DE69803403T2 - Verfahren zur verbindung oberflächenmontierter bauteile mit einem substrat - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung steht allgemein mit Bauteilen zur Oberflächenmontage im Zusammenhang. Spezieller steht die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zum anschließen von Bauteilen zur Oberflächenmontage in Zusammenhang.
• Elektronische Bauteile zur Oberflächenmontage werden typischerweise durch ein Verfahren an einer Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board; Leiterplatte) befestigt, bei dem (1) Lotpaste auf Befestigungsinseln auf der PCB aufgetragen wird; (2) die Bauteile derart auf der PCB plaziert werden, daß die Bauteil-Anschlüsse auf ihren entsprechenden, mit Lotpaste bedeckten Montageinseln ruhen, wodurch ein PCB- Aufbau gebildet wird; und (3) der PCB-Aufbau durch einen Löt-Schmelzofen geschickt wird. Während ein PCB-Aufbau durch den Schmelzofen passiert, werden die Lotpasten-Ablagerungen auf der PCB geschmolzen und ihr Verlaufen zugelassen, so daß zwischen jedem Bauteil-Anschluß und seiner zugehörigen Montageinsel eine geschmolzene Lötstelle gebildet wird. Dann erlaubt es der Schmelzofen den geschmolzenen Verbindungen abzukühlen, so daß zwischen jedem Bauteil-Anschluß und seiner entsprechenden Montageinsel eine feste Lötstelle gebildet wird.
• Herkömmliche Schmelzöfen erreichen diesen Vorgang des Schmelzens, Verlaufens und Kühlens durch Bereitstellung verschiedener Temperaturzonen innerhalb des Ofens, jeder von denen der PCB-Aufbau eine bestimmte Zeitdauer lang ausgesetzt ist.
• Von dieser Folge von Temperaturzonen und Einwirkzeiten wird als einem Temperatur- Zeit-Profil gesprochen, oder abgekürzt einfach von einem Temperaturprofil. Die meisten Schmelzöfen können programmiert werden, um eine Vielfalt von Temperaturprofilen bereitzustellen, um verschiedenen Kombinationen von Substratmaterialien, Lotpasten-Formulierungen, Bauteiltypen und -dichten usw. Rechnung zu tragen. Alle herkömmliche Schmelzöfen folgen jedoch einem grundlegenden Temperaturprofil, wie es in Abb. 1 veranschaulicht ist.
• Dieses Profil besteht aus vier aufeinander folgenden Temperaturzonen. Die erste ist eine "Vorheiz"-Zone 101, welche den gesamten PCB-Aufbau von einer anfänglichen, niedrigeren Temperatur T&sub1; (gewöhnlich Umgebungstemperatur) auf eine zweite, erhöhte Temperatur T&sub2; bringt, die niedriger ist als der Schmelzpunkt TM der Lotpaste. Die zweite Zone ist eine "Gleichgewichts"- oder "Durchwärm"-Zone 102, in welcher der PCB-Aufbau im wesentlichen bei T&sub2; gehalten wird, um sicherzustellen daß der gesamte Aufbau - d. h. Substrat, Bauteile und Lotpaste - auf diese Temperatur T&sub2; gebracht ist. Die nächste ist die "Reflow"-Zone ("Verlauf"-Zone) 103, in welcher die Temperatur des Aufbaus auf eine Temperatur T&sub3; oberhalb des Schmelzpunkts TM der Lotpaste angehoben wird, um die Paste zu schmelzen und verlaufen zu lassen. Zum Schluß wird der Aufbau dann durch eine "Abkühl"-Zone 104 geschickt, welche die Temperatur des Aufbaus allmählich von T&sub3; auf eine vierte Temperatur T&sub4; herunterbringt. Diese vierte Temperatur T&sub4; liegt unterhalb der zweiten Temperatur T&sub2; und ist gewöhnlich ungefähr die gleiche wie die erste Temperatur T&sub1; (d. h. typischerweise Umgebungstemperatur; siehe z. B. Patentschrift DE-A-29 14 621). Man bemerke in Abb. 1 daß die Gesamttemperaturen des Substrats und der Lotablagerungen entsprechend durch durchgezogene und punktierte Linien dargestellt - an allen Punkten entlang des Temperaturprofils im wesentlichen die selben sind.
