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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung von THT-Bauteilen
und zur Herstellung von Leiterplatten mit darauf fixierten THT-Bauteilen.
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Leiterplatten
mit darauf fixierten THT-Bauteilen werden heutzutage in einer Vielzahl
moderner elektrischer Geräte, insb. in Messgeräten,
eingesetzt.
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Zur
Reduktion von Herstellungskosten werden vorzugsweise oberflächenmontierbare
Bauteile, so genannte 'Surface Mounted Devices' – kurz
SMD Bauteile eingesetzt. SMD Bauteile benötigen für
deren Montage keine Leiterplattenlöcher, sondern werden
mit ihren Kontakten direkt an vorgesehenen Anschlüssen
angelötet. SMD-Bauteile werden mit Bestückungsautomaten
maschinell auf mit Lotpaste versehene Kontakte auf der Leiterplatte
platziert und gemeinsam in einem einzigen Reflowlötprozess
aufgelötet. SMD-Bauteile können auf beiden Seiten
der Leiterplatte angebracht werden, indem zunächst die erste
Seite mit den entsprechenden Bauteilen bestückt wird, diese
dort verlötet werden, die Leiterplatte anschließend
gewendet wird, und dann die zweite Seite auf die gleiche Weise mit
den entsprechenden SMD Bauteilen versehen wird.
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Heute
sind die meisten elektronischen Bauteile als SMD-Bauteile erhältlich,
was zu einer erheblichen Reduktion der Herstellungskosten geführt
hat.
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Eine
weitere große Bauteilgruppe stellen die SMD-lötfähigen
Bauteile dar, die auf die gleiche Weise zusammen mit SMD-Bauteilen
in einem einzigen Fertigungsprozess auf der Leiterplatte aufgelötet werden
können. Hierzu gehören im weitesten Sinn auch
die sogenannten PIH Bauteile (Pin In Hole-Bauteile). Dabei handelt
es sich um bedrahtete Bauteile, deren Anschlussdrähte auf
der Leiterplatte in metallisierte mit Lotpaste bedruckte Sacklochbohrungen
hineingesteckt und dort verlötet werden. Nachfolgend wird
nicht mehr explizit zwischen SMD-Bauteilen und SMD-lötfähigen
Bauteilen unterschieden. Der Begriff SMD-Bauteile wird nachfolgend
derart verwendet, dass er auch die SMD-lötfähigen
Bauteile umfasst.
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Allerdings
gibt es auch heute noch eine Vielzahl von Bauteilen, insb. von Bauteilen
die bedingt durch deren Funktion größere Abmessungen
aufweisen, wie z. B. Klemmen, Stecker und Übertrager, die nach
wie vor bevorzugt als bedrahtete THT Bauteile ausgebildet sind.
THT ist die Abkürzung für Through Hole Technology.
Diese Bauteile weisen stiftförmige Anschlussdrähte
auf, die durch metallisierte Anschlussbohrungen in der Leiterplatte
hindurch gesteckt und dort von Hand oder in einem Wellenlötverfahren,
insb. in einem Selektivlötverfahren, verlötet werden.
Auf diese Weise lässt sich ein höhere mechanische
Festigkeit der Lötverbindung erzielen, als dies für
SMD Bauteile bisher möglich ist.
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Um
bedrahtete Bauteile in den durch die große Anzahl der SMD-Bauteile
dominierten Herstellungsprozess einzubinden wird vorzugsweise das unter
der Bezeichnung Backside-Reflow Verfahren bekannt gewordene Verfahren
verwendet werden. Beispiele hierzu sind in der
WO 03/079743 A2 beschrieben.
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Das
Backside Reflow Verfahren ermöglicht es beidseitig bestückte
mischbestückte Leiterplatten herzustellen. Dabei werden
auf der ersten Seite der Leiterplatte SMD-Bauteile und THT-Bauteile
und auf der zweiten Seite der Leiterplatte SMD-Bauteile angeordnet.
