WO2016005153A1 - Verfahren zum herstellen einer elektronischen baugruppe und elektronische baugruppe, wobei in dem substrat der baugruppe eine heizeinrichtung vorgesehen ist - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer elektronischen baugruppe und elektronische baugruppe, wobei in dem substrat der baugruppe eine heizeinrichtung vorgesehen ist Download PDF

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WO2016005153A1
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electronic
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heating device
substrate
heater
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Rüdiger Knofe
Bernd Müller
Andrey Prihodovsky
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electronic module.
  • a substrate is provided in which an electric heater is embedded below the component-mounting surface mounting side.
  • the mounting side of the substrate is equipped with components and the substrate is heated by means of the heater to a temperature, so that an assembly process is supported.
  • the heating device can alternatively provide the entire thermal energy that is necessary for the thermal assembly process.
  • the heater may also only assist the thermal assembly process, with additional thermal energy being provided by an external heater. In this way, the heater in the substrate, for example, support a thermal assembly process in a brazing furnace.
  • the invention relates to a method for dismantling at least a part of the electronic subassembly in which the subassembly has a substrate in which an electrical heating device is embedded beneath the surface forming a component mounting surface.
  • This electronic module is also equipped with components.
  • thermal assembly operations in the context of the invention, all assembly operations of electronic assemblies are to be understood, in which the product is displaced by means of thermal energy in its final state.
  • Classic assembly operations consist of joining operations, such.
  • soldering of contacts of components on the substrate. alternative can also be gluing done, wherein in a thermal assembly process, a thermal adhesive, that is, an adhesive that cures under the action of temperature, is used.
  • a thermal adhesive that is, an adhesive that cures under the action of temperature
  • special operations of mounting should be understood as such.
  • an excipient such as a thermal paint which is cured by means of heat.
  • the invention relates to an electronic component which has a substrate in which an electrical heating device is embedded below the surface forming a component mounting surface. On this mounting side components are mounted, which are summarized in at least one electronic circuit.
  • the object of the invention is to provide a method for producing an electronic assembly and an electronic assembly that can be produced by such a method, in which or in which a thermal assembly process is possible without endangering the electronic assembly and the Operation of the electronic assembly is reliably possible with the aid of the heating device integrated in the substrate.
  • the heating device is selected is operated electrically independent of the circuits formed by the electronic assembly during the thermal assembly process.
  • This advantageously ensures that a galvanic isolation between the circuits of the electronic module and the heater is present in the substrate.
  • the heater must be operated during the thermal assembly process by an external control and contacting.
  • serve contacts on the substrate wherein in the following will be described in more detail how they are electrically contacted.
  • the power consumption of the heater which is significantly greater, for example, during soldering, than in a later operation of the electronic module, can not lead to damage due to the galvanic isolation of the electronic assemblies under construction advantageous.
  • the heater is electrically connected to at least one of the circuits of the electronic component, wherein the heater can be operated with this circuit.
  • the temperature management for the heater is integrated with it during operation of the electronic assembly.
  • the power required for this purpose can be applied by the electrical circuit itself, which also has to be supplied with electrical energy for its further functions.
  • the required heating power of the heating device during the thermal assembly process is significantly higher, for which purpose an external electrical energy source can be used as long as the heating device is not yet connected to the controlling circuit.
  • Typical assembly operations advantageously consist of soldering, gluing or painting.
  • the painting is a so-called special operation of the assembly, wherein z.
  • As a protective coating can be applied to the finished electronic assembly to produce electrical insulation. Even before loading a partial paint coating of the substrate (for example, a circuit board or a
  • Housing component whose surface is to serve as a substrate for an electronic circuit
  • Soldering is traditionally used for the production of reliable electrical connections, with lead-free soldering materials in particular having led in recent years to the need for increased joining temperatures.
  • soldering By gluing the most diverse components of the electronic circuit can reliably connect to the substrate.
  • so-called conductive adhesives can be used, which are also suitable for the production of electrical connections.
  • the heating device is supplied with electrical energy during the thermal assembly process via a connection, in particular by tactile needles or terminals.
  • the connection is provided by a mounting system by the process of manufacturing runs.
  • the mounting system according to the invention modified to the effect that the assembly process can be performed.
  • the terminals are routed to suitable contact surfaces of the substrate for the purpose of initiating the thermal assembly process, so that the heater can be supplied with electrical current to initiate the heating process.
  • an energy source can be used, which is provided by the mounting system available.
  • the mounting system may be, for example, a placement machine, wherein in this advantageous the electronic assembly can be fully assembled, since the thermal assembly process by the introduction of electrical energy into the heater (without the use of a soldering oven) can be completed.
  • the connections it is also possible for the connections to be made available in a reflow soldering furnace, wherein the energy required for the thermal mounting is provided only in part by the heating device in order to support the heat input of the reflow soldering furnace). In this case, for example, regions of the electronic assembly, whose thermal mounting a higher energy during
  • the electric heater is connected via plug contacts or solder joints with said electronic circuit.
  • Said electronic circuit is that circuit which, after completion of the thermal mounting operation, ensures the operation of the heater in parallel with the operation of the electronic circuit.
  • plug-in contacts are provided for the electrical connection, the contacting can advantageously be carried out with a plug-in connector, the insertion of a plug connector representing a simple assembly operation which can be carried out following the thermal assembly process.
  • a solder joint can be used for this purpose.
  • the solder joint itself can only be produced by a thermal assembly process, this solder joint can be produced manually and only requires local heating of the substrate at the location of the solder joint. This point can advantageously be chosen so that the thermal load of the subsequent soldering process is uncritical for the rest of the electronic assembly.
  • the formation of a solder joint is advantageously particularly reliable. casual, for example, when the electronic assembly is subject to shock and vibration.
  • the electric heater is connected via Kotakt Swisse with said electronic circuit, wherein the contact pieces are integrated in a housing part for the electronic module and electrically by mounting the housing component on the electronic assembly get connected.
  • the electric heater is connected via a switch, in particular a mechanical switch, a diode, a transistor or a relay to said electronic circuit.
  • the switch can be provided already during the assembly of the substrate, whereby the additional assembly costs can be kept advantageously low. After completion of the thermal assembly then no further assembly step is required, but only a switching operation, which is made possible by means of the already mounted and contacted with the electronic circuit switch.
  • a mechanical switch can be operated manually, whereby care must be taken that the shutter ter during the assembly or thereafter opened, so that there is a galvanic separation during the subsequent thermal mounting.
