WO2009024583A1 - Method for assembling electrical components equipped with terminal pins on a printed circuit board - Google Patents

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WO2009024583A1
WO2009024583A1 PCT/EP2008/060889 EP2008060889W WO2009024583A1 WO 2009024583 A1 WO2009024583 A1 WO 2009024583A1 EP 2008060889 W EP2008060889 W EP 2008060889W WO 2009024583 A1 WO2009024583 A1 WO 2009024583A1
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circuit board
contour
printed circuit
pin
soldering
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PCT/EP2008/060889
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Oliver Kettenbaum
Manfred Friedl
Ludwig Kettl
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

Definitions

  • the present invention relates to a method for assembling components on a printed circuit board according to the preamble of claim 1.
  • the soldering of the inserted pin can be done for example by conventional hand soldering or so-called wave soldering.
  • Such a "through-hole mounting” offers the advantage of a comparatively high mechanical strength of the solder joint, as required for many components or applications of the assembled printed circuit board.
  • Components such. B. connectors inserted through the corresponding holes (vias), previously applied to top terminal pads in the region of the vias by stencil pressure applied solder paste is partially displaced by the terminal tabs and pushed out of the feedthrough down.
  • Connection pad of the printed circuit board (including connection in the through-connection).
  • connection lugs So far, however, this method has only worked for special shape designs of the connection lugs. For example, the passing through of the terminal lug must not separate the solder paste into several parts which remain separate from one another even after the reflow process. Furthermore, it has turned out to be problematic to provide a quantity of solder paste in the area of the top-side connection pad which is sufficient for reliable soldering in the case of this method.
  • this object is achieved in that at the top of the circuit board surrounding the bore upper side terminal pad with respect to the bore axis non- formed rotational symmetry contour and is provided prior to the insertion of the terminal pin with a solder paste, which is melted after passing through the terminal pin to form the soldering of the terminal pin on the one hand with the top terminal pad and on the other hand with the bottom terminal pad.
  • a further advantage of the invention is that a skilful choice or orientation of the contour of the top-side connection pad makes it possible to save space or increase the packing density (of components on the circuit board).
  • the connecting pin is substantially cylindrical.
  • the connecting pin has a diameter in the range of 40% to 80% of the bore diameter.
  • the cross-section or the diameter of the through-connection should be as small as possible, but as large as necessary (for example, for realizing an automatic assembly).
  • the component is for example of a capacitor, in particular z. B. a film capacitor formed.
  • the method can be carried out largely automated (by means of a placement machine).
  • z. B. provided that the components are fixed to a component carrier belt fed in an automated assembly process of the circuit board.
  • the contour has a contour section which is essentially rotationally symmetrical with respect to the bore axis and which extends in the circumferential direction over an angular range of at least 120 °.
  • this contour section is circular arc-shaped, wherein the corresponding circle center is at least approximately on the bore axis. Any offset between the circle center and the bore axis is preferably less than 50% of the diameter of the bore and / or less than 20% of the distance between the circle center and the arcuate contour section.
  • the contour has at least one contour section bulged in a radial direction.
  • An offset of the circular center point with respect to the bore axis is preferably provided in a direction which corresponds to the radial direction in which a bulged contour section of the connection pad is offset with respect to the bore axis.
  • the printed circuit board in the radial Direction bulging contour portion is completely covered by a contour of the device.
  • solder paste to the upper-side terminal pad can, for. B. using a solder mask done (eg screen printing).
  • all upper-side connection pads (also for optionally provided SMD components) of the printed circuit board can be printed using a standard solder mask of uniform thickness (for example in the range from 100 to 200 ⁇ m).
  • the melting of the solder paste can advantageously be used on known methods (eg reflow oven, hot plate, infrared radiation, etc.).
  • the maximum soldering temperature achieved in this process step is preferably in the range of 15O 0 C to 300 0 C (eg 205-245 0 C for SnPb solders, 235-26O 0 C for lead-free SnAgCu solders).
  • the reflow system is a convection oven or a vapor phase oven.
  • 1 is a schematic side view of a printed circuit board in the region of a via
  • FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 after application of a solder mask
  • FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 during the printing of the printed circuit board upper side using the solder paste stencil, FIG.
  • FIG. 4 shows a view corresponding to FIG. 3 after completion of the solder printing process (through-contact process). completely filled with solder paste; Connection pad covered with solder paste),
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 at the beginning of a penetration of a connecting pin through the through-hole
  • Fig. 6 is a view corresponding to FIG. 5 according to the
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 at the beginning of a reflow process
  • FIG. 8 shows a view corresponding to FIG. 7 after completion of the melting process
  • connection pad 9 is a plan view of a connection pad with circular contour
  • connection pad 10 is a plan view of a connection pad with elongated contour
  • FIG. 11 shows an illustration for illustrating an optimized contour of an upper-side connection pad (a), whereby the contour of an associated lower-side connection pad (b) and a schematic side view (c) of the relevant printed circuit board area are also shown.
  • Fig. 12 is an illustration for illustrating a
  • Fig. 13 is a perspective view for illustrating the mounting of a film capacitor on a circuit board.
  • Figs. 1 to 8 illustrate a method for automated loading and reflowing of wired components.
  • the region of a printed circuit board 10 shown in the figures comprises a bore 12 formed as a so-called through-connection, through which an upper-side connection pad 14 and a lower-side connection pad 16 are electrically connected to one another.
  • a substrate 18 of the printed circuit board 10 also has printed conductors 20 and 22 on its upper side in the illustrated region.
  • FIGS. 1 to 8 illustrate, in this order, a through-mounting of a component, of which only one terminal pin 24 (of a plurality of pins of the component) is shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the one or more other pins of the same component are contacted in the same manner as described below for the pin 24.
  • solder mask 26 is first placed on the upper side of the printed circuit board 10 in the assembly process, as shown in FIG. 2.
  • the solder mask 26 is in the illustrated embodiment, a standard solder mask of a uniform thickness and has a recess 28 which is arranged in alignment with the top-side terminal pad 14.
  • solder paste applied 14 and partially pressed into the bore 12.
  • the application of the solder paste te other methods into consideration, such as. Example, the use of a special solder paste print head (eg., System "Proflow” Fa. DEK).
  • Fig. 4 shows the situation after this application of the solder paste and the removal of the solder mask 26th
  • Solder paste 34 is partially displaced by the pin 24 and partially taken to the PCB underside. In particular, for components from a certain size is practically only a placement in this direction (from above) into consideration.
  • top and bottom are used here to distinguish the two sides of the printed circuit board and may, but do not have to correspond to the spatial orientations of these printed circuit board sides during the assembly process or when using the printed circuit board.