Beim Backside Reflow Verfahren werden die auf der ersten Seite angeordneten
THT-Bauteile über Kopf von der zweiten Seite der Leiterplatte
her zusammen mit den auf der zweiten Seite angeordneten SMD-Bauteilen
in einem Arbeitsgang in einem Reflowlötverfahren verlötet.
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Dabei
wird zunächst die erste Seite der Leiterplatte mit SMD-Bauteilen
versehen. Dazu wird die Seite maschinell mit Lotpaste bedruckt und
mit den SMD-Bauteilen bestückt. Anschließend wird
die Leiterplatte in einen Reflowlötofen eingebracht, wo
die SMD-Bauteile verlötet werden.
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In
einem daran anschließenden Arbeitsgang wird die erste Seite
der Leiterplatte mit den THT-Bauteilen bestückt und es
werden die THT-Bauteile auf der Leiterplatte derart fixiert, dass
sie auch dann noch in ihrer Position verbleiben wenn die Leiterplatte gewendet
wird, und die THT-Bauteile beim Überkopflöten
unter der Leiterplatte hängen. Dies geschieht entweder
durch eine Klebung oder durch die Verwendung der in der
DE 103 44 261 A1 beschriebenen Softlock-Technik.
Bei der Softlock-Technik werden die Anschlussbohrungen, in die die
Anschlussdrähte der THT-Bauteile eingesetzt werden, mit
Klemmkragen ausgestattet, deren Durchmesser geringfügig geringer
als der Außendurchmesser der Anschlussdrähte ist.
Die Anschlussdrähte der THT-Bauteile werden durch die durch
den Klemmkragen gebildete Verengung hindurch gesteckt. Hierdurch
entsteht eine Presspassung, durch die das jeweilige THT-Bauteil
in seiner Position fixiert ist.
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Anschließend
werden die aus den einzelnen Anschlussbohrungen herausragenden Enden
der Anschlussdrähte gekürzt, so dass sie einer
maschinellen Bedruckung der zweiten Seite der Leiterplatte mit Lotpaste
nicht mehr im Wege stehen. Nachfolgend werden in einem Arbeitsgang
die auf der zweiten Seite befindlichen Kontaktflächen der
auf der zweiten Seite aufzubringenden SMD-Bauteile und die ebenfalls
auf der zweiten Seite befindlichen Kontaktflächen der auf
der ersten Seite angeordneten THT-Bauteile mit Lotpaste bedruckt.
Danach erfolgt die Bestückung der zweiten Seite mit den
hierfür vorgesehenen SMD-Bauteilen. Abschließend
werden sowohl die auf der zweiten Seite angeordneten SMD-Bauteile
als auch die Anschlüsse der auf der ersten Seite angeordneten
THT Bauteile in einem einzigen Reflowlötprozess verlötet.
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Unabhängig
davon, welches Lötverfahren für die THT Bauteile
verwendet wird, ist es fast immer erforderlich die THT Bauteile
vorab auf der Leiterplatte zu fixieren, damit diese nicht kippen,
verrutschen oder beim Wenden der Leiterplatte verloren gehen. Die
Fixierung erfolgt heute üblicher Weise durch Klebung mit
einem Nasskleber oder durch Verwendung der Softlock Technik.
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Bei
der Klebung wird der Nasskleber in einem zusätzlichen Prozessschritt
in flüssiger Form auf die entsprechenden Klebestellen auf
der Leiterplatte, z. B. mit einem Dispenser, aufgebracht und ausgehärtet.
Der Umgang mit dem heißen Nasskleber macht in der Regel
zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen zum Schutz der Fertigungsangestellten
erforderlich. Außerdem ist im Anschluss an den Klebevorgang
eine unter Umständen sehr aufwendige Reinigung der Fertigungseinrichtung
erforderlich.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass der Nasskleber auf der Leiterplatte
verfließt. Je nach Bauform der THT Bauteilen kann es daher
erforderlich sein, an ausgewählten Stellen Abstandshalter,
so genannte Stand Offs, auf der Leiterplatte aufzubringen, um einen
definierten Abstand zwischen der Leiterplatte und ausgewählten
Orten auf der der Leiterplatte zugewandten Unterseite der THT Bauteile
zu gewährleisten. Dies ist besonders wichtig in Verbindung
mit THT Bauteilen, die keine planare Unterseite aufweisen, da diese
Bauteile sonst im flüssigen Nasskleber umkippen würden.