• Dieser Vorgang von Schmelzen, Verlaufen und Abkühlung ist akzeptabel, wenn aus herkömmlichen Substratmaterialien - wie etwa FR-4 (glasgefüllte Epoxy-Laminate), glasgefülltem PET (Polyethylen-Terephtalate), glasgefülltem Polyamid (z. B. Nylon-6), glasgefülltem Polyetherimid - und aus Hochtemperatur-Materialien - wie etwa Polyimid - gefertigte Substrate für biegsame Schaltungen hergestellte PCB's verarbeitet werden. Wird jedoch ein Substratmaterial niedrigeren Schmelzpunktes verwendet (z. B. Polypropylen, oder nicht glasgefülltes Polyamid oder PET), so kann die Verlauf-Temperatur T&sub3;, welcher der Aufbau in einem herkömmlichen Schmelzofen ausgesetzt würde, zu hoch sein, was eine untragbare Erweichung, ein Schmelzen und/oder thermische Zersetzung des Substratmaterials verursacht.
• Es wäre daher wünschenswert ein Verfahren zum Schmelzen, Verlaufen und Abkühlen von Lotpasten-Ablagerungen auf einem PCB-Aufbau bereitzustellen, um eine feste Lötstelle zwischen jedem Bauteil-Anschluß und seiner zugehörigen Befestigungsinsel zu bilden, ohne das gesamte Substrat den hohen Temperaturen der Reflow-Zone eines herkömmlichen Schmelzofens aussetzen zu müssen.
• Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des bisherigen Standes der Technik, indem ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bereitgestellt wird, um Bauteile zur Oberflächenmontage mit einem Substrat zu verbinden, ohne das Gesamtsubstrat den untragbar hohen Temperaturen der Reflow-Zone auszusetzen. Das Verfahren umfaßt die Schritte: (1) Bereitstellen eines Elektronikaufbaus, welcher Lotpasten- Ablagerungen auf Befestigungsinseln auf einem Substrat einschließt; und mindestens ein elektronsiches Bauteil, das derart angeordnete Anschlüsse besitzt, daß jeder Anschluß auf einer entsprechenden Montageinsel ruht; (2) Vorheizen des Aufbaus von einer ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Lotpaste; (3) Durchwärmen des Aufbaus bei im wesentlichen der zweiten Temperatur; (4) selektives Aufheizen jeder Lotpasten-Ablagerung auf eine dritte Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Lotpaste, während das Substrat im wesentlichen auf der zweiten Temperatur gehalten wird; und (5) Abkühlen des Aufbaus auf eine vierte Temperatur unterhalb der zweiten Temperatur. Das Verfahren kann auch unter Verwendung anderer Haftmischungen als Lotpaste ausgeübt werden, wie etwa thermisch härtenden, elektrisch leitenden Klebstoffen. Ein Apparat zur Ausführung dieses Verfahrens wird - wie in Anspruch 16 abgegrenzt - ebenfalls bereitgestellt. Es ist ein Vorteil daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren und einen Apparat zur Bildung elektrisch leitfähiger Haftmischungs-Nähte zwischen Bauteil- Anschlüssen und ihren entsprechenden Substrat-Befestigungsinseln bereitstellt, ohne das gesamte PCB-Substrat den hohen Temperatur der Reflow-Zone auszusetzen. Dies erlaubt die Verwendung von Substratmaterialien niedrigen Schmelzpunkts bei der PCB-Montage.
• Es ist ein weiterer Vorteil daß die vorliegende Erfindung sowohl mit herkömmlichen wie auch mit Substratmaterialien niedrigen Schmelzpunkts verwendet werden kann.
• Es ist ein weiterer Vorteil daß ein Bauteil für die Öberflächenmontage gemäß der vorliegenden Erfindung viel schneller an ihrem zugehörigen Substrat angeschlossen werden kann als gemäß der herkömmlichen Schmelzofen-Verarbeitung.
