DE69400258T2

DE69400258T2 - Leiterplatte mit verbesserten Lotdrainageflecken

Info

Publication number: DE69400258T2
Application number: DE69400258T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Reau
Original assignee: Magneti Marelli France SAS
Current assignee: Marelli France SAS
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: ES2089893T3; EP0660650A1; EP0660650B1; DE69400258D1; FR2714566A1; FR2714566B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der gedruckten Schaltungsplatten.
Genauer betrifft die vorliegende Erfindung gedruckte Schaltungsplatten, die für das Schwallöten bestimmt sind.
Es ist bekannt, daß Bauteile mittels Schwallötverfahren auf eine bedruckte Schaltungsplatte gelötet werden, indem die mit diesen Bauteilen bestückte Karte auf ein Lötschmelzbad gelegt wird, um diese Karte einer Lötwelle auszusetzen.
Um eine Anhäufung von Lötmittel auf den Anschlußflecken oder Anschlußfeldern zu vermeiden, insbesondere um das Risiko der elektrischen Verbindung zwischen benachbarten Anschlußfeldern zu vermindern, wurde bereits vorgeschlagen, relativ zu der Bewegungsrichtung der Platte stromabwärts von metallisierten Anschlußfeldern sogenannte metallisierte Drainage-Felder vorzusehen, die von den Anschlußfeldern getrennt sind. Diese Drainageflecken oder -felder spielen bei der elektrischen Verbindung keine Rolle. Ihre einzige Funktion ist, durch die Kapillarwirkung das auf einem benachbarten Anschlußfleld aufgebrachte überschüssige Lötmittel zurückzuhalten.
Unter "stromabwärts" im Verhältnis zur Bewegungsrichtung der Platte versteht man das Ende eines Anschlußfeldes, welches beim Durchgang durch die Welle das Lötmittel zuletzt aufnimmt.
Diese Technik der Drainagefelder, obwohl langerprobt, war nicht vollständig zufriedenstellend.
Wenn es mit dieser Technik auch möglich ist, einen Teil des überschüssigen Lötmittels auf einem Anschlußfeld wirksam abzuziehen oder zu drainieren, zeigte sich andererseits insbesondere, daß sie im allgemeinen keine vollständig konstante Dicke des Lötmittels über der gesamten Länge des Anschlußfeldes garantieren kann. Tatsächlich ist festzustellen, daß im allgemeinen eine dickere Lötmittelschicht am stromabwärtigen Rand der Anschlußfelder sitzt.
Eine solche Überdicke ist manchmal sehr nachteilig für die Qualität des sich ergebenden elektrischen Kontakts, insbesondere z. B. wenn die Anschlußfelder der gedruckten Schaltung die Kontakte eines elektrischen Glaskolbens (z. B. einer Glühlampe) oder die Kontakte eines Sockels zur Aufnahme desselben mit Bayonett- oder äquivalentem Einbau aufnehmen sollen.
Eine solche Verbindungsart zwischen einem elektrischen Glaskolben und einer gedruckten Schaltungsplatte ist auf dem Gebiet der Armaturenbretter von Kraffahrzeugen besonders üblich, auf welchem die vorliegende Erfindung bevorzugt angewendet wird.
Man hat also versucht, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Insbesondere wurde in dieser Hinsicht, wie in dem Dokument FR A-2 680 070 beschrieben, vorgeschlagen, den Kanal, welcher die Anschlußfelder und die Drainagefelder trennt, relativ zu der Bewegungsrichtung durch die Welle zu neigen, üblicherweise mit einem Winkel von mehr als 15º.
Die Erfahrung zeigt jedoch, daß dieser Vorschlag nicht vollständig zufriedenstellend ist.
Das Dokument DE-A-3614366 schlägt vor, die Drainagefelder in verschiedene voneinander getrennte Elemente aufzuspalten, welche länglich und längs der Bewegungsrichtung der gedruckten Schaltung beim Schwallöten ausgerichtet sind, oder auch diese Drainagefelder in Form eines Kammes zu gestalten, dessen Zinken in den Zwischenräumen der genutzten Lötfelder angeordnet sind.
Das Dokument IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 32, Nr. 11, April 1990, schlägt vor, jedes Anschlußfeld in Grundelemente mit quadratischem Umriß aufzuteilen.
Das Dokument EP-A-306930 schlägt eine gedruckte Schaltung mit Anschlußfeldern vor, welche relativ zu der Bewegungsrichtung der gedruckten Schaltung um 450 geneigt sind, und die in einem Rechteck angeordnet sind, sowie mit dreieckigen Absorptionsfeldern, deren Rolle es ist, den Überschuß an Lötmittel zurückzugewinnen, und die bei den Ecken des Rechtecks angeordnet sind, um Kurzschlüsse zwischen den Bahnen und den Anschlußfeldem zu verhindern.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Technik zum Herstellen von gedruckten Schaltungsplatten, welche sog. Drainagefelder aufweisen, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte bekannter Bauart erreicht, welche einen metallisierten Drainageflecken stromabwärts von wenigstens einigen metallsierten Anschlußflecken, relativ zur Richtung der Verschiebung der Platte bei einem Durchgang durch die Lötwelle, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner wenigstens einen einzelnen metallisierten Zwischenflecken aufweist, der jeweils zwischen jeden Anschlußflecken und den Drainageflecken geschaltet ist, wobei der Zwischenfleck sowohl von dem Anschlußflecken als auch von dem Drainageflecken getrennt ist und mit einer rechteckigen Kontur ausgebildet ist, welche senkrecht zu der Verschiebungsrichtung der Platte langgestreckt ist.
Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen, welche Beispiele zeigen, die Erfindung jedoch nicht beschränken.
In den Figuren:
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf metallisierte Felder oder Flecken einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf metallisierte Felder einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3-7 zeigen schematisch die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Übertragung des Lötmittels von einem Anschlußfeld auf ein Drainagefeld auf einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 8 und 9 zeigen schematisch die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Übertragung von Lötmittel von einem Anschlußfeld auf ein Drainagefeld auf einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß dem Stand der Technik.
In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 10 und 12 zwei übliche metallisierte Felder einer gedruckten Schaltung gezeigt, wel che z. B. durch einfachen mechanischen Kontakt die Ausgangsanschlüsse eines elektrischen Glaskolbens, wie einer Glühlampe, oder eines Sockels zur Aufnahme desselben aufnehmen sollen.
Solche Anschlußfelder 10 und 12 können Gegenstand zahlreicher Realisierungsvarianten bezüglich ihrer Gestaltung und/oder ihren Abmessungen sein. Aus diesem Grund werden die Felder 10 und 12 im folgenden nicht mit weiteren Einzelheiten beschneben.
Man beachte jedoch, daß bei der Darstellung von Fig. 1 die Felder 10 und 12 um einen mittleren Kanal 20 herum einwärts gekrümmt sind, wobei der Kanal in der gedruckten Schaltungsplatte vorgesehen ist, um einen elektrischen Glaskolben oder seinen Sockel aufzunehmen.
Ferner sind in der Fig. 1 unter den Bezugszeichen 30 und 32 zwei Hauptdrainagefelder gezeigt. Diese Drainagefelder 30 und 32 sind aus metallisierten Feldern derselben Art wie die Anschlußfelder 10 und 12 hergestellt, vorzugsweise aus Kupfer. Sie liegen jeweils stromabwärts, relativ zu der Verschiebungsrichtung der gedruckten Schaltungsplatte, von den Anschlußfeldern 10 und 12.
Die Drainagefelder 30 und 32 haben vorzugsweise einen rechteckigen Umriß. Ihre Ränder verlaufen jeweils senkrecht und parallel zu der Durchgangsrichtung durch die Welle 50.
In Fig. 1 ist die Richtung des Durchgangs durch die Welle mit 50 bezeichnet.
Beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, können die Drainagefelder 30 und 32 z. B. einen quadratischen Umriß mit Seitenlängen L1 x L2 von 2,5 mm haben.
Wie schon zuvor gesagt, ist bei der vorliegenden Erfindung darüber hinaus wenigstens ein einzelnes metallisiertes Zwischenfeld 40 vorgesehen, das jeweils zwischen jedes Anschlußfeld 10, 12 und jedes Drainagefeld 30, 32, das diesem zugeordnet ist, eingefügt ist, wobei dieses Zwischenfeld 40 gleichzeitig von dem Anschlußfeld 10, 12 und von dem Drainagefeld 30, 32 getrennt ist.
Ferner hat dieses Zwischenfeld 40 einen rechteckigen Umriß, der senkrecht zu der Verschiebungsrichtung der Platte bei einem Schwallötdurchgang entlanggestreckt ist.
Genauer gesagt, sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 1 gezeigt ist, mehrere Zwischenfelder, üblicherweise zwei Zwischenfelder 40, zwischen dem Anschlußfeld 10, 12 und dem jeweils zugeordneten Drainagefeld 30, 33 vorgesehen.
Die beiden zwischen das Anschlußfeld 10 und das Drainagefeld 30 gesetzten Zwischenfelder sind mit 41 und 42 bezeichnet.
Die beiden zwischen das Anschlußfeld 12 und das Drainagefeld 32 gesetzten Zwischenfelder sind mit 43 und 44 bezeichnet.
Diese Zwischenfelder 40 sind aus metallisierten Feldern derselben Art wie die Anschlußfelder 10 und 12 und wie die Drainagefelder 30 und 32 hergestellt, vorzugsweise aus Kupfer.
Die Ränder der Zwischenfelder 40 verlaufen jeweils senkrecht und parallel zu der Durchgangsrichtung durch die Welle 50. Sie haben vorzugsweise eine Länge L3, welche senkrecht zu der Durchgangsrichtung durch die Welle 50 verläuft, die ungefähr gleich der entsprechenden Länge Ll des zugeordneten Drainagefeldes 30, 32 und ungefähr gleich der Länge des stromabwärtigen Randes 11, 13 des zugeordneten Anschlußfeldes 10, 12 ist.
Dagegen haben sie vorzugsweise eine Länge L4, welche parallel zur Durchgangsrichtung durch die Welle 50 verläuft, welche insgesamt geringer als die Länge L2 ist, welche dem zugeordneten Drainagefeld 30, 32 entspricht.
Beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, können die Zwischenfelder 40 eine Länge L3 in der Größenordnung von 2,5 mm und eine Länge L4 in der Größenordnung von 0,5 mm haben.
Ferner ist die Länge L5 der verschiedenen nicht metallisierten Kanäle 60, welche zwischen dem Anschlußfeld 10, 12 und dem ersten Zwischenfeld 41, 43, zwischen den Zwischenfeldern 41 und 42, 43 und 44 sowie zwischen dem letzten Zwischenfeld 42, 44 und dem Drainagefeld 30, 32 gebildet werden, vorzugsweise für all die verschiedenen Kanäle 60 gleich.
Die Länge L5 dieser Kanäle 60 liegt üblicherweise in der Grössenordnung von 0,4 mm.
Die Zwischenfelder 40 und die Drainagefelder 30 und 32 sind auf einer Fläche zentriert, welche parallel zu der Durchgangsrichtung 50 durch die Welle ist und welche durch die Mitte der stromabwärtigen Hinterkante 11, 13 der Anschlußfelder 10 und 12 geht.
Fig. 2 zeigt eine andere Realisierungsform der vorliegenden Erfindung, bei der man die beiden Zwischenfelder 41 und 42, 43 und 44 zwischen jedem Anschlußfeld 10 und 12 und die zugeordneten Drainagefelder 30 und 32 wiederfindet.
Fig. 2 zeigt im wesentlichen, daß die Achse 22 des Durchgangskanals 20 relativ zu der Richtung des Durchgangs beim Schwallöten 50 zwischen 0 und 450 geneigt sein kann.
In den Figuren 3 bis 9 wurde die Trägerplatte der gedruckten Schaltung mit 70 und die Lötwelle mit 80 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt die Lötwelle 80 auf einem Anschlußfeld 10 oder 12.
Fig. 4 zeigt, wie die Hinterkante der Welle 80 bei den Zwischenfeldern 40 ankommt.
Fig. 4 zeigt, daß die Zwischenfelder 40 es ermöglichen, daß das Lötmittel gleitet und sich bis zu den Anschlußfeldern 10 und 12 erstreckt.
Fig. 5 zeigt, wie der hintere Rand der Welle 80 bei einem Drainagefeld 30 oder 32 ankommt.
Fig. 6 zeigt den Prozeß in einem Zustand, bei dem der hintere Rand der Lötwelle 80 in die Nähe einer nicht metallisierten Zone der gedruckten Schaltungsplatte, und somit einer Zone schlechter Benetzbarkeit, kommt und bei dem sich demzufolge bald ein Zinntropfen von der Welle 80 löst.
Fig. 7 zeigt, daß nach dem Abreißen dieser Zinntropfen 82 auf die Haupt- und Zusatz-Kupferzonen 30, 32 bzw. 40 zurückkehrt, wo die Benetzbarkeit gut ist. Es ergibt sich also eine dreifache Rolle der Zwischenfelder 40:
- einerseits die Verlängerung der Hauptdrainagefelder 30 und 32 in Richtung zu den Anschlußfeldern 10 und 12, wo bei gleichzeitig ein Zinnüberschuß von den Anschlußfeldem 10 und 12 weggleiten kann;
- andererseits zu verhindern, daß dieser Tropfen 82 nicht unter der Wirkung von Kapillarkräften oder Oberflächenspannungen auf das Anschlußfeldzurückkehrt und eine merkliche Überdicke verursacht, wenn sich das überschüssige Zinn von der Welle 80 löst; und
- schließlich dienen sie als Hilfsdrainagefelder.
Die Zwischenfelder gemäß der vorliegenden Erfindung erlauben somit, die relativ großen Anschlußfelder 10 und 12 mit Dramagefeldern 30 oder 32, welche eine minimale Oberfläche aufweisen, zu drainieren.
Die Figuren 8 und 9 zeigen, daß bei Fehlen der Zwischenfelder gemäß der vorliegenden Erfindung der Zinntropfen 82 nach der Abtrennung von der Welle 80 wenigstens teilweise auf die Anschlußfelder 10 und 12 zurückkehrt, wobei insbesondere für den Anschluß von elektrischen Glaskolben oder deren Sockeln nicht akzeptable Überdicken erzeugt werden.
Man beachte, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Realisierungsformen beschränkt ist, welche gerade beschrieben wurden, sondern daß sie sich auf alle Varianten, wie die in den Ansprüchen beschriebenen, erstreckt.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nicht auf die Drainage von Lötmittel beschränkt, welches im Überschuß auf Anschlußfelder für elektrische Glaskolben aufgebracht wurde.

Claims

1. Gedruckte Schaltungsplatte bekannter Bauart, mit einem metallisierten Drainageflecken (30, 32) stromabwärts von wenigstens einigen metallisierten Anschlußflecken (10, 12) relativ zur Richtung der Verschiebung der Platte bei einem Durchgang beim Schwallöten, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner wenigstens einen einzelnen metallisierten Zwischenfiecken aufweist, der jeweils zwischen jeden Anschlußflecken (10, 12) und jeden Dramageflecken (30, 32) geschaltet ist, wobei der Zwischenflecken (40) sowohl von dem Anschlußflecken (10, 12) als auch von dem Drainageflecken (30, 32) getrennt ist und mit einer rechteckigen Kontur ausgebildet ist, welche senkrecht zur Verschiebungsrichtung der Platte langgestreckt ist.

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Zwischentlecken (41, 42, 43, 44) zwischen dem Anschlußflecken (10, 12) und jedem entsprechend zugeordneten Drainageflecken (30, 32) aufweist.

3. Platte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Zwischenflecken (41, 42, 43, 44) zwischen dem Anschlußflecken (10, 12) und jedem entsprechend zugeordneten Drainageflecken (41, 42, 43, 44) aufweist.

4. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflecken (10, 12) Ausgangs-Anschlußflecken eines elektrischen Glaskolbens oder Kontakte einer Haltevorrichtung für einen solchen sind.

5. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageflecken (30, 32) eine rechteckige Kontur haben.

6. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Dramageflecken (30, 32) jeweils senkrecht und parallel zu der Durchlaufrichtung beim Schwallöten (50) sind.

7. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageflecken (30, 32) eine quadratische Kontur haben.

3. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageflecken (30, 32) Seiten in der Größenordnung von 2,5 mm haben.

9. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenflecken (40) aus metallisierten Flecken derselben Art wie die Anschlußflecken (10, 12) und die Drainageflecken (30, 32) hergestellt sind, vorzugsweise aus Kupfer.

10. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Zwischenflecken (40) jeweils senkrecht und parallel zu der Durchlaufrichtung beim Schwallöten (50) sind.

11. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenflecken 40 eine Breite (L3) haben, welche senkrecht zur Durchlaufrichtung beim Schwallöten (50) betrachtet ungefähr gleich der entsprechenden Breite (L1) des zugeordneten Drainagefleckens (30, 32) und ungefähr gleich der Breite der stromabwärtigen Hinterkante (11, 13) des zugeordneten Anschlußfleckens (10, 12) ist.

12. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenflecken (40) eine Breite (L4) haben, die parallel zur Durchlaufrichtung beim Schwallöten (50) betrachtet netto geringer ist als die entsprechende Breite (L2) des zugeordneten Drainagefleckens (30, 32)

13. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenflecken (40) eine Breite (L3) in der Größenordnung von 2,5 mm und eine Breite (L4) in der Größenordnung von 0,5 mm haben.

14. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L5) unter schiedlicher nicht metallisierter Kanäle (60) , die zwischen den Anschlußflecken (10, 12) und dem ersten Zwischenfiecken (41, 43), zwischen den Zwischenflecken (41 und 42, 43 und 44) sowie zwischen dem letzten Zwischenflecken (42, 44) und dem Drainageflecken (30, 32) ausgebildet sind, vorzugsweise für alle unterschiedlichen Kanäle (60) gleich ist.

15. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L5) der nicht metallisierten Kanäle (60) , welche zwischen den unterschiedlichen Flecken (10, 12, 30, 32, 40) ausgebildet sind, üblicherweise in der Größenordnung von 0,4 mm legen.

16. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenflecken (40) und die Drainage flecken (30, 32) auf einer Ebene zentriert sind, die parallel zu der Durchlaufrichtung beim Schwallöten (50) ist und durch die Mitte der stromabwärtigen Hinterkante (11, 13) der Anschlußflecken (10 und 12) geht.