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In
Verbindung mit der Softlock-Technik besteht das Problem, dass diese
nicht immer einsetzbar ist. Sehr schwere Bauteile, wie z. B. große
Trafos, die ein Eigengewicht von mehreren hundert Gramm aufweisen
können, können auf diese Weise nicht mehr fixiert
werden, da die hierfür erforderliche Haltekraft nicht durch
die beschriebene Presspassung aufgebracht werden kann.
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Auch
bei Bauteilen, die eine große Anzahl von Anschlussdrähten
aufweisen, ist die Softlocktechnik nicht einsetzbar, da es in diesem
Fall aufgrund von Fertigungstoleranzen und der mechanischen Verformbarkeit
der Anschlussdrähte in der Regel nicht möglich
ist, alle Anschlussdrähte zeitgleich in die jeweiligen
zugeordneten Softlockbohrungen einzuführen.
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Ein
weiteres Problem stellen Bauteile mit vorverzinnten Anschlussdrähten,
wie z. B. Litzen, dar. Die Verzinnung dieser Anschlussdrähte
ist mechanisch weich und die äußeren Abmessungen
weisen fertigungsbedingte Toleranzen auf, die zu groß sind,
um durch eine Verengung in der zugehörigen Anschlussbohrung
eine reproduzierbare zuverlässige Presspassung zu bewirken.
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Ähnliche
Schwierigkeiten treten bei Bauteilen mit sehr dünnen Anschlussdrähten,
z. B. von Anschlussdrähten mit Durchmessern von 100 μm
und mehr, auf. Derart dünne Anschlussdrähte sind
sehr biegsam und können dementsprechend auch nicht auf
diese Weise fixiert werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung ein möglichst universell
einsetzbares mit möglichst geringem fertigungstechnischen
Aufwand ausführbares Verfahren zur Fixierung von THT-Bauteilen
und Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit auf diese Weise
fixierten THT-Bauteilen anzugeben.
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Hierzu
besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Fixierung mindestens
eines THT-Bauteils auf einer ersten Seite einer Leiterplatte, bei
dem
- – mindestens ein Formteil aus
einem Heißkleber auf mindestens einer für die
Fixierung des jeweiligen THT-Bauteils auf der Leiterplatte vorgesehenen
Klebestelle aufgebracht wird,
- – die Leiterplatte mit den THT-Bauteilen bestückt wird,
und
- – die THT-Bauteile auf der Leiterplatte durch Klebung
fixiert werden, indem die Leiterplatte auf eine Erweichungstemperatur
des Heißklebers erwärmt wird, bei der der Heißkleber
seine Klebewirkung entfaltet.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung sind die Formteile Plättchen, und
es werden zur Erzielung eines vorgegebenen Abstandes zwischen der
Leiterplatte und dem THT-Bauteil an der Klebestelle zwei oder mehr
Formteile aufeinander angeordnet.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung wird eine Matrix aus dem Heißkleber
verwendet, die zwei oder mehr miteinander verbundene Formteile umfasst.
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Weiter
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte
mit mindestens einem auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordneten
THT-Bauteil, bei dem
- – die THT-Bauteile
in dem erfindungsgemäßen Fixierungsverfahren auf
der Leiterplatte fixiert werden,
- – die Leiterplatte gewendet wird, und
- – die fixierten THT-Bauteile in einem Back Side Reflow
Lötverfahren über Kopf auf der zweiten Seite der
Leiterplatte verlötet werden, bei dem während
des Lötverfahrens auf der ersten Seite der Leiterplatte
auftretende Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur des
Heißklebers liegen.
