Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Schaltungsbauteil, das eine erfindungsgemäße Lötverbindung aufweist. The invention relates to a method for producing a solder joint according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a circuit component having a solder connection according to the invention.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2013 2018 423 A1 der Anmelderin bekannt. Bei dem bekannten Verfahren ist es vorgesehen, dass zum Ausbilden einer Lötverbindung zwischen einem elektronischen Bauteil und einem Trägerelement, der insbesondere in Form eines Schaltungsträgers bzw. einer Leiterplatte ausgebildet ist, zwei der Ausbildung der Lötverbindung dienende Schichten auf das Trägerelement aufgebracht werden. Während die erste Schicht zumindest Metallpartikel und Zusatzstoffe, insbesondere Flussmittel, enthält, besteht die zweite Schicht zumindest im Wesentlichen aus Lotmittel. Die beiden Schichten liegen bei dem bekannten Verfahren zum Aufbringen auf das Trägerelement in Form von Pasten vor, die mittels üblicher Techniken, beispielsweise im Druckverfahren, in der benötigten Dicke auf das Trägerelement bzw. die bereits auf dem Trägerelement angeordnete erste Schicht aufgebracht werden/wird. Um die Lötverbindung zu einem auf dem Trägerelement angeordneten elektronischen Bauteil auszubilden wird das Trägerelement zusammen mit den beiden Schichten und dem Bauelement einer Wärmebehandlung unterzogen. Dabei versintern die Metallpartikel der ersten Schicht unter Bildung von porenartigen Hohlräumen. Anschließend verflüssigt sich das Material der zweiten, das Lotmittel enthaltenden Schicht, wobei das Material der zweiten Schicht in die zuvor entstandenen Hohlräume bzw. Poren der ersten Schicht eindringt und diese verschließt. Gleichzeitig wird über das Lotmittel die elektrisch leitende Verbindung zu dem elektronischen Bauteil hergestellt. Mittels eines derartigen Verfahrens lassen sich im Bereich der Lötverbindung zumindest im Wesentlichen porenfreie und somit qualitativ hochwertige Lötverbindungen ausbilden.A method for producing a solder joint according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2013 2018 423 A1 the applicant known. In the known method, it is provided that, for forming a solder joint between an electronic component and a carrier element, which is designed in particular in the form of a circuit carrier or a printed circuit board, two of the formation of the solder joint serving layers are applied to the carrier element. While the first layer contains at least metal particles and additives, in particular flux, the second layer consists at least substantially of solder. The two layers are in the known method for application to the carrier element in the form of pastes, which is applied by conventional techniques, for example in the printing process, in the required thickness on the support element or already arranged on the support member first layer / is. In order to form the solder connection to an electronic component arranged on the carrier element, the carrier element is subjected to a heat treatment together with the two layers and the component. The metal particles of the first layer sinter to form pore-like cavities. Subsequently, the material of the second layer containing the solder liquefies, wherein the material of the second layer penetrates into the previously formed cavities or pores of the first layer and closes them. At the same time, the electrically conductive connection to the electronic component is produced via the solder. By means of such a method, at least substantially pore-free and thus high-quality solder joints can be formed in the region of the solder joint.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass unter Beibehaltung der grundsätzlichen, aus der DE 10 2013 218 423 A1 bekannten Vorteile ein alternatives Herstellverfahren ermöglicht wird. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a method for producing a solder joint according to the preamble of claim 1 such that while retaining the basic, from DE 10 2013 218 423 A1 known advantages an alternative manufacturing method is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zur Ausbildung der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht wenigstens ein vorgefertigtes Element verwendet wird. This object is achieved in a method for producing a solder joint with the characterizing features of claim 1, characterized in that at least one prefabricated element is used to form the first layer and / or the second layer.
Es ist somit im Gegensatz zum Stand der Technik vorgesehen, für die erste Schicht und/oder die zweite Schicht wenigstens ein in einem vorhergehenden Fertigungsschritt ausgebildetes, vorgefertigtes Element zu verwenden. Unter einem vorgefertigten Element wird dabei im Rahmen der Erfindung ein Element verstanden, das eine definierte Form und Struktur sowie Zusammensetzung aufweist und als separates Element (im Gegensatz zu einer Paste wie beim Stand der Technik) vorliegt. Ein derartiges Element lässt sich somit in Form eines einzelnen Elements handhaben bzw. auf dem Trägerelement oder die andere Schicht hochgenau positionieren bzw. platzieren. Insbesondere ist es vorgesehen, dass für die erste Schicht und/oder die zweite Schicht ausschließlich entsprechend vorgefertigte Elemente verwendet werden. Ein weiterer Vorteil in der Verwendung derartiger, vorgefertigter Elemente zur Ausbildung der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht kann darin bestehen, dass das Material der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht bei einer derartigen Vorfertigung Behandlungen unterzogen werden kann, die beispielsweise bei einer Anordnung auf dem Trägerelement, bei der bereits das Material der anderen Schicht auf dem Trägerelement angeordnet bzw. aufgebracht wurde, nicht mehr durchführbar sind. Beispielsweise ist es denkbar, dass für den Fall der Verwendung von vorgefertigten Elementen für die erste Schicht diese bei einer derart hohen Temperatur vorgesintert werden kann, welche ansonsten bei einer Anordnung in Form einer Paste und einer anschließenden Wärmebehandlung auf dem Trägerelement beispielsweise ein elektronisches Bauteil schädigen würde. It is thus provided in contrast to the prior art, for the first layer and / or the second layer to use at least one formed in a previous manufacturing step, prefabricated element. Within the context of the invention, a prefabricated element is understood to be an element which has a defined shape and structure as well as composition and is present as a separate element (in contrast to a paste as in the prior art). Such an element can thus be handled in the form of a single element or positioned or placed with high precision on the carrier element or the other layer. In particular, it is provided that only correspondingly prefabricated elements are used for the first layer and / or the second layer. Another advantage in the use of such prefabricated elements for forming the first layer and / or the second layer may be that the material of the first layer and / or the second layer can be subjected to such treatments in a prefabrication, for example, in a Arrangement on the carrier element, in which the material of the other layer has already been arranged or applied to the carrier element, are no longer feasible. For example, it is conceivable that in the case of the use of prefabricated elements for the first layer, this can be presintered at such a high temperature, which would otherwise damage an electronic component in an arrangement in the form of a paste and subsequent heat treatment on the support member ,