• Diese und andere Vorteile, Merkmale und Gegenstände der Erfindung werden aus den Zeichnungen, detaillierten Beschreibungen und Ansprüchen offensichtlich werden, welche folgen.
• Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
• Abb. 1 ein schematisches Diagramm eines typischen Temperaturprofils innerhalb eines herkömmlichen Löt-Schmelzofens ist;
• Abb. 2 ein schematisches Diagramm eines Temperaturprofils ist, um Haftmischungs-Ablagerungen gemäß der vorliegenden Erfindung selektiv verlaufen zu lassen;
• Abb. 3-4 perspektivische Ansichten von Heizenergie sind, die gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend auf einzelne und mehrfache Haftmischungs- Ablagerungen selektiv angewandt werden;
• Abb. 5 ein schematisches Diagramm eines typischen Temperaturprofils für gewöhnliches Laserlöten ist; und
• Abb. 6 ein schematisches Diagramm eines Apparats ist, um Haftmischungs- Ablagerungen gemäß der vorliegenden Erfindung selektiv verlaufen zu lassen.
• Unter Bezug auf die Zeichnungen zeigt Abb. 2 nun eine schematische Darstellung eines spezialisierten Temperaturprofils zum verlaufen lassen von Haftmischungs-Ablagerungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die verwendete Haftmischung kann ein Lot sein, das einen Schmelzpunkt TM aufweist; ein wärmehärtender, elektrisch leitfähiger Klebstoff, der einen Aktivierungspunkt von TM aufweist; oder ähnliches. Wie der oben beschriebene Reflow-Prozeß nach dem bisherigen Stand der Technik schließt das Temperaturprofil der vorliegenden Erfindung eine Vorheiz-Zone 201, eine Gleichgewichts-Zone 202, eine Reflow-Zone 203, und eine Abkühl-Zone 204 ein. Wie in Abb. 1 ist die Gesamttemperatur des Substrats in Abb. 2 durch eine durchgezogene Linie bezeichnet, während die der Haftmischungs-Ablagerungen durch eine punktierte Linie bezeichnet ist.
• Man bemerke daß die Vorheiz- Gleichgewichts- und Abkühl-Zonen der vorliegenden Erfindung 201/202/204 ähnlich denen des bisherigen Standes der Technik 102/102/104 sind. Das bedeutet daß sowohl der herkömmliche Prozeß wie auch ein Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen: (1) eine Vorheiz-Zone 101/201, welche die Temperatur des Gesamtaufbaus von einer ersten vorherbestimmten Temperatur T&sub1; (gewöhnlich Umgebungstemperatur, oder um 25ºC) auf eine zweite vorherbestimmte Temperatur T&sub2; unterhalb des Schmelz/Aktivierungspunktes TM der Haftmischung anhebt; (2) eine Durchwärm-Zone 102/202, in der die Temperatur des Gesamtaufbaus im wesentlichen auf der Temperatur T&sub2; gehalten wird; und, auf die Reflow-Zone 103/203 folgend, (3) eine Abkühlzone 104/204, in der die Temperatur des Gesamtaufbaus allmählich von der Endtemperatur der Reflow-Zone herunter (typischerweise T&sub2;) auf eine vierte vorherbestimmte Temperatur T&sub4; (gewöhnlich die selbe wie T&sub1; oder Umgebungstemperatur) erniedrigt wird.
• Der herkömmliche Reflow-Prozeß und jener der vorliegenden Erfindung schließen außerdem eine auf die Vorheiz- und Durchwärm-Zonen folgende Reflow-Zone 103/203 ein. Das Temperaturprofil der Reflow-Zone 203 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich jedoch merklich von dem des herkömmliche Reflow-Prozesses 103. Man bemerke daß, während in dem in Abb. 1 gezeigten, herkömmlichen Prozeß sowohl das Substrat wie auch die Haftmischungs-Ablagerung eine Temperatursteigerung von der zweiten Temperatur T&sub2; auf eine dritte vorherbestimmte Temperatur T&sub3; oberhalb des Schmelz/Aktivierungspunktes TM des Ablagerungsmaterials erfahren, in der vorliegenden Erfindung nur die Ablagerungen einen Temperaturanstieg von T&sub2; nach T&sub3; erfahren, wohingegen die Gesamtsubstrat- Temperatur im wesentlichen bei ihrer vorherigen Temperatur T&sub2; verbleibt. Diese Spanne zwischen den Substrat- und Ablagerungstemperaturen werden bewirkt, indem nur die Ablagerungen selektiv weiter aufgeheizt werden.