  • Diodes and transistors are advantageously mounted so that during the supply of the heater during the thermal assembly process results in a blocking effect that protects the electronic circuit under construction from damage.
  • the characteristic of the transistors and diodes is chosen so that during operation of the electronic circuit, the heater can be controlled by means of the relevant circuit, so no blocking effect occurs. If a relay is used, it is so connected to the electronic circuit that this can be switched on for the purpose of operating the heater during operation of the electronic circuit.
  • a further embodiment of the invention provides that the substrate is heated locally during the thermal assembly process with different intensity.
  • different thermal assembly operations can be performed simultaneously. For example, it is possible to add portions of the electronic circuit with a thermal adhesive and at the same time form solder joints elsewhere in the electronic circuit. It is also conceivable, by means of a different heating of the substrate to compensate for stresses resulting from inhomogeneities of the electronic module.
  • a temperature sensor is provided on the substrate, which is electrically connected to the said electronic circuit.
  • This temperature sensor can be used for thermal management of the electronic module during its operation.
  • an electronic assembly can be tempered in such a way that in the event that deposition of moisture on the electronic assembly threatens
  • the heating device is activated so that activity does not separate on the electronic module.
  • a temperature sensor and a moisture sensor can be used advantageously to determine whether even the humidity is so high that there is a risk of condensation.
  • the temperature sensor can also be advantageously used to monitor the temperature control of the substrate during thermal mounting.
  • the control device is provided by a mounting system, in which the process for manufacturing takes place. The controller is used to control the power supply to the heater.
  • the temperature sensor is operated electrically independently of the electronic circuits formed by the electronic assembly during the thermal assembly process. As a result, measuring errors that could occur during the thermal mounting of the electronic module can be avoided, so that the temperature signal of the temperature sensor can be reliably operated by the control device provided by the mounting system.
  • the temperature sensor is then advantageously connected after the assembly process with at least one of the electronic circuits of the electronic assembly, wherein at the same time the heater can be operated with this electronic circuit.
  • the temperature sensor is available for the thermal management of the electronic module after completion of the assembly process.
  • the method according to the invention can also be used for dismounting.
  • the invention provides that the substrate is heated to a temperature by means of the heater, so that a thermal Disassembly process is supported.
  • the heating device is operated electrically independently of the electronic circuits formed by the electronic assembly during the thermal disassembly process, so that these electronic circuits are not endangered. If the disassembly method is used only for repairing the electronic module, this advantageously ensures that the electronic components can not be repaired.
  • Circuits should not be damaged.
  • the device to be replaced may be removed from the substrate after the thermally-mounted connections are broken.
  • the thermal connections may be, for example, soldered connections.
  • the stated object is achieved with the above-mentioned electronic assembly, which is designed such that the heating device is electrically connected to at least one of the electronic circuits of the electronic assembly, wherein the heating device is operable with said electronic circuit.
  • an externally accessible contact structure is provided between the heater and the said electronic circuit. Accessible from the outside means that an electrical contact can be made possible from outside the electronic module (at least if it is unhoused). This is necessary in the sense of the invention, so that assembly processes and dismantling processes can be carried out with an external electrical contacting of the heating device (as already described).
  • the contact structure is connected to a switch.
  • the switch makes it possible to perform a temperature control of the electronic assembly during operation by the switch establishes an electrical connection with said electronic circuit. For a disassembly process (for example, repair soldering) this electrical connection can then be separated again. Furthermore, it can be advantageously provided that the heating device has a plurality of segments which individually
  • the segments in the substrate relative to the mounting side of the substrate with each other and not just next to each other.
  • This has the advantage that certain areas of the substrate can be heated more than others, if it is already foreseeable that in these areas a stronger heating is required. It can be used on standardized heating elements, the amount of heat is not achieved by a different capacity of the heating elements, but by their stack-like structure. Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same reference symbols and are only explained several times to the extent that differences arise between the individual figures. Show it :
  • FIGS. 1 and 2 show various steps of an exemplary embodiment of the assembly method according to the invention, schematically cut,
  • FIG. 3 shows a detail of an embodiment of the electronic assembly according to the invention with a housing as a substrate
  • Figures 4 and 5 embodiments of a substrate with segmented heaters as a plan view and as a side view and
  • Figure 6 shows another embodiment of the electronic assembly according to the invention as a plan view.
  • a substrate 11 in the form of a printed circuit board is used.
  • an intermediate layer 12 is provided, which in itself a
  • thermosetting matrix filled with dopants The dopants are responsible for the electrical conductivity of this layer.
  • the concentration of the dopants is above the percolation threshold, so that the intermediate layer 12 is electrically conductive.
  • dopants carbon nanotubes (CNT) or other carbon substances such as carbon black or graphite particles can be used.
  • metallic or ceramic particles or mixtures of all mentioned Dotandenart can be used for the adjustment of the conductivity.
  • the mounting system further provides a controller 18, with the help of which styli 19, which were lowered onto the contact pads 14, can be supplied with an electric current.
  • This current leads to a development of heat in the heater 16, which can be monitored via a temperature sensor 20.
  • the temperature sensor 20 is via styli
  • solder material 25 is provided so that contacts 26 of the device 23 dip into the solder material 25. Subsequent heating of the substrate 11 with the heating device 16 results in the solder material 25 being melted and
  • FIG. 2 shows a fully assembled electronic assembly 28.
  • the heating device 16 was connected to the component 23 by each having an electrical connection between the conductor tracks 24 and the contact pads 14 was formed.
  • This can consist of a further solder joint 29 or of a contact piece 30, wherein the contact piece upon installation of a housing component 31 automatically establishes an electrical connection between the conductor track 24 and the contact pad 14. builds.
  • the contact piece is constructed elastically so that a reliable contact takes place.
  • the substrate 11 consists of a housing. This also serves as a circuit carrier.
  • a heating device 16 in the form of a conductor path is shown by way of example.
  • This heater 16 is contacted by contact pads 14a (not shown in detail).
  • the contact pads 14a also have printed conductors 24a on which a switch (not shown) can be fitted. Further interconnects 24b lead to a mounting space for an unillustrated component, which controls the heater 16 during later operation of the electronic module via the switch.
  • Another heater, not shown, is controlled via the contact pads 14b.
  • the contact pads 14b are equipped with plug-in contacts 32, which enable contacting by means of plug-in connectors after thermal assembly has taken place. In this way, the heater, not shown, also be connected via the connector to the electronic module.
  • FIG. 4 shows that a heating device can also be formed by a plurality of segments 33, wherein the exact structure of these segments is not shown in greater detail.