Darüber hinaus gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren den Fertigungsprozess bzw. die Fertigungsabläufe flexibler zu gestalten, da beispielsweise die vorgefertigten Elemente bevorratet werden können und nicht erst während des Fertigungsprozesses ausgebildet werden müssen.In addition, the method according to the invention makes it possible to make the production process or production processes more flexible, since, for example, the prefabricated elements can be stored and not have to be formed during the production process.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Lötverbindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the method according to the invention for producing a solder joint are listed in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung es Verfahrens ist es vorgesehen, dass das vorgefertigte Element zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet ist. Eine derartige, zumindest im Wesentlichen starre Ausbildung des vorgefertigten Elements hat insbesondere den Vorteil, dass das vorgefertigte Element handhabungstechnisch besonders einfach auf dem Trägerelement angeordnet bzw. positioniert werden kann, da es durch seine Starrheit bzw. Festigkeit mechanisch relativ unempfindlich ist und beispielsweise mit einer geeigneten Handhabungseinrichtung (Pick and Place Einrichtung) handhabbar ist. In a very particularly preferred embodiment of the method, it is provided that the prefabricated element is at least substantially rigid. Such, at least substantially rigid training of prefabricated element has the particular advantage that the prefabricated element handling technology particularly easy on the support element can be arranged or positioned because it is mechanically relatively insensitive by its rigidity or strength and, for example, with a suitable handling device (pick and place device) is manageable ,
Um das vorgefertigte Element auszubilden ist es insbesondere vorgesehen, dass das Material der ersten Schicht oder der zweiten Schicht in Form einer Paste auf ein Hilfselement aufgebracht und anschließend getrocknet wird. Durch das Trocknen wird insbesondere die benötigte Festigkeit bzw. Starrheit des Elements gewährleistet, wobei durch die Verwendung einer Paste für das Material der ersten Schicht oder der zweiten Schicht ein relativ einfaches und genaues Dimensionieren der entsprechenden Elemente hinsichtlich ihrer Dicke und Ausdehnung ermöglicht wird. Das Aufbringen der ersten Schicht oder der zweiten Schicht auf dem Hilfselement kann in an sich bekannter Art und Weise, beispielsweise im Druckverfahren, erfolgen.In order to form the prefabricated element, it is provided in particular that the material of the first layer or of the second layer is applied in the form of a paste to an auxiliary element and then dried. The drying ensures, in particular, the required strength or rigidity of the element, whereby the use of a paste for the material of the first layer or of the second layer enables relatively simple and accurate dimensioning of the corresponding elements in terms of their thickness and expansion. The application of the first layer or of the second layer on the auxiliary element can be effected in a manner known per se, for example in the printing process.
Um die benötigten chemischen und physikalischen Eigenschaften der vorgefertigten Elemente sicherzustellen ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Trocknen des Materials der ersten Schicht oder der zweiten Schicht unter Schutzgasatmosphäre oder einer reduzierenden Atmosphäre erfolgt. In order to ensure the required chemical and physical properties of the prefabricated elements, it is also advantageous if the drying of the material of the first layer or the second layer takes place under a protective gas atmosphere or a reducing atmosphere.
Um ein einfaches Entfernen der getrockneten Elemente von dem Hilfselement zu ermöglichen ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass das Hilfselement ein mit dem Material der ersten Schicht oder der zweiten Schicht nicht benetzbares Hilfselement ist, und dass nach dem Trocknen das vorgefertigte Element mittels einer Handhabungseinrichtung auf dem Trägerelement positioniert wird. Es kann somit vorgesehen sein, dass die vorgefertigten Elemente auf dem Hilfselement, auf dem diese getrocknet wurden, verbleiben und erst unmittelbar während des Fertigungsprozesses derart verarbeitet werden, dass sie mittels einer Handhabungseinrichtung von dem Hilfselement abgenommen und auf dem Trägerelement an der entsprechenden Stelle positioniert werden. In order to facilitate easy removal of the dried elements from the auxiliary element, it is furthermore preferred for the auxiliary element to be an auxiliary element which is not wettable with the material of the first layer or the second layer, and for the prefabricated element to be able to be dried by means of a handling device is positioned the support element. It can thus be provided that the prefabricated elements remain on the auxiliary element on which they have been dried, and are only processed directly during the manufacturing process in such a way that they are removed from the auxiliary element by means of a handling device and positioned on the carrier element at the corresponding point ,
In alternativer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass das Hilfselement ein Schaltungsbauteil in Form von Chips aufweisender Wafer ist, und dass nach dem Trocknen der ersten oder zweiten Schicht die Chips aus dem Wafer vereinzelt werden. In diesem Fall stellt der Chip somit das elektrische bzw. elektronische Bauteil dar, an dem bereits das Material der ersten Schicht oder der zweiten Schicht angeordnet ist, und der anschließend auf dem Trägerelement an der entsprechenden Stelle platziert wird, wobei auf dem Trägerelement die noch fehlende Schicht zur Ausbildung der Lötverbindung angeordnet ist. In an alternative embodiment, it is also conceivable that the auxiliary element is a circuit component in the form of chips having wafers, and that after drying the first or second layer, the chips are separated from the wafer. In this case, the chip thus represents the electrical or electronic component on which the material of the first layer or the second layer is already arranged, and which is then placed on the carrier element at the corresponding location, wherein on the carrier element the still missing Layer is arranged for forming the solder joint.
In wiederum alternativer Ausbildung der vorgefertigten Elemente können diese dadurch ausgebildet werden, dass das Material der ersten Schicht mechanisch verdichtet wird. Ein derartiges Verdichten des Materials der ersten Schicht, welche die Metallpartikel enthält, verursacht eine (mechanische) innere Verzahnung der Metallpartikel, wodurch die benötigte Festigkeit bzw. Starrheit erzeugt wird, um das nachfolgende Handling zu ermöglichen, ohne dass sich dabei Partikel aus dem Material der ersten Schicht lösen.In another alternative embodiment of the prefabricated elements, these can be formed by mechanically compacting the material of the first layer. Such densification of the material of the first layer, which contains the metal particles, causes a (mechanical) internal interlocking of the metal particles, whereby the required rigidity is generated to allow the subsequent handling, without causing particles of the material of the solve first layer.
In wiederum alternativer Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, dass zur Ausbildung der vorgefertigten Elemente das Material der ersten Schicht durch thermisches Spritzen, vorzugsweise auf das Trägerelement, aufgebracht wird. In yet another alternative embodiment of the method, it is possible for the material of the first layer to be applied by thermal spraying, preferably on the carrier element, to form the prefabricated elements.