• Wie durch Abb. 2 veranschaulicht wird der gesamte PCB-Aufbau durch den gesamten Reflow-Prozeß 203 hindurch im wesentlichen bei T&sub2; gehalten. Diese im wesentlichen gleiche Beheizung kann zum Beispiel durch einen modifizierten, herkömmlichen Schmelzofen bereitgestellt werden, während die zuvor erwähnte, selektive Beheizung der Haftbeschichtungs-Ablagerungen (dargestellt durch die gepunktete Linie mit Impuls in Zone 203) durch Vorrichtungen wie etwa eine fokussierenden Laser, Xenonlicht oder eine andere Heizenergiequelle 10 an einer oder mehreren Haftmischungs-Ablagerungen 20 erreicht werden kann. (Diese Ablagerungen 20 können direkt erhitzt werden, oder indirekt indem die Energiequelle 10 wie in Abb. 3-4 gezeigt auf die auf jeder Ablagerung ruhenden Bauteil- Anschlüsse fokussiert werden.) Jeder Strahl der Heizenergie kann selektiv auf nur eine Position gerichtet werden, wie in Abb. 3 gezeigt, oder aber auf mehrere Positionen gleichzeitig, wie in Abb. 4 gezeigt. Auf diese Weise werden im wesentlichen nur die Ablagerungen auf T&sub3; erhitzt, was die Haftmischung dazu bringt zu schmelzen (wenn es sich um ein Lot handelt) oder zu aktivieren (wenn es sich um einen wärmehärtenden Klebstoff handelt), ohne das gesamte Substrat der erhöhten Reflow-Temperatur T&sub3; auszusetzen. Die vermeidet es die Gesamtsubstrat-Temperatur gefährlich nahe an die kritische Temperatur des Substratmaterials anzuheben, und erlaubt somit die Verwendung von Substratmaterialien niedrigen Schmelzpunktes. Jegliche Randbereiche 30 des Substrates direkt um oder zwischen den Ablagerungen 20 können durch die Heizenergiequelle 10 ebenfalls unbeabsichtigt oder indirekt aufgeheizt werden, aber es ist unwahrscheinlich daß selbst diese kleinen Bereiche 30 auf T&sub3; oder gar eine kritische Temperatur des Substrates aufgeheizt werden. (Wie hier verwendet bezieht sich "kritische Temperatur" auf einen Schmelzpunkt, einen Punkt struktureller Verformung, oder einen Punkt thermischer Zersetzung des Substratmaterials.)
• Man sollt bemerken daß Abb. 2 um der Einfachheit willen nur einen einzigen Temperaturimpuls in der Reflow-Zone 203 zeigt. Dies wäre das Profil wenn nur eine Ablagerung unter Verwendung eines einzigen Impulses von der Heizquelle 10 Verlaufen würde, oder wenn mehr als eine Ablagerung gleichzeitig unter Verwendung eines einzigen Impulses verlaufen würde. In der Praxis würde während des Reflow- Prozesses 203 jedoch am wahrscheinlichsten eine Folge von Impulsen verwendet werden (d. h. einer oder mehrere Impulse für jede einzelne Ablagerung oder jeden Satz von Ablagerungen).
• Ein Apparat 400 zur Bereitstellung des spezialisierten Temperaturprofils der vorliegenden Erfindung ist in Abb. 6 veranschaulicht und enthält: Vorrichtung 401 zum Vorheizen eines PCB-Aufbaus von T&sub1; auf T&sub2;; Vorrichtung 402 zum Durchwärmen des Aufbaus im wesentlichen bei T&sub2;; Vorrichtung 403 zur selektiven Aufheizung jeder Haftmischungs-Ablagerung auf T&sub3;; und Vorrichtung 404 zum Abkühlen des Aufbaus auf T&sub4; (T&sub1; bis T&sub4; haben hier die selbe Bedeutung wie oben.) Die bevorzugte Ausführungsform eines derartigen Apparates 400 ist ein modifizierter Schmelzofen, in dem die Vorrichtungen 401/402/404 zum Vorheizen, Durchwärmen und Kühlen die entsprechenden Vorheiz-, Durchwärm- und Abkühl-Abschnitte eines herkömmlichen Schmelzofens umfassen. Diese Abschnitte sind den Fachleuten auf dem die vorliegende Erfindung betreffenden Gebiet wohlbekannt.