  • solder paste 34 is thermally fused (reflow soldering), which is shown in Fig. 7 and finally leads to the situation shown in Fig. 8, in which the re-solidified solder paste 34 upper and lower menisci, via which the pin 24th is mechanically and electrically connected on the one hand with the upper-side terminal pad 14 and on the other hand with the lower-side terminal pad 16.
  • a peculiarity of the described assembly method is the non-rotationally symmetrical design of the upper connection pad 14 with respect to a bore axis 36 (FIG. 1) 34 is thus advantageously created a solder paste reservoir, as it were, which ensures the reliable formation of the apparent in Fig. 8 Meniscus.
  • FIG. 9 illustrates, in a top view, the configuration of an upper-side connection pad 14a with a circular contour line 40a, which extends rotationally symmetrically about a connection pin 24a, which is pushed through axially coaxially to a bore axis of a bore 12a.
  • dp denotes the diameter of fully cylindrical terminal pin 24a and that is, the diameter (inner diameter) of the hole 12a.
  • the contour 40a of the upper-side connection pad 14a is thus rotationally symmetrical with respect to the bore axis.
  • this geometrical design is suitable for the soldering process as such, it has other disadvantages and is not within the scope of the present invention.
  • the rotationally symmetrical design is z. B. unfavorable when it comes to the terminal pad contour does not protrude beyond the component contour.
  • FIG. 10 shows an example of a non-rotationally symmetrical contour 40b of an upper-side connection pad 14b.
  • the terminal pad 14b is generally elongated and provides an advantageous reservoir with the pad areas relatively far from the terminal pin 24b for an additional amount of solder paste, which is drawn in reflow soldering to the pin 24b and into the bore 12b.
  • Fig. 11 illustrates an example of a pad symmetry which is particularly favorable for many applications.
  • some design details which are particularly advantageous on their own or in combination will be explained below.
  • the partial view of Fig. IIa is a plan view of an upper-side terminal pad 14c.
  • the partial view of Fig. IIb is a plan view of the associated lower-side terminal pads 16c and the partial view of Fig. 11c shows a FIGS. 1 to 8 corresponding side view of this embodiment.
  • the upper-side connection pad 14c has a contour 40c which is altogether non-rotationally symmetrical with respect to the bore axis (foot point of the arrow of the length r1).
  • rl denotes the bore radius.
  • a right-hand section of the contour 40c in the figure is substantially rotationally symmetrical with respect to the bore axis (here: as a circular arc section with the radius r2). This circular arc portion of the contour line 40c extends over an angular range of about 170 °.
  • the contour 40c also includes a contour portion located on the left side in the figure, which is bulged in a radial direction (to the left).
  • This bulged contour portion is formed in the illustrated embodiment by a likewise circular arc-shaped with a radius r3 extending portion.
  • the two transitions between the two circular arc regions are formed symmetrically relative to a center line extending horizontally in the figure from respective rectilinear sections, as can be seen in FIG. IIa.
  • Another peculiarity of the illustrated geometry is that the circle center of the right circular arc portion in the figure (radius r2) with respect to the bore axis of the bore 12c to the left (ie towards the bulged area) is offset.
  • the bases of the radius arrows rl and r2 do not coincide.
  • the underside connection pad 16c shown in FIG. IIb is provided with a circular contour in this exemplary embodiment.
  • FIG. 11c illustrates in a side view the mutual position of the bore 12c and the connection pads 14c and 16c on the substrate 12c.
  • tb denotes the thickness of the printed circuit board 10c. In the illustrated embodiment, the dimensions shown are selected as follows:
  • a preferred use of the assembly process is the automated assembly of electrical or electronic components, each provided with a plurality of pins ("wired components").
  • a correspondingly shaped carrier belt for an automated supply of the individual components in the context of a series production of circuit arrangements can be provided for the relevant component.
  • FIG. 12 illustrates the configuration of a carrier belt 5Od, designed as a blister band, for the assembly with film capacitors, one of which is shown in FIG. 12 and denoted by 52d.
  • Fig. 13 illustrates the mounting of the film capacitor 52d on a circuit board 10d.
  • the two connection pins 24d of the capacitor 52d are inserted through an automatic insertion machine simultaneously through the corresponding bores 12d of the printed circuit board 10d (compare the above description with reference to FIGS.
  • a further advantageous embodiment of the assembly process can be seen, which consists in that each of the contoured portions of the upper-side connection pads 14d bulged out in the radial direction is completely covered by a contour of the relevant component (here: capacitor 52d). This minimizes the board area required for contacting the device, which is a great advantage for achieving a high packing density.
  • the invention makes available the use of the so-called "pin-in-paste" method for a large number of electrical or electronic components.
  • the following advantages can be achieved:
  • a simultaneous assembly of wired components as well as SMD components offers a significantly better price / performance ratio compared to a pure SMD assembly.
  • the method can be realized with a simple and inexpensive solder stencil.
  • z z.
  • the invention is particularly suitable for the production of circuit arrangements, with which an electronics, in particular power electronics, is provided for a motor vehicle.
  • this temperature corresponds to the temperature required for the process according to the invention of the device. In this way, any components that do not withstand the thermal stresses during assembly can be sorted out as rejects during their production. Only the suitable components are then used for equipping.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

The object of the invention is to provide a simple and reliable method for assembling components equipped with terminal pins (24) on a printed circuit board (10). The method comprises the soldering of the terminal pin (24) of the component, being plugged through a bore (12) of the printed circuit board (10) from the top to the base, to a terminal pad (16) of the printed circuit board on the base, wherein a terminal pad (14) surrounding the bore (12) on the top of the printed circuit board (10) is configured on the top having a contour that is non-rotation symmetric with regard to the bore axis and is equipped with a soldering paste (34) before plugging in the terminal pin (24), the soldering paste being melted with the terminal pad (14) on top and with the terminal pad (16) at the base after plugging in the terminal pin (24) for forming the soldering of the terminal pin (24).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Bestücken von mit Anschlussstiften versehenen elektrischen Bauelementen auf einer LeiterplatteMethod for populating electrical components provided with pins on a printed circuit board
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken von Bauelementen auf einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for assembling components on a printed circuit board according to the preamble of claim 1.
Bei einem derartigen bekannten Verfahren kann die Verlötung des hindurchgesteckten Anschlussstifts beispielsweise durch konventionelles Handlöten oder so genanntes Wellenlöten erfolgen .In such a known method, the soldering of the inserted pin can be done for example by conventional hand soldering or so-called wave soldering.
Eine derartige "Durchsteckmontage" bietet den Vorteil einer vergleichsweise hohen mechanischen Belastbarkeit der Lötstelle, wie es für viele Bauelemente bzw. Anwendungsbereiche der bestückten Leiterplatte gefordert wird.Such a "through-hole mounting" offers the advantage of a comparatively high mechanical strength of the solder joint, as required for many components or applications of the assembled printed circuit board.