  • the segments 33 are distributed uniformly in the form of a grid over the substrate 11 (the mounting side of the substrate 11 can not be recognized, since this is located above the segments 33).
  • a desired temperature profile of the substrate 11 during the thermal assembly and later the assembled assembly (not shown) can be set.
  • Figure 5 shows a substrate in section, wherein also segments 33 of the heater can be seen. It should be noted that a plurality of segments can also be arranged one above the other in planes, whereby a higher heating intensity can be produced in regions of the substrate 11 in which a plurality of segments 33 are located one above the other. While the
  • Segemente 33 according to Figure 4 can basically be electrically controlled via vias 13 in the manner shown in Figure 1, it is necessary according to Figure 5 that for the independent contacting of multiple segments 33 are provided over one another electrically conductive layers in the substrate 11. These are not shown in detail, but are in the planes 34, which are shown by dotted lines. Individual control of the superimposed segments is possible only via the planes 34. Alternatively, however, it is also conceivable that the superimposed segments 33 each in common by a
  • FIG. 6 shows the plan view of a completely assembled assembly.
  • Several components 23 can be seen, wherein the component 23a is to take over the thermal management of the assembly.
  • strip conductors 24c lead to switches 35 which actuate heating devices, not shown in detail, in the substrate 11.
  • the contact pads 14, which served to control the heater during thermal assembly, remain unused during operation of the assembly.
  • a switch 35a is provided, which drives the temperature sensor 20. This is connected via a conductor track 24d to the device 23a.
  • the temperature sensor 20 was used via conductor tracks 24e during the thermal assembly, wherein the signal of the temperature sensor 20 was tapped externally via contact pads 14a.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe bzw. zum Demontieren derselben. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektronische Baugruppe. Die Baugruppe weist eine Heizeinrichtung (16) auf, die in ein Substrat (11) integriert ist. Diese kann über eine externe Stromversorgung (19) während des Montageprozesses geheizt werden, damit beispielsweise Lötverbindungen (25) eines elektrischen Bauelements (23) aufgeschmolzen werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung (16) auch im Betrieb der elektronischen Baugruppe verwendet werden kann, wobei diese dann über das Bauelement (23) direkt angesteuert wird. Hierzu muss anschließend eine elektrische Verbindung zwischen dem Bauelement (23) und der Heizeinrichtung (16) hergestellt werden, die während des thermischen Montagevorgangs noch nicht besteht, um die elektronischen Bauelemente (23) der Schaltung vor einer Beschädigung zu schützen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe, wobei in dem Substrat der Baugruppe eine Heizeinrichtung vorgesehen ist
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe. Bei diesem Verfahren wird ein Substrat zur Verfügung gestellt, in welchem unterhalb der eine Montageseite für Bauelemente bildenden Oberfläche eine elektrische Heizeinrichtung eingebettet ist. Die Montageseite des Substrats wird mit Bauelementen bestückt und das Substrat mit Hilfe der Heizeinrichtung auf eine Temperatur aufgeheizt, damit ein Montagevorgang unterstützt wird. Dabei kann die Heiz- einrichtung alternativ die gesamte thermische Energie zur Verfügung stellen, die für den thermischen Montagevorgang notwendig ist. Alternativ kann die Heizeinrichtung den thermischen Montagevorgang auch lediglich unterstützen, wobei weitere thermische Energie durch eine externe Heizeinrichtung zur Verfügung gestellt werden kann. Auf diesem Wege kann die Heizeinrichtung im Substrat beispielsweise einen thermischen Montagevorgang in einem Lötofen unterstützen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Demontie- ren zumindest eines Teils der elektronischen Baugruppe, bei dem die Baugruppe ein Substrat aufweist, in welchem unterhalb der eine Montageseite für Bauelemente bildenden Oberfläche eine elektrische Heizeinrichtung eingebettet ist. Diese elektronische Baugruppe ist weiterhin mit Bauelementen be- stückt.
Als thermische Montagevorgänge im Sinne der Erfindung sollen alle Montagevorgänge von elektronischen Baugruppen verstanden werden, bei denen das Produkt mit Hilfe thermischer Energie in seinen finalen Zustand versetzt wird. Klassische Montagevorgänge bestehen aus Fügeoperationen, wie z. B. dem Löten von Kontakten von Bauelementen auf dem Substrat. Alternativ kann auch ein Kleben erfolgen, wobei bei einem thermischen Montagevorgang ein thermischer Kleber, d. h. ein Kleber, der unter Einwirkung von Temperatur aushärtet, zum Einsatz kommt. Unter die thermischen Montagevorgänge sollen jedoch auch die sogenannten Sonderoperationen des Montierens verstanden werden, wie z. B. das Aufbringen eines Hilfsstoffs, wie einem thermischen Lack, der mit Hilfe von Wärme ausgehärtet wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektronische Baugrup- pe, die ein Substrat aufweist, in welchem unterhalb der eine Montageseite für Bauelemente bildenden Oberfläche eine elektrische Heizeinrichtung eingebettet ist. Auf dieser Montageseite sind Bauelemente montiert, die in mindestens einem elektronischen Schaltkreis zusammengefasst sind.
Es ist bekannt, Heizeinrichtungen in Substratbauteilen einzubetten. Gemäß der US 6,396,706 Bl können voneinander unabhängige Heizelemente beispielsweise in Leiterplatten eingebettet werden. Diese können gemäß der US 5,539,186 aus Schichtwider- ständen oder aus einem meanderähnlichen Muster eines Heizdrahts aufgebaut sein. Die Heizeinrichtung können nach dem Stand der Technik sowohl zum Heizen der Leiterplatte während eines Montageprozesses verwendet werden, als auch im Betrieb der fertig montierten elektronischen Baugruppe für eine ge- zielte Einleitung von Wärme genutzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe sowie eine elektronische Baugruppe, die sich mit einem solchen Verfahren her- stellen lässt, anzugeben, bei dem bzw. bei der ein thermischer Montagevorgang ohne Gefährdung der elektronischen Baugruppe ermöglicht wird und der Betrieb der elektronischen Baugruppe mit Hilfe der im Substrat integrierten Heizeirich- tung zuverlässig möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs angegebene Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Heizeinrichtung wäh- rend des thermischen Montagevorgangs elektrisch unabhängig von den durch die elektronische Baugruppe gebildeten Schaltkreisen betrieben wird. Hierdurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass eine galvanische Trennung zwischen den Schaltkreisen der elektronischen Baugruppe und der Heizeinrichtung im Substrat vorhanden ist. Dies hat zur Konsequenz, dass die Heizeinrichtung während des thermischen Montagevorgangs durch eine externe Ansteuerung und Kontaktierung betrieben werden muss. Hierzu können beispielsweise Kontakte auf dem Substrat dienen, wobei im Folgenden noch näher beschrieben wird, wie diese elektrisch kontaktiert werden. Die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung, welche beispielsweise beim Löten bedeutend größer ist, als in einem späteren Betrieb der elektronischen Baugruppe, kann vorteilhaft wegen der galvanischen Trennung nicht zu einer Beschädigung der in Herstellung befindlichen elektronischen Baugruppen führen.
