DE10344745A1

DE10344745A1 - Bauteil zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatten

Info

Publication number: DE10344745A1
Application number: DE10344745A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Birgel; Karl-Peter Hauptvogel
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil (1) zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatte (10), wobei die Leiterplatte mindestens eine Bohrung (11) aufweist, wobei das Bauteil (1) mindestens einen drahtförmigen Kontakt (2) aufweist, wobei mindestens ein Lotformteil (5) vorgesehen ist und wobei das Lotformteil (5) mit dem drahtförmigen Kontakt (2) verbunden ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren, um mit einem erfindungsgemäßen Bauteil eine Leiterplatte zu bestücken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatte. Weiterhin wird ein Verfahren zur maschinellen Bestückung angegeben.
Das Bestücken von Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen geschieht üblicherweise in mehreren Schritten: die Leiterplatten werden bearbeitet – z.B. Bohren von Löschen, Erzeugen von Kontaktflächen, sog. Pads etc. –, es wird Lot oder Kleber – von Hand, über Formstücke oder im Siebdruckverfahren – aufgebracht, die Bauteile werden platziert – z.B. mit einem Bestückungsautomaten – und mit einem entsprechenden Verfahren – z.B. Reflowlöten, Löten von Hand, Wellenlöten – wird die Verbindung zwischen Bauteil und Leiterplatte hergestellt. Es treten jedoch immer auch Fälle auf, die üblicherweise einer gesonderten Behandlung bedürfen. Im Siebdruckverfahren kann es vorkommen, dass für manche Bauteile die Lotmenge nicht ausreichend ist, weil die Bauteile z.B. schwerer sind also die übrigen Bauteile. Es kann vorkommen, dass für besondere Ausgestaltungen nur eines oder nur wenige Bauteile zusätzlich auf einer Leiterplatte aufgebracht werden müssen, so dass das Siebdruckverfahren zu umständlich ist. Es kann sein, dass vor dem Lötvorgang ein Abstand zwischen Bauteil und Leiterplatte eingehalten werden muss, so dass z.B. die drahtförmigen Kontakte eines Bauteils nicht durch die Bohrung hindurchragen und somit nicht z.B. das Siebdruckverfahren auf der gegenüberliegenden Seite stören. Es gibt also Spezialfälle, die die automatische und daher allgemein angestrebte Fertigung aushebeln. Weiterhin wird angestrebt, Fertigungsschritte zu vereinfachen und zusammenzufassen. Dazu gehört jedoch auch, dass solche oben erwähnten Ausnahme auch in üblichen Prozessen eingegliedert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Aufbringen und Befestigen von Bauteilen auf Leiterplatten zu rationalisieren. Dafür sind ein Bauteil und ein Verfahren erforderlich.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Bauteil zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte mindestens eine Bohrung aufweist, wobei das Bauteil mindestens einen drahtförmigen Kontakt aufweist, wobei mindestens ein Lotformteil vorgesehen ist, und wobei das Lotformteil mit dem drahtförmigen Kontakt verbunden ist. Die Idee der Erfindung ist also, dass es sich um ein Bauteil mit einem drahtförmigen Kontakt handelt, wobei auf dem Kontakt bereits ein Lotformteil aufgesteckt oder in einer entsprechenden Art damit verbunden ist. Somit entfällt bei der Bestückung dieser Zwischenschritt des Aufbringens eines Formteils auf die Leiterplatte. Weiterhin ist somit die Bestückung ähnlich der von SMD-Bauteilen, so dass eine Mischbestückung der Leiterplatte von solchen erfindungsgemäßen Bauteilen und SMD-Bauteilen möglich ist. Es lassen sich jedoch natürlich auch normale bedrahtete Bauteile ohne ein solches Lotformteil aufbringen. Weiterhin erlaubt dies besonders auch eine Erstellung der Verbindung von Bauteil und Leiterplatte im Reflowofen. Ein zusätzlicher Vorteil ist auch, dass das Lotformteil vor dem Lötprozess als Abstandsstück fungiert. Somit werden die Probleme von zusätzlichen Lotbedarf und von einzuhaltendem Abstand mit diesem erfindungsgemäßen Bauteil automatisch gelöst.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils sieht vor, dass das Lotformteil gegen ein Herabfallen vom drahtförmigen Kontakt fixiert ist. Diese Fixierung vereinfacht die Behandlung der Bauteile, besonders in Hinsicht auf den Transport, so dass kein Risiko besteht, dass das Lotformteil verloren gehen könnte. In einer speziellen Ausgestaltung ist das Lotformteil im Wesentlichen über Reibschluss auf dem drahtförmigen Kontakt fixiert. Das Lotformteil ist also in Relation zum drahtförmigen Kontakt so dimensioniert, dass es aufgrund der Reibung nicht herunterrutschen kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem Formteil um einen Ring mit einem Loch, dessen Durchmesser gerade dem Außendurchmesser des drahtförmigen Kontaktes entspricht. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Lotformteil im Wesentlichen über einen Kleber auf dem drahtförmigen Kontakt fixiert. Ein Flussmittel, das zwischen drahtförmigen Kontakt und Lotformteil aufgebracht worden ist, kann beispielsweise eine solche klebende Wirkung entfalten. Es sind jedoch auch andere Kleber, die nur für diese Haftung sorgen sollen, möglich.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass auf dem Lotformteil ein Flussmittel aufgebracht ist. Somit kann auch dieser gesonderte Prozess des Aufbringens von Flussmittel entfallen. Das Bauteil ist also mit Lot und Flussmittel versehen und in der Fertigung muss nur noch das Bauteil in die entsprechenden Bohrungen der Leiterplatte gesteckt und mit der Leiterplatte durch einen entsprechenden Prozess verbunden werden. Da das erfindungsgemäße Bauteil weiterhin für die maschinelle Bestückung konzipiert ist, bedeutet dies somit eine sehr große Rationalisierung des Vorganges. Weitere Details dazu bieten die folgenden Ausgestaltungen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass für die maschinelle Bestückung mehrere Bauteile auf einem Substrat aufgebracht sind. Speziell ist vorgesehen, dass für die maschinelle Bestückung mehrere Bauteile auf einem Bestückungsgurt aufgebracht sind. Bestückungsgurte sind heutzutage eine verbreitete Möglichkeit, um Bauteile für die Bestückung von Leiterplatten mit diesen Bauteilen zu transportieren.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Verfahren zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatte, die mindestens eine Bohrung aufweist, mit mindestens einem erfindungsgemäßen Bauteil, wobei der drahtförmige Kontakt maschinell in die Bohrung eingebracht wird, und wobei die Verbindung unter Mitwirkung des Lotformteils in einem entsprechenden Prozess hergestellt wird. Für diese maschinelle Bestückung ist es vor allem vorteilhaft, wenn die z.B. Bauteile auf einem Substrat – speziell einem Bestückungsgurt – befindlich sind. Somit können die erfindungsgemäßen Bauteile, auch in Verbindung mit SMD-Bauteilen rationell auf Leiterplatten aufgebracht werden. Eine Mischbestückung mit bedrahteten und SMD-Bauteilen und mit normalen bedrahteten Bauteilen ist somit optimal möglich.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass vor dem maschinellen Einbringen des drahtförmigen Kontaktes in die Bohrung maschinell eine Lotpaste auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Lotpaste kann beispielsweise mit dem Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Dies ist für die Fälle relevant, dass das Lotformteil dafür benutzt wird, um das Bauteil mit ausreichend Lot zu versorgen, z.B. weil das Bauteil zu schwer oder an einer Position ist, die das Aufbringen von ausreichend Lot verhindert oder erschwert. Weiterhin erfüllt das Lotformteil auf jeden Fall auch die Funktion des Abstandshalters. In diesem Fall sollten jedoch die äußeren Abmessungen des Formteils größer sein als die Abmessungen der Bohrung.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Verbindung in einem Reflowlötprozess hergestellt wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils; und
2: eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen dem Bauteil und einer Leiterplatte.
1 zeigt das Bauteil 1 mit zwei drahtförmigen Kontakten 2 und zwei Lotformteile 5, die auf den drahtförmigen Kontakten 2 aufgesteckt sind. In dieser Ausgestaltung befinden sich die Lotformteile 5 direkt vor dem Körper des Bauteils 1.
In der 2 ist das Bauteil 5 mit der Leiterplatte 10 verbunden. Entsprechend den zwei drahtförmigen Kontakten 2 weist die Leiterplatte 10 zwei Bohrungen 11 auf. Diese Bohrungen 11 sind mit einer Metallisierung 12 versehen, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil 1 und den Leiterbahnen (nicht dargestellt) der Leiterplatte 10 hergestellt werden kann. In den Bereich der Bohrungen 11 ist Lotpaste 15 für den Lötprozess z.B. in einem Reflowofen aufgebracht. Die drahtförmigen Kontakte 2 stecken in den Bohrungen 11. Die Kontakte 2 werden mit dem Lot 5 und der Lotpaste 15 mit den Metallisierungen 12 der Bohrungen 11 bei einem Lötprozess verbunden. Daraus ergibt sich in diesem Beispiel eine elektrische und eine mechanische Verbindung. Durch die Lotformteile 5 wird eine definierte zusätzliche Menge Lot aufgebracht und der sonst erforderliche Zwischenschritt des Aufbringens des zusätzlichen Lots – z.B. durch das Platzieren von Formstücken – entfällt. Weiterhin wird durch die Lotformteile 5 vor dem eigentlichen Lotprozess verhindert, dass die drahtförmigen Kontakte 2 durch die Bohrungen 11 hindurchragen und auf der gegenüberliegenden Seite z.B. die Bestückung oder das Bedrucken mit Lot einschränken. Die drahtförmigen Kontakte 2 gelangen erst durch das Schmelzen des Lots während des eigentlichen Lotprozesses tiefer in die Bohrungen 11 hinein.