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Gemäß einer
ersten Variante wird das letztgenannte Verfahren auf eine Leiterplatte
angewendet, die bereits einseitig oder beidseitig mit Bauteilen bestückt
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung wird zur Verlötung der THT-Bauteile
ein niedrigschmelzendes Lot, insb. ein Zinn Wismut Lot, verwendet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das Lot in einem PumpPrint
Verfahren aufgebracht.
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Weiter
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte
auf der auf der ersten Seite SMD-Bauteile angeordnet sind, bei dem
- – auf der ersten Seite der Leiterplatte
Lotpaste für die auf der ersten Seite anzuordnenden SMD-Bauteile
aufgebracht wird,
- – die erste Seite mit den Formteilen aus Heißkleber
für die Fixierung der THT-Bauteile und mit den SMD-Bauteilen
bestückt wird,
- – die SMD-Bauteile auf der ersten Seite in einem Reflow-Lötverfahren
verlötet werden,
- – die erste Seite mit den THT-Bauteilen bestückt wird,
- – die Klebung der THT-Bauteile durch Erwärmen der
Leiterplatte auf die Erweichungstemperatur bewirkt wird,
- – die Leiterplatte gewendet wird, und
- – die fixierten THT-Bauteile über Kopf in
einem Back Side Reflow Lötverfahren verlötet werden, bei
dem während des Lötverfahrens auf der ersten Seite
der Leiterplatte auftretende Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur
des Heißklebers liegen.
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Gemäß einer
Weiterbildung des letztgenannten Verfahrens,
- – werden
die THT-Bauteile in einem Arbeitsgang zusammen mit mindestens einem
weiteren auf der zweiten Seite der Leiterplatte anzuordnenden SMD-Bauteil
verlötet, in dem
- – vor der Verlötung der THT-Bauteile Lot für
die Verlötung der THT-Bauteile und Lot für die
Verlötung der weiteren SMD-Bauteile auf der zweiten Seite
der Leiterplatte aufgebracht wird,
- – die zweite Seite mit den weiteren SMD-Bauteilen bestückt
wird, und
- – die THT-Bauteile und die weiteren SMD-Bauteile in
einem gemeinsamen Reflow Lötverfahren verlötet
werden.
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Die
Erfindung weist den Vorteil auf, dass der Heißkleber in
fester Form als Formteil auf die Leiterplatte aufgebracht wird.
Fertigungstechnisch stellen die Formteile leicht handhabbare Bauteile
dar, die genau wie SMD-Bauteile maschinell von einem Bestückungsautomaten
auf der Leiterplatte aufgebracht werden können. Besondere
Sicherheitsvorkehrungen sind hierfür nicht erforderlich.
Dispenser oder ähnliche Vorrichtungen, wie sie zum Aufbringen
von flüssigem Nasskleber erforderlich sind, entfallen,
genauso wie auch eine nachfolgende Reinigung der Fertigungslinie
nicht erforderlich ist.
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Indem
zwei oder mehr Formteile übereinander gestapelt werden,
können an den Klebestellen definierte Abstände
zwischen der Leiterplatte und dem jeweiligen Ort auf der Unterseite
der THT-Bauteile vorgegeben werden, ohne dass hierzu zusätzliche
Abstandshalter, Niederhalter oder ähnliche mechanische
Positionierungshilfen erforderlich sind.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das Aufbringen der Formteile
zu beliebigen Zeitpunkten unabhängig vom Zeitpunkt der
Ausführung der eigentlichen Klebung erfolgen kann, und
nach dem Aufbringen der Formteile vor der Klebung weitere Verfahrensschritte
ausgeführt werden können. Anders als beim Nasskleber
kann die Klebewirkung der Formteile jederzeit durch Erwärmung
oder erneute Erwärmung entfaltet werden. Während
der Nasskleber nachdem er einmal erwärmt wurde und im Anschluss
daran ausgehärtet wurde inaktiv wird, kann der Heißkleber
auch nach mehrmaligem Erwärmen und Auskühlen durch
erneutes Erwärmen wieder aufgeschmolzen werden um dessen
Klebewirkung zu entfalten. Entsprechend ist das erfindungsgemäße Fixierungsverfahren
auf sehr flexible Weise an unterschiedlichen Stellen in den Herstellungsprozess
von Leiterplatten integrierbar.
