DD258314A1

DD258314A1 - Verfahren zum verbinden elektrischer leiterbahnen

Info

Publication number: DD258314A1
Application number: DD30039487A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Robock; Andreas Streubel; Heinz-Juergen Pfeifer
Original assignee: Pentacon Dresden Veb
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1988-07-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen und ist ueberall dort anwendbar, wo auf Traegermaterialien differenter Flexibilitaet und Temperaturbelastbarkeit angeordnete Leitungsstrukturen miteinander zu verbinden sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einem Kontaktierungspartner (2) aus flexiblen, thermisch gering belastbaren Basismaterial angeordnete Anschlussstruktur (8) mit einer niedrigschmelzenden Lotlegierung (9), vorzugsweise einer SnPbCd-Legierung aus 50% Sn, 32% Pb und 18% Cd, schmelzfluessig vorbelotet und auf einer mit einer eutektischen SnPb-Legierung vorbeloteten Anschlussstruktur (7) eines starren oder flexiblen Kontaktierungspartners (6) erhoehter thermischer Belastbarkeit positioniert und fixiert wird, dass danach die Lotschichten (9, 10) beider Anschlussstrukturen durch vorzugsweise impulsfoermigen thermischen Kontakt verschmolzen und anschliessend luftgekuehlt werden.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen auf Trägermaterialien differenter Flexibilität und Temperaturbelastbarkeit.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, die Kontaktierung von flexiblen gedruckten Verdrahtungsstrukturen (nachfolgend FGV genannt) aus wenig temperaturbeständigem Basismaterial mit Leiterbahnen auf starren Trägermaterialien durch Bügellöten unter Verwendung von eutektischem SnPb-Lot vorzunehmen, wobei das thermisch gering belastbare, flexible Basismaterial im Kontaktierungsbereich vor der Kontaktierung chemisch, mechanisch oder durch Abtrag mittels energiereicher Strahlung entfernt worden ist. Durch das Abtragen des Basismaterials wird die mechanische Belastbarkeit der Lötstellen erheblich reduziert und Reparaturlötungen sind nicht durchführbar. Das gleiche trifft für Lötverbindungen zu, die unter Verwendung von eutektischem SnPb-Lot auf der Basis einer Wärmestrahlung in Kombination mit einem beheizten Lotformteil hergestellt werden.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung soll trotz unterschiedlicherthermischer Belastbarkeit der Trägermaterialien von zu verbindenden elektrischen Leiterbahnen mehrmalige Reparaturlötungen ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen zu konzipieren, welches gewährleistet, daß das Basismaterial der FGV trotz eventueller mehrmaliger Lötprozesse nicht beschädigt wird und die entstandenen Kontaktstellen eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine auf einem Kontaktierungspartner aus flexiblem, thermisch gering belastbaren Basismaterial angeordnete Anschlußstruktur mit einer niedrig schmelzenden Lotlegierung, vorzugsweise einer SnPbCd-Legierung aus 50% Sn, 32% Pb und 18% Cd, schmelzflüssig vorbelotet und auf einer mit einer eutektischen SnPb-Legierung vorbeloteten Anschlußstruktur eines starren oder flexiblen Kontaktierungspartners erhöhter thermischer Belastbarkeit positioniert und fixiert wird, daß danach die Lotschichten beider Anschlußstrukturen in thermischem Kontakt verschmolzen und anschließend luftgekühlt werden.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: Die Zeichnung zeigt die Zuordnung zweier vorbeloteter Kontaktierungspartner während des Lötprozesses. Mit 1 ist eine Bügelelektrode bezeichnet, die mit definierter Ausdruckkraft auf einem thermisch gering belastbaren, flexiblen Kontaktierungspartner 2 aufsitzt. Zur Reduzierung eventueller Temperaturdifferenzen entlang der Aufsetzfläche ist die Bügelelektrode in bekannter Weise mit einem Düsensystem 3 versehen. Auf einer wahlweisen beheizbaren Grundplatte 4 ist eine Aufnahmeplatte 5 geringer Wärmekapazität und geringen Wärmeleitvermögens und auf dieser ein thermisch höher belastbarer starrer Kontaktierungspartner 6 angeordnet. Beide Kontaktierungspartner 2 und 6 weisen linienförmig ausgebildete Anschlußstrukturen 7 und 8 auf. Diese sind vorbelotet, wobei mit 9 eine schmelzflüssig aufgebrachte niedrigschmelzende SnPbCd-Lotlegierung aus 50% Sn, 32% Pb und 18% Cd sowie mit 10 eine schmelzflüssig oder galvanisch aufgebrachte eutektische SnPb-Schicht bezeichnet ist