Beim Handlöten oder Wellenlöten von durchgesteckten Anschlussstiften ergibt sich das Erfordernis einer mechanischen Fixierung des Bauelements. Außerdem wird ein weiterer separater Verlötungsschritt erforderlich, falls die betreffende Leiterplatte außerdem noch mit genannten Oberflächen- montierten Bauteilen ("SMD") zu bestücken ist. Die Verwendung von SMD-Bauteilen ist in vielen Anwendungsbereichen, insbesondere bei Bauraum-kritischen Anwendungen, jedoch erforderlich. Dies gilt oftmals z. B. für den Bereich der automotiven Leistungselektronik. Des Weiteren beanspruchen die bekannten Bestückungsverfahren oftmals eine vergleichsweise große Ver- lötungsflache bzw. eine große "Sperrfläche" auf der Leiterplatte.When hand soldering or wave soldering plugged through pins results in the requirement of a mechanical fixation of the device. In addition, another separate soldering step is required if the printed circuit board in question is also to be equipped with said surface mounted components ("SMD"). However, the use of SMD components is required in many applications, especially in space-critical applications. This is often z. B. for the field of automotive power electronics. Furthermore, the known assembly methods often require a comparatively large soldering area or a large "blocking area" on the printed circuit board.
Vor diesem Hintergrund wurde bereits versucht, das Handlöten oder Wellenlöten durchgesteckter Anschlussstifte durch ein so genanntes Reflow-Löten zu ersetzen, um an der selben Leiter- platte sowohl bedrahtete Elemente als auch SMD-Bauelemente in einem einzigen Lötprozess (Reflow-Löten) zu bestücken.Against this background, it has already been attempted to replace the manual soldering or wave soldering plug pins inserted by a so-called reflow soldering in order to work on the same conductor plate both wired components and SMD components in a single soldering process (reflow soldering) to equip.
Bei dieser bekannten Methode (Pin-in-Paste- oder "THR"- Methode) werden gestanzte Anschlusslaschen an mechanischenIn this known method (pin-in-paste or "THR" method) are stamped connection tabs on mechanical
Bauelementen wie z. B. Steckverbindern durch die entsprechenden Bohrungen (Durchkontaktierungen) hindurchgesteckt, wobei zuvor an oberseitigen Anschlusspads im Bereich der Durchkontaktierungen mittels Schablonendruck aufgebrachte Lotpaste durch die Anschlusslaschen teilweise verdrängt und nach unten aus der Durchkontaktierung herausgeschoben wird.Components such. B. connectors inserted through the corresponding holes (vias), previously applied to top terminal pads in the region of the vias by stencil pressure applied solder paste is partially displaced by the terminal tabs and pushed out of the feedthrough down.
Durch einen nachfolgenden Reflow-Prozess erfolgt die Verlötung der Anschlusslaschen einerseits mit dem oberseitigen Anschlusspad und andererseits mit einem unterseitigenBy a subsequent reflow process, the soldering of the connecting tabs takes place on the one hand with the upper-side terminal pad and on the other hand with a lower-side
Anschlusspad der Leiterplatte (inkl. Anbindung in der Durchkontaktierung) .Connection pad of the printed circuit board (including connection in the through-connection).
Diese Methode funktionierte bislang jedoch nur für spezielle Formgestaltungen der Anschlusslaschen. Beispielsweise darf das Hindurchstecken der Anschlusslasche, die Lotpaste nicht in mehrere Teile separieren, die auch nach dem Reflow-Vorgang voneinander getrennt verbleiben. Des Weiteren hat es sich als problematisch herausgestellt, bei dieser Methode eine zur zu- verlässigen Verlötung ausreichende Menge an Lotpaste im Bereich des oberseitigen Anschlusspads bereitzustellen.So far, however, this method has only worked for special shape designs of the connection lugs. For example, the passing through of the terminal lug must not separate the solder paste into several parts which remain separate from one another even after the reflow process. Furthermore, it has turned out to be problematic to provide a quantity of solder paste in the area of the top-side connection pad which is sufficient for reliable soldering in the case of this method.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben angegebenen Nachteile zu beseitigen und ein einfaches und zu- verlässiges Verfahren zur Bestückung von mit Anschlussstiften versehenen Bauelementen auf einer Leiterplatte bereitzustellen .It is an object of the present invention to obviate the drawbacks noted above and to provide a simple and reliable method of mounting pin-mounted components on a printed circuit board.
Bei einem Bestückungsverfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass an der Oberseite der Leiterplatte ein die Bohrung umgebendes oberseitiges Anschlusspad mit einer bezüglich der Bohrungsachse nicht- rotationssymmetrischen Kontur ausgebildet und vor dem Hindurchstecken des Anschlussstifts mit einer Lotpaste versehen wird, die nach dem Hindurchstecken des Anschlussstifts zur Bildung der Verlötung des Anschlussstifts einerseits mit dem oberseitigen Anschlusspad und andererseits mit dem unterseitigen Anschlusspad aufgeschmolzen wird.In a mounting method of the type mentioned above, this object is achieved in that at the top of the circuit board surrounding the bore upper side terminal pad with respect to the bore axis non- formed rotational symmetry contour and is provided prior to the insertion of the terminal pin with a solder paste, which is melted after passing through the terminal pin to form the soldering of the terminal pin on the one hand with the top terminal pad and on the other hand with the bottom terminal pad.
Im Unterschied zu dem an sich bekannten THR-Verfahren wird bei der Erfindung durch eine besondere Konturgestaltung des oberseitigen Anschlusspads die Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Lötpaste erleichtert, sodass das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere hinsichtlich der Formgestaltung des Anschlussstifts universeller eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch eine geschickte Wahl bzw. Orientierung der Kontur des oberseitigen Anschlusspads eine Bauraumersparnis bzw. Erhöhung der Packungsdichte (von Bauteilen auf der Leiterplatte) ermöglicht wird .In contrast to the known THR method, the provision of a sufficient amount of solder paste is facilitated in the invention by a special contour design of the top terminal pad, so that the inventive method can be used more universally, in particular with regard to the design of the terminal pin. A further advantage of the invention is that a skilful choice or orientation of the contour of the top-side connection pad makes it possible to save space or increase the packing density (of components on the circuit board).