Nach dem thermischen Montagevorgang wird die Heizeinrichtung mit mindestens einem der Schaltkreise der elektronischen Bau- gruppe elektrisch verbunden, wobei die Heizeinrichtung mit diesem Schaltkreis betrieben werden kann. Mit anderen Worten ist das Temperaturmanagement für die Heizeinrichtung während des Betriebs der elektronischen Baugruppe in diese integriert. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Kontaktierung der im Substrat befindlichen Baugruppe mit dem betreffenden
Schaltkreis notwendig, damit dieser die Heizeinrichtung überhaupt ansteuern kann. Die hierfür notwendige Leistung kann durch die elektrische Schaltung selbst aufgebracht werden, wobei diese auch für deren weitere Funktionen mit elektri- scher Energie versorgt werden muss. Wie bereits erwähnt, liegt jedoch die erforderliche Heizleistung der Heizeinrichtung während des thermischen Montagevorgangs bedeutend höher, wobei zu diesem Zweck eine externe elektrische Energiequelle genutzt werden kann, solange die Heizeinrichtung mit dem an- steuernden Schaltkreis noch nicht verbunden ist. Typische Montagevorgänge bestehen vorteilhaft aus einem Löten, einem Kleben oder einem Lackieren. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Lackieren um eine sogenannte Sonderoperation der Montage, wobei z. B. ein Schutzlack auf die fertiggestellte elektronische Baugruppe aufgebracht werden kann, um eine elektrische Isolation zu erzeugen. Auch vor dem Bestücken kann eine partielle Lackbeschichtung des Substrats (beispielsweise einer Leiterplatte oder auch einem
Gehäusebauteil, dessen Oberfläche als Substrat für eine elektronische Schaltung dienen soll) aufgebracht werden. Das Löten wird klassischerweise zur Herstellung von zuverlässigen elektrischen Verbindungen verwendet, wobei insbesondere blei- freie Lotwerkstoffe in den vergangenen Jahren zu der Notwendigkeit erhöhter Fügetemperaturen geführt hat. Durch Kleben lassen sich die unterschiedlichsten Bauelemente der elektronischen Schaltung zuverlässig mit dem Substrat verbinden. Hierbei können auch sogenannte Leitkleber zum Einsatz kommen, die gleichzeitig zur Herstellung elektrischer Verbindungen geeignet sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung während des thermischen Montagevorgangs über einen Anschluss, insbesondere durch Tastnadeln oder Klemmen, mit elektrischer Energie versorgt wird. Hierbei wird der Anschluss von einem Montagesystem zur Verfügung gestellt, indem das Verfahren zum Herstellen abläuft. Das Montagesystem wird erfindungsgemäß dahingehend modifiziert, dass das Montageverfahren durchgeführt werden kann. Die Anschlüsse werden zum Zwecke der Einleitung des thermischen Montagevorgangs auf geeignete Kontaktflächen des Substrats geführt, so dass die Heizeinrichtung mit elektrischem Strom versorgt werden kann, um den Heizvorgang zu initiieren. Hierbei kann vorteilhaft eine Energiequelle genutzt werden, welche durch das Montagesystem zur Verfügung gestellt wird. Bei dem Montagesystem kann es sich beispielsweise um einen Bestückautomaten handeln, wobei in diesem vorteilhaft die elektronische Baugruppe fertig montiert werden kann, da der thermische Montageprozess durch Einleitung von elektrischer Energie in die Heizeinrichtung (ohne Einsatz eine Lötofens) abgeschlossen werden kann. Alternativ ist es auch möglich, dass die Anschlüsse in einem Reflowlötofen zur Verfügung gestellt werden, wobei die für die thermische Montage erforderliche Energie durch die Heiz- einrichtung nur zum Teil zur Verfügung gestellt wird, um den Wärmeeintrag des Reflowlötofens zu unterstützen) . Hierbei können beispielsweise Regionen der elektronischen Baugruppe, deren thermische Montage eine höhere Energiezufuhr beim
Reflowlöten erfordert, als der Rest der elektronischen Baugruppe, mit thermischer Energie aus der Heizeinrichtung unterstützt werden. Diese führt insgesamt zu einer geringeren thermischen Belastung der elektronischen Baugruppe während der thermischen Montage.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Heizeinrichtung über Steckkontakte oder Lötverbindungen mit dem besagten elektronischen Schaltkreis verbunden wird. Der besagte elektronische Schaltkreis ist derjenige Schaltkreis, der nach Abschluss des thermischen Montagevorgangs den Betrieb der Heizeinrichtung parallel zum Betrieb der elektronischen Schaltung sicherstellt. Sind für die elektrische Verbindung Steckkontakte vorgesehen, so kann vorteilhaft mit einem Steckverbinder die Kontaktierung vorge- nommen werden, wobei das Stecken eines Steckverbinders eine einfache Montageoperation darstellt, die im Anschluss an den thermischen Montagvorgang durchgeführt werden kann. Aber auch eine Lötverbindung kann für diesen Zweck benutzt werden. Zwar ist die Lötverbindung selbst auch nur durch einen thermischen Montagevorgang herstellbar, jedoch kann diese Lötverbindung manuell hergestellt werden und erfordert lediglich die lokale Erwärmung des Substrats an der Stelle der Lötverbindung. Diese Stelle kann vorteilhaft so ausgesucht werden, dass die thermische Belastung des nachträglichen Lötvorgangs unkri- tisch für die restliche elektronische Baugruppe ist. Die Ausbildung einer Lötverbindung ist vorteilhaft besonders zuver- lässig, wenn beispielsweise die elektronische Baugruppe Stößen und Vibrationen ausgesetzt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorge- sehen werden, dass die elektrische Heizeinrichtung über Kotaktstücke mit dem besagten elektronischen Schaltkreis verbunden wird, wobei die Kontaktstücke in ein Gehäuseteil für die elektronische Baugruppe integriert sind und durch Montieren des Gehäusebauteils auf der elektronischen Baugruppe elekt- risch verbunden werden. Dies hat den großen Vorteil, dass die Herstellung der Verbindung der integrierten Heizeinrichtung mit dem diese Heizeinrichtung während des Betriebs der elektronischen Baugruppe steuernden Schaltkreis durch eine Montageoperation hergestellt wird, die ohnehin im Montageverlauf vorgesehen ist. Diese Montageoperation besteht aus einem Aufsetzen eines Gehäusebauteils auf die elektronische Baugruppe - beispielsweise zum Schutz derselben vor Umwelteinflüssen. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die elektrische Verbindung durch Abnehmen des Gehäusebauteils wieder unterbrochen wird. Dies kann von Vorteil sein, wenn die elektronische Baugruppe beispielsweise einem Reparatur- prozess unterzogen werden soll und zu diesem Zweck ein Demontieren von Bauelementen erforderlich wird. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Heizeinrichtung über einen Schalter, insbesondere einen mechanischen Schalter, eine Diode, einen Transistor oder ein Relais mit dem besagten elektronischen Schaltkreis verbunden wird. Der Schalter kann bereits bei der Bestückung des Substrats vorgesehen werden, womit der zusätzliche Montageaufwand vorteilhaft gering gehalten werden kann. Nach Abschluss der thermischen Montage ist dann kein weiterer Montageschritt mehr erforderlich, sondern lediglich ein Schaltvorgang, der mit Hilfe des bereits montierten und mit der elektronischen Schaltung kontaktierten Schalters ermöglicht wird. Ein mechanischer Schalter lässt sich manuell bedienen, wobei darauf geachtet werden muss, dass der Schal- ter bei der Bestückung oder danach geöffnet ist, damit beim nachfolgenden thermischen Montieren eine galvanische Trennung besteht. Dioden und Transistoren werden vorteilhaft so montiert, dass sich während der Versorgung der Heizeinrichtung während des thermischen Montagevorgangs eine Sperrwirkung ergibt, die die in Herstellung befindliche elektronische Schaltung vor einer Beschädigung schützt. Die Charakteristik der Transistoren und Dioden wird so gewählt, dass im Betrieb der elektronischen Schaltung die Heizeinrichtung mittels des betreffenden Schaltkreises angesteuert werden kann, also keine Sperrwirkung eintritt. Wird ein Relais verwendet, so wird dieses derart mit der elektronischen Schaltung verbunden, dass dieses zum Zwecke des Betriebs der Heizeinrichtung während des Betriebs der elektronischen Schaltung zugeschaltet werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor dass das Substrat während des thermischen Montagevorgangs lokal mit unterschiedlicher Intensität geheizt wird. Hierdurch können unterschiedliche thermische Montagevorgänge gleichzeitig ausgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, Teilbereiche der elektronischen Schaltung mit einem thermischen Kleber zu fügen und gleichzeitig an anderer Stelle der elektronischen Schaltung Lötverbindungen auszubilden. Auch ist es denkbar, mittels einer unterschiedlichen Beheizung des Substrats Spannungen auszugleichen, die sich aufgrund von Inhomogenitäten der elektronischen Baugruppe ergeben.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf dem Substrat ein Tem- peraturfühler vorgesehen wird, der mit der besagten elektronischen Schaltung elektrisch verbunden wird. Dieser Temperaturfühler kann für ein thermisches Management der elektronischen Baugruppe während deren Betrieb zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann eine elektronische Baugruppe derart tem- periert werden, dass in dem Fall, dass eine Abscheidung von Feuchtigkeit auf der elektronischen Baugruppe droht
(Betauung) , die Heizeinrichtung aktiviert wird, damit Feuch- tigkeit sich auf der elektronischen Baugruppe nicht abscheidet. Zu diesem Zweck kann vorteilhaft neben einem Temperaturfühler auch ein Feuchtigkeitssensor zum Einsatz kommen, um festzustellen, ob überhaupt die Luftfeuchtigkeit so hoch ist, dass die Gefahr einer Betauung besteht. Der Temperaturfühler kann vorteilhaft auch verwendet werden, um während der thermischen Montage die Temperaturführung des Substrats zu überwachen. Zu diesem Zweck ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Temperaturfüh- 1er während des thermischen Montagevorgangs mit einer externen Steuervorrichtung kontaktiert wird. Hierbei wird die Steuervorrichtung von einem Montagesystem zur Verfügung gestellt, in dem das Verfahren zum Herstellen abläuft. Die Steuereinrichtung wird verwendet, um die Energiezufuhr zur Heizeinrichtung zu steuern.
Vorteilhaft ist es, wenn der Temperaturfühler während des thermischen Montagevorgangs elektrisch unabhängig von den durch die elektronische Baugruppe gebildeten elektronischen Schaltkreisen betrieben wird. Hierdurch können Messfehler vermieden werden, die während des thermischen Montierens der elektronischen Baugruppe auftreten könnten, so dass das Temperatursignal des Temperaturfühlers durch die von dem Montagesystem zur Verfügung gestellten Steuervorrichtung zuverläs- sig betrieben werden kann. Der Temperaturfühler wird dann vorteilhaft nach dem Montagevorgang mit mindestens einem der elektronischen Schaltkreise der elektronischen Baugruppe verbunden, wobei gleichzeitig die Heizeinrichtung mit diesem elektronischen Schaltkreis betrieben werden kann. Damit steht der Temperatursensor nach Abschluss des Montageverfahrens für das thermische Management der elektronischen Baugruppe zur Verfügung .
Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zum Demontieren verwendet werden. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Substrat mit Hilfe der Heizeinrichtung auf eine Temperatur aufgeheizt wird, damit ein thermischer Demontagevorgang unterstützt wird. Die Heizeinrichtung wird während des thermischen Demontagevorgangs elektrisch unabhängig von den durch die elektronische Baugruppe gebildeten elektronischen Schaltkreisen betrieben, so dass diese elekt- ronischen Schaltkreise nicht gefährdet werden. Wird das Demontageverfahren nur zur Reparatur der elektronischen Baugruppe verwendet, so wird hierdurch vorteilhaft sichergestellt, dass die nicht zu reparierenden elektronischen
Schaltkreise nicht beschädigt werden. Das Bauelement, welches ausgetauscht werden soll, kann nach Aufbrechen der thermisch montierten Verbindungen von dem Substrat entfernt werden. Bei den thermischen Verbindungen kann es sich beispielsweise um Lötverbindungen handeln. Nach dem Demontagevorgang oder nach einem auf den Demontagevorgang folgenden Montagevorgang zur Bestückung eines neuen Bauteils wird die Heizeinrichtung nach dem bereits beschriebenen Verfahren mit mindestens einem der elektronischen Schaltkreise der elektronischen Baugruppe wieder elektrisch verbunden, wobei die Heizeinrichtung mit genau diesem Schaltkreis auch betrieben wird.