• Die Vorrichtung 403 zum selektiven Heizen jeder Ablagerung auf T&sub3; umfaßt eine oder mehrere kontaktfreie Wärmeenergieqellen 405, die innerhalb einem Reflow- Zonenabschnitt des Ofens angeordnet sind, um den Impuls/die Impulse von Heizenergie zu jeder Ablagerung bereitzustellen. Vorrichtung 403 kann weiterhin Vorrichtung 406 einschließen, um die Heizenergie selektiv von der Heizquelle auf jede Ablagerung zu fokussieren und/oder zu lenken (wie etwa Spiegel, Linsen, Faseroptiken und/oder andere optische Elemente), Vorrichtung 407 um die Heizenergie in periodisch auftretenden Pulsen zu jeder Ablagerung zu liefer (wie etwa Puls/Entladungs- Steuereinheiten), ebenso wie Vorrichtung 408 zur Maskierung des PCB-Aufbaus (wie etwa Schablonen oder Masken mit Öffnungen darin); so daß zu einem Zeitpunkt im wesentlichen nur eine oder mehrere Ablagerungen der Heizenergie ausgesetzt ist/sind, wenn die Vorrichtung zur selektiven Beheizung 403 aktiviert ist. Obwohl verschiedene Heizenergiequellen verwendet werden können ist der bevorzugte Quellentyp ein Laser, wobei ein im Frequenzbereich von 900 bis 950 nm arbeitender Diodenlaser der am stärksten bevorzugte Ansatz ist. Dieser Frequenzbereich - welcher typischerweise nur durch Diodenlaser erzeugt werden kann - wird bevorzugt, weil Plastiksubstrate dazu neigen innerhalb dieses Bereichs weniger Laserenergie zu absorbieren als bei anderen Frequenzen, während die Absorption durch Metalle (z. B. Lot) relativ hoch bleibt.
• Diese Verwendung von Lasern für den Reflow von Haftmischungs-Abscheidungen kann dem herkömmliche Laserlöten ähnlich erscheinen, ist in Wirklichkeit aber deutlich davon verschieden. Beim herkömmlichen Laserlöten wird der gesamte PCB-Aufbau (einschließlich seiner Lotpasten-Ablagerungen) typischerweise bei Umgebungstemperatur T&sub1; bereitgestellt; dann setzt die auf die Lotpasten-Ablagerungen gerichtete Laserenergie die Ablagerungen einem plötzlichen und steilen Temperaturgradienten von ungefähr Umgebungstemperatur T&sub1; zu einem Punkt T&sub3; oberhalb des Schmelzpunktes TM der Lotpaste aus - z. B. von ungefähr 25ºC zu etwa 220-280ºC. Somit wird - wie durch Bereich 300 in Abb. 5 veranschaulicht - ein plötzliches Verlaufen vollbracht, gefolgt von einem ebenso plötzlichen, unkontrollierten Abkühlen - es ist kein Vorheizen, Durchwärmen oder kontrolliertes Herunterkühlen beteiligt. Im Gegensatz dazu umfaßt die vorliegende Erfindung ein wohldefiniertes Vorheizen, Durchwärmen und kontrollierte Abkühlschritte. Folglich bewirkt das in der vorliegenden Erfindung beteiligte Verlaufen, daß die Ablagerung einen viel weniger dramatischen Temperaturgradienten durchquert um ein Verlaufen zu erreichen - d. h. von T&sub2; nach T&sub3; nach T&sub2; statt von T&sub1; nach T&sub3; nach T&sub1;.
