DE1552962A1 - Geraet zum Aufbringen von Loetmittel oder aehnlichem schmelzbarem Material - Google Patents

Geraet zum Aufbringen von Loetmittel oder aehnlichem schmelzbarem Material

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DE1552962A1 DE19661552962 DE1552962A DE1552962A1 DE 1552962 A1 DE1552962 A1 DE 1552962A1 DE 19661552962 DE19661552962 DE 19661552962 DE 1552962 A DE1552962 A DE 1552962A DE 1552962 A1 DE1552962 A1 DE 1552962A1
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Description

PATENTANWÄLTE . { 5 Q 2 9 Q 2*
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES
KÖLN 1,DEICHMANNHAUS
6.5.1966 B/Se
RAYCHEM CORPORATION,
Oakside at Northside, Redwood City, Kalifornien, V.St.A,
Gerät zum Aufbringen von Lötmittel oder ähnlichem schmelzbaren Material.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Aufbringen von Lötmittel und bezieht sich insbesondere auf ein Gerät, das zum gleichzeitigen Herstellen einer Vielzahl von Lötverbindungen oder Klemmen brauchbar ist.
Bei den meisten derzeit" hergestellten elektronischen und elektrischen Vorrichtungen ist die Qualität der elektrischen Verbindungen von besonderer Wichtigkeit. Obwohl verschiedene Vorschläge für den Ersatz von Lötverbindungen oder Klemmen gemacht worden sind, weisen richtig hergestellte Lötverbindungen noch, immer überlegene elektrische Eigenschaften auf. Aus diesem Grund wird für manche Zwecke noch immer das Löten jeder Verbindung mit der Hand angewendet. Wenn eine Vielzahl von Verbindungen in dem gleichen allgemeinen Bereich herzustellen ist, wie es beispielsweise bei einem einen gedruckten Stromkreis tragenden Brett der Fall·/1st, wäre es höchst wünschenswert, alle Verbindungen gleichzeitig herstellen zu können, wenn die Gleichmäßigkeit der Qualität gewährleistet ist. !
009816/0641
Um die Vorteile des Lötens ohne Nachteil für die Zuverlässigkeit zu erreichen, muß die. Anzahl der beim Lötvorgang •auftretenden Veränderlichen auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Ein Weg hierzu .'besteht in der vorherigen Verpackung abgemessener Mengen von Lötmittel und Flußmittel. V/enn eine Vielzahl dieser aus Lötmittel und Flußmittel bestehenden Vorformen relativ zu einer Vielzahl von Klemmenpunkten oder anderen zu lötenden Verbindungen genau angeordnet und eine gleichmäßige Anbringung der Vorformen gewährleistet werden kann, könnten Mehrfachverbindungen in einem einzigen raschen und billigen Vorgang hergestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zum gleichzeitigen Aufbringen einer Vielzahl von Teilen aus in der Hitze schmelzbarem Material, das aus einer Platte besteht, die mit einer Vielzahl von in der Hitze rückbildbaren Schalen versehen ist. Die Schalen sind vorteilhaft so geformt, daß sie bei Erhitzung auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Materials, aus dem sie bestehen, eine solche Stellung einnehmen können, daß die Oberfläche der Platte im wesentlichen eben wird.
Vorteilhaft sind die Schalen aus einem Material gebildet, das aus einem mit Querwindungen versehenen Polymer besteht, vorzugsweise aus einem bestrahlten Polymer und insbesondere aus einem Polyolefin. Die Schalen bestehen vorteilhaft aus einem durchsichtigen Material und die Platte besteht ebenfalls aus flem gleichen Material wie die Schalen.
Das Gerät gemäß der Erfindung besteht aus einer Platte, die mit einer Vielzahl von Schalen versehen ist, wobei in jeder Schale einer der in der Hitze schmelzbaren Teile angeordnet ist. Der in der Hitze schmelzbare Teil ist vorzugsweise eine Lötmittelvorform, insbesondere eine Vorform, die aus Lötmittel und Flußmittel besteht.
009816/0641
Der kristalline Schmelzpunkt des Materials, aus dem die Schalen gebildet sind, ist vorteilhaft niedriger als der Schmelzpunkt des Teils. . '
Die Platte ist vorteilhaft eben und die Schalen in derselben sind derart ausgebildet, daß sie bei Erhitzung auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Materials, aus dem sie bestehen, eitne solche Stellung einnehmen können, daß die Platte im wesentlichen eben wird und die Teile dadurch aus der Platte herausgedrückt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Vielzahl von Lötverbindungen, bei welchem auf die zu lötenden Verbindungen ein Gerät gemäß der Erfindung einwirkt, das in den Schalen Lötmittelvorformen enthält, und bei welchem genügend Hitze zur Einwirkung kommt, um zu bewirken, daß die Schalen zurückgebildet werden und das Lötmittel schmilzt und fließt, um die elektrische Verbindung zu bilden. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, bei welchem die Verbindungen
innerhalb eines einen gedruckten Stromkreis tragenden
Brettes gebildet werden.
Die Verwendung eines Geräts gemäß der Erfindung ergibt ein Verfahren, bei welchem eine entsprechende Menge eines Lötmitteis oder eines anderen schmelzbaren Materials in eine vorherbestimmte Stellung gedrückt werden kann. Wenn beispielsweise Lötmittel verwendet wird, wird dadurch eine gute elektrische und mechanische Verbindung gewährleistet.
Die Erfindung ermöglicht die Verpackung einer Vielzahl von Lötmittelvorfprinen, die abgemessene Mengen von Lötmittel und Flußmittel enthalten, in Schalen aus in der Hitze rückbildbarem Material, die in einer Platte ausgebildet sind. Beispiele für solche in der Hitze rückbildbare Materialien sind in den amerikanischen Patentschriften 2 027 und 5 086 242 angegeben. Für die Zwecke der Erfindung
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werden vorzugsweise polymere Materialien verwendet, die ' mit Querbindungen versehen sind durch chemische Mittel oder durch Bestrahlung beispielsweise mit Elektronen von hoher Energie oder Nuklearstrahlung, wie in der amerikanischen Patentschrift j5 0Q6 242 beschrieben ist. Ein besonders geeignetes Material ist ein bestrahltes, thermisch stabilisiertes Polyolefin, das die wünschenswerten Eigenschaften der Durchsichtigkeit'und der leichten Formbarkeit aufweist. Die Schalen in der Platte können beispielsweise durch Verformung ausgewählter Teile einer Platte aus einem mit Querbindungen versehenen Polymer hergestellt werden, indem diese Teile auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunkts des mit Querbindungen versehenen Polymers erhitzt werden, wobei demselben eine gewünschte Form gegeben und das Material dann abgekühlt wird, während die verformten Teile unter dem Verforrnungsdruck gehalten werden. Die auf diese Weise ausgebildeten Schalen behalten ihre Form bei, bis das Material wieder erhitzt wird, worauf sie in ihre ursprüngliche Form zurückgebildet werden. Die Wirkung des Materials, das in seine ursprüngliche Form zurückgebildet wird, drückt das geschmolzene Flußmittel und Lötmittel aus den Schalen heraus. Durch Anordnung des Geräts über einer Vielzahl von Klemmenpunkten o.dgl. und Hitzeeinwirkung wird jeder Klemmenpunkt gleichmäßig verlötet. Die in der Beschreibung verwendete Bezeichnung "Schalen" umfaßt jeden Behälter für Lötmittel o.dgl. ohne Rücksicht auf dessen physikalische Form.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Geräts gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen zeigt:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Gerätsgemäß der Erfindung zusammen mit einem einen gedruckten Stromkreis tragenden Brett, das eine Vielzahl von zu lötenden Klemmenpunkten aufweist,
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Pig. 2 eine schaubildliche Ansicht; des Geräts, das sich auf dem einen gedruckten Stromkreis tragenden Brett zusammen mit einem Heizwerkzeug in Stellung befindet, Fig. 3 einen Längsschnitt eines Teils des Geräts in Stellung oberhalb eines Klemmenpunkts,
Fig. 4 den gleichen Teil des Geräts nach der anfänglichen Hitzeeinwirkung,
Fig. 5 den gleichen Teil des Geräts nach Beendigung des HeiζVorganges.
Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Geräts zum Aufbringen eines Lötmittels. Das Gerät ist oberhalb eines einen gedruckten Stromkreis tragenden Bretts angeordnet, das eine Vielzahl von Klemmenpunkten aufweist. Das Gerät besteht aus einer Mater'ialplatte 10, welche mit einer Vielzahl von in der Hitze rückbildbaren schalenähnlichen Bereichen 11 versehen ist, die in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind. Diese Schalen können durch Druckformung, Vakuumformung, Ausstanzen o.dgl. gebildet werden.
GewUnschtenfalls brauchen nur die Schalen aus einem' Material zu bestehen, das die demselben erteilte Eigenschaft der Rückbildbarkeit in der Hitze aufweist. In diesem Fall kann die Platte selbst aus irgendeinem passenden Material und die mit derselben vereinigten Schalen können auf irgendeine entsprechende Weise gebildet werden. Jede der Schalen 11 wird dann mit einer Lötmittelvorform 12 gefüllt, die aus einer abgemessenen Menge des Lötmittels und einem entsprechenden Flußmittel besteht. Das Gerät 10 wird oberhalb eines üblichen, einen gedruckten Stromkreis tragenden Bretts 15 angeordnet, auf welchem eine Vielzahl von elektrischen Leitern 14 ausgebildet ist. Jeder der elektrischen Leiter 14 endet angrenzend an eine Bohrung 15, die mit Zinn oder einem anderen durch das Lötmittel benetzbaren Material überzogen oder ausgekleidet ist. Zapfen 17 von auf dem
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Brett 13 anzuordnenden Bestandteilen erstrecken sich in die Bohrungen 15·
Gemäß Fig. 2 ist das Gerät IO auf dem Brett 13 derart angeordnet, daß die Schalen 11 unmittelbar oberhalb der Bohrungen 15 liegen, und ein Heizwerkzeug l8 ist oberhalb des Geräts 10 angeordnet. Das Gerät 10 wird vorzugsweise durch Streifen 19 eines druckempfindlichen Klebemittels an jedem Ende in Stellung gehalten. Außerdem wird eine Niederhaltevorrichtung 20 verwendet, um eine relative Bewegung zwischen dem Brett und dem Berät zu verhindern, bis das Lötmittel fest geworden ist. Selbstverständlich kann auch irgendeine andere Vorrichtung zur Verhinderung einer relativen Bewegung des Geräts und des Bretts verwendet werden. Die dargestellte Niederhaltevorrichtung ist mit Endteilen 21 und Querstangen 22 versehen, welche auf jeder Seite der Schalen 11 zu liegen kommen. Die Niederhaltevorrichtung 20 wird gewöhnlich nur verwendet, wenn das dargestellte Konvektions-Heizwerkzeug Verwendung findet. Wenn ein Leitungsheizverfahren angewendet wird, legt sich das Heizwerkzeug selbst nach unten auf das Gerät und dient zur Verhinderung einer Bewegung der Teile.
In den Fig. 3, 4 und 5 sind die verschiedenen Stadien de*s Heizvorganges dargestellt. Gemäß Fig. 3 ist eine Schale 11 der Platte 10 auf dem Brett I3 derart angeordnet, daß die Lötmittelvorform 12 unmittelbar oberhalb der Bohrung 15 liegt. Wie ersichtlich, ist das Brett 13 von üblicher Art und weist eine isolierende Unterlage 23 aus Epoxyharz, metallische Leiter 14 und einen nicht leitenden Überzug 24 auf, der auf der ganzen Oberfläche des Bretts mit Ausnahme der Umgebung der Bohrung 15 angeordnet ist.
Bei Einwirkung von Hitze schmilzt das Flußmittel in der Lötmittelvorform und reinigt die zu lötende Oberfläche.
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Wenn die Platte 10 ihren kristallinen Schmelzpunkt erreicht, beginnt die mit Lötmittel gefüllte Schale 11 gemäß Fig. 4 in ihre ursprüngliche flache Form zurückzukehren. Diese Wirkung drückt das geschmolzene Flußmittel und das Lötmittel auf den Klemmenpunkt. Bei Beendigung des Heizvorganges hat das Lötmittel gemäß Fig. 5 den Zapfen 17 und die Auskleidung 16 der Bohrung vollständig umschlossen, um zwischen denselben eine Verbindung zu bilden, die ausgezeichnete mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist. Nach Abkühlung des Lötmittels wird die Kunststoffplatte 10 entfernt.
Wenn die Platte 10 durchsichtig ist, kann das Ende des Heizvorganges leicht beobachtet werden durch den plötzlichen Viechsei von der ursprünglichen dünkelgrauen Farbe des Lötmittels bis zu einem glänzenden Silbergrau, wenn dasselbe fließt. Die Länge des Vorganges kann bei der Massenproduktion durch automatische Schaltung gesteuert werden. Eine visuelle Überprüfung des Kleramenpunkts kann durch die durchsichtige Platte 10 Yorgenommen werden, bevor dieselbe entfernt wird. Das Ergebnis ist die zuverlässige Bildung von Mehrfachverbindungen durch genaue Anordnung der richtigen Menge von Lötmittel und Flußmittel oberhalb der Klemmenpunkte und durch wirksames Drücken des Lötmittels in die Klemmenpunkte, wenn dasselbe fließt.
009816/0641

Claims (1)

1552952
Ansprüche
1. Gerät zum gleichzeitigen Aufbringen einer Viezahl von Teilen aus in der Hitze schmelzbarem Material, das --us einer Platte besteht, die mit einer Vielzahl von in der Hitze rückbildb.aren Schalen versehen ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen so geformt sind, daß sie bei Erhitzung auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Materials,aus dem sie bestehen, eine solche Stellung einnehmen können, daß die Oberfläche der Platte im wesentlichen eben wird.
J5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen aus einem Material gebildet sind, das aus einem mit Querbindungen versehenen Polymer besteht.
4. Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer durch Bestrahlung mit Querbindungen versehen ist.
5· Gerät nach Anspruch J> oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyolefin ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen durchsichtig sind.
7t Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen und die Platte aus dem gleichen Material gebildet sind.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schale ein Teil aus in der Hitze schmelzbarem Material angeordnet ist.
009816/064
.9. Gerät naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil aus einer Lötmittelvorform besteht.
•10. Gerät nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Teil eine Vorform ist, die aus Lötmittel und Flußmittel besteht.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der kristalline Schmelzpunkt des Materials,aus dem die Schalen gebildet sind, niedriger ist als der Schmelzpunkt des Teils.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eben ist und die Schalen in derselben derart ausgebildet sind, daß sie bei Erhitzung auf eine Temperatur oberhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Materials, aus dem sie bestehen, eine solche Stellung einnehmen können, daß die Platte im wesentlichen eben wird und die Teile dadurch aus der Platte herausgedrückt werden,
15. Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Vielzahl von Lötverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu lötenden Verbindungen ein Gerät zur Einwirkung gebracht wird, das aus einer ebenen Platte besteht, in welcher eine Vielzahl von in der Hitze rüokbildbaren Schalen ausgebildet ist, daß jede Schale eine Lötmittelvorform enthält, daß jede Schale eine solche Stellung einnimmt, daß die Platte im wesentlichen eben ist, und daß auf das Gerät genügend Hitze zur Einwirkung kommt, um zu bewirken, daß die Schalen zurückgebildet werden und das Lötmittel schmilzt und fließt, um die elektrische Verbindung zu bilden.
l4, Verfahren naoh Anspruch Ij5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu lötenden Verbindungen innerhalb eines einen gedruckten Stromkreis tragenden Bretts gebildet werden.
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