Weiterhin hat es sich zur Verkürzung der Prozesszeit und zur Ausbildung qualitativ besonders hochwertiger Lötverbindungen als vorteilhaft erwiesen, dass die zumindest Metallpartikel enthaltende erste Schicht als Zusatzstoff ein zinnbasiertes Weichlot enthält, wobei der Anteil des zinnbasierten Weichlots an der ersten Schicht zwischen 1Gew.-% und 40Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5Gew.-% und 15Gew.-% beträgt. Eine derartige Ausbildung der ersten Schicht erhöht insbesondere die Infiltrationsgeschwindigkeit und die Infiltrationstiefe von Lotmaterial und schafft besonders porenfreie Oberflächen. Furthermore, in order to shorten the process time and to form qualitatively very high-quality solder joints it has proved to be advantageous that the at least metal particles containing first layer contains as additive a tin-based soft solder, wherein the proportion of tin-based solder on the first layer between 1 wt .-% and 40Gew .-%, preferably between 5Gew .-% and 15Gew .-% is. Such a formation of the first layer increases, in particular, the rate of infiltration and the depth of infiltration of solder material, and in particular creates pore-free surfaces.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die zwei Schichten ohne gegenseitige Überdeckung auf dem Trägerelement aufgebracht werden. Dadurch wird insbesondere das Fertigungsverfahren insoweit vereinfacht, als dass es nicht erforderlich ist, die erste Schicht oder die zweite Schicht zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. an einer bestimmten Stelle auf dem Schaltungsträger bzw. dem Trägerelement anzuordnen, da sich die beiden Schichten nicht überschneiden. In a further preferred embodiment of the method, it is provided that the two layers are applied to the carrier element without mutual overlap. As a result, in particular the manufacturing method is simplified insofar as it is not necessary to arrange the first layer or the second layer at a specific time or at a specific location on the circuit carrier or the carrier element, since the two layers do not overlap.
Die Erfindung umfasst auch ein Schaltungsbauteil mit einem insbesondere als Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsträger und mit wenigstens einem, mit elektrisch leitenden Bereichen des Schaltungsträgers angeordneten elektronischen Bauteil, wobei das Schaltungsbauteil nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Ein derartiges Schaltungsbauteil weist die oben genannten Vorteile auf. The invention also encompasses a circuit component having a circuit carrier designed in particular as a printed circuit board and having at least one electronic component arranged with electrically conductive regions of the circuit carrier, the circuit component being produced by a method according to the invention. Such a circuit component has the above-mentioned advantages.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in: This shows in:
1 einen Ausschnitt aus einem mit einem mit einem elektronischen Bauteil bestückten Schaltungsbauteil, 1 a section of a with a electronic component equipped circuit component,
2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Ausbildung eines Kontaktbereiches, wie er zur Herstellung einer Lötverbindung gemäß 1 verwendet werden kann, 2 a section through a first embodiment of a formation of a contact region, as for producing a solder joint according to 1 can be used,
3a einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Ausbildung eines Kontaktbereiches, wie er zur Herstellung einer Lötverbindung gemäß 1 verwendet werden kann, vor einem Andrücken des Bauteils, 3a a section through a second embodiment for a formation of a contact region, as for producing a solder joint according to 1 can be used before pressing the component,
3b einen Schnitt durch das in 3a dargestellte Ausführungsbeispiel für eine Ausbildung eines Kontaktbereiches nach einem Andrücken des Bauteils und 3b a cut through the in 3a illustrated embodiment for a formation of a contact area after a pressing of the component and
4a, 4b bis 7a, 7b jeweils vereinfachte Darstellungen zur Erläuterung der Ausbildung vorgefertigter Elemente für eine Metallpartikel enthaltende erste Schicht. 4a . 4b to 7a . 7b simplified representations for explaining the formation of prefabricated elements for a first layer containing metal particles.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltungsbauteils 1, wie es beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Das Schaltungsbauteil 1 weist ein Trägerelement 10 in Form einer bedruckten Leiterplatte (PCB) auf, auf deren Oberseite elektrisch leitende Bereiche 11, 12 angeordnet sind. The 1 shows a section of a circuit component 1 , as used for example in a motor vehicle. The circuit component 1 has a carrier element 10 in the form of a printed circuit board (PCB) on top of which electrically conductive areas 11 . 12 are arranged.
Es sind jedoch auch weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, in denen als Schaltungsträger 10 beispielsweise keramische Substrate oder (Kupfer-)Stanzgitter verwendet werden.However, other embodiments of the invention are conceivable in which as a circuit carrier 10 For example, ceramic substrates or (copper) punched grid can be used.
Die Bereiche 11, 12 dienen der elektrischen Kontaktierung eines beispielsweise als SMD-Bauteil 15 ausgebildeten elektronischen Bauelements. SMD steht dabei für surface-mounted device beziehungsweise oberflächenmontiertes Bauelement. Dabei wird das SMD-Bauteil 15 mit den Bereichen 11, 12 mittels einer Lötverbindung 20 mit zwei Lötstellen verbunden.The areas 11 . 12 serve the electrical contacting of an example as an SMD component 15 trained electronic component. SMD stands for surface-mounted device or surface-mounted component. This is the SMD component 15 with the areas 11 . 12 by means of a solder joint 20 connected with two solder joints.
In 2 und 3a beziehungsweise 3b ist jeweils einer der beiden Bereiche 11, 12, im Ausführungsbeispiel jeweils der Bereich 11, dargestellt, wie er zur Vorbereitung der Lötverbindung 20 mit dem SMD-Bauteil 15 vorgesehen ist.In 2 and 3a respectively 3b is each one of the two areas 11 . 12 , in the exemplary embodiment in each case the area 11 , illustrated how he used to prepare the solder joint 20 with the SMD component 15 is provided.
In der 2 ist erkennbar, dass auf den leitenden Bereich 11 des Trägerelements 10 eine erste Schicht 21, bestehend aus zwei vorgefertigten Elementen 31, 32, angeordnet ist, wobei das Material der ersten Schicht 21 aus Metallpartikeln und Zusatzstoffen besteht. Bei den Metallpartikeln handelt es sich vorzugsweise, jedoch nicht einschränkend, um Partikel aus Kupfer, Bronze, Nickel, Zink, Messing oder ähnlichem, mit einer Partikelgröße zwischen 1μm und 100μm. Als weitere Materialien kommen beispielsweise Eisen, Titan und deren Legierungen infrage. Es können auch Mischungen aus den genannten Metallpartikeln verwendet werden. In the 2 is recognizable that on the executive area 11 the carrier element 10 a first layer 21 , consisting of two prefabricated elements 31 . 32 , wherein the material of the first layer 21 consists of metal particles and additives. The metal particles are preferably, but not limited to particles of copper, bronze, nickel, zinc, brass or the like, with a particle size between 1 .mu.m and 100 .mu.m. As other materials such as iron, titanium and their alloys in question. It is also possible to use mixtures of the stated metal particles.
