfpads einzusparen.
[056] Die Erfindung erlaubt ein Testen der SMD-B auteile durch Aufsetzen der Na¬ delkontakte 44 eines üblichen und hier nicht dargestellten Nadelbett-Testadapters einer Prüfmaschine auf das Lot in den Bohrungen 34 bzw. in die Bohrungen 24 selbst zu setzen. Dieses Verfahren, bei dem die Nadelkontakte 44 auf die den zu testenden SMD-Bauteilen gegenüberliegende Seite der Leiterplatte aufgesetzt werden, erlaubt es, Test- bzw. Prüfpunkte einzusparen auf der mit den zu testenden SMD-Bauteilen 30 bestückten Seite der Leiterplatte 10.
[057] Wie bereits oben beschrieben, sind die Bohrungen 18 bzw. 34 der Leiterplatten 10 nach den Fig. 2-4 und 5-7 vorzugsweise metallisiert. Diese Maßnahme erleichtert das Durchfließen für das im Reflow-Lötofen erweichte Lot. Bei einer Lotpaste, die in Bezug auf das für die Leiterplatten 10 verwendete Trägermaterial gute Benetzungsei- genschaften aufweist, ist es denkbar, ohne eine Metallisierung der Bohrungen 18 bzw. 34 auszukommen.
[058] Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 8 eine bevorzugte Ausführungsform eines
Verfahrens 50 nach der Erfindung sowie zwei besondere Ausgestaltungen dieses Verfahrens 50 dargestellt:
[059] Nach einem Herstellen 52 einer Leiterplatte, vorzugsweise einer im Zusammenhang
Λ« mit den Fig. 2-4 beschriebenen erfindungsgemäßen Leiterplatte 10, mit Lötpads 16 für ein thermisch kritisches Bauteil 14 (siehe Fig. 2-4) auf einer ersten Seite der Lei¬ terplatte 10 erfolgt ein Bohren 54 von jeweils einer Bohrung 18 (siehe Fig. 2-4) in un¬ mittelbarer Nähe zu jedem Lötpads 16 durch die Leiterplatte 10. Alternativ dazu kann - entsprechend dem verwendeten thermisch kritischen SMD-Bauteil 30 - ein Bohren 56 von Bohrungen 34 (siehe dazu Fig. 5-7) direkt durch die Lötpads 32 durchgeführt werden. Wahlweise kann dann eine Metallisierung 58 der Bohrungen 18 bzw. 34 erfolgen und anschließend ein Auftragen 60 von Klebstoff 22 oder 38 (siehe dazu Fig. 2-7). Nach einem Einsetzen der thermisch kritischen SMD-Bauteile 14 bzw. 30 in den Klebstoff 22 bzw. 38 (siehe dazu Fig. 2-7) wird die Leiterplatte 10 gewendet, was in Fig. 8 durch "64" veranschaulicht wird, gefolgt von einem Auftragen 66 von Lotpaste 24 bzw. 40 auf eine zweite Seite der Leiterplatte 10 auf bzw. in die Bohrungen 18 bzw. 34 (siehe dazu Fig. 2-7).
[060] Bei einem anschließenden Lötvorgang 68 wird die Leiterplatte 10 mit ihrer zweiten Seite nach oben, also in der vorher beschriebenen Lage mit unter der Leiterplatte 10 befindlichem thermisch kritische SMD-Bauteil 14 oder 30, derart durch einen Reflow- Lötofen transportiert, daß die Lotpaste 24 bzw. 40 der Energieeinstrahlung und der Lötwärme ausgesetzt wird, das SMD-Bauteil 14 oder 30 jedoch gegenüber der Ener- gieeinstrahlung von oben durch Leiterplatte 10 selbst abgeschirmt wird. Die Lotpaste 24 bzw. 40 erweicht und fließt durch die jeweiligen Bohrungen 18 bzw. 34 (siehe dazu Fig. 2-7) an die Lötpads 16 bzw. 32 und die Kontaktflächen 26 bzw. 42 der SMD- Bauteile 14 bzw. 30 und verlötete diese. Es ist dem Fachmann natürlich klar, daß eine Leiterplatte in der Praxis übli¬ cherweise mehr Bauteile als die oben beschriebenen SMD-B auteile aufweist, wobei thermisch unkritische SMD-B auteile zusammen mit wenigstens einem der oben be¬ schriebenen thermisch kritischen Bauteilen 14 oder 30 oder mit einer beliebigen Kombination davon auf der Leiterplatte verwirklicht werden können. Es ist dem Fachmann auch klar, wie er auf einfache Weise weitere Verfahrensschritte vornimmt, um Lotpaste für die anderen SMD-B auteile auf der Leiterplatte aufbringt und diese Bauteile dort hineinsetzt. Die oben beschriebenen Leiterplatte und Verfahren nach der Erfindung eignen sich besonders für zweiseitig bestückte Leiterplatten.