In einer im Hinblick auf die Gestaltung von Standard- Bauteilen besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlussstift im Wesentlichen zylindrisch. In diesem Fall hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Anschlussstift einen Durchmesser im Bereich von 40% bis 80% des Boh- rungsdurchmessers besitzt. Bei vorgegebenem Stiftquerschnitt sollte der Querschnitt bzw. der Durchmesser der Durchkontak- tierung so klein wie möglich, jedoch so groß wie nötig (z. B. zur Realisierung einer automatischen Bestückung) sein.In a particularly preferred embodiment with regard to the design of standard components, the connecting pin is substantially cylindrical. In this case, it has proven to be advantageous if the connecting pin has a diameter in the range of 40% to 80% of the bore diameter. For a given pin cross-section, the cross-section or the diameter of the through-connection should be as small as possible, but as large as necessary (for example, for realizing an automatic assembly).
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ergibt sich für dieA preferred application of the invention results for the
Bestückung eines elektrischen oder elektronischen Bauelements (aktiv oder passiv) . In einer Ausführungsform ist das Bauelement beispielsweise von einem Kondensator, insbesondere z. B. einem Folienkondensator, gebildet.Assembly of an electrical or electronic component (active or passive). In one embodiment, the component is for example of a capacitor, in particular z. B. a film capacitor formed.
Vorteilhaft kann das Verfahren weitgehend automatisiert (mittels eines Bestückungsautomaten) durchgeführt werden. In ei- ner Ausführungsform ist z. B. vorgesehen, dass die Bauelemente an einem Bauelementträgergurt fixiert in einem automatisierten Bestückungsprozess der Leiterplatte zugeführt werden.Advantageously, the method can be carried out largely automated (by means of a placement machine). In one ner embodiment is z. B. provided that the components are fixed to a component carrier belt fed in an automated assembly process of the circuit board.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt dieIn a particularly preferred embodiment, the
Bestückung sowohl der mit Anschlussstiften versehenen Bauelemente als auch von SMD-Bauelementen mit einem einzigen Reflow-Lötprozess .Equipping both the pin-mounted components and SMD components with a single reflow soldering process.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontur einen bezüglich der Bohrungsachse im Wesentlichen rotationssymmetrischen Konturabschnitt besitzt, der sich in Umfangsrich- tung über einen Winkelbereich von wenigstens 120° erstreckt.In one embodiment, it is provided that the contour has a contour section which is essentially rotationally symmetrical with respect to the bore axis and which extends in the circumferential direction over an angular range of at least 120 °.
In einer spezielleren Ausführungsform ist dieser Konturabschnitt kreisbogenförmig, wobei der entsprechende Kreismittelpunkt wenigstens annähernd auf der Bohrungsachse liegt. Ein etwaiger Versatz zwischen dem Kreismittelpunkt und der Bohrungsachse ist bevorzugt kleiner als 50% des Durchmessers der Bohrung und/oder kleiner als 20% des Abstands zwischen dem Kreismittelpunkt und dem kreisbogenförmigen Konturabschnitt .In a more specific embodiment, this contour section is circular arc-shaped, wherein the corresponding circle center is at least approximately on the bore axis. Any offset between the circle center and the bore axis is preferably less than 50% of the diameter of the bore and / or less than 20% of the distance between the circle center and the arcuate contour section.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontur wenigstens einen in einer Radialrichtung ausgebauchten Konturabschnitt besitzt.In a preferred embodiment it is provided that the contour has at least one contour section bulged in a radial direction.
Ein Versatz des Kreismittelpunkts bezüglich der Bohrungsachse ist bevorzugt in einer Richtung vorgesehen, die derjenigen Radialrichtung entspricht, in welcher ein ausgebauchter Konturabschnitt des Anschlusspads bezüglich der Bohrungsachse versetzt ist.An offset of the circular center point with respect to the bore axis is preferably provided in a direction which corresponds to the radial direction in which a bulged contour section of the connection pad is offset with respect to the bore axis.
In einer hinsichtlich der auf der Leiterplatte zu erzielenden Packungsdichte vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der fertig bestückten Leiterplatte der in der Radial- richtung ausgebauchte Konturabschnitt von einer Kontur des Bauelements vollständig überdeckt wird.In an embodiment which is advantageous with regard to the packing density to be achieved on the printed circuit board, it is provided that the printed circuit board in the radial Direction bulging contour portion is completely covered by a contour of the device.
Die Aufbringung der Lotpaste an dem oberseitigen Anschlusspad kann z. B. unter Verwendung einer Lotmaske erfolgen (z. B. Siebdruck) . Vorteilhaft können hierbei alle oberseitigen Anschlusspads (auch für gegebenenfalls vorgesehene SMD- Bauelemente) der Leiterplatte unter Verwendung einer Standard-Lötschablone einheitlicher Dicke (z. B. im Bereich von 100 bis 200 μm) bedruckt werden.The application of the solder paste to the upper-side terminal pad can, for. B. using a solder mask done (eg screen printing). Advantageously, in this case, all upper-side connection pads (also for optionally provided SMD components) of the printed circuit board can be printed using a standard solder mask of uniform thickness (for example in the range from 100 to 200 μm).
Für das Aufschmelzen der Lotpaste kann vorteilhaft auf an sich bekannte Verfahren zurückgegriffen werden (z. B. Reflow- Ofen, Heizplatte, Infrarotbestrahlung etc.) . Die in diesem Prozessschritt erreichte maximale Lottemperatur liegt bevorzugt im Bereich von 15O0C bis 3000C (z. B. 205-2450C für SnPb-Lote; 235-26O0C für bleifreie SnAgCu-Lote) . In einer bevorzugten Ausführungsform ist als Reflowsystem ein Konvekti- ons-Durchlaufofen oder Dampfphasenofen vorgesehen.For the melting of the solder paste can advantageously be used on known methods (eg reflow oven, hot plate, infrared radiation, etc.). The maximum soldering temperature achieved in this process step is preferably in the range of 15O 0 C to 300 0 C (eg 205-245 0 C for SnPb solders, 235-26O 0 C for lead-free SnAgCu solders). In a preferred embodiment, the reflow system is a convection oven or a vapor phase oven.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:The invention will be further described by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. They show:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Leiterplatte im Bereich einer Durchkontaktierung,1 is a schematic side view of a printed circuit board in the region of a via,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht nach Aufbringung einer Lotmaske,2 is a view corresponding to FIG. 1 after application of a solder mask, FIG.
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht während des Bedrückens der Leiterplattenoberseite unter Verwendung der Lotpastenschablone,3 is a view corresponding to FIG. 2 during the printing of the printed circuit board upper side using the solder paste stencil, FIG.
Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechende Ansicht nach Ab- schluss des Lotbedruckungsprozesses (Durchkontak- tierung vollständig mit Lotpaste gefüllt; Anschlusspad mit Lotpaste bedeckt),4 shows a view corresponding to FIG. 3 after completion of the solder printing process (through-contact process). completely filled with solder paste; Connection pad covered with solder paste),
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht zu Beginn eines Hindurchsteckens eines Anschlussstifts durch die Durchkontaktierung,5 is a view corresponding to FIG. 4 at the beginning of a penetration of a connecting pin through the through-hole,
Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht nach demFig. 6 is a view corresponding to FIG. 5 according to the
Hindurchstecken des Anschlussstifts,Passing through the pin,
Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht zu Beginn eines Aufschmelzprozesses,7 is a view corresponding to FIG. 6 at the beginning of a reflow process, FIG.
Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht nach Ab- Schluss des Aufschmelzprozesses,FIG. 8 shows a view corresponding to FIG. 7 after completion of the melting process, FIG.
Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Anschlusspad mit kreisrunder Kontur,9 is a plan view of a connection pad with circular contour,
Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Anschlusspad mit langgezogener Kontur,10 is a plan view of a connection pad with elongated contour,
Fig. 11 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer optimierten Kontur eines oberseitigen Anschlusspads (a) , wobei auch die Kontur eines zugehörigen unterseitigen Anschlusspads (b) und eine schematische Seitenansicht (c) des betreffenden Leiterplattenbereiches gezeigt ist,11 shows an illustration for illustrating an optimized contour of an upper-side connection pad (a), whereby the contour of an associated lower-side connection pad (b) and a schematic side view (c) of the relevant printed circuit board area are also shown.
Fig. 12 eine Darstellung zur Veranschaulichung einerFig. 12 is an illustration for illustrating a
Formgestaltung eines Blistergurtes zur Zufuhr von Folienkondensatoren bei einem automatisierten Leiterplattenbestückungsverfahren, undForming a blister strip for feeding film capacitors in an automated circuit board assembly process, and
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Bestückung eines Folienkondensators auf einer Leiterplatte. Die Fig. 1 bis 8 veranschaulichen ein Verfahren zum automatisierten Bestücken und Reflowlöten bedrahteter Bauelemente.Fig. 13 is a perspective view for illustrating the mounting of a film capacitor on a circuit board. Figs. 1 to 8 illustrate a method for automated loading and reflowing of wired components.
Der in den Figuren dargestellte Bereich einer Leiterplatte 10 umfasst eine als so genannte Durchkontaktierung ausgebildete Bohrung 12, durch welche ein oberseitiges Anschlusspad 14 und ein unterseitiges Anschlusspad 16 elektrisch miteinander verbunden sind.The region of a printed circuit board 10 shown in the figures comprises a bore 12 formed as a so-called through-connection, through which an upper-side connection pad 14 and a lower-side connection pad 16 are electrically connected to one another.
Ein Substrat 18 der Leiterplatte 10 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im dargestellten Bereich an seiner Oberseite ferner Leiterbahnen 20 und 22 auf.In the illustrated embodiment, a substrate 18 of the printed circuit board 10 also has printed conductors 20 and 22 on its upper side in the illustrated region.
Die in Fig. 1 bis 8 veranschaulichen in dieser Reihenfolge eine Durchsteckmontage eines Bauelements, von welchen in den Figuren der Einfachheit halber lediglich ein Anschlussstift 24 (von mehreren Anschlussstiften des Bauelements) dargestellt ist. Der oder die weiteren Anschlussstifte desselben Bauelements werden in der gleichen Weise wie nachfolgend für den Anschlussstift 24 beschrieben kontaktiert.FIGS. 1 to 8 illustrate, in this order, a through-mounting of a component, of which only one terminal pin 24 (of a plurality of pins of the component) is shown in the figures for the sake of simplicity. The one or more other pins of the same component are contacted in the same manner as described below for the pin 24.
Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Situation wird bei dem Bestückungsverfahren zunächst eine Lotmaske 26 an der O- berseite der Leiterplatte 10 aufgelegt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.Starting from the situation illustrated in FIG. 1, a solder mask 26 is first placed on the upper side of the printed circuit board 10 in the assembly process, as shown in FIG. 2.
Die Lotmaske 26 ist im dargeführten Ausführungsbeispiel eine Standard-Lotmaske einer einheitlichen Dicke und besitzt eine Aussparung 28, welche fluchtend zum oberseitigen Anschlusspad 14 angeordnet wird.The solder mask 26 is in the illustrated embodiment, a standard solder mask of a uniform thickness and has a recess 28 which is arranged in alignment with the top-side terminal pad 14.
Sodann wird, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, mittels einer Rakel 30, die in Richtung des Pfeils 32 (Fig. 3) über die Lot- maske 26 bewegt wird, eine Lotpaste 34 am oberseitigenThen, as shown in Fig. 3, by means of a doctor blade 30, which is moved in the direction of the arrow 32 (Fig. 3) on the solder mask 26, a solder paste 34 at the top
Anschlusspad 14 aufgebracht und teilweise in die Bohrung 12 hineingedrückt. Alternativ kommen zur Aufbringung der Lotpas- te andere Methoden in Betracht, wie z. B. die Verwendung eines speziellen Lotpastendruckkopfes (z. B. System "Proflow" der Fa. DEK) .Pad applied 14 and partially pressed into the bore 12. Alternatively, the application of the solder paste te other methods into consideration, such as. Example, the use of a special solder paste print head (eg., System "Proflow" Fa. DEK).
Fig. 4 zeigt die Situation nach diesem Aufbringen der Lotpaste und dem Abnehmen der Lotmaske 26.Fig. 4 shows the situation after this application of the solder paste and the removal of the solder mask 26th
Sodann wird beim automatischen Heranführen des Bauteils, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, der Anschlussstift 24 von oben nach unten durch die Bohrung 12 hindurchgesteckt, wobei dieThen, in the automatic approach of the component, as shown in Fig. 5, the pin 24 is inserted from top to bottom through the bore 12, wherein the
Lotpaste 34 von dem Stift 24 teilweise verdrängt und teilweise auf die Leiterplattenunterseite mitgenommen wird. Insbesondere für Bauelemente ab einer gewissen Größe kommt praktisch lediglich eine Bestückung in dieser Richtung (von oben) in Betracht.Solder paste 34 is partially displaced by the pin 24 and partially taken to the PCB underside. In particular, for components from a certain size is practically only a placement in this direction (from above) into consideration.
Die Begriffe "oben" und "unten" dienen hier zur Unterscheidung der beiden Leiterplattenseiten und können, müssen jedoch nicht den räumlichen Orientierungen dieser Leiterplattensei- ten beim Bestückungsprozess oder bei der Verwendung der Leiterplatte entsprechen.The terms "top" and "bottom" are used here to distinguish the two sides of the printed circuit board and may, but do not have to correspond to the spatial orientations of these printed circuit board sides during the assembly process or when using the printed circuit board.
