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    • 专利摘要:
    Es wird ein Verfahren zum Löten von Elektronikkomponenten auf einem wärmeempfindlichen flexiblen Substrat mit Kühlung für einen vektortransienten Aufschmelzprozess offenbart. Das Verfahren umfasst das Aufbringen von Lötpaste auf das Substrat und das Platzieren von Elektronikkomponenten auf dem Substrat zwecks Bildung einer Substratbaugruppe. Das Verfahren umfasst außerdem das Anordnen der Substratbaugruppe auf einer Palette, die mit Wärmeleitmatrial als Mittel zur Ableitung der Wärme vom Substrat ausgestattet ist. Das Verfahren umfasst außerdem schnelles, lokalisiertes Erwärmen auf eine zum Schmelzen der Lötpaste ausreichenden Schmelztemperatur mithilfe einer Zusatzheizquelle. Das Verfahren umfasst außerdem das Kühlen der Palette an der zweiten Fläche zwecks Verteilung der Wärme vom Substrat, wobei ein Temperaturgradient quer über dem Substrat gebildet wird, während die aufgebrachte Lötpaste einer weiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung ausgesetzt wird.A method for soldering electronic components on a heat-sensitive flexible substrate with cooling for a vector-transient melting process is disclosed. The method includes applying solder paste to the substrate and placing electronic components on the substrate to form a substrate assembly. The method also includes arranging the substrate assembly on a pallet that is equipped with heat-conducting material as a means for dissipating the heat from the substrate. The method also includes rapid, localized heating to a melting temperature sufficient to melt the solder paste using an additional heating source. The method also includes cooling the pallet on the second surface to distribute heat from the substrate, forming a temperature gradient across the substrate while subjecting the applied solder paste to further rapid, localized heating.
    公开号:DE102004018639A1
    申请号:DE102004018639
    申请日:2004-04-08
    公开日:2004-11-18
    发明作者:Lakhi N. Ann Arbor Goenka
    申请人:Visteon Global Technologies Inc；
    IPC主号:B23K1-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Löten vonElektronikkomponenten auf einem wärmeempfindlichen flexiblenSubstrat mit Kühlungfür einenvektortransienten Aufschmelzprozess.TheInvention relates to a system and method for solderingElectronic components on a heat sensitive flexibleSubstrate with coolingfor onevector transient melting process.
    [0002] Montageverfahrenfür Elektronikkomponentenauf steifen und flexiblen Leiterplatten sind im Fachgebiet allgemeinbekannt. Normalerweise wird auf die Leiteranschlussstellengebieteauf steifen oder flexiblen Leiterplatten Lötpaste aufgebracht. Dann werdendie Komponenten derart platziert, dass sie mit ihren Anschlüssen dieLötpastean den Anschlussstellengebieten kontaktieren. Danach wird das Substratrelativ hohen Temperaturen zur Aktivierung der Lötpaste ausgesetzt, die schmilztund anschließenderstarrt, um die Komponenten am Substrat zu befestigen und elektrischleitend anzuschließen.Das flexible Substrat besteht typischerweise aus Polyimid, das beihohen Temperaturen eine hohe Stabilität aufweist.assembly methodfor electronic componentson rigid and flexible circuit boards are common in the fieldknown. Usually on the wire junction areasSolder paste applied to rigid or flexible circuit boards. Then bethe components are placed in such a way that their connectionssolder pasteContact at the junction areas. After that, the substrateexposed to relatively high temperatures to activate the solder paste that meltsand subsequentlysolidified to attach the components to the substrate and electricallyto connect.The flexible substrate is typically made of polyimide, which athas high stability at high temperatures.
    [0003] Außerdem bestehendie Paletten, die das Substrat währendeines vektortransienten Aufschmelzprozesses aufnehmen und abstützen, typischerweiseaus unterschiedlichen Materialien, wie z. B. Polymere, zur Absorptionder Wärmevom Substrat. Die Hersteller sind gefordert, die Maßnahmenzur Ableitung der Wärmevom Substrat zu verbessern, um Qualitätsverluste und Verwerfungenam Substrat aufgrund der hohen Temperaturen zu verringern. In vielenSituationen erleidet das Substrat aufgrund der hohen Temperaturenzumindest einen gewissen Grad an Verwerfung oder Qualitätsverlust.Also existthe pallets that the substrate duringa vector transient melting process and typically supportmade of different materials, such as B. polymers, for absorptionof warmthfrom the substrate. The manufacturers are required to take the measuresto dissipate the heatimprove from the substrate to loss of quality and faultson the substrate due to the high temperatures. In manyThe substrate suffers from situations due to the high temperaturesat least some degree of warping or loss of quality.
    [0004] Obwohldie Lehren des Stands der Technik ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, sindwesentliche Verbesserungen erforderlich. Es ist zum Beispiel wünschenswert,eine Verwerfung auf dem Substrat der Leiterplatte zu eliminierenoder zu verringern. In vielen Situationen wird das typischerweiseaus Plastwerkstoff wie z. B. Polyethylenterephtalat (PET) bestehendeSubstrat auf Temperaturen über250 °C erwärmt. Ohneangemessene Wärmeableitungsmaßnahmenkann das Substrat aufgrund der hohen Temperaturen im Ofen eine Verwerfungoder Krümmung erfahren.Bekanntlich beeinflusst eine Substratverwerfung die mechanischenGenauigkeiten der Leiterplatte, die mechanischen Eigenschaften desSubstrats und die Wärmeübertragungsfähigkeitender Leiterplatte.Even thoughthe teachings of the prior art serve their intended purposemajor improvements needed. For example, it is desirableeliminate warpage on the substrate of the circuit boardor decrease. In many situations, this is typicalmade of plastic material such as B. Polyethylene terephthalate (PET) existingSubstrate to temperatures aboveHeated to 250 ° C. Withoutadequate heat dissipation measuresthe substrate may warp due to the high temperatures in the furnaceor experience curvature.As is well known, substrate warpage affects mechanicalAccuracies of the circuit board, the mechanical properties of theSubstrate and heat transfer capabilitiesthe circuit board.
    [0005] Deshalbist ein Aspekt der Erfindung die Bereitstellung eines Systems undVerfahrens zum Löten vonElektronikkomponenten auf einem wärmeempfindlichen flexiblenSubstrat mit Kühlungfür einen vektortransientenAufschmelzprozess.ThereforeOne aspect of the invention is the provision of a system andProcess for solderingElectronic components on a heat sensitive flexibleSubstrate with coolingfor a vector transientReflow process.
    [0006] Einanderer Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung einer wärmeleitendenPalette füreinen vektortransienten Aufschmelzprozess eines wärmeempfindlichenflexiblen Substrats, um eine verbesserte Wärmeübertragung quer über dasSubstrat zu ermöglichen.Onanother aspect of the invention is to provide a thermally conductivePallet fora vector transient melting process of a heat sensitiveflexible substrate to improve heat transfer across theAllow substrate.
    [0007] Einnoch anderer Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kühlquellezur Kühlungeiner zweiten Flächeder Palette, um die vom Substrat stammende Wärme mithilfe von Kühlung zuverteilen, aufgrund derer quer überdem Substrat ein Temperaturgradient gebildet und zusätzlicheWärmeenergiezum Aufschmelzen des Lots bereitgestellt wird.Onyet another aspect of the invention is the provision of a cooling sourcefor coolinga second surfacethe pallet to cool the heat coming from the substratedistribute due to which acrossa temperature gradient is formed on the substrate and additional onesThermal energyis provided for melting the solder.
    [0008] EineAusgestaltung der Erfindung umfasst das Aufbringen von Lötpaste aufdas Substrat und das Platzieren von Elektronikkomponenten auf dem Substratzwecks Bildung einer Substratbaugruppe. Das Verfahren umfasst außerdem dasAnordnen der Substratbaugruppe auf einer Palette, die mit Wärmeleitmaterialals Mittel zur Ableitung der Wärmevom Substrat ausgestattet ist. Das Wärmeleitmaterial hat eine ersteund eine zweite Fläche,die einander gegenüberliegen.Die erste Flächeist fürdie Aufnahme des darauf platzierten Substrats ausgelegt, um die Wärme vomSubstrat währenddes vektortransienten Aufschmelzprozesses zu verteilen. Das Verfahren umfasstaußerdemdas Vorheizen der Substratbaugruppe auf eine erste erhöhte Temperaturunterhalb einer Erweichungstemperatur der aufgebrachten Lötpaste undAussetzen der aufgebrachten Lötpasteeiner weiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung auf eine zum Schmelzender Lötpasteausreichenden Schmelztemperatur mithilfe einer Zusatzheizquelle. DasVerfahren umfasst außerdemdas Kühlender Palette an der zweiten Flächezwecks Verteilung der vom Substrat stammenden Wärme, wobei quer über demSubstrat ein Temperaturgradient gebildet wird, während die aufgebrachte Lötpaste einerweiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung ausgesetzt wird.AEmbodiment of the invention includes the application of solder pastethe substrate and placing electronic components on the substrateto form a substrate assembly. The process also includesArranging the substrate assembly on a pallet using thermal conductive materialas a means of dissipating heatis equipped by the substrate. The heat conducting material has a first oneand a second surface,that face each other.The first areais forthe inclusion of the substrate placed thereon designed to the heat from theSubstrate duringto distribute the vector transient melting process. The process includesMoreoverpreheating the substrate assembly to a first elevated temperaturebelow a softening temperature of the applied solder paste andExpose the applied solder pasteanother rapid, localized warming to one to meltthe solder pastesufficient melting temperature using an additional heating source. TheProcedure also includesthe coolingthe pallet on the second surfaceto distribute the heat from the substrate, across theA temperature gradient is formed while the applied solder pasteexposed to further rapid, localized warming.
    [0009] WeitereZiele und Vorteile der Erfindung sind bei Beachtung der nachfolgendenBeschreibung und beigefügtenPatentansprücheund mit Bezug auf die zugehörigenZeichnungen deutlich erkennbar.FurtherThe objectives and advantages of the invention are given the followingDescription and attachedclaimsand with respect to the relatedDrawings clearly recognizable.
    [0010] 1 ist eine schematischeDarstellung eines Apparats zum Lötenvon Elektronikkomponenten auf einem wärmeempfindlichen flexiblenSubstrat mit Kühlungfür einenvektortransienten Aufschmelzprozess entsprechend einer Ausgestaltungder Erfindung. 1 is a schematic representation of an apparatus for soldering electronic components on a heat-sensitive flexible substrate with cooling for a vector-transient melting process according to an embodiment of the invention dung.
    [0011] 2 ist eine Schnittdarstellungeiner Ausgestaltung einer wärmeleitendenPalette zur Aufnahme des Substrats während des vektortransienten Aufschmelzprozesses. 2 is a sectional view of an embodiment of a heat-conductive pallet for receiving the substrate during the vector-transient melting process.
    [0012] 3 ist eine Draufsicht derwärmeleitenden Palette,die ein flexibles Substrat aufnimmt, an dessen beide freiliegendeFlächenElektronikkomponenten entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung montiertsind. 3 FIG. 4 is a top view of the heat-conductive pallet that houses a flexible substrate on which both exposed surfaces have electronic components mounted in accordance with an embodiment of the invention.
    [0013] 4 ist ein Flussdiagramm,das ein Verfahren zum Lötenvon Elektronikkomponenten auf einem wärmeempfindlichen flexiblenSubstrat mit Kühlungfür einenvektortransienten Aufschmelzprozess zeigt. 4 FIG. 10 is a flowchart showing a method of soldering electronic components on a heat sensitive flexible substrate with cooling for a vector transient reflow process.
    [0014] Einerfindungsgemäßes System 10 zum Lotaufschmelzenzwecks elektrisch leitenden Verbindens von Elektronikkomponentenmit einem flexiblen oder halbflexiblen Substrat 12 istin 1 dargestellt. DasSubstrat kann aus jedem geeigneten Material, wie z. B. einer PET-oder Polyethylennaphtalen-(PEN-)Schicht, bestehen. Außerdem umfasst dasSystem 10 eine Palette 14, die ein Mittel zurBefestigung der Schaltungskomponenten auf dem flexiblen Substrat 12 ohneVerschlechterung der Substratmaterialeigenschaften bereitstellt.Das System 10 umfasst außerdem einen Aufschmelzofen 13,ein Fördersystem 16,eine Gasdüse 18 undeine Palette 14. Der Aufschmelzofen 13 ist miteiner Vielzahl von Heizern 22 zum Vorwärmen des Substrats 12 auf eineSolltemperatur ausgestattet. Das Fördersystem 16 istauf herkömmlicheWeise zur gemeinsamen Aufnahme von Paletten 14 zwecks derenBewegung durch den Aufschmelzofen 13 hindurch konfiguriert.A system according to the invention 10 for solder melting for the purpose of electrically conductive connection of electronic components with a flexible or semi-flexible substrate 12 is in 1 shown. The substrate can be made of any suitable material, such as. B. a PET or polyethylene naphthalene (PEN) layer exist. The system also includes 10 a pallet 14 which is a means of mounting the circuit components on the flexible substrate 12 without deteriorating the substrate material properties. The system 10 also includes a melting furnace 13 , a conveyor system 16 , a gas nozzle 18 and a palette 14 , The melting furnace 13 is with a variety of heaters 22 for preheating the substrate 12 equipped to a target temperature. The conveyor system 16 is a common way to collect pallets 14 in order to move them through the melting furnace 13 configured through.
    [0015] EinSystem und Verfahren zur Montage von Elektronikkomponenten auf flexiblenSubstraten wird im am 3. Oktober 2000 eingereichten US-Patent 60/237,650und in der am 3. Oktober 2001 eingereichten internationalen Patentanmeldung PCT/US01/31122beschrieben, die beide hier durch Bezugnahme integriert sind.OnSystem and method for mounting electronic components on flexibleSubstrate is disclosed in U.S. Patent 60 / 237,650, filed October 3, 2000and in international patent application PCT / US01 / 31122, filed October 3, 2001described, both of which are incorporated herein by reference.
    [0016] Indieser Ausgestaltung ist die Palette 14 eine wärmeleitendePalette 14 zum Aufschmelzen der Lötpaste zwecks Verbindens vonElektronikkomponenten 24 mit dem flexiblen Substrat 12 entsprechendder Erfindung. Die Palette 14 besteht aus einem Wärmeleitmaterial,z. B. Aluminium, als Mittel zur Ableitung der Wärme vom Substrat 12.Das Wärmeleitmaterialhat eine erste und eine zweite gegenüberliegende Fläche, wobeidie erste Flächezur Aufnahme des darauf angeordneten Substrats zwecks Verteilungder Wärmevom Substrat währenddes vektortransienten Aufschmelzprozesses konfiguriert ist. DiePalette 14 ist zur Abstützungdes Substrats 12 konfiguriert und kooperiert zum Transportdes Substrats 12 durch den Aufschmelzofen 13 mitdem Fördersystem 16.Die Heizer 22 des Aufschmelzofens 13 wärmen dasSubstrat 12 vor, und die Heißgasdüse 18 stellt eineZusatzheizung bereit. Die Lötpaste 26 wirdauf die auf dem Substrat 12 angeordneten Leiteranschlussstellen 28 gedruckt,auf die die Komponenten 24 platziert werden.In this configuration, the pallet 14 a heat-conducting pallet 14 for melting the solder paste to connect electronic components 24 with the flexible substrate 12 according to the invention. The palette 14 consists of a heat conducting material, e.g. As aluminum, as a means of dissipating heat from the substrate 12 , The heat conducting material has a first and a second opposite surface, the first surface being configured to receive the substrate arranged thereon in order to distribute the heat from the substrate during the vector-transient melting process. The palette 14 is for supporting the substrate 12 configured and cooperates to transport the substrate 12 through the melting furnace 13 with the conveyor system 16 , The heater 22 of the melting furnace 13 warm the substrate