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Die
Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der
Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt
sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in
den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäß auf einer Leiterplatte fixiertes
THT-Bauteil;
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2 zeigt
drei THT-Bauteile, die auf einer Leiterplatte mittels einer Matrix
aus Heißkleber fixiert sind;
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3 zeigt:
eine Leiterplatte deren erste Seite mit SMD-Bauteilen und Formteilen
aus Heißkleber bestückt ist;
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4 zeigt:
die Leiterplatte von 3 nachdem die SMD-Bauteile in
einem Reflow Lötverfahren verlötet wurden; und
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5 zeigt:
eine beidseitig mit SMD-Bauteilen bestückte Leiterplatte
vor der Verlötung eines darauf fixierten THT-Bauteils.
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1 zeigt
eine Leiterplatte 1 mit einem auf einer ersten Seite A
der Leiterplatte 1 erfindungsgemäß fixierten
THT Bauteil 3. Die Fixierung erfolgt, indem auf der Leiterplatte 1 auf
mindestens einer für die Fixierung vorgesehenen Klebestelle
mindestens ein Formteil 5 aus einem Heißkleber
aufgebracht wird. Heißkleber ist bei Raumtemperatur eine
feste Kunststoffmasse, die in nahezu beliebiger Formgebung hergestellt
werden kann. Eine bekannte Form sind handelsübliche Klebesticks
wie sie in Heißklebepistolen verwendet werden. Als Formteile 5 eignen sich
hier z. B. Plättchen, die. genau wie SMD-Bauteile, vorzugsweise
maschinell z. B. mittels eines Bestückungsautomaten an
den Klebestellen auf die Leiterplatte 1 aufgebracht werden.
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Dabei
können je nach Formgebung des zu fixierenden THT-Bauteils 3 und
dessen gewünschter Endposition auf der Leiterplatte 1 unterschiedlich
geformte Formteile 5 eingesetzt werden. Ebenso können
aber auch zur Erzielung eines vorgegebenen Abstandes zwischen der
Leiterplatte 1 und dem THT-Bauteil 3 an der jeweiligen
Klebestelle zwei oder mehr Formteile 5 aufeinander angeordnet
werden. Letztere Variante ist exemplarisch in 1 dargestellt.
Dort ist auf der rechten Seite unter dem THT-Bauteil 3 ein
plättchenförmiges Formteil 5 angeordnet.
Auf der linken Seite wird aufgrund der Bauform des THT-Bauteils 3 ein
größerer Abstand zwischen Bauteil und Leiterplatte 1 benötigt.
Entsprechend sind dort unter dem THT-Bauteil 3 zwei plättchenförmige
Formteile 5 übereinander angeordnet.
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Nach
dem Aufbringen der Formteile 5 wird die Leiterplatte 1 mit
dem THT-Bauteil 3 bestückt. Dabei wird das THT-Bauteil 3 auf
die Klebestellen, bzw. genauer auf die darauf befindlichen Formteile 5 aufgesetzt,
wobei die Anschlussdrähte 7 des THT-Bauteils 3 in
dafür vorgesehene durch die Leiterplatte 1 hindurch
führende Anschlussbohrungen 9 eingesteckt werden.
Abschließend wird dass THT-Bauteil 3 auf der Leiterplatte 1 durch
Klebung fixiert, indem die Leiterplatte 1 auf eine Erweichungstemperatur des
Heißklebers erwärmt wird, bei der der Heißkleber aufschmilzt
und beim anschließenden Erkalten seine Klebewirkung entfaltet.
