DE102005006819A1

DE102005006819A1 - Leiterplatte und Verfahren zum Verlöten von Bauteilen in SMD-Technik

Info

Publication number: DE102005006819A1
Application number: DE102005006819A
Authority: DE
Inventors: Reiner Schüle; Christoph Ostermöller
Original assignee: BMK PROFESSIONAL ELECTRONICS G; BMK PROFESSIONAL ELECTRONICS GmbH
Current assignee: BMK PROFESSIONAL ELECTRONICS G; BMK PROFESSIONAL ELECTRONICS GmbH
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-08-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten von Bauteilen in SMD-Technik, wobei die Anschlusskontakte des Bauteils auf der Oberseite einer Leiterplatte verlötet werden und die Leiterplatte im Bereich der Anschlusskontakte mit Durchgangsbohrungen versehen ist und die Verlötung der Anschlusskontakte von der Unterseite der Leiterplatte durch die Bohrungen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten von Bauteilen in SMD-Technik, wobei die Anschlusskontakte des Bauteils auf der Oberseite einer Leiterplatte verlötet werden sowie eine Leiterplatte mit wenigstens einem Bauteil in SMD-Technik, dessen Anschlusskontakte auf der Oberseite der Leiterplatte verlötet sind.

Bei der Verarbeitung von nicht-reflow-fähigen SMD-Bauteilen, die im Betrieb eine vergleichsweise hohe Verlustwärme produzieren, werden üblicherweise Spezialleiterplatten aus Aluminium verwendet, wobei die Bauteile mit einem aufwendigen Lötverfahren (Bügellöten) verarbeitet werden müssen, damit zu hohe Temperaturen beim Lötvorgang vermieden werden, die zu einer Beschädigung des Bauteils führen könnten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine Leiterplatte mit wenigstens einem Bauteil in SMD-Technik sowie ein Verfahren zum Verlöten von Bauteilen in SMD-Technik anzugeben, sodass die Herstellungskosten reduziert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Verlöten von Bauteilen in SMD-Technik werden die Anschlusskontakte des Bauteils auf der Oberseite einer Leiterplatte dadurch verlötet, dass die Leiterplatte im Bereich der Anschlusskontakte mit Durchgangsbohrungen versehen ist und die Verlötung der Anschlusskontakte von der Unterseite der Leiterplatte durch die Bohrungen erfolgt.

Die erfindungsgemäße Leiterplatte weist wenigstens ein Bauteil in SMD-Technik auf, wobei dessen Anschlusskontakte auf der Oberseite der Leiterplatte verlötet sind und die Leiterplatte zur Zuführung des Lots von der Unterseite der Leiterplatte im Bereich der Anschlusskontakte mit Durchgangsbohrungen versehen ist.

Auf diese Weise wird das Lot von der Unterseite der Leiterplatte durch die Durchgangsbohrungen zugeführt, so dass eine unnötige und das Bauteil gegebenenfalls zerstörende Wärmezufuhr an das Bauteil vermieden wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verlötung mit Hilfe eines Wellenlötverfahrens.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiterplatte im Bereich des Bauteils mit einer Vielzahl von Durchkontaktierungen zur Ableitung der Wärme versehen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, herkömmliches Leiterplattenmaterial, beispielsweise aus dem Basismaterial FR4, zu verwenden, welches aus Epoxydharz getränkten Glasfasern besteht, wobei lediglich die Ober- und Unterseiten mit Kupfer kaschiert sind. Dieses Leiterplattenmaterial ist erheblich günstiger als die ansonsten für derartige Bauteile verwendeten Leiterplatten aus Metallsubstraten. Die Gesamtkosten der Leiterplatte können daher sowohl durch ein günstiges Leiterplattenmaterial als auch ein einfacheres Lötverfahren reduziert werden.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Querschnittsdarstellung der Leiterplatte im Bereich des SMD-Bauteils und
2 eine schematische Darstellung des Wellenlötverfahrens.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Leiterplatte bezeichnet die beispielsweise aus Epoxydharz getränkten Harzfasern besteht, dessen Oberseite 1a und Unterseite 1b mit Kupfer kaschiert sind. Auf der Leiterplatte 1 ist ein Bauteil 2 aufgebracht, dessen Anschlusskontakte 2a, 2b an der Oberseite 1a der Leiterplatte verlötet sind (In der Zeichnung ist lediglich die Verlötung des Anschlusskontakts 2b dargestellt).
Die Leiterplatte weist im Bereich der Anschlusskontakte 2a, 2b Durchgangsbohrungen 3, 4 auf, über die von der Unterseite 1b der Leiterplatte ein Lot 5 zum Verlöten der Anschlusskontakte zugeführt wird.
Im Bereich des eigentlichen Bauteils ist die Leiterplatte weiterhin mit einer Vielzahl von Durchkontaktierungen 6 versehen, um im Betrieb des Bauteils dessen Verlustwärme auf die Unterseite 1b der Leiterplatte abführen zu können, wobei die Unterseite 1b mit einer geeigneten Wärmesenke verbunden ist.
Bei der Platzierung des Bauteils 2 auf der Leiterplatte 1 werden zunächst zwei verschiedene Stoffe auf die Leiterplatte aufgebracht. Dabei handelt es sich zum einen um einen SMD-Kleber 7, der beispielsweise im Siebdruckverfahren aufgebracht wird und später die Fixierung des Bauteils 2 während der weiteren Verarbeitung sicher stellt und um eine Wärmeleitpaste 8, welche später den thermischen Kontakt zwischen dem Kupfer der Leiterplatte (im Bereich der Oberfläche 1a sowie im Bereich der Durchkontaktierung 6 und der Unterseite 1b) und den Bauteil 2 herstellt.
Selbstverständlich können anstatt zweier unterschiedlicher Stoffe auch ein einzelner Stoff aufgetragen werden, der beide Funktionen ausüben kann.
Nachdem dem Auftragen der beiden obenbeschriebenen Stoffe wird das Bauteil 2 maschinell bestückt. Dabei wird das Bauteil 2 in die Wärmeleitpaste 8 und den SMD-Kleber gedrückt, so dass sich eine gleichmäßige Verteilung an den vorgesehenen Stellen zwischen der metallischen Kontaktfläche der Leiterplatte und dem Gehäuse des Bauteils 2 ergibt.
Nach der Bestückung wird der SMD-Kleber bei einer Temperatur von etwa 100°C fünf Minuten lang ausgehärtet. Die Leiterplatte 1 mit den Bauteilen ist nun für die weitere automatische Verlötung vorbereitet.
SMD-Bauteile besitzen Anschlusskontakte, die auf der Oberseite der Leiterplatte verlötet werden müssen. Derartige Bauteile eigenen sich daher theoretisch nicht für einen Wellenlötprozess. Um dieses Verfahren dennoch zu ermöglichen, sind die Durchgangsbohrungen 3, 4 im Bereich der Anschlusskontakte des Bauteils 2 vorgesehen. Das Lot 5, welches von der Unterseite 1b an die Leiterplatte herangeführt wird, gelangt durch die Durchgangsbohrungen 3, 4 auf die Oberseite 1a der Leiterplatte und verlötet dort die entsprechend platzierten Anschlusskontakte 2a, 2b.
In 2 ist das Wellenlötverfahren schematisch dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 10 sind die mit dem Bauteilen 2 bestückten Leiterplatten 1 bezeichnet, die in einem Rahmen eingeklemmt werden und über eine Lotwelle 11 geführt werden. Der Transport erfolgt beispielsweise über ein Transportband 12, wobei die mit den Bauteilen bestückten Leiterplatten 10 vor Erreichen der Lotwelle 11 über eine Einrichtung 13 mit einem Flussmittel besprüht und über eine Einrichtung 14 vorgeheizt werden. Nach der Lötung erfolgt der Abkühlvorgang.
Indem das Lot von der Unterseite der Leiterplatte zugeführt wird, wird das Bauteil 2 vor einer zu großen Erwärmung, die zu einer Zerstörung des Bauteils führen könnte, zuverlässig geschützt. Das Wellenlötverfahren zeichnet sich darüber hinaus durch eine sehr kostengünstige, schnelle sowie zuverlässige Verarbeitung aus.
Das obenbeschriebene Verfahren ist für solche Bauteile besonders geeignet, die bei hohen Temperaturen, beispielsweise von mehr als 180°C, wie sie bei üblichen Lötverfahren entstehen, Schaden nehmen würden.
Durch das Vorsehen der Durchkontaktierungen 6 im Bereich des Bauteils kann darüber hinaus auch bei Bauteilen, die eine elektrische Verlustleistung von mehr als 1 Watt aufweisen, auf herkömmliches Standardleiterplattenmaterial, wie beispielsweise FR4, zurückgegriffen werden, da die Wärmeabfuhr über die Durchkontaktierungen erfolgen kann. Die oben beschriebene Leiterplatte bzw. das oben beschrieben Verfahren ist daher besonders geeignet, wenn sich bei den Bauteilen um Leuchtdioden handelt.

Claims

Verfahren zum Verlöten von Bauteilen (2) in SMD-Technik, wobei die Anschlusskontakte (2a, 2b) des Bauteils auf der Oberseite (1a) einer Leiterplatte (1) verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte im Bereich der Anschlusskontakte mit Durchgangsbohrungen (3, 4) versehen ist und die Verlötung der Anschlusskontakte von der Unterseite (1b) der Leiterplatte durch die Bohrungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlötung mit einem Wellenlötverfahren erfolgt.
Leiterplatte mit wenigstens einem Bauteil (2) in SMD-Technik, wobei die Anschlusskontakte (2a, 2b) des Bauteils auf der Oberseite (1a) der Leiterplatte (1) verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte zur Zuführung des Lots von der Unterseite (1b) der Leiterplatte im Bereich der Anschlusskontakte (2a, 2b) mit Durchgangsbohrungen (3, 4) versehen ist.
Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) im Bereich des Bauteils (2) mit einer Vielzahl von Durchkontaktierungen (6) zur Ableitung der Wärme versehen ist.
Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) aus Epoxydharz getränkten Glasfasern besteht, wobei die Ober- und Unterseite (1a, 1b) mit Kupfer kaschiert sind.
Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (2) um eine Leuchtdiode handelt.