Die Dicke der ersten Schicht 21 bzw. der Elemente 31, 32 beträgt typischerweise zwischen 10μm und 150μm, bevorzugt zwischen 30µm und 100µm. Für die Schichtdicke der ersten Schicht 21 können ähnliche Schichtdicken wie bei der Verwendung konventioneller Lote verwendet werden.The thickness of the first layer 21 or the elements 31 . 32 is typically between 10μm and 150μm, preferably between 30μm and 100μm. For the layer thickness of the first layer 21 similar layer thicknesses as in the use of conventional solders can be used.
Bei den Zusatzstoffen handelt es sich insbesondere um ein Flussmittel, jedoch können auch noch andere Zusatzstoffe alternativ oder ergänzend verwendet werden. So kann beispielsweise ein Trägermedium bzw. Dispergiermittel verwendet werden, das ggf. Flussmitteleigenschaften aufweist, oder ein Lösungsmittel. Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass als Zusatzstoff in der ersten Schicht 21 ein zinnbasiertes Weichlot verwendet wird, wobei der Anteil des zinnbasierten Weichlots an dem Material der ersten Schicht 21 zwischen 1Gew.-% und 40Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5Gew.-% und 15Gew.-% beträgt. Bei dem zinnbasierten Weichlot kann es sich zum Beispiel um ein Weichlot aus SnCu, SnAgCu, SnBi, SnSb; SnIn oder Mischungen der angesprochenen Weichlotarten handeln. The additives are in particular a flux, but other additives may alternatively or additionally be used. Thus, for example, a carrier medium or dispersant may be used which optionally has flux properties, or a solvent. In addition, it is particularly preferably provided that as an additive in the first layer 21 a tin-based solder is used, wherein the proportion of the tin-based solder on the material of the first layer 21 between 1% by weight and 40% by weight, preferably between 5% by weight and 15% by weight. The tin-based solder may, for example, be a solder of SnCu, SnAgCu, SnBi, SnSb; SnIn or mixtures of the mentioned Weichlotarten act.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt man in vertikaler Richtung zwei voneinander beabstandet aufgebrachte erste Teilbereiche 23 der ersten Schicht 21. In anderen Ausführungsbeispielen sind beliebige andere Anzahlen an ersten Teilbereichen 23 möglich, die an das konkrete zu verlötende Bauteil 15 angepasst sein können. Auch senkrecht zur Papierebene können mehrere erste Teilbereiche 23 vorhanden sein. In the in 2 illustrated embodiment can be seen in the vertical direction two spaced-apart applied first portions 23 the first layer 21 , In other embodiments, any other numbers of first portions 23 possible, to the concrete component to be soldered 15 can be adjusted. Also perpendicular to the plane of the paper can several first sections 23 to be available.
Neben die erste Schicht 21 ist eine zweite Schicht 22 aufgebracht. Bei der zweiten Schicht 22 handelt es sich bevorzugt um eine bleifreie Hart- oder Weichlotpaste, die auf den leitenden Bereich 11 des Trägerelements 10 aufgedruckt wird. Für die zweite Schicht 22 werden vorzugsweise bleifreie Lotmittel verwendet. Die dabei erforderlichen Temperaturen zur Verflüssigung des Lotmittels betragen dabei typischerweise, je nach verwendetem Material, etwa maximal 138°C bis 250°C. Next to the first shift 21 is a second layer 22 applied. At the second layer 22 it is preferably a lead-free hard or soft solder paste, which on the conductive area 11 the carrier element 10 is printed. For the second layer 22 For example, lead-free solders are preferably used. The required temperatures for liquefying the solder are typically, depending on the material used, about a maximum of 138 ° C to 250 ° C.
Die Schichtdicke der zweiten Schicht 22 beträgt typischerweise zwischen 10μm und 150μm, bevorzugt zwischen 30µm und 100µm. Für die Schichtdicke der zweiten Schicht 22 können ähnliche Schichtdicken wie bei der Verwendung konventioneller Lote verwendet werden.The layer thickness of the second layer 22 is typically between 10μm and 150μm, preferably between 30μm and 100μm. For the Layer thickness of the second layer 22 similar layer thicknesses as in the use of conventional solders can be used.
Die erste Schicht 21 überragt in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite Schicht 22. Im Sinne der Erfindung ist hierunter zu verstehen, dass die erste Schicht 21 in vertikaler Richtung eine größere Dimension aufweist als die zweite Schicht 22. Die erste Schicht 21 überdeckt die zweite Schicht 22 jedoch nicht. Unter Überdeckung wäre im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die erste Schicht 21 und die zweite Schicht 22 in vertikaler Richtung eine Kontaktfläche aufweisen. The first shift 21 towered over in the 2 illustrated embodiment, the second layer 22 , For the purposes of the invention, this is understood to mean that the first layer 21 has a larger dimension in the vertical direction than the second layer 22 , The first shift 21 covers the second layer 22 However not. Under cover would be understood in the context of the invention that the first layer 21 and the second layer 22 have a contact surface in the vertical direction.