Die Erweichungstemperatur hängt von der Wahl des Heißklebers
ab. Derzeit ist eine Vielzahl unterschiedlicher Heißkleber
mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen auf dem Markt erhältlich.
Dazu zählen z. B. Polyamide mit Erweichungstemperaturen
von mehr als 200°C, Polyethylene mit Erweichungstemperaturen
von 140°C bis 200°C und amorphe Polyalphaolefine
mit Erweichungstemperaturen im Bereich von 170°C.
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Die
Leiterplatte 1 kann nun weiteren Fertigungsschritten unterzogen
werden. Das THT-Bauteil 3 ist dabei zuverlässig
mit sehr hoher Festigkeit auf der Leiterplatte 1 fixiert,
solange gewährleistet ist, dass die Temperatur im Bereich
der Klebung unterhalb der Erweichungstemperatur des verwendeten Heißklebers
verbleibt.
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Das
fixierte THT-Bauteile 3 wird daher vorzugsweise in einem
eingangs beschriebenen Back Side Reflow Lötverfahren auf
der Leiterplatte 1 verlötet. Hierzu wird die Leiterplatte 1 gewendet,
so dass sich das fixierte THT-Bauteil 3 über Kopf
unter der Leiterplatte 1 befindet. Sollten die Anschlussdrähte 7 des
THT-Bauteils 3 auf der zweiten Seite B der Leiterplatte 1 herausragen,
werden diese gekürzt, und es wird auf der zweiten Seite
B der Leiterplatte 1 Lot 11 auf die Lötstellen
im Bereich der Anschlussbohrungen 9 aufgebracht. Hierzu
wird vorzugsweise ein niedrigschmelzendes Lot, z. B. ein bei einer
Löttemperatur von ca. 160°C zu verlötendes
Zinn Wismut Lot, verwendet, das beispielsweise in einem Pumpprint
Verfahren maschinell in der gewünschten Menge aufgebracht
werden kann. Beim Pumpprint Verfahren wird auf die Leiterplatte 1 eine
Maske aufgelegt, deren Ausnehmungen dann in einem Druckverfahren
mit Lotpaste befüllt werden. Dabei wird die Lotmenge ortsgenau über
die Dicke der Maske im Bereich der jeweiligen Ausnehmung vorgegeben. Während
des Lötvorganges erfolgt die Wärmezufuhr ausschließlich
auf der zweiten Seite B der Leiterplatte 1, so dass die
Leiterplatte 1 die Klebungen auf der ersten Seite A der
Leiterplatte 1 vor einer Erwärmung auf Temperaturen
oberhalb der Erweichungstemperatur des Heißluftklebers
schützt. Bei einer Löttemperatur von 160°C
auf der zweiten Seite B der Leiterbplatte 1 liegen die
Temperaturen auf der ersten Seite A der Leiterplatte 1 z.
B. unterhalb von 140°C, so dass bei entsprechender Wahl
des Heißklebers durch die Klebung auch während
des Back Side Reflow Lötverfahrens eine zuverlässige
Fixierung des THT-Bauteils 3 gewährleistet ist.
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Mit
dem beschriebenen Verfahren können natürlich parallel
mehrere THT-Bauteile 3 auf unterschiedlichen Positionen
auf der ersten Seite A der Leiterplatte 1 fixiert werden. 2 zeigt
eine Draufsicht auf die erste Seite A einer Leiterplatte 1 auf
der drei THT-Bauteile 3 fixiert sind.
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Anstelle
der einzelnen – in 1 dargestellten – völlig
unabhängigen Formteile 5 aus Heißkleber kann
alternativ eine Matrix 13 aus dem Heißkleber verwendet
werden, die zwei oder mehr miteinander verbundene Formteile 5 umfasst.
Ein Beispiel hierfür ist in 2 gestrichelt
dargestellt. Die Matrix 13 umfasst drei plättchenförmige
Formteile 5, die miteinander durch dünne Stege 15 zu
der Matrix 13 verbunden sind. Auch eine solche Matrix 13 kann
maschinell bestückt werden und weist gegenüber
den einzeln unabhängig voneinander bestückten
Formteilen 5 den Vorteil auf, dass sie aufgrund ihrer größeren
Auflagefläche auf der Leiterplatte 1 vor der Ausführung der
Klebung besser auf der Leiterplatte 1 haftet.