Die Wirkungsweise ist folgende:

Nach Vorbelotung und Flußmittelauftrag wird der Kontaktierungspartner 6 auf die beheizbare Aufnahmeplatte 5 aufgelegt, deren Temperatur unterhalb der Liquidus-Temperatur des niedrig schmelzenden Lotes liegt. Dadurch kann die für den Kontaktiervorgang erforderliche Wärmezuführung über die Bügelelektrode 1 reduziert und die Lötzeit verkürzt werden. Der Kontaktierungspartner 2 wird mit einer nicht dargestellten Aufnahmevorrichtung über dem Kontaktierungspartner 6 positioniert und fixiert. Mit dem Absenken der Bügelelektrode 1 werden die Kontaktierungspartner in engen thermischen Kontakt gebracht. Nach Erreichen der erforderlichen Andruckkraft wird die Bügelelektrode impulsförmig beheizt. Dabei schmilzt zuerst die niedrigschmelzende Lotschicht 9 auf und die Schicht 10 eutektischer Zusammensetzung an. Die beim Verschmelzen auftretende Spitzentemperatur übersteigt nur kurzzeitig den Schmelzpunkt der eutektischen SnPb-Legierung. Nach Verschmelzen der Lotschichten liegen Kontaktstellen vor, die auf Grund ihrer Zusammensetzung einen Schmelzpunkt besitzen, der geringfügig über den Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden Lotes liegt. Dadurch sind die Kontaktstellen reparaturlötfähig. Nach Beenden des Heizvorganges erfolgt eine Zwangsluftkühlung über das Düsensystem 3 der Bügelelektrode 1. Von Bedeutung für den Lötvorgang sind die geometrische Ausführung der Anschlußstrukturen sowie das Verhältnis der Lötvolumina von niedrigschmelzenden zu eutektischem Lot. Um eine minimale Wärmebelastung des temperaturempfindlichen Basismaterials zu gewährleisten, sind die Kontaktierflächen dessen Anschlußstruktur 8 gegenüber denen der Anschlußstruktur 7 größer. Das Lotvolumen auf den Kontaktierflächen der Anschlußstruktur des thermisch gering belastbaren Kontaktierungspartners wird mindestens gleich groß dem Lotvolumen auf den Kontaktierflächen des thermisch höher belastbaren Kontaktierungspartner gehalten. Gemäß der Erfindung erfoglt die schmelzflüssige Vorbelotung unter Verwendung aktivierter bzw. gering aktivierter Flußmittel.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden elektrischer Leiterbahnen auf Trägermaterialien differenter Flexibilität und Temperaturbelastbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einem Kontaktierungspartner (2) aus flexiblem thermisch gering belastbaren Basismaterial angeordnete Anschlußstruktur (8) mit einer niedrigschmelzenden Lotlegierung (9), vorzugsweise einer SnPb-Cd-Legierung aus 50% Sn, 32 % Pb und 18% Cd, schmelzflüssig vorbelotet und auf einer mit einer eutektischen SnPb-Legierung vorbeloteten Anschlußstruktur (7) eines starren oder flexiblen Kontaktierungspartners (6) erhöhter thermischer Belastbarkeit positioniert und fixiert wird, daß danach die Lotschichten (9,10) beider Anschlußstrukturen in thermischem Kontakt verschmolzen und anschließend luftgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zur Verbindung der Anschlußstrukturen durch einen Einzelheizimpuls oder eine Folge von Heizimpulsen erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kontaktierverschmelzung eine Erwärmung des Kontaktierungspartners (6) erhöhter thermischer Belastbarkeit auf eine Arbeitstemperatur unterhalb der Liquidus-Temperatur des niedrigschmelzenden Lotes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotvolumen auf den Kontaktierflächen der Anschlußstruktur des thermisch gering belastbaren Kontaktierungspartners mindestens gleich groß dem Lotvolumen auf den Kontaktierflächen des thermisch höher belastbaren Kontaktierungspartners gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierflächen der Anschlußstrukturdes thermisch gering belastbaren Kontaktierungspartners breiter gewählt werden als die des thermisch höher belastbaren Kontaktierungspartners.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schmelzflüssige Vorverzinnung der Anschlußstruktur (7) mit besagtem niedrigschmelzenden Lot unter Verwendung aktivierter Flußmittel oder durch eine schmelzflüssige Vorverzinnung nach galvanischer Sn- oder SnPb-Beschichtung der Anschlußstruktur unter Verwendung gering aktivierter Flußmittel.