DD270432A1 - Vorrichtung zur kontaktierung von smd-bauelementen unterschiedlicher anschlusskonfiguration - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlusskonfiguration, darunter von solchen, die eine Rueckseitenkontaktierung erfordern, mit Leiterplatten. Die Kontaktierung aller Bauelemente erfolgt simultan durch Strahlungsloeten. Die entsprechende Vorrichtung besteht aus einer Traegerplatte, darauf angeordneter bestueckter Leiterplatte und darueber aufgesetzter Andruckschablone. Insbesondere am Rahmen der Andruckschablone schwenkbar befestigte Thermobimetallfedern von definierter Geometrie sorgen fuer die benoetigte Andruckkraft und die erforderliche oertliche Waermebilanz auf der Leiterplatte beim Passieren der Vorheiz- und in der Strahlerzone. Mit dieser Vorrichtung lassen sich ebenfalls Leiterplatten verschiedener Basismaterialien untereinander kontaktieren. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkoiifiguration, Insbesondere von solchen, die verdeckte Anschlüsse besitzen und damit eine Rückseitenkontaktierung erfordern, mit Leiterplatten sowie von Leiterplatten verschiedener Basfsmaterialien untereinander durch Strahlungslöten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorrichtungen, die eine Simultankontaktierung von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration gestatten, insbesondere auch von solchen, die verdeckte Anschlüsse besitzen und damit eine Rückseitenkontaktierung erfordern, sind in Verbindung mit dem Strahlungsofen bisher nicht bokannt.

Die Kontaktierung von Bauelementen mit verdeckten Anschlüssen, aber auch von Leiterplatten unterschiedlicher Basismaterialien untereinander, ist jedoch bei flexiblen Vordrahtungsstrukturen bereits bekannt. Dabei kommen Speziallötverfahren, wie sie das modifizierte Heißkörperlöten oder das Bügellöten darstellen, zum Einsatz. Bei üiesen Verfahren gelangt die zum Löten erforderliche Wärmeenergie durch (las Trägermaterial eines Kontaktierungspartners hindurch zur eigentlichen Lötstelle.

Die Herstellung hochwertiger bestückter Leiterplatten mit (»MD-Bauelementen dagegen erfolgt bisher in zwei Stufen. Die SMD-Bauelemente, wie Chip-H, Chip-C, Flatpackschaltkrefce usw., werden durch ein beliebiges, simultan arbeitendes Lötverfahren kontaktiert. Im Anschluß daran erfolgen die Bestückung und Kontaktierung von Bauelementen mit verdeckten Anschlüssen. Daraus resultieren ein hoher Aufwand an Arbeitszeit sowie an kostenintnnsiven Löteinrichtungen für den jeweiligen Anwendungsfall.

Ziel der Erfindung

Durch Anwendung der Erfindung wird die Herstellung von mit SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration kontaktierten und aus verschiedenen Basismaterialien bestehenden Leiterplatten in einem Arbeitsgang ermöglicht, ohne daß eine thermische Schädigung der Xontaktierungspartner auftritt.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Verrichtung, mit der die Kontaktierung von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration, darunter auch solchen, die eine Rückseitenkontaktierung erfordern, mit einer Leiterplatte sowie die Kontaktierung von Leiterplatten verschiedener Basismaterialien untereinander bei Anwendung des Strahlungslötens durchführbar wird, worin eingeschlossen ist die gleichzeitige Kontaktierung von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration mit der Kontaktierung mehrerer Loiterplatten untereinander.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit SMD-Bauelementen bestückte Leiterplatte lösbar mit einer darüber befindlichen und der Form der Leiterplatte angepaßten Andruckschablone verbunden ist, die aus einem mechanisch stabilen Rahmen mit mehreren daran angeordneten schwenkbaren Thermobimetallfedern und Andruckfedern besteht, wobei die Thermobimetallfedern eine definierte Geometrie besitzen und insbesondere im Bereich von SMD-Bauelementen, die eine Rückseitenkontaktierung erfordern, angeordnet sind. In weiterer Ausbildung der Erfindung richten sich die Anzahl und Form der angeordneten Thermobimetall- und Andruckfedern nach dem jeweiligen Anwendungsfall der zu bestückenden Leiterplatte. Für die erfindungsgemäße Vorricittung ist es zweckmäßig, daß die Thermobimetallfedern und die Trägerplatte oberflächenbehandelt sind. Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sowohl für starre als auch für flexible bestückte Leiterplatten möglich.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachstehend anhand oines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Auf der dazugehörigen Zeichnung ist schematisch ein Teil einer mit Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration bestückten Leiterplatte dargestellt.

Entsprechend dieser Figuristauf einer Trägerplatte 1 die mit SMD-Bauelementen 3,4,6 bestückte Leiterplatte 2 befestigt. Die Art der Befestigung ist hier unwesentlich und deshalb nicht näher dargestellt. Die Leiterplatte 2 kann wahlweise starr oder flexibel ausgeführt sein. Über der bestückten Leiterplatte 2 ist eine Andruckschablone lösbar angebracht, die aus einem mechanisch stabilen Rahmen 7 besteht, der beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist und an dem mehrere Thermobimetallfedern β und Andruckfedern 8 schwenkbar befestigt sind. Die Andruckfedern 8 gewährleisten durch ihre Anordnung in Richtung Leiterplatte 2 einen guten thermischen Kontakt zwischen Leiterplatte 2 und Trägerplatte 1. Die Thermobimetallfedern 6 sind insbesondere über den SMD-Bauelementen 3, die verdeckte Anschlüsse besitzen, angeordnet. Die SMD-Bauelemente 4 und 5 sind ' bekanntermaßen auf mit Lotpaste versehenen Kor.taktierflächen positioniert. Ein Lotpastenauftrag für SMD-Bauelemente, die eine Rückseitenkontaktierung erfordern, ist nur bei ungenügender Schichtdicke der Vorverzinnung nötig. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend erläutert. Entsprechend der vorgegebenen Lötaufgabe erfolgt nach dem Aufsetzen der Andruckschablone eine Bestückung der mit an definierten Stellen mit Lotpaste versehenen Kontaktierstellen 9 der Leiterplatte 2 mit SMD-Bauelementen 3,4,5 von unterschiedlicher Anschlußkonfiguration. Die SMD-Bauelemente 3, die eine Rückseitenkontaktierung erfordern, werden mittels der schwenkbaren Thermobimetallfederr. 6 leicht gegen die entsprechenden Kontaktierflächen der Leiterplatte 2 gedrückt. Alle anderen Bauelemente werden ebenfall» in ihrer Lage fixiert. Anschließend erfolgt die Kontaktierung durch Strahlungslöten. Hierbei werden jetzt die zwei Funktionen der Thermobimetallfedern β wirksam. Während die Trägerplatte 1 beidseitig energiereicher Strahlung, z.B. Infrarotstrahlung, in der Vorheizzone ausgesetzt wird, verstärkt sich der Andruck der Thermobimetallfedern 6 und drückt die Kontaktierungspartner hinreichend fest zusammen. Damit wird gleichzeitig ein enger thermischer Kontakt zur vorgeheizton Trägerplatte 1 garantiert, die aus einem mechanisch stabilen, temperaturbeständigen Werkstoff mit definiertem Wärm jleitvermögen besteht und zur besseren Strahlungsabsorption durch geeignete Maßnahmen speziell oberflächenbehandelt ist.

Die zweite Funktion der Thermobimetallfedern 6 liegt neben der Realisierung der nötigen Andruckkraft in der entsprechend der Lötaufgabe zu realisierenden Wärmebilanz begründet. Zur Erfüllung dieser Funktion weist jede Thermobimetallfeder 6 eine definierte Geometrie auf, die je nach Anwendungsfall eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß können je nach Lötaufgabe solche Formen zum Einsatz kommen, die z.B. die Verbreitung des vorderen Teils der Thermobimetallfeder 6, kombiniert mitunterschiedlicher Oberflächenbehandlung zur Veränderung des Absorptionsvermögens, oder selektive Ausbrüche in der Federverbreiterung, verbunden mit definierten Wärmeleiteigenschaften, beinhalten. Zur Realisierung einer entsprechenden Wärmebilanz kann die Thermobimetallfeder 6 auch als Pefestigungsgrundlage für Vorrichtungen m>! wärmeregulierenden Eigenschaften genutzt werden.

Bei der Kontaktierung durch Infrarotlöten im Durchlaufprinzip werden die Trägerplatten 1 in der Vorheizzone durch Konvektion und langwellige Infrarotstrahlung erwärmt. Die Wärmeleitung von der Trägerplatte 1, die direkte Absorption langwelliger Strahlung und die Konvektion gestatten eine schonende Erwärmung der Leiterplatte 2 auf eine unterhalb des Schmelzpunktes liegende Temperatur der verwendeten Lote bzw. Lotpaste. Mit dem Einlauf der Trägerplatte 1 in die Strahlerzone trifft energiereiche Strahlung auf die bestückte Leiterplatte 2 und ermöglicht das Aufschmelzen der SMD-Bauelemente 4 und 5. SMD-Bauelemente 3, die eine Rückseitenkontaktierung erfordern, erhalten die zum Verschmelzen benötigte Wärmeenergie über die Trägerplatte 1 und, falls erforderlich, zusätzlich über eine wärmeregulierende Anordnung, die an den Thermobimetallfedern 6 befestigbar ist. Das hier beschriebene Vorgehen beim Kontaktieren von SMD-Bauelementen mit einer Leiterplatte läßt sich auch beim Kontaktieren von Leiterplatten verschiedener Basismaterialien untereinander realisieren. Die erfindungsgemäße Voi richtung zum Kontaktieren von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration mittels Strahlungslöten schafft durch eine geeignete Festlegung der Geometrie einer Thermobimetallfeder, der optischen Eigenschaften der Thermobimetallfederoberfläche und durch eventuelle Einbeziehung einer wärmeregulierenden Vorrichtung in bezug auf Absorption und Reflexion der Wärmeleiteigenschaften sowie der durch Temperatureintrag erzielten Andruckkraft fürdie jeweilige Lötaufgabe die für eine zuverlässige Kontaktierung optimale Wärmebilanz. Von weiterem Vorteil ist hierbei die Komplexität der realisierbaren unterschiedlichen Lötaufgaben in einem simultanen Kontektierungsverfahren, welches mit bereits bekannten Verfahren zur Kontaktierung aufsetzbarer Bauelemente unterschiedlicher Temperaturbelastbarkeit kombinierbar ist.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Kontaktierung von SMD-Bauelementen unterschiedlicher Anschlußkonfiguration mit einer Leiterplatte und von Leiterplatten verschiedener Basismaterialien untereinander mittels Strahlungslöten, wobei die Leiterplatte auf einer Trägerplatte aufliegt, gekennzeichnet dadurch, daß die mit SMD-Bauelementen (3,4,5) bestückte Leiterplatte (2) lösbar mit einer darüber befindlichen und der Form der Leiterplatte (2) angepaßten Andruckschablone verbunden ist, die aus einem mechanisch stabilen Rahmen (7) und mehreren daran angeordneten schwenkbaren Thermobimetallfedern (6) und Andruckfedern (8) besteht, wobei die Thermobimetallfedern (6) eine definierte Geometrie besitzen und insbesondere im Bereich von SMD-Bauelementen, die eine Rückseitenkontaktierung erfordern, angeordnet sind.

2. Vorrichtung zur Kontaktierung von SMD-Bauelementen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Anzahl und Form der angeordneten Thermobimetall- (6) und Andruckfedern (8) je nach Anwendungsfall der zu bestückenden Leiterplatte (2) variierbar sind.

3. Vorrichtung zur Kontaktierung von SMD-Bauelementen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Thermobimetallfedern (6) und die Trägerplatte (1) oberflächenbehandelt sind.

4. Vorrichtung zur Kontaktierung von SMD-Bauelementen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die bestückten Leiterplatten (2) wahlweise starr oder flexibel ausgeführt sind.