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Dieses
erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise
im Anschluss an einen beliebigen Leiterplatten-Herstellungsprozess
ausgeführt werden, in dem als Ausgangspunkt des Verfahrens
eine bereits einseitig oder beidseitig mit Bauteilen bestückte
Leiterplatte 1 verwendet wird.
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Heißkleber
hat die vorteilhafte Eigenschaft auch nach einem oder mehrmaligen
Erwärmen auf Temperaturen oberhalb von dessen Erweichungstemperatur
noch unverändert gut zur Ausführung einer Klebung
geeignet zu sein. Dadurch ist es möglich das obige Verfahren
auf Vielfältige Weise in Herstellungsverfahren von Leiterplatten
zu integrieren. Insb. können zwischen dem Aufbringen des
Heißklebers in fester Form und dem Ausführen des
eigentlichen Klebevorgangs auch Teilprozesse des Herstellungsverfahrens
ausgeführt werden, bei denen der Heißkleber durchaus
Temperaturen ausgesetzt werden kann, die oberhalb dessen Erweichungstemperatur liegen.
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Ein
Beispiel für ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung
einer Leiterplatte 1, auf deren ersten Seite A mindestens
ein THT-Bauteil 3 und SMD-Bauteile 17 angeordnet
sind, ist nachfolgend anhand der 3 bis 5 näher
erläutert.
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Dabei
wird zunächst auf der ersten Seite A Lotpaste 19 für
die Verlötung der SMD-Bauteile 17 aufgebracht.
Danach wird die erste Seite A in einem Arbeitsgang mit den einzelnen
Formteilen 5 bzw. mit der die Formteile 5 enthaltenden
Matrix 13 aus Heißkleber für die Fixierung
der THT-Bauteile 3 und mit den SMD-Bauteilen 17 bestückt.
Dieser Zustand ist in 3 dargestellt.
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Anschließend
werden die SMD-Bauteile 15 auf der ersten Seite A, vorzugsweise
in einem Reflow-Lötverfahren verlötet. Dabei kann
problemlos ein für das gewünschte SMD-Lot erforderliches
Temperaturprofil durchlaufen werden. Dies ist auch dann möglich,
wenn der Heißkleber dabei Temperaturen ausgesetzt wird,
die oberhalb dessen Erweichungstemperatur liegen, da der Heißkleber
beim Abkühlen annähernd in der Form der ursprünglichen
Formteile 5 erstarrt. Geringfügige dabei entstehende
Reduzierungen der Dicke der einzelnen Formteile 5 müssen natürlich
zuvor bei der Bemessung der Dicke der Formteile 5 berücksichtigt
werden. Der Endzustand der Formteile 5 nach diesem Reflow-Lötverfahren
ist in 4 dargestellt.
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Anschließend
wird die erste Seite A mit den THT-Bauteilen 3 bestückt,
und die Fixierung der THT-Bauteile 3 durch Erwärmen
der Leiterplatte 1 auf die Erweichungstemperatur des Heißklebers
bewirkt. Beim Abkühlen entsteht dann die Klebung, durch
die die THT-Bauteile 3 fest mit der Leiterplatte 1 verbunden
sind.
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Die
Leiterplatte 1 kann nun gewendet werden und es werden die
fixierten THT-Bauteile 3, wie oben beschrieben über
Kopf im Back Side Reflow Lötverfahren verlötet.
Dabei schützt die Leiterplatte 1 sowohl die in
der Regel temperaturempfindlichen THT-Bauteile 3 als auch
die Klebungen vor übermäßiger Erwärmung.