Dadurch, dass die erste Schicht 21 in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite Schicht 22 überragt, liegt das elektronische Bauteil 15 auf der ersten Schicht 21 auf. Dies hat den Vorteil, dass bei der Durchführung des Lötprozesses, der weiter unten beschrieben wird, das elektronische Bauteil 15 auch dann auf einer stabilen Unterlage aufliegt, wenn Temperaturen erreicht werden, bei denen die Verflüssigung der zweiten Schicht 22 einsetzt.By doing that, the first layer 21 in the 2 illustrated embodiment, the second layer 22 surmounted, lies the electronic component 15 on the first layer 21 on. This has the advantage that in carrying out the soldering process, which will be described below, the electronic component 15 also rests on a stable surface when temperatures are reached at which the liquefaction of the second layer 22 starts.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt man in horizontaler Richtung drei voneinander beabstandet aufgebrachte zweite Teilbereiche 24 der zweiten Schicht 21. In anderen Ausführungsbeispielen sind beliebige andere Anzahlen an zweiten Teilbereichen 24 möglich, die an das konkrete zu verlötende Bauteil 15 angepasst sein können. Auch senkrecht zur Papierebene können mehrere zweite Teilbereiche 24 vorhanden sein. In the in 2 illustrated embodiment can be seen in the horizontal direction three spaced apart applied second portions 24 the second layer 21 , In other embodiments, any other numbers are at second portions 24 possible, to the concrete component to be soldered 15 can be adjusted. Also perpendicular to the plane of the paper can several second sections 24 to be available.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Teilbereich 24 der zweiten Schicht 22 zwischen den beiden ersten Teilbereichen 23 der ersten Schicht 21 angeordnet und zwei zweite Teilbereiche 24 der zweiten Schicht 23 sind um die beiden ersten Teilbereiche 23 der ersten Schicht 21 angeordnet. Unterer Letzterem ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die Anordnung aus ersten Teilbereichen 23 der ersten Schicht 21 und zweiten Teilbereichen 24 der zweiten Schicht 22 in vertikaler Richtung nach außen von zweiten Teilbereichen 24 der zweiten Schicht 23 begrenzt werden. In this embodiment, a second portion 24 the second layer 22 between the first two sections 23 the first layer 21 arranged and two second sections 24 the second layer 23 are around the first two sections 23 the first layer 21 arranged. The latter latter is to be understood in the sense of the invention that the arrangement consists of first partial areas 23 the first layer 21 and second subareas 24 the second layer 22 in the vertical outward direction of second subregions 24 the second layer 23 be limited.
Insgesamt ist es dabei vorteilhaft, wenn jeweils ein erster Teilbereich 23 der ersten Schicht 21 sich in vertikaler Richtung beziehungsweise auch in der hier nicht dargestellten Richtung senkrecht zur Papierebene mit einem zweiten Teilbereich 24 der zweiten Schicht 22 abwechselt.Overall, it is advantageous if in each case a first subarea 23 the first layer 21 in the vertical direction or in the direction not shown here perpendicular to the paper plane with a second portion 24 the second layer 22 alternates.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Form der Teilbereiche 23, 24 sowie deren Anordnung und Anzahl unterschiedlich von der in der 2 dargestellten Anordnung auszubilden. Insbesondere können die Teilbereiche 23, 24 beispielsweise eine ovale, runde oder n-eckige Form aufweisen.It is also within the scope of the invention, the shape of the sections 23 . 24 as well as their arrangement and number different from those in the 2 form illustrated arrangement. In particular, the subareas 23 . 24 for example, have an oval, round or n-shaped shape.
In dem in 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde zunächst die zweite Schicht 22 auf das Trägerelement 10 aufgedruckt und anschließend die erste Schicht 21 mit den vorgefertigten Elementen 31, 32 auf das Trägerelement 10 positioniert. Dabei können ggf. Hilfsstoffe wie Leitkleber o.ä. verwendet werden, die nach dem Platzieren der Elemente 31, 32 eine Verschiebung der Elemente 31, 32 während des weiteren Handlings vermeiden. Da sich die Schichten 21, 22 im Sinne dieser Erfindung nicht überdecken, sind jedoch viele Ausführungsbeispiele denkbar, in denen die Reihenfolge des Aufbringen der ersten Schicht 21 und der zweiten Schicht 22 irrelevant ist.In the in 2 described embodiment, first, the second layer 22 on the carrier element 10 imprinted and then the first layer 21 with the prefabricated elements 31 . 32 on the carrier element 10 positioned. If necessary, adjuvants such as conductive adhesive or similar. used after placing the elements 31 . 32 a shift of the elements 31 . 32 avoid during further handling. Because the layers 21 . 22 Within the meaning of this invention, however, many embodiments are conceivable in which the order of application of the first layer 21 and the second layer 22 is irrelevant.
Die ersten Teilbereiche 23 der ersten Schicht 21 und die zweiten Teilbereiche 24 der zweiten Schicht 22 sind in dem Ausführungsbeispiel in 2 beabstandet zueinander auf das Trägerelement 10 aufgebracht. Dabei ist die Beabstandung zwischen den beiden Schichten 21, 22 prozessbedingt, da in diesem Ausführungsbeispiel die Schichten 21, 22 nacheinander aufgebracht wurden. Es sind jedoch auch, je nach Verfahren zur Aufbringung der Schichten 21, 22 Ausführungsbeispiele möglich, in denen die beiden Schichten 21, 22 beziehungsweise deren Teilbereiche 23, 34 in direktem Kontakt zueinander aufgebracht werden. The first sections 23 the first layer 21 and the second parts 24 the second layer 22 are in the embodiment in 2 spaced from each other on the carrier element 10 applied. Here is the spacing between the two layers 21 . 22 Process-related, as in this embodiment, the layers 21 . 22 were applied one after the other. However, it is also, depending on the method for applying the layers 21 . 22 Embodiments possible in which the two layers 21 . 22 or their subareas 23 . 34 be applied in direct contact with each other.
Die Hohlräume, die sich durch die Beabstandung zwischen den beiden Schichten 21, 22 ergeben, können vorteilhaft als Entgasungskanäle für Gase dienen, die während der Wärmebehandlung in der ersten Schicht 21 und/oder der zweiten Schicht 22 entstehen. Aber auch bei Ausführungsbeispielen, bei denen die beiden Schichten 21, 22 in direktem Kontakt zueinander aufgebracht werden, können die Gase im Grenzbereich zwischen den beiden Schichten 21, 22 entweichen. Dabei handelt es sich insbesondere um Gase, die aus den für die Schichtherstellung verwendeten Zusatzstoffen wie beispielsweise Lösungsmitteln während der Wärmebehandlung entstehen. The cavities are characterized by the spacing between the two layers 21 . 22 can advantageously serve as degassing for gases, during the heat treatment in the first layer 21 and / or the second layer 22 arise. But even in embodiments where the two layers 21 . 22 can be applied in direct contact with each other, the gases in the boundary region between the two layers 21 . 22 escape. These are, in particular, gases which originate from the additives used for the layer production, such as, for example, solvents during the heat treatment.