Claims

Ansprüche
[001] 1. Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil (14), das auf wenigstens ein Lötpad (16) auf einer ersten Seite der Leiterplatte (10) mittels einer Lotpaste (24) lötbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotpaste (24) auf einer zweiten Seite der Leiterplatte (10) aufgebracht wird und daß mindestens eine Bohrung (18) in unmittelbarer Nähe zum Lötpad (16) vorgesehen ist, durch die die Lotpaste (24) an das SMD-Bauteil (14) heranführbar ist.
[002] 2. Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil (30), das auf wenigstens ein Lötpad (32) auf einer ersten Seite der Leiterplatte (10) mittels einer Lotpaste (40) lötbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotpaste (40) auf einer zweiten Seite der Leiterplatte (10) aufgebracht wird und daß mindestens eine Bohrung (34) durch das Lötpad (32) vorgesehen ist, durch die die Lotpaste (40) an das SMD-Bauteil (30) heranführbar ist.
[003] 3. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (18; 34) mit einer Metallisierungshülse (20; 36) ausgekleidet ist.
[004] 4. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das SMD-Bauteil (14; 30) vor einem Lötvorgang auf der Leiterplatte (10) durch einen Klebstoff (22; 38) befestigt wird.
[005] 5. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das SMD-Bauteil (14; 30) vor einem Lötvorgang auf der Leiterplatte (10) durch eine mechanische Halterung befestigt wird.
[006] 6. Leiterplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische
Halterung eine Snap-In-Befestigung ist.
[007] 7. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Löten des SMD-Bauteils (14; 30) die Leiterplatte (10) derart durch einem Reflow-Lötofen transportiert wird, daß ihre erste Seite mit dem SMD-Bauteil (14; 30) nach unten weist, so daß die beim Löten erwärmte Lotpaste (24; 40) auf der zweiten Seite der Leiterplatte (10) durch die Bohrung (18; 34) hindurch zum Lötpad (16; 32) und zum SMD-Bauteil (14; 30) fließt.
[008] 8. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Löten des thermisch kritischen SMD-Bauteils (14; 30) verwendete Lotpaste (24; 40) eine bleifreie Lotpaste ist.
[009] 9. Verfahren zum Herstellen, Bestücken und Löten einer Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil (14), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: herstellen (52) einer Leiterplatte (10) mit wenigstens einem Lötpad (16) für das SMD-Bauteil (14) auf einer ersten Seite der Leiterplatte (10); bohren (54) einer Bohrung (18) durch die Leiterplatte (10) in unmittelbarer Nähe zum Lötpad (16); befestigen (60, 62) des SMD-Bauteils (14) auf der ersten Seite der Leiterplatte (10); aufbringen (66) von Lotpaste (24) auf einer zweiten Seite der Leiterplatte (10) auf bzw. in die Bohrung (18); nach vollständigen Bestücken der zweiten Seite der Leiterplatte löten (68) der dortigen Bauteile und des auf der ersten Seite der der Leiterplatte (10) befindlichen thermisch kritischen SMD-Bauteils (14) in einem Reflow-Lötofen.
[010] 10. Verfahren zum Herstellen, Bestücken und Löten einer Leiterplatte mit wenigstens einem thermisch kritischen SMD-Bauteil (30), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: herstellen (52) einer Leiterplatte (10) mit wenigstens einem Lötpad (32) für das SMD-Bauteil (30) auf einer ersten Seite der Leiterplatte (10); bohren (54) einer Bohrung (34) durch das Lötpad (32) der Leiterplatte (10); befestigen (60, 62) des SMD-Bauteils (30) auf der ersten Seite der Leiterplatte (10); aufbringen (66) von Lotpaste (40) auf einer zweiten Seite der Leiterplatte (10) auf bzw. in die Bohrung (34); nach vollständigen Bestücken der zweiten Seite der Leiterplatte löten (68) der dortigen Bauteile und des auf der ersten Seite der der Leiterplatte (10) befindlichen thermisch kritischen SMD- Bauteils (30) in einem Reflow-Lötofen.
[011] 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (18; 34) durch eine die Bohrung (18; 34) auskleidende Metalli¬ sierungshülse (20; 36) metallisiert wird.
[012] 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das SMD-Bauteil (14; 30) zur Befestigung in einen auf die erste Seite der Lei¬ terplatte (10) aufgebrachten Klebstoff (22; 38) eingesetzt wird.
[013] 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das SMD-Bauteil (14; 30) in eine Snap-In-Befestigung auf der erste Seite der Leiterplatte (10) eingesetzt wird.
[014] 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Löten des thermisch kritischen SMD-Bauteils (14; 30) verwendete Lotpaste (24; 40) eine bleifreie Lotpaste ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016091794A1 (de) * 2014-12-12 2016-06-16 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Verfahren zum schutz von bauteilen auf einer leiterplatte