• Der Ansatz der vorliegenden Erfindung stellt daher mehrere Vorteile bereit, die beim herkömmlichen Laserlöten nicht vorhanden sind. Erstens führt der oben erwähnte, weniger dramatische Temperaturgradient selbst zur Verwendung niedriger schmelzender Substratmaterialien, als sie beim herkömmlichen Laserlöten verwendet werden könnten. Zweitens hilft dieser weniger harte Temperaturgradient dabei, Haftmischungs-Nähte zu bilden die robuster und gleichbleibender sind. Drittens erlaubt die Verwendung der Vorheiz- und Durchwärm-Zonen der vorliegenden Erfindung einem Fließmittel (welches Teil der Lotpaste sein kann oder getrennt auf die Montageinseln aufgetragen werden kann) mehr Zeit, um seine Arbeit des Reinigens der Metalloberflächen der Montageinseln und Anschlüsse zu verrichten, Oxidbildungen zu entfernen und zu verhindern, und beim Wärmeübergang zu helfen. Und viertens erlaubt der kleinere Temperaturgradient die Verwendung eines Lasers mit niedrigerer. Wattzahl als verglichen mit dem herkömmlichen Laserlöten.
• Die vorliegende Erfindung bietet außerdem Vorteile gegenüber herkömmlichen Schmelzöfen. Ein derartiger Vorteil ist es, daß Substratmaterialien niedrigeren Schmelzpunktes verwendet werden können. Dies bietet eine gesteigerte Flexibilität der Konstruktion und verringerte Materialkosten. Ein anderer Vorteil ist es, daß die vorliegende Erfindung sowohl mit herkömmlichen (z. B. FR-4) als auch mit Substraten niedrigeren Schmelzpunkts verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil ist es, daß das Verlaufen von Lot (oder die Aktivierung eines wärmehärtenden Klebstoffs) im Reflow-Prozeß 203 der vorliegenden Erfindung viel schneller ausgeführt werden kann als dies unter Verwendung des herkömmlichen Reflow-Prozesses getan werden kann. Dies liegt daran daß die selektive Beheizung und die resultierende Nahtbildung viel schneller erreicht werden kann als wenn man den gesamten rPCB-Aufbau durch den Reflow-Bereich 103 eines herkömmlichen Schmelzofens führt.
• Jemand, der jenes die vorliegende Erfindung betreffende Fachwissen besitzt, wird erkennen blaß das Wort "Verlaufen" ("Retlow"), wie es hierin verwendet wird, bedeuten kann: (1) ein einfaches Schmelzen/Aktivieren einer Ablagerung; oder (2) den gesamten Prozeß des Schmelzens/Aktivierens einer Ablagerung, die Ablagerung dazu zu bringen/es ihr zu erlauben über die Montageinsel zu fließen auf welcher sie sitzt; und die Verfestigung/Härtung der Ablagerung zu einer festen Naht, die einen Bauteilanschluß und peine entsprechende Lotinsel verbindet. Darüber hinaus werden die Fachleute erkennen daß die Zeitachse und die spezifischen Temperaturen T&sub1; bis T&sub4;, welche das hierin offenbarte Zeit-Temperatur-Profil charakterisieren - abhängig von den Substratmaterialien, Haftmischungs-Eigenschaften (z. B. TM), Bauteil- Konstruktionsdichte und anderen Faktoren - von Fall zu Fall variieren werden. Diese Faktoren können verwendet werden um für jeden speziellen Fall T&sub1; bis T&sub4; zu bestimmen, und ebenso um die Raten zu bestimmen, mit weichen der Aufbau vorzuheizen und abzukühlen ist; die Zeitdauer um den Aufbau durchzuwärmen; die Mengen und Raten der Wärmeenergie, die benötigt wird um die Ablagerungen von T&sub2; auf T&sub3; aufzuheizen, usw. (Verfähren zur Bestimmung dieser Charakteristika sind in der Technik wohlbekannt.).
• Verschiedene andere Modifikationen zu der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten im die Erfindung betreffenden Fachgebiet zweifellos in den Sinn kommen. Man bemerke zum Beispiel daß die Fachleute - obgleich Abb. 1 und 2 ihre entsprechenden beiden Temperaturprofile so zeigen daß sie getrennte Linien sind - erkennen werden daß nicht alle Orte auf der PCB dieser genauen Kurve folgen werden, sondern zu einem gegebenen Zeitpunkt über geringfügig höhere oder niedrigere Temperaturen verfügen können. Daher stellen Abb. 1 und 2 "durchschnittliche" Temperaturen für eine typische PCB dar. Es sind die folgenden Patentansprüche, welche den Erfindungsbereich abgrenzen.