1: Bauteil
2: Drahtförmiger Kontakt
5: Lotformteil
10: Leiterplatte
11: Bohrung
12: Metallisierung
15: Lotpaste

Claims

Bauteil (1) zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatte (10), wobei die Leiterplatte mindestens eine Bohrung (11) aufweist, wobei das Bauteil (1) mindestens einen drahtförmigen Kontakt (2) aufweist, wobei mindestens ein Lotformteil (5) vorgesehen ist, und wobei das Lotformteil (5) mit dem drahtförmigen Kontakt (2) verbunden ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei das Lotformteil (5) gegen ein Herabfallen vom drahtförmigen Kontakt (2) fixiert ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 2, wobei das Lotformteil (5) im Wesentlichen über Reibschluss auf dem drahtförmigen Kontakt (2) fixiert ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 2, wobei das Lotformteil (5) im Wesentlichen über einen Kleber auf dem drahtförmigen Kontakt (2) fixiert ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei auf dem Lotformteil (5) ein Flussmittel aufgebracht ist.
Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei für die maschinelle Bestückung mehrere Bauteile (1) auf einem Substrat aufgebracht sind.
Bauteil (1) nach Anspruch 6, wobei für die maschinelle Bestückung mehrere Bauteile (1) auf einem Bestückungsgurt aufgebracht sind.
Verfahren zur maschinellen Bestückung einer Leiterplatte (10), die mindestens eine Bohrung (11) aufweist, mit mindestens einem Bauteil (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der drahtförmige Kontakt (2) maschinell in die Bohrung (11) eingebracht wird, und wobei die Verbindung unter Mitwirkung des Lotformteils (5) in einem entsprechenden Prozess hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei vor dem maschinellen Einbringen des drahtförmigen Kontaktes (2) in die Bohrung (11) maschinell eine Lotpaste (15) auf die Leiterplatte (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Verbindung in einem Reflowlötprozess hergestellt wird.