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0376055A2 (de) * 1988-12-27 1990-07-04 Asea Brown Boveri Ag Verfahren zum Löten eines drahtlosen Bauelementes sowie Leiterplatte mit angelötetem, drahtlosem Bauelement
FR2690304A1 (fr) * 1992-04-16 1993-10-22 Marelli Autronica Procédé d'assemblage de composants sur une plaquette de circuit imprimé double face et plaquette ainsi obtenue.
US5421081A (en) * 1990-11-27 1995-06-06 Hitachi, Ltd. Method for producing electronic part mounting structure
EP0676913A1 (de) * 1994-04-08 1995-10-11 Vlt Corporation Löten eines oberflächenmontierten Bauelementes

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3636817A1 (de) * 1986-10-29 1988-05-11 Mettler Instrumente Ag Mit bauteilen zum verloeten im loetbad bestueckte leiterplatte
JPS6450596A (en) * 1987-08-21 1989-02-27 Oki Electric Ind Co Ltd Method of soldering for surface mounting component
DE4319876A1 (de) * 1993-02-26 1994-09-01 Siemens Ag Verfahren zum Befestigen einer Hybrid-Schaltung auf einer Leiterplatte
DE19511226A1 (de) * 1995-03-27 1996-10-02 Bosch Gmbh Robert SMD-Verbindung für elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0376055A2 (de) * 1988-12-27 1990-07-04 Asea Brown Boveri Ag Verfahren zum Löten eines drahtlosen Bauelementes sowie Leiterplatte mit angelötetem, drahtlosem Bauelement
US5421081A (en) * 1990-11-27 1995-06-06 Hitachi, Ltd. Method for producing electronic part mounting structure
FR2690304A1 (fr) * 1992-04-16 1993-10-22 Marelli Autronica Procédé d'assemblage de composants sur une plaquette de circuit imprimé double face et plaquette ainsi obtenue.
EP0676913A1 (de) * 1994-04-08 1995-10-11 Vlt Corporation Löten eines oberflächenmontierten Bauelementes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016091794A1 (de) * 2014-12-12 2016-06-16 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Verfahren zum schutz von bauteilen auf einer leiterplatte

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