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Soll
auf der zweiten Seite der Leiterplatte 1 mindestens ein
weiteres SMD-Bauteil 21 angeordnet werden, so erfolgt dies
vorzugsweise, indem die THT-Bauteile 3 in einem Arbeitsgang
zusammen mit den weiteren SMD-Bauteilen 21 verlötet
werden. Hierzu wird vor der Verlötung der THT-Bauteile 3 Lot 11 für
die Verlötung der THT-Bauteile 3 und Lot 23 für die
Verlötung der weiteren SMD-Bauteile 21 auf der zweiten
Seite B der Leiterplatte 1 aufgebracht. Anschließend
wird die zweite Seite B – wie in 5 dargestellt – mit
den weiteren SMD-Bauteilen 21 bestückt und in
einen Reflowlötofen eingebracht, wo die THT-Bauteile 3 im
Back Side Reflow Lötverfahren und die weiteren SMD-Bauteile 21 im
klassischen Reflowlötverfahren in einem gemeinsamen Lötvorgang
verlötet werden. Werden für dieses Reflow Lötverfahren
bleihaltige Lote 11, 23 verwendet, so werden auf
der zweiten Seite B der Leiterplatte 1 in der Regel Löttemperaturen
im Bereich von 200°C angefahren. Bei Verwendung von bleifreien
Loten 11, 23 werden auf der zweiten Seite B der
Leiterplatte 1 in der Regel Löttemperaturen von
im Bereich von 230°C angefahren. Auf der ersten Seite A
der Leiterplatte 1 treten dabei deutlich niedrigere Temperaturen
auf. Bei Löttemperaturen von 200°C liegen die Temperaturen
auf der ersten Seite A der Leiterplatte 1 typischer Weise
unterhalb von 180°C, bei Löttemperaturen von 230°C
liegen sie unterhalb von 200°C. Die Klebungen auf der ersten
Seite A der Leiterplatte 1 und die THT Bauteile 3 sind
folglich durch die Leiterplatte 1 vor übermäßiger
Erwärmung geschützt. Sollte z. B. aufgrund der
Wahl des Materials des Heißklebers der allein durch die
Leiterplatte 1 bewirkte Temperaturunterschied nicht ausreichen,
um die Klebung vor einem erneuten Erweichen zu bewahren, so kann
die erste Seite der Leiterplatte 1 natürlich zusätzlich
gekühlt werden, um die Klebewirkung des Heißklebers
sicher zu stellen.
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Sofern
die THT-Bauteile 3 so temperaturbeständig sind,
dass sie den während der Verlötung der auf der
ersten Seite A der Leiterplatte 1 befindlichen SMD-Bauteile 17 auf
der ersten Seite A der Leiterplatte 1 auftretenden Temperaturen
standhalten können, kann die Fixierung der THT-Bauteile 3 natürlich auch
in diesem ersten Reflow-Lötvorgang erfolgen. In dem Fall
wird die Leiterplatte 1 vor der Reflow-Lötung
dieser SMD-Bauteile 17 mit den THT-Bauteilen 3 bestückt.
Während des Reflow Lötvorganges werden die Formteile 5 auf
Temperaturen oberhalb deren Erweichungstemperatur erhitzt, so dass
beim nachfolgenden Abkühlen automatisch die gewünschte Klebung
entsteht. Anschließend wird die Leiterplatte 1 gewendet,
die zweite Seite B mit dem Lot 23 und den weiteren SMD-Bauteilen 21 bestückt,
und der zweite Reflow-Lötvorgang ausgeführt, mit
dem die weiteren SMD-Bauteile 21 auf der zweiten Seite
B verlötet werden.
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- 1
- Leiterplatte
- 3
- THT-Bauteil
- 5
- Formteil
- 7
- Anschlussdraht
des THT-Bauteils
- 9
- Anschlussbohrung
- 11
- Lot
- 13
- Matrix
- 15
- Stege
- 17
- SMD-Bauteile
- 19
- Lotpaste
- 21
- weitere
SMD-Bauteile
- 23
- Lot
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 03/079743
A2 [0007]
- - DE 10344261 A1 [0010]