Fig. 6 zeigt den resultierenden Zustand nach dem Hinduchste- cken des Anschlussstifts 24.6 shows the resulting state after the insertion of the terminal pin 24.
Dann wird die Lotpaste 34 thermisch aufgeschmolzen (Reflow- Löten) , was in Fig. 7 dargestellt ist und schließlich zu der in Fig. 8 dargestellten Situation führt, in welcher die wieder erstarrte Lotpaste 34 obere und untere Menisken bildet, über welche der Anschlussstift 24 einerseits mit dem oberseitigen Anschlusspad 14 und andererseits mit dem unterseitigen Anschlusspad 16 mechanisch und elektrisch verbunden wird.Then, the solder paste 34 is thermally fused (reflow soldering), which is shown in Fig. 7 and finally leads to the situation shown in Fig. 8, in which the re-solidified solder paste 34 upper and lower menisci, via which the pin 24th is mechanically and electrically connected on the one hand with the upper-side terminal pad 14 and on the other hand with the lower-side terminal pad 16.
Eine Besonderheit bei dem beschriebenen Bestückungsverfahren ist die bezüglich einer Bohrungsachse 36 (Fig. 1) nicht- rotationssymmetrische Ausbildung des oberen Anschlusspads 14. Mit der darauf fluchend vorgesehenen Aufbringung der Lotpaste 34 wird damit vorteilhaft gewissermaßen ein Lotpastenreservoir geschaffen, welches die zuverlässige Ausbildung der in Fig. 8 ersichtlichen Menisken gewährleistet.A peculiarity of the described assembly method is the non-rotationally symmetrical design of the upper connection pad 14 with respect to a bore axis 36 (FIG. 1) 34 is thus advantageously created a solder paste reservoir, as it were, which ensures the reliable formation of the apparent in Fig. 8 Meniscus.
Mögliche Formgestaltungen für das oberseitige Anschlusspad werden nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 9 bis 11 erläutert.Possible shapes for the top-side connection pad will be explained below with reference to FIGS. 9 to 11.
Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinenIn the following description of further embodiments, the same reference numerals are used for equivalent components, each supplemented by a small
Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegan- gener Ausführungsbeispiele verwiesen.Letters for distinguishing the embodiment. In this case, essentially only the differences from the exemplary embodiment (s) already described are discussed and, moreover, reference is expressly made to the description of the preceding exemplary embodiments.
Fig. 9 veranschaulicht in einer Draufsicht die Gestaltung eines oberseitigen Anschlusspads 14a mit einer kreisförmigen Konturlinie 40a, die sich rotationssymmetrisch um einen ko- axial zu einer Bohrungsachse einer Bohrung 12a hindurchgesteckten Anschlussstift 24a erstreckt. In der Figur bezeichnet dp den Durchmesser vollzylindrischen Anschlussstifts 24a und dh den Durchmesser (Innendurchmesser) der Bohrung 12a. Die Kontur 40a des oberseitigen Anschlusspads 14a ist somit rotationssymmetrisch bezüglich der Bohrungsachse ausgebildet. Diese geometrische Gestaltung ist für den Lötprozess als solchen zwar geeignet, jedoch mit anderen Nachteilen verbunden und liegt nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung. Die rotationssymmetrische Ausbildung ist z. B. ungünstig, wenn es darum geht, die Anschlusspadkontur nicht über die Bauteilkontur hinausragen zu lassen.9 illustrates, in a top view, the configuration of an upper-side connection pad 14a with a circular contour line 40a, which extends rotationally symmetrically about a connection pin 24a, which is pushed through axially coaxially to a bore axis of a bore 12a. In the figure, dp denotes the diameter of fully cylindrical terminal pin 24a and that is, the diameter (inner diameter) of the hole 12a. The contour 40a of the upper-side connection pad 14a is thus rotationally symmetrical with respect to the bore axis. Although this geometrical design is suitable for the soldering process as such, it has other disadvantages and is not within the scope of the present invention. The rotationally symmetrical design is z. B. unfavorable when it comes to the terminal pad contour does not protrude beyond the component contour.
Fig. 10 zeigt demgegenüber ein Beispiel einer nicht- rotationssymmetrischen Kontur 40b eines oberseitigen Anschlusspads 14b. Das Anschlusspad 14b ist insgesamt langgestreckt und stellt mit den relativ weit von dem Anschlussstift 24b entfernten Padbereichen ein vorteilhaftes Reservoir für eine zusätzliche Menge an Lotpaste bereit, welche beim Reflow-Löten zum Anschlussstift 24b hin und in die Bohrung 12b hineingezogen wird.By contrast, FIG. 10 shows an example of a non-rotationally symmetrical contour 40b of an upper-side connection pad 14b. The terminal pad 14b is generally elongated and provides an advantageous reservoir with the pad areas relatively far from the terminal pin 24b for an additional amount of solder paste, which is drawn in reflow soldering to the pin 24b and into the bore 12b.
Fig. 11 veranschaulicht ein Beispiel einer Padsymmetrie, die für viele Anwendungsfälle besonders günstig ist. An diesem Beispiel seien nachfolgend einige jeweils für sich oder in Kombination besonders vorteilhafte Gestaltungsdetails erläutert.Fig. 11 illustrates an example of a pad symmetry which is particularly favorable for many applications. In the following, some design details which are particularly advantageous on their own or in combination will be explained below.
Die Teildarstellung von Fig. IIa ist eine Draufsicht eines oberseitigen Anschlusspads 14c. Die Teildarstellung der Fig. IIb ist eine Draufsicht des zugehörigen unterseitigen Anschlusspads 16c und die Teildarstellung der Fig. 11c zeigt eine den Fig. 1 bis 8 entsprechende Seitenansicht dieses Ausführungsbeispiels .The partial view of Fig. IIa is a plan view of an upper-side terminal pad 14c. The partial view of Fig. IIb is a plan view of the associated lower-side terminal pads 16c and the partial view of Fig. 11c shows a FIGS. 1 to 8 corresponding side view of this embodiment.
Wie es aus Fig. IIa ersichtlich ist, besitzt das oberseitige Anschlusspad 14c eine Kontur 40c, die insgesamt nicht- rotationssymmetrisch bezüglich der Bohrungsachse (Fußpunkt des Pfeils der Länge rl) ist. rl bezeichnet den Bohrungsradius. Ein in der Figur rechter Abschnitt der Kontur 40c ist jedoch bezüglich der Bohrungsachse im Wesentlichen rotationssymmetrisch (hier: als ein Kreisbogenabschnitt mit dem Radius r2) ausgebildet. Dieser Kreisbogenabschnitt der Konturlinie 40c erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 170°.As can be seen from FIG. 11a, the upper-side connection pad 14c has a contour 40c which is altogether non-rotationally symmetrical with respect to the bore axis (foot point of the arrow of the length r1). rl denotes the bore radius. However, a right-hand section of the contour 40c in the figure is substantially rotationally symmetrical with respect to the bore axis (here: as a circular arc section with the radius r2). This circular arc portion of the contour line 40c extends over an angular range of about 170 °.