Außerdem wird die angegebene Aufgabe mit der eingangs erwähnten elektronischen Baugruppe gelöst, die derart ausgebildet ist, dass die Heizeinrichtung mit mindestens einem der elektronischen Schaltkreise der elektronischen Baugruppe elekt- risch verbunden ist, wobei die Heizeinrichtung mit dem besagten elektronischen Schaltkreis betreibbar ist. Außerdem ist zwischen der Heizeinrichtung und dem besagten elektronischen Schaltkreis eine von außen zugängliche Kontaktstruktur vorgesehen. Von außen zugänglich bedeutet, dass eine elektrische Kontaktierung von außerhalb der elektronischen Baugruppe (zumindest wenn diese ungehäust ist) ermöglicht werden kann. Dies ist im Sinne der Erfindung erforderlich, damit Montageprozesse und Demontageprozesse mit einer externen elektrischen Kontaktierung der Heizeinrichtung (wie bereits be- schrieben) durchgeführt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektronischen Baugruppe ist vorgesehen, dass die Kontaktstruktur mit einem Schalter verbunden ist. Der Schalter ermöglicht es, eine Temperierung der elektronischen Baugruppe während des Betriebs vorzunehmen, indem der Schalter eine elektrische Verbindung mit dem besagten elektronischen Schaltkreis aufbaut. Für einen Demontageprozess (beispielsweise Reparaturlöten) kann diese elektrische Verbindung dann wieder getrennt werden. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass die Heizeinrichtung mehrere Segmente aufweist, die einzeln
ansteuerbar sind. Auf diese Weise lässt sich ein Temperaturprofil sowohl während der thermischen Montage wie auch während des Betriebs der elektronischen Baugruppe erzeugen. Wie bereits erwähnt, kann bei der thermischen Montage auf die individuellen Erfordernisse einzelner Bauteilverbindungen sowie einzelner elektronischer Bauelemente Rücksicht genommen werden. Im Betrieb der elektronischen Baugruppe ist dies ebenfalls möglich. Beispielsweise können nur die Teile der elekt- ronischen Baugruppe temperiert werden, bei denen eine
Betauung vermieden werden muss. Auch ist es denkbar, dass bestimmte Bauelemente bei einer bestimmten Temperatur betrieben werden müssen, die dann nur in dem betreffenden Teil der elektronischen Baugruppe gehalten werden muss. Es lässt sich vorteilhaft der Energieverbrauch senken, wenn nur die erforderlichen Teile der elektronischen Baugruppe beheizt werden.
Vorteilhaft können die Segmente in dem Substrat bezogen auf die Montageseite des Substrats auch untereinander und nicht nur nebeneinander liegen. Dies hat den Vorteil, dass bestimmte Bereiche des Substrats stärker beheizt werden können, als andere, wenn bereits absehbar ist, dass in diesen Bereichen eine stärkere Beheizung erforderlich ist. Dabei kann auf standardisierte Heizelemente zurückgegriffen werden, wobei die Wärmemenge nicht durch eine unterschiedliche Kapazität der Heizelemente, sondern durch ihren stapelartigen Aufbau erreicht wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichungeselemente werden jeweils mit den gleichen Bezugszei- chen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen :
Figur 1 und 2 verschiedene Schritte eines Ausführungsbei - spiels des erfindungsgemäßen Montageverfahrens, schematisch geschnitten,
Figur 3 einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe mit einem Gehäuse als Substrat,
Figur 4 und 5 Ausführungsbeispiele für ein Substrat mit segmentierten Heizeinrichtungen als Aufsicht und als Seitenansicht und
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe als Aufsicht . Bei dem Verfahren gemäß Figur 1 kommt ein Substrat 11 in Form einer Leiterplatte zum Einsatz. Bei diesem Substrat 11 ist eine Zwischenlage 12 vorgesehen, welche in Sich eine
duroplastische Matrix darstellt, die mit Dotanden gefüllt ist. Die Dotanden sind für die elektrische Leitfähigkeit die- ser Schicht verantwortlich. Die Konzentration der Dotanden liegt über der Perkolationsschwelle, so dass die Zwischenlage 12 elektrisch leitend ist. Als Dotanden können bespielhaft Carbon Nano Tubes (CNT) oder andere KohlenstoffSubstanzen wie Ruß- oder Grafitteilchen eingesetzt werden. Auch metallische oder keramische Teilchen oder Mischungen aus allen genannten Dotandenarten können für die Einstellung der Leitfähigkeit genutzt werden. Über eine Durchkontaktierung 13 ist die Zwi- schenlage 12 mit Kontaktpads 14 auf einer Montageseite 15 des Substrats 11 verbunden, wodurch eine Heizeinrichtung 16 ausgebildet wird. Das Substrat 11 ist in einer Aufnahme 17 eines nicht näher dargestellten Montagesystems gehalten. Das Montagesystem stellt weiterhin eine Steuerung 18 zur Verfügung, mit deren Hilfe Tastnadeln 19, die auf die Kontaktpads 14 abgesenkt wurden, mit einem elektrischen Strom versorgt werden können. Dieser Strom führt zu einer Wärmeentwicklung in der Heizeinrichtung 16, die über einen Temperaturfühler 20 überwacht werden kann. Auch der Temperaturfühler 20 ist über Tastnadeln
21 mit der Steuerung 18 verbunden. Mit Hilfe eines Bestückkopfes 22 wird ein Bauelement 23 auf dem Substrat 11 platziert. Auf Leiterbahnen 24 ist ein Lotwerkstoff 25 vorgesehen, so dass Kontakte 26 des Bauelements 23 in den Lotwerkstoff 25 eintauchen. Eine anschließende Beheizung des Substrats 11 mit der Heizeinrichtung 16 führt da- zu, dass der Lotwerkstoff 25 aufgeschmolzen wird und
Lötverbindungen 27 gemäß Figur 2 entstehen. Der Bestückkopf
22 kann alternativ auch für einen Demontageprozess des Bauelementes 23 genutzt werden, wenn eine fertige Baugruppe 28 (vgl. Figur 2) mit der Heizeinrichtung 16 so stark beheizt wird, das gebildete Lötverbindungen wieder aufgeschmolzen werden .