Die Prozessfläche, an der sich während der Wärmebehandlung eine Verbindung zwischen der ersten Schicht 21 und den beiden Lötpartnern 10, 15 ausbilden könnte, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die nebeneinander aufgebrachten Schichten 21, 22 verglichen mit vollflächig aufgebrachten Schichten reduziert. Dennoch haben Untersuchungen von Schliffen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Lötverbindungen 20 gezeigt, dass auf diese Weise eine besonders große Anbindungsfläche erzielt werden kann. Der sich positiv auf die effektiv erzielte Anbindungsfläche der Lötverbindung 20 auswirkende Effekt der ermöglichten Entgasung überwiegt also den Effekt der geringeren Prozessfläche zwischen der ersten Schicht 21 und den beiden Lötpartnern 10, 15.The process surface, during which during the heat treatment, a connection between the first layer 21 and the two solder partners 10 . 15 could form in the inventive method by the layers applied side by side 21 . 22 reduced compared with layers applied over the entire surface. Nevertheless, investigations of ground joints of solder joints made by the process of the present invention have been made 20 shown that in this way a particularly large connection surface can be achieved. The positive effect on the effectively achieved connection surface of the solder joint 20 impacting effect of Degassing thus outweighs the effect of the smaller process area between the first layer 21 and the two solder partners 10 . 15 ,
In 3a beziehungsweise 3b ist ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Ausbildung eines Kontaktbereiches, wie er zur Herstellung einer Lötverbindung 20 gemäß 1 verwendet werden kann, dargestellt. Man erkennt in diesem Ausführungsbeispiel, wie in dem in 2 dargestellten, eine aus zwei ersten Teilbereichen 23a bestehende erste Schicht 21a und eine aus drei zweiten Teilbereichen 24a bestehende zweite Schicht 22a, wobei die zweiten Teilbereiche 24a der zweiten Schicht 22a zwischen den ersten Teilbereichen 23a und um die ersten Teilbereiche 23a der ersten Schicht 21a angeordnet sind. In 3a respectively 3b is an alternative embodiment for forming a contact region as used to make a solder joint 20 according to 1 can be used. It can be seen in this embodiment, as in the in 2 shown, one of two first sections 23a existing first layer 21a and one of three second sections 24a existing second layer 22a , wherein the second sub-areas 24a the second layer 22a between the first sections 23a and the first sections 23a the first layer 21a are arranged.
Wie in 3a dargestellt, überragen in diesem Ausführungsbeispiel die zweiten Teilbereiche 24a der zweiten Schicht 22a die ersten Teilbereiche 23a der ersten Schicht 21a. Das elektronische Bauteil 15 wird zunächst auf die überragenden zweiten Teilbereiche 24a der zweiten Schicht 22a aufgelegt. As in 3a represented project beyond the second portions in this embodiment 24a the second layer 22a the first sections 23a the first layer 21a , The electronic component 15 is first on the outstanding second sections 24a the second layer 22a hung up.
Vor Beginn des Lötprozesses wird das elektronische Bauteil 15 wie in 3b dargestellt durch Andrücken auf die Höhe der ersten Schicht 21a gebracht. Andrücken bedeutet dabei im Sinne der Erfindung, dass in vertikaler Richtung eine Anpresskraft auf das elektronische Bauteil 15 in Richtung des Trägerelements 10 ausgeübt wird. Das Andrücken kann beispielsweise maschinell oder manuell erfolgen. Before the start of the soldering process, the electronic component 15 as in 3b represented by pressing on the height of the first layer 21a brought. Pressing means according to the invention that in the vertical direction, a contact pressure on the electronic component 15 in the direction of the carrier element 10 is exercised. The pressing can be done for example by machine or manually.
Dadurch, dass das elektronische Bauteil 15 wie in 3b dargestellt durch Andrücken auf die Höhe der ersten Schicht 21a gebracht wird, also auf dieser aufliegt, gilt auch hier der schon bei der Anordnung gemäß 2 aufgeführte Vorteil. Bei der Durchführung des Lötprozesses, der weiter unten beschrieben wird, liegt das elektronische Bauteil 15 auch dann auf einer stabilen Unterlage auf, wenn Temperaturen erreicht werden, bei denen die Verflüssigung der zweiten Schicht 22a einsetzt.As a result, the electronic component 15 as in 3b represented by pressing on the height of the first layer 21a is brought, so rests on this, applies here as well in the arrangement according to 2 listed advantage. In carrying out the soldering process, which will be described later, the electronic component is located 15 even on a stable surface when temperatures are reached at which the liquefaction of the second layer 22a starts.
Die erste Schicht 21, 21a und die zweite Schicht 22, 22a bilden jeweils Kontaktierzonen für das elektronische Bauteil 15, bei dem es sich wie oben aufgeführt in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen um ein SMD-Bauteil handelt, aus. Ein beispielsweise gemäß 2 oder 3 mit SMD-Bauteilen 15 bestücktes Trägerelement 10 wird zur Ausbildung der Lötverbindung 20 einer Wärmebehandlung unterzogen. The first shift 21 . 21a and the second layer 22 . 22a each form Kontaktierzonen for the electronic component 15 , which is an SMD component as stated above in the embodiments described here, from. An example according to 2 or 3 with SMD components 15 equipped carrier element 10 becomes the formation of the solder joint 20 subjected to a heat treatment.
Eine derartige Wärmebehandlung findet insbesondere in einem aus dem Stand der Technik bereits bekannten Reflow-Ofen statt, bei dem die Trägerelemente 10 im Durchlaufverfahren durch den Reflow-Ofen durchgeschleust werden. Such a heat treatment takes place in particular in a reflow oven already known from the prior art, in which the carrier elements 10 be passed through the reflow oven in a continuous process.
Beispielhaft beträgt die Durchlaufzeit der Trägerelemente 10 durch den Reflow-Ofen zehn Minuten, und die maximale, im Reflow-Ofen herrschende Prozesstemperatur beträgt 280°C. By way of example, the throughput time of the carrier elements is 10 through the reflow oven for ten minutes, and the maximum process temperature prevailing in the reflow oven is 280 ° C.
Beim Durchschleusen des Trägerelements 10 durch den Reflow-Ofen steigt die Temperatur der Schichten 21, 21a und 22, 22a an. Wesentlich dabei ist, dass bei den in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Materialien beim Erreichen einer Temperatur von 180°C die Metallpartikel der ersten Schicht 21, 21a versintern und dabei eine Hohlräume aufweisende Gitterstruktur ausbilden, die eine gewisse mechanische Stabilität aufweist. When passing through the carrier element 10 through the reflow oven, the temperature of the layers increases 21 . 21a and 22 . 22a at. It is essential that in the materials used in this embodiment when reaching a temperature of 180 ° C, the metal particles of the first layer 21 . 21a sinter and thereby form a lattice-containing lattice structure, which has a certain mechanical stability.