Des Weiteren umfasst die Kontur 40c jedoch auch einen in der Figur auf der linken Seite befindlichen Konturabschnitt, der in einer Radialrichtung (nach links) ausgebaucht ist. Dieser ausgebauchte Konturabschnitt wird im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem ebenfalls kreisbogenförmig mit einem Radius r3 verlaufenden Abschnitt ausgebildet. Die beiden Ü- bergänge zwischen den beiden Kreisbogenbereichen sind bezüg- lieh einer in der Figur horizontal verlaufenden Mittellinie symmetrisch aus jeweiligen geradlinig verlaufenden Abschnitten ausgebildet, wie dies in Fig. IIa ersichtlich ist. Eine weitere Besonderheit der dargestellten Geometrie besteht darin, dass der Kreismittelpunkt des in der Figur rechten Kreisbogenabschnitts (Radius r2) bezüglich der Bohrungsachse der Bohrung 12c nach links (also in Richtung zum ausgebauchten Bereich hin) versetzt ist. Die Fußpunkte der Radiuspfeile rl und r2 fallen nicht zusammen.Further, however, the contour 40c also includes a contour portion located on the left side in the figure, which is bulged in a radial direction (to the left). This bulged contour portion is formed in the illustrated embodiment by a likewise circular arc-shaped with a radius r3 extending portion. The two transitions between the two circular arc regions are formed symmetrically relative to a center line extending horizontally in the figure from respective rectilinear sections, as can be seen in FIG. IIa. Another peculiarity of the illustrated geometry is that the circle center of the right circular arc portion in the figure (radius r2) with respect to the bore axis of the bore 12c to the left (ie towards the bulged area) is offset. The bases of the radius arrows rl and r2 do not coincide.
Das in Fig. IIb dargestellt unterseitige Anschlusspad 16c ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer kreisrunden Kontur vorgesehen .The underside connection pad 16c shown in FIG. IIb is provided with a circular contour in this exemplary embodiment.
Fig. llc veranschaulicht in einer Seitenansicht die gegenseitige Lage der Bohrung 12c sowie der Anschlusspads 14c und 16c an dem Substrat 12c. tb bezeichnet die Dicke der Leiterplatte 10c. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die eingezeichneten Abmessungen wie folgt gewählt:FIG. 11c illustrates in a side view the mutual position of the bore 12c and the connection pads 14c and 16c on the substrate 12c. tb denotes the thickness of the printed circuit board 10c. In the illustrated embodiment, the dimensions shown are selected as follows:
r1= 0,60 mm r2= 1,60 mm r3= 1,10 mm r4= 0,90 mm dh= 2 x rl =1,2 mm sl= 0,90 mm s2= 0, 85 mm s3= 0,68 mm s 4= 4,20 mm tb= 1 , 5 mmr1 = 0.60mm r2 = 1.60mm r3 = 1.10mm r4 = 0.90mm dh = 2 x rl = 1.2mm sl = 0.90mm s2 = 0.85mm s3 = 0, 68 mm s 4 = 4.20 mm tb = 1.5 mm
Diese Abmessungen sind selbstverständlich nur beispielhaft zu betrachten und können abhängig vom konkreten Anwendungsfall entsprechend modifiziert werden.These dimensions are of course only to be considered as examples and can be modified depending on the specific application.
Eine bevorzugte Verwendung des Bestückungsverfahrens ist die automatisierte Bestückung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen, die jeweils mit mehreren Anschlussstiften versehen sind ("bedrahtete Bauelemente") . In diesem Fall kann für das betreffende Bauelement ein entsprechend gestalteter Trägergurt für eine automatisierte Zufuhr der einzelnen Bauelemente im Rahmen einer Serienferti- gung von Schaltungsanordnungen vorgesehen sein.A preferred use of the assembly process is the automated assembly of electrical or electronic components, each provided with a plurality of pins ("wired components"). In this case, a correspondingly shaped carrier belt for an automated supply of the individual components in the context of a series production of circuit arrangements can be provided for the relevant component.
Fig. 12 veranschaulicht die Gestaltung eines als Blisterband ausgebildeten Trägergurtes 5Od für die Bestückung mit Folienkondensatoren, von denen in Fig. 12 einer dargestellt und mit 52d bezeichnet ist.FIG. 12 illustrates the configuration of a carrier belt 5Od, designed as a blister band, for the assembly with film capacitors, one of which is shown in FIG. 12 and denoted by 52d.
Die in der Figur enthaltenen Längenabmessungen sind jeweils in mm angegeben und wieder nur beispielhaft zu verstehen.The length dimensions contained in the figure are each given in mm and again only to be understood as an example.
Fig. 13 veranschaulicht die Bestückung des Folienkondensators 52d auf einer Leiterplatte 10d. Hierbei werden die beiden Anschlussstifte 24d des Kondensators 52d durch einen Bestückungsautomaten simultan durch die entsprechenden Bohrungen 12d der Leiterplatte 10d hindurchgesteckt (vgl. obige Be- Schreibung mit Bezug auf die Fig. 1 bis 8) . Aus dieser Darstellung ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Bestückungsverfahrens ersichtlich, die darin besteht, dass jeder der in der Radialrichtung ausgebauchten Konturabschnitte der oberseitigen Anschlusspads 14d von einer Kontur des betreffenden Bauelements (hier: Kondensator 52d) vollständig überdeckt werden. Damit wird die für die Kontaktierung des Bauelements erforderliche Leiterplattenfläche minimiert, was zur Erzielung einer hohen Packungsdichte von großem Vorteil ist.Fig. 13 illustrates the mounting of the film capacitor 52d on a circuit board 10d. In this case, the two connection pins 24d of the capacitor 52d are inserted through an automatic insertion machine simultaneously through the corresponding bores 12d of the printed circuit board 10d (compare the above description with reference to FIGS. From this illustration, a further advantageous embodiment of the assembly process can be seen, which consists in that each of the contoured portions of the upper-side connection pads 14d bulged out in the radial direction is completely covered by a contour of the relevant component (here: capacitor 52d). This minimizes the board area required for contacting the device, which is a great advantage for achieving a high packing density.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung die Anwendung der so genannten "Pin-in-Paste"-Methode für eine Vielzahl von elektrischen oder elektronischen Bauelementen verfügbar gemacht. Insbesondere können folgende Vorteile erzielt werden:In summary, the invention makes available the use of the so-called "pin-in-paste" method for a large number of electrical or electronic components. In particular, the following advantages can be achieved:
Es ist eine automatische Bestückung mit bestehenden Bestückungsautomaten möglich. - Eine Lötstelleninspektion zur Qualitätssicherung ist z. B. mittels "AOI" oder "AXI" möglich.It is an automatic assembly with existing placement machines possible. - A solder joint inspection for quality assurance is z. B. by "AOI" or "AXI" possible.
- Bei entsprechender Anordungsgeometrie ergibt sich ein minimaler Sperrflächenbedarf zur Erhöhung der Leiterplatten-Packungsdichte .- With appropriate arrangement geometry results in a minimum Sperrflächenbedarf to increase the PCB packing density.
Bei gleichzeitiger Bestückung der Schaltungsplatte mit SMD-Bauelementen kann ein zusätzlicher Fertigungsschritt einer Wellenlötung entfallen. Sämtliche Verlötungen können durch ein einmaliges Reflow-Löten realisiert werden.With simultaneous assembly of the circuit board with SMD components, an additional manufacturing step of wave soldering can be omitted. All soldering can be realized by a single reflow soldering.
- Eine gleichzeitige Bestückung von bedrahteten Bauelemen- ten als auch SMD-Bauelementen bietet ein deutlich besseres Preis/Leistungsverhältnis im Vergleich zu einer reinen SMD-Bestückung.- A simultaneous assembly of wired components as well as SMD components offers a significantly better price / performance ratio compared to a pure SMD assembly.
Das Verfahren kann mit einer einfachen und kostengünsti- gen Lotschablone realisiert werden. Insbesondere ist z.The method can be realized with a simple and inexpensive solder stencil. In particular, z.
B. keine abgestufte Schablone zwingend erforderlich. Auch auf ein partielles Verdicken des Pastenauftrags (z. B. Pastenaufdrucks), welches kostenintensiv wäre, kann vorteilhaft verzichtet werden.B. no graded template mandatory. Also on a partial thickening of the paste order (eg paste imprint), which would be costly, can be advantageously dispensed with.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Fertigung von Schaltungsanordungen, mit denen eine Elektronik, insbesondere Leistungselektronik, für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt wird .The invention is particularly suitable for the production of circuit arrangements, with which an electronics, in particular power electronics, is provided for a motor vehicle.
Was die Fertigung der gemäß der Erfindung auf einer Leiterplatte zu bestückenden Bauelemente anbelangt, so können diese im Hinblick auf die beim Verlötungsprozess zu erwartende Temperaturbelastung entsprechend geeignet ausgebildet werden. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bereits bei derAs far as the manufacture of the components to be mounted on a printed circuit board according to the invention is concerned, they can be suitably designed with regard to the temperature load to be expected during the soldering process. In one embodiment it is provided that already at the
Fertigung des betreffenden Bauelements eine Temperierung des Bauelements und ein nachfolgender elektrischer Funktionstest erfolgt, wobei diese Temperierung der für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen Temperaturbelastung des Bauelements entspricht. Auf diese Weise können etwaig den thermischen Belastungen bei der Bestückung nicht Stand haltende Bauelemente bereits bei deren Fertigung als Ausschuss aussortiert werden. Lediglich die tauglichen Bauelemente werden sodann zur Bestückung herangezogen. Production of the relevant component, a temperature control of the device and a subsequent electrical function test takes place, this temperature corresponds to the temperature required for the process according to the invention of the device. In this way, any components that do not withstand the thermal stresses during assembly can be sorted out as rejects during their production. Only the suitable components are then used for equipping.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Bestücken von mit Anschlussstiften (24) versehenen Bauelementen (52) auf einer Leiterplatte (10), umfassend ein Verlöten des durch eine Bohrung (12) derA method of assembling components (52) provided with pins (24) on a circuit board (10), comprising soldering the component through a hole (12) thereof
Leiterplatte (10) von oben nach unten hindurchgesteckten Anschlussstifts (24) des Bauelements mit einem unterseitigen Anschlusspad (16) der Leiterplatte , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an der Oberseite der Leiterplatte (10) ein die Bohrung (12) umgebendes oberseitiges Anschlusspad (14) mit einer bezüglich der Bohrungsachse (36) nicht-rotationssymmetrischen Kontur (40) ausgebildet und vor dem Hindurchstecken des Anschlussstifts (24) mit einer Lotpaste (34) versehen wird, die nach dem Hindurchstecken des Anschlussstifts (24) zurPrinted circuit board (10) from top to bottom inserted pin (24) of the device with a bottom terminal pad (16) of the circuit board, characterized in that at the top of the circuit board (10) surrounding the bore (12) upper side terminal pad (14) with a with respect to the bore axis (36) non-rotationally symmetrical contour (40) is formed and before passing through the terminal pin (24) with a solder paste (34) is provided after passing through the terminal pin (24) for
Bildung der Verlötung des Anschlussstifts (24) einerseits mit dem oberseitigen Anschlusspad (14) und andererseits mit dem unterseitigen Anschlusspad (16) aufgeschmolzen wird .Forming the soldering of the connecting pin (24) on the one hand with the upper-side terminal pad (14) and on the other hand with the lower-side terminal pad (16) is melted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anschlussstift (24) im Wesentlichen zylindrisch ist.The method of claim 1, wherein the terminal pin (24) is substantially cylindrical.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Anschlussstift (24) einen Durchmesser (dp) im Bereich von 40% bis 80%, insbesondere 50% bis 70%, des Durchmessers (dh) der Bohrung (12) besitzt.3. The method of claim 2, wherein the terminal pin (24) has a diameter (dp) in the range of 40% to 80%, in particular 50% to 70%, of the diameter (ie) of the bore (12).
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (52) ein elektrisches oder elektronisches4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the component (52) is an electrical or electronic
Bauelement ist.Component is.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontur (40) einen bezüglich der Bohrungsachse (36) im Wesentlichen rotationssymmetrischen Konturabschnitt besitzt, der sich in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von wenigstens 120° erstreckt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontur (40) wenigstens einen in einer Radialrichtung ausgebauchten Konturabschnitt besitzt.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the contour (40) has a respect to the bore axis (36) substantially rotationally symmetrical contour portion which extends in the circumferential direction over an angular range of at least 120 °. Method according to one of the preceding claims, wherein the contour (40) has at least one contour section bulged in a radial direction.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der in der Radialrichtung ausgebauchte Konturabschnitt von einer Kontur des Bauelements (52) vollständig überdeckt wird. The method of claim 6, wherein the curved in the radial direction contour portion of a contour of the device (52) is completely covered.
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