In Figur 2 ist eine fertig montierte elektronische Baugruppe 28 zu erkennen. Nach Entfernung der Baugruppe 28 aus dem Mon- tagesystem wurde die Heizeinrichtung 16 an das Bauelement 23 angeschlossen, indem je eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 24 und den Kontaktpads 14 ausgebildet wurde. Diese kann aus einer weiteren Lötverbindung 29 oder aus einem Kontaktstück 30 bestehen, wobei das Kontaktstück bei Montage eines Gehäusebauteils 31 automatisch eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn 24 und dem Kontaktpad 14 auf- baut. Das Kontaktstück ist elastisch aufgebaut, damit eine zuverlässige Kontaktierung erfolgt.
Gemäß Figur 3 besteht das Substrat 11 aus einem Gehäuse. Die- ses dient gleichzeitig als Schaltungsträger. Im Material der Gehäusewand ist exemplarisch eine Heizeinrichtung 16 in Form von einem Leiterpfad dargestellt. Diese Heizeinrichtung 16 wird durch Kontaktpads 14a kontaktiert (nicht näher dargestellt) . Die Kontaktpads 14a weisen überdies Leiterbahnen 24a auf, auf denen ein Schalter (nicht dargestellt) bestückt werden kann. Weitere Leiterbahnen 24b führen zu einem Einbau- platz für ein nicht dargestelltes Bauelement, welches im späteren Betrieb der elektronischen Baugruppe über den Schalter die Heizeinrichtung 16 ansteuert.
Eine weitere nicht dargestellte Heizeinrichtung wird über die Kontaktpads 14b angesteuert. Die Kontaktpads 14b sind mit Steckkontakten 32 ausgestattet, welche nach erfolgter thermischer Montage eine Kontaktierung mittels Steckverbinder er- möglichen. Auf diesem Wege kann die nicht dargestellte Heizeinrichtung über den Steckverbinder ebenfalls mit der elektronischen Baugruppe verbunden werden.
In Figur 4 ist dargestellt, dass eine Heizeinrichtung auch durch mehrere Segmente 33 gebildet werden kann, wobei der genaue Aufbau dieser Segmente nicht näher dargestellt ist. Wie Figur 4 zu entnehmen ist, sind die Segmente 33 gleichmäßig in Form eines Rasters über das Substrat 11 verteilt (die Montageseite des Substrats 11 ist nicht zu erkennen, da sich diese über den Segmenten 33 befindet) . Hierdurch kann durch individuelle Ansteuerung der Segmente ein gewünschtes Temperaturprofil des Substrats 11 während der thermischen Montage und später der montierten Baugruppe (nicht dargestellt) eingestellt werden. Nicht dargestellt, aber selbstverständlich ebenso möglich, ist eine ungleichmäßige Verteilung von Segmenten 33 über die Fläche des Substrates 11. Figur 5 zeigt ein Substrat im Schnitt, wobei ebenfalls Segmente 33 der Heizeinrichtung zu erkennen sind. Hierbei ist zu bemerken, dass mehrere Segmente auch in Ebenen übereinander angeordnet sein können, wobei sich in Bereichen des Substrats 11, in denen sich mehrere Segmente 33 übereinander befinden, eine höhere Heizintensität erzeugen lässt. Während die
Segemente 33 gemäß Figur 4 sich grundsätzlich in der in Figur 1 dargestellten Weise über Durchkontaktierungen 13 elektrisch ansteuern lassen, ist es gemäß Figur 5 erforderlich, dass zur unabhängigen Kontaktierung mehrerer Segmente 33 übereinander elektrisch leitfähige Lagen in dem Substrat 11 vorgesehen werden. Diese sind nicht näher dargestellt, liegen jedoch in den Ebenen 34, die durch strichpunktierte Linien dargestellt sind. Eine individuelle Ansteuerung der übereinander liegen- den Segmente ist nur über die Ebenen 34 möglich. Alternativ ist es allerdings auch denkbar, dass die übereinander liegenden Segmente 33 jeweils gemeinsam durch eine
Durchkontaktierung ähnlich wie in Figur 1 versorgt werden. In Figur 6 ist die Aufsicht auf eine fertig montierte Baugruppe zu erkennen. Es sind mehrere Bauelemente 23 zu erkennen, wobei das Bauelement 23a das thermische Management der Baugruppe übernehmen soll. Zu diesem Zweck führen Leiterbahnen 24c zu Schaltern 35, die nicht näher dargestellte Heiz- einrichtungen im Substrat 11 ansteuern. Die Kontaktpads 14, die zur Ansteuerung der Heizeinrichtung während der thermischen Montage dienten, bleiben im Betrieb der Baugruppe ungenutzt . Weiterhin ist ein Schalter 35a vorgesehen, der den Temperaturfühler 20 ansteuert. Dieser ist über eine Leiterbahn 24d mit dem Bauelement 23a verbunden. Auch der Temperaturfühler 20 wurde über Leiterbahnen 24e während der thermischen Montage genutzt, wobei das Signal des Temperaturfühlers 20 über Kontaktpads 14a extern abgegriffen wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe, bei dem
- ein Substrat (11) zur Verfügung gestellt wird, in welchem unterhalb der eine Montageseite (15) für Bauelemente (23) bildenden Oberfläche eine elektrische Heizeinrichtung (16) eingebettet ist,
- die Montageseite (15) mit Bauelementen (23) bestückt
wird,
- das Substrat (11) mit Hilfe der Heizeinrichtung (16) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, damit ein thermischer Montagevorgang unterstützt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass
- die Heizeinrichtung (16) während des thermischen Montagevorganges elektrisch unabhängig von den durch die elektronische Baugruppe gebildeten Schaltkreisen betrieben wird und
- die Heizeinrichtung (16) nach dem thermischen Montagevorgang mit mindestens einem der Schaltkreise der elektronischen Baugruppe elektrisch verbunden wird, wobei die Heizeinrichtung (16) mit diesem Schaltkreis betrieben werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Montagevorgang aus einem Löten, einem Kleben oder einem Lackieren besteht .
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Heizeinrichtung (16) während des thermischen Montagevorganges über einen Anschluss, insbesondere durch Tastna- dein (19) oder Klemmen, mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei der Anschluss von einem Montagesystem zur Verfü- gung gestellt wird, in dem das Verfahren zum Herstellen abläuft .
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die elektrische Heizeinrichtung über Steckkontakte (32) oder Lötverbindungen (27) mit dem besagten elektronischen Schaltkreis verbunden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die elektrische Heizeinrichtung (16) über Kontaktstücke (30) mit dem besagten elektronischen Schaltkreis verbunden wird, wobei die Kontaktstücke (30) in ein Gehäusebauteil (31) für die elektronische Baugruppe intergiert sind und durch Montieren des Gehäusebauteils (31) auf der elektronischen Baugruppe elektrisch verbunden werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die elektrische Heizeinrichtung (16) über einen Schalter (35) , insbesondere einen mechanischen Schalter, eine Diode, einen Transistor oder ein Relais, mit dem besagten elektronischen Schaltkreis verbunden wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Substrat (11) während des thermischen Montagevorganges lokal mit unterschiedlicher Intensität geheizt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass auf dem Substrat ein Temperaturfühler (20) vorgesehen wird, der mit der besagten elektronischen Schaltung elekt- risch verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Temperaturfühler (20) während des thermischen Montagevorganges mit einer externen Steuervorrichtung (18) kontaktiert wird, wobei
- die Steuervorrichtung (18) von einem Montagesystem zur Verfügung gestellt wird, in dem das Verfahren zum Herstellen abläuft und
- die Steuervorrichtung (18) verwendet wird, um die Energiezufuhr zur Heizeinrichtung (16) zu steuern.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass
- der Temperaturfühler (20) während des thermischen Montagevorganges elektrisch unabhängig von den durch die elektronische Baugruppe gebildeten elektronischen
Schaltkreisen betrieben wird und
- der Temperaturfühler (20) nach dem Montagevorgang mit mindestens einem der elektronischen Schaltkreise der elektronischen Baugruppe elektrisch verbunden wird, wobei die Heizeinrichtung (16) mit diesem elektronischen Schaltkreis betrieben werden kann.
11. Verfahren zum Demontieren zumindest eines Teils einer elektronischen Baugruppe, bei dem die Baugruppe
- ein Substrat (11) aufweist, in welchem unterhalb der eine Montageseite (15) für Bauelemente (23) bildenden Oberfläche eine elektrische Heizeinrichtung (16) eingebettet ist,
- die Montageseite mit Bauelementen (23) bestückt ist, wobei
- das Substrat (11) mit Hilfe der Heizeinrichtung (16) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, damit ein thermischer Demontagevorgang unterstützt wird,
- die Heizeinrichtung (16) während des thermischen Demontagevorganges elektrisch unabhängig von den durch die elektronische Baugruppe gebildeten elektronischen
Schaltkreisen betrieben wird,
- mindestens ein Bauelement (23) von dem Substrat entfernt wird und
- die Heizeinrichtung (16) nach dem Demontagevorgang oder nach einem auf den Demontagevorgang folgenden Montage- Vorgang nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit mindestens einem der elektronischen Schaltkreise der elektronischen Baugruppe elektrisch verbunden wird, wobei die Heizein- richtung (16) mit dem besagen Schaltkreis betrieben werden kann .
12. Elektronische Baugruppe, aufweisend
- ein Substrat (11) , in welchem unterhalb der eine Monta- geseite (15) für Bauelemente (23) bildenden Oberfläche eine elektrische Heizeinrichtung (16) eingebettet ist,
- Bauelemente (23) auf der Montageseite (15), die in mindestens einem elektronischen Schaltkreis zusammengefasst sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass
- die Heizeinrichtung (16) mit mindestens einem der elektronischen Schaltkreise der elektronischen Baugruppe elektrisch verbunden ist, wobei die Heizeinrichtung (16) mit dem besagten elektronischen Schaltkreis betreibbar ist und
- zwischen der Heizeinrichtung (16) und dem besagten
elektronischen Schaltkreis eine von außen zugängliche Kontaktstruktur +23 vorgesehen ist.
13. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Kontaktstruktur +23 mit einem Schalter verbunden ist .
14. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Heizeinrichtung (16) mehrere Segmente (33) aufweist, die einzeln ansteuerbar sind.
15. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Segmente (33) in dem Substrat (11) bezogen auf die Montageseite (15) des Substrates (11) untereinander liegen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9888559B2 (en) 2014-07-11 2018-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing an electronic component, and electronic assembly, a heating device being provided in the substrate of the assembly

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200205295A1 (en) * 2017-06-15 2020-06-25 Jabil Inc. System, Apparatus and Method for Utilizing Surface Mount Technology on Metal Substrates
DE102020206026A1 (de) 2020-05-13 2021-11-18 Siemens Aktiengesellschaft Herstellen von Fügeverbindungen auf einer elektronischen Baugruppe mit einem Heizelement

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3440407A (en) * 1966-12-29 1969-04-22 Rca Corp Temperature controlled circuit boards
US5539186A (en) 1992-12-09 1996-07-23 International Business Machines Corporation Temperature controlled multi-layer module
EP1193750A2 (de) * 2000-10-02 2002-04-03 Agilent Technologies Inc. (a Delaware Corporation) Microlötverfahren und -vorrichtung
US6396706B1 (en) 1999-07-30 2002-05-28 Credence Systems Corporation Self-heating circuit board
WO2007072379A2 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. An electronic device, a housing part, and a method of manufacturing a housing part

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3887785A (en) * 1974-08-29 1975-06-03 Us Air Force Temperature controlled hybrid oven
US5010233A (en) * 1988-11-29 1991-04-23 Amp Incorporated Self regulating temperature heater as an integral part of a printed circuit board
DE102014213535A1 (de) 2014-07-11 2016-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe, wobei in dem Substrat der Baugruppe eine Heizeinrichtung vorgesehen ist

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3440407A (en) * 1966-12-29 1969-04-22 Rca Corp Temperature controlled circuit boards
US5539186A (en) 1992-12-09 1996-07-23 International Business Machines Corporation Temperature controlled multi-layer module
US6396706B1 (en) 1999-07-30 2002-05-28 Credence Systems Corporation Self-heating circuit board
EP1193750A2 (de) * 2000-10-02 2002-04-03 Agilent Technologies Inc. (a Delaware Corporation) Microlötverfahren und -vorrichtung
WO2007072379A2 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. An electronic device, a housing part, and a method of manufacturing a housing part

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9888559B2 (en) 2014-07-11 2018-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing an electronic component, and electronic assembly, a heating device being provided in the substrate of the assembly

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