Claims (20)

1. Ein Verfahren zum Verlaufen einer Haftmischung oder Verbindungsmischung auf einem Elektronikaufbau, in welchem der Aufbau Haftmischungs-Ablagerungen auf Montageinseln auf einem Substrat und mindestens ein elektronisches Bauteil einschließt, das derart angeordnete Anschlüsse besitzt, daß jeder Anschluß auf einer entsprechenden Montageinsel ruht; welches die Schritte umfaßt:

Bereitstellen dieses Aufbaus;

Plazieren dieses Aufbaus in einem Schmelzofen;

Vorheizen dieses Aufbaus von einer ersten vorherbestimmten Temperatur auf eine zweite vorherbestimmte Temperatur;

Durchwärmen dieses Aufbaus bei im wesentlichen dieser zweiten vorherbestimmten Temperatur;

selektives Aufheizen jeder Haftmischungs-Ablagerung über jeweils einen Schmelzpunkt oder einen Aktivierungspunkt dieser Ablagerung hinaus, während dieses Substrat im wesentlichen bei dieser zweiten Temperatur gehalten wird;

wobei ein derartiges Aufheizen erreicht wird, indem ein kontaktfreier Laser, Xenon- Licht oder eine andere Wärmeenergiequelle entweder direkt auf die Äblagerung oder indirekt auf einen Bauteilarischluß fokussiert wird; und

Kühlen dieses Aufbaus auf eine vierte vorherbestimmte Temperatur unterhalb dieser zweiten Temperatur.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem dieses Substrat aus einem Material konstruiert ist das eine kritische Temperatur aufweist die niedriger ist als diese dritte vorherbestimmte Temperatur.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, in dem diese kritische Temperatur entweder ein Schmelzpunkt, ein Punkt der strukturellen Verformung oder ein Punkt der thermischen Zersetzung dieses Substratmaterials ist.

4. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem mindestens eine dieser ersten und vierten vorherbestimmten Temperaturen Umgebungstemperatur ist.

5. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem diese vierte vorherbestimmte Temperatur ungefähr gleich der ersten vorherbestimmten Temperatur ist.

6. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem während dieses Schrittes des selektiven Aufheizens dieses Substrat bei einer Temperatur unterhalb dieser dritten Temperatur gehalten wird.

7. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem diese Haftmischung ein Lot ist, das einen Schmelzpunkt besitzt der niedriger ist als die dritte vorherbestimmte Temperatur.

8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, in dem dieser selektive Aufheizschritt jede Ablagerung schmilzt und verlaufen läßt, um eine jeden Anschluß mit seiner entsprechenden Montageinsel verbindende Lötstelle zu bilden.

9. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, in dem diese Haftmischung ein wärmehärtender, elektrisch leitfähiger Klebstoff ist, der einen Aktivierungspunkt aufweist.

10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, in dem dieser selektive Aufheizschritt jede Ablagerung aktiviert und verlaufen läßt, um eine jeden Anschluß mit seiner entsprechenden Montageinsel verbindende elektrisch leitfähige Klebestelle zu bilden.

11. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieses selektive Aufheizen unter Verwendung eines Diodenlasers erreicht wird.

12. Ein Verfahren gemäß Anspruch 11, in dem dieser Diodenlaser im Frequenzbereich von 900 bis 950 nm betrieben wird.

13. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieses selektive Aufheizen es beinhaltet, Heizenergie von dieser Wärmeenergiequelle selektiv auf jede Ablagerung zu fokussieren und zu lenken.

14. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem das Aufheizen durch die Wärmeenergiequelle in periodisch auftretenden Pulsen erfolgt.

15. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausschließlich Anspruch 13, in dem eine Abdeckung bereitgestellt wird, so daß im wesentlichen eine oder mehrere Ablagerungen der Erhitzung durch die Wärmeenergiequelle ausgesetzt ist/sind.

16. Ein Apparat zum Verlaufen einer Haftmischung oder Verbindungsmischung auf einem elektronsischen Aufbau, in welchem der Aufbau Haftmischungs-Ablagerungen auf Montageinseln auf einem Substrat und mindestens ein elektronisches Bauteil einschließt, das derart angeordnete Anschlüsse besitzt daß jeder Anschluß auf einer entsprechenden Montageinsel ruht; welcher umfaßt:

einen Schmelzofen; wobei

dieser Schmelzofen Vorrichtungen zum Vorheizen dieses Aufbaus von einer ersten vorherbestimmten Temperatur auf eine zweite vorherbestimmte Temperatur bereitstellt;

dieser Schmelzofen Vorrichtungen zum Durchwärmen dieses Aufbaus bei im wesentlichen dieser zweiten Temperatur bereitstellt; sowie

Vorrichtungen zum selektiven Aufheizen jeder Haftmischungs-Ablagerung auf eine dritte vorherbestimmte Temperatur oberhalb jeweils eines Schmelzpunktes oder Aktivierungspunktes dieser Ablagerungen, während dieses Substrat bei dieser zweiten Temperatur gehalten wird; wobei

dieses selektive Aufheizvorrichtungen einen kontaktfreien Laser, Xenon-Licht oder eine andere Wärmeenergiequelle umfassen; und

Vorrichtungen zum Abkühlen dieses Aufbaus auf eine vierte vorherbestimmte Temperatur unterhalb dieser zweiten Temperatur.

17. Ein Apparat gemäß Anspruch 16, in dem diese selektive Aufheizvorrichtung einen Diodenlaser umfaßt, der angepaßt ist um in einem Frequenzbereich von 900 bis 950 nm zu arbeiten.

18. Ein Apparat gemäß entweder Anspruch 16 oder Anspruch 17, in dem diese Vorrichtung zum selektiven Aufheizen weiterhin Vorrichtungen umfaßt, um Heizenergie von dieser Wärmeenergiequelle selektiv auf jede Ablagerung zu fokussieren und zu lenken.

19. Ein Apparat gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, in dem diese Vorrichtung zum selektiven Aufheizen weiterhin Vorrichtungen umfaßt, um Heizenergie von dieser Wärmeenergiequelle in periodischen Pulsen zu liefern.

20. Ein Apparat im Einklang mit einem der Ansprüche 16 bis 19, der weiterhin Vorrichtungen umfaßt um diesen Aufbau derart zu maskieren, daß im wesentlichen nur eine oder mehrere Ablagerungen der Heizenergie ausgesetzt sind, wenn diese Vorrichtung zur selektiven Beheizung aktiviert ist.