Dabei ist die zweite Schicht 22, 22a sowie das in der ersten Schicht 21, 21a befindliche Weichlot noch im festen Zustand, d.h. nicht verflüssigt. Bei den in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Materialien verflüssigen sich die zweite Schicht 22, 22a sowie das Weichlot in der ersten Schicht 21, 21a erst bei einer Temperatur von 200°C. Andere Temperaturen sind je nach Art der für die erste Schicht 21, 21a verwendeten Materialien und des für die zweite Schicht 22, 22a verwendeten Lots möglich. Here is the second layer 22 . 22a as well as in the first layer 21 . 21a Soft solder still in the solid state, ie not liquefied. In the materials used in this embodiment, the second layer liquefies 22 . 22a as well as the soft solder in the first layer 21 . 21a only at a temperature of 200 ° C. Other temperatures vary according to the type of the first layer 21 . 21a used materials and for the second layer 22 . 22a used lots possible.
Typische maximale Schmelztemperaturen des Lots der beiden Schichten 21, 21a, 22, 22a liegen dabei im Bereich von etwa 250°C, wobei die an der zweiten Schicht 22, 22a erreichte Temperatur lediglich etwas oberhalb der Schmelztemperatur der zweiten Schicht 22, 22a liegen sollte. Hierdurch wird erreicht, dass die Höchsttemperatur, der das Schaltungsbauteil 1 während der Wärmebehandlung ausgesetzt ist, möglichst gering gehalten wird. Typical maximum melting temperatures of the solder of the two layers 21 . 21a . 22 . 22a lie in the range of about 250 ° C, with the at the second layer 22 . 22a reached only slightly above the melting temperature of the second layer 22 . 22a should lie. This ensures that the maximum temperature of the circuit component 1 during the heat treatment is kept as low as possible.
Wesentlich ist, dass das verflüssigte Material der zweiten Schicht 22, 22a in die noch vorhandenen Hohlräume bzw. Poren der Gitterstruktur der versinterten ersten Schicht 21, 21a eindringt und diese verschließt. Insbesondere findet das Verschließen der Poren der Gitterstruktur der ersten Schicht 21, 21a auch an einer Oberfläche der ersten Schicht 21, 21a statt, so dass nach dem Erstarren bzw. dem Durchlaufen des Reflow-Ofens das Material der zweiten Schicht 22, 22a nicht nur die Lötverbindung 20 zum SMD-Bauteil 15 herstellt, sondern auch für eine zumindest abschnittsweise porenfreie, d.h. glatte Oberfläche der Schichten 21, 21a und 22, 22a an der Verbindungs- bzw. Fügestelle zum Bauteil 15 sorgt. It is essential that the liquefied material of the second layer 22 . 22a in the remaining voids or pores of the lattice structure of the sintered first layer 21 . 21a penetrates and closes these. In particular, the closing of the pores of the lattice structure of the first layer 21 . 21a also on a surface of the first layer 21 . 21a instead, so that after solidification or passing through the reflow oven, the material of the second layer 22 . 22a not just the solder joint 20 to the SMD component 15 but also for an at least partially pore-free, ie smooth surface of the layers 21 . 21a and 22 . 22a at the connection or joint to the component 15 provides.
Insgesamt sind bei dem in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren die Materialien für die erste Schicht 21, 21a und für die zweite Schicht 22, 22a also so gewählt, dass in der ersten Schicht 21, 21a eine Versinterung bei einer niedrigeren Temperatur stattfindet als die Verflüssigung der zweiten Schicht 22, 22a und des in der ersten Schicht 21, 21a bzw. den Elementen 31, 32 vorhandene Weichlot. Overall, in the method described in this embodiment, the materials for the first layer 21 . 21a and for the second layer 22 . 22a So chosen so that in the first layer 21 . 21a a sintering at a lower temperature takes place than the liquefaction of the second layer 22 . 22a and in the first layer 21 . 21a or the elements 31 . 32 existing soft solder.
Erfindungswesentlich ist die Verwendung der vorgefertigten Elemente 31, 32 für die erste Schicht 21, 21a. Dabei kann die erste Schicht 21, 21a sowohl ausschließlich aus vorgefertigten Elementen 31, 32 bestehen, oder lediglich teilweise aus vorgefertigten Elementen 31, 32. Für den letztgenannten Fall ist es vorgesehen, dass das restliche Material der ersten Schicht 21, 21a in Form einer Paste ausgebildet ist, das mittels üblicher Techniken (z.B. Drucktechniken) an den dafür vorgesehenen Stellen auf dem Trägerelement 10 angeordnet wird. Essential to the invention is the use of the prefabricated elements 31 . 32 for the first shift 21 . 21a , Here, the first layer 21 . 21a both exclusively from prefabricated elements 31 . 32 exist, or only partially from prefabricated elements 31 . 32 , For the latter case, it is provided that the remaining material of the first layer 21 . 21a is formed in the form of a paste, by means of conventional techniques (eg printing techniques) at the designated places on the support element 10 is arranged.
Bei den vorgefertigten Elementen 31, 32 aus dem Material der ersten Schicht 21, 21a handelt es sich um zumindest im Wesentlichen starre, getrocknete Elemente 31, 32. Hinsichtlich der Fertigung derartiger Elemente 31, 32 wird nachfolgend zunächst auf die 4a und 4b verwiesen. Hierbei ist in der 4a der Fall dargestellt, bei dem das Material der ersten Schicht 21, 21a beispielsweise im Druckverfahren auf einem Hilfselement 35 (z.B. bestehend aus Aluminiumoxid) gedruckt wird. Wesentlich für das Hilfselement 35 ist es, dass sich das Material der ersten Schicht 21, 21a nicht mit dem Material des Hilfselements 35 verbindet, damit nach dem Ausbilden der Elemente 31, 32 ein einfaches Entfernen der Elemente 31, 32 von dem Hilfselement 35 ermöglicht wird. Nach dem Aufbringen des Materials der ersten Schicht 21, 21a auf dem Hilfselement 35 wird eine nicht dargestellte Wärmebehandlung, vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre bzw. einer reduzierenden Atmosphäre, durchgeführt. Bei dieser Wärmebehandlung trocknet das Material der ersten Schicht 21, 21a, wobei je nach Temperatur bereits eine Vorversinterung der Metallpartikel der ersten Schicht 21, 21a stattfinden kann. Anschließend wird mittels eines nicht dargestellten Trennwerkzeugs (beispielsweise mittels einer Laserstrahlquelle oder einer Säge) die erste Schicht 21, 21a entsprechend der Darstellung der 4b in die einzelnen Elemente 31, 32 aufgeteilt. Diese Elemente 31, 32 können insbesondere mittels einer lediglich vereinfacht dargestellten Handhabungseinrichtung 40, insbesondere einer sogenannten „Pick and Place“-Einrichtung, von dem Hilfselement 35 entnommen und an der entsprechenden Stelle auf dem Trägerelement 10 platziert werden. At the prefabricated elements 31 . 32 from the material of the first layer 21 . 21a they are at least substantially rigid, dried elements 31 . 32 , With regard to the production of such elements 31 . 32 will be first on the 4a and 4b directed. Here is in the 4a the case illustrated in which the material of the first layer 21 . 21a for example, in the printing process on an auxiliary element 35 (eg consisting of aluminum oxide) is printed. Essential for the auxiliary element 35 it is that the material of the first layer 21 . 21a not with the material of the auxiliary element 35 connects, so after forming the elements 31 . 32 a simple removal of the elements 31 . 32 from the auxiliary element 35 is possible. After applying the material of the first layer 21 . 21a on the auxiliary element 35 is a heat treatment, not shown, preferably under a protective gas atmosphere or a reducing atmosphere performed. In this heat treatment, the material of the first layer dries 21 . 21a , Depending on the temperature already pre-sintering of the metal particles of the first layer 21 . 21a can take place. Subsequently, by means of a separating tool, not shown (for example by means of a laser beam source or a saw), the first layer 21 . 21a according to the representation of 4b in the individual elements 31 . 32 divided up. These elements 31 . 32 can in particular by means of a handling device only shown simplified 40 , in particular a so-called "pick and place" device, of the auxiliary element 35 taken and at the appropriate location on the support element 10 to be placed.
In den 5a und 5b ist eine alternative Herstellung der Elemente 31, 32 dargestellt. Dabei wird das Material der ersten Schicht 21, 21a auf dem Hilfselement 35 mittels einer Presseinrichtung in Form eines Pressstempels 50 o.ä. verdichtet und auf die benötigte Schichtdicke gebracht. Durch die Verdichtung findet eine Verkrallung bzw. Verzahnung der Metallpartikel untereinander statt, so dass das Material der ersten Schicht 21, 21a ebenfalls verfestigt wird. Anschließend (ggf. unter Zwischenschaltung einer Wärmebehandlung) werden die einzelnen Elemente 31, 32 in Analogie zur Ausführungsform gemäß der 4b mittels einer geeigneten Trenneinrichtung aus der ersten Schicht 21, 21a vereinzelt.In the 5a and 5b is an alternative preparation of the elements 31 . 32 shown. In the process, the material becomes the first layer 21 . 21a on the auxiliary element 35 by means of a pressing device in the form of a press ram 50 etc. compacted and brought to the required layer thickness. As a result of the compaction, there is a clashing or interlocking of the metal particles with one another, so that the material of the first layer 21 . 21a is also solidified. Then (if necessary, with the interposition of a heat treatment), the individual elements 31 . 32 in analogy to the embodiment according to the 4b by means of a suitable separator of the first layer 21 . 21a sporadically.
In den 6a und 6b ist ein wiederum alternatives Herstellungsverfahren für die Elemente 31, 32 dargestellt. Dabei wird das Material der ersten Schicht 21, 21a durch eine Spritzeinrichtung 60 im thermischen Spritzverfahren auf das Hilfselement 35 (alternativ direkt auf das Trägerelement 10) aufgebracht. Nach dem Abkühlen des Materials der ersten Schicht 21, 21a ist dieses verfestigt und kann für den Fall, dass das Material 21, 21a auf dem Hilfselement 35 aufgebracht wurde, entsprechend der 6b ebenfalls durch die Trenneinrichtung in die einzelnen Elemente 31, 32 vereinzelt werden. In the 6a and 6b is again an alternative manufacturing process for the elements 31 . 32 shown. In the process, the material becomes the first layer 21 . 21a by an injection device 60 in thermal spraying on the auxiliary element 35 (Alternatively directly to the carrier element 10 ) applied. After cooling the material of the first layer 21 . 21a this is solidified and can be used in the event that the material 21 . 21a on the auxiliary element 35 was applied, according to the 6b also through the separator in the individual elements 31 . 32 to be isolated.
Zuletzt ist in den 7a und 7b eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der anstelle eines Hilfselements 35 ein Wafer 60 mit einer Vielzahl darauf angeordneten elektronischen Schaltungen verwendet wird. Auf diesen Wafer 60 wird beispielsweise im Druckverfahren das Material der ersten Schicht 21, 21a aufgebracht. Anschließend wird in Analogie zur Ausführungsform der 4a, 4b der Verbund einer Wärmebehandlung unterzogen und zuletzt wird der Wafer 60 mittels eines Trennwerkzeugs (Säge) zur Ausbildung der einzelnen Chips 61 mechanisch aufgeteilt bzw. aufgetrennt. Ein derartiger Chip 61 mit darauf angeordnetem Element 31, 32 kann entsprechend der 2 mit der Schicht 22 auf dem Trägerelement 10 positioniert werden. Last is in the 7a and 7b an embodiment of the invention shown in which instead of an auxiliary element 35 a wafer 60 is used with a variety of electronic circuits arranged thereon. On this wafer 60 For example, in the printing process, the material of the first layer 21 . 21a applied. Subsequently, in analogy to the embodiment of the 4a . 4b the composite undergoes a heat treatment and lastly becomes the wafer 60 by means of a cutting tool (saw) to form the individual chips 61 mechanically divided or separated. Such a chip 61 with element arranged thereon 31 . 32 can according to the 2 with the layer 22 on the carrier element 10 be positioned.
Die soweit beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung 20 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, dass nicht nur die erste Schicht 21, 21a aus vorgefertigten Elementen besteht, sondern auch die zweite Schicht 22, 22a. Alternativ ist es denkbar, dass lediglich die zweite Schicht 22, 22a aus vorgefertigten Elementen besteht. Hinsichtlich der Fertigungsmöglichkeiten derartiger vorgefertigter Elemente für die zweite Schicht wird auf das in Bezug zu den Elementen 31, 32 Gesagte verwiesen. Weiterhin ist es denkbar, dass die Elemente 31, 32 unterschiedliche Formen und Dicken aufweisen. The methods described so far for producing a solder joint 20 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. In particular, it may also be provided that not only the first layer 21 . 21a consists of prefabricated elements, but also the second layer 22 . 22a , Alternatively, it is conceivable that only the second layer 22 . 22a consists of prefabricated elements. With respect to the manufacturing capabilities of such prefabricated elements for the second layer is referred to in relation to the elements 31 . 32 Said directed. Furthermore, it is conceivable that the elements 31 . 32 have different shapes and thicknesses.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 1020132018423 A1 [0002] DE 1020132018423 A1 [0002]
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DE 102013218423 A1 [0003] DE 102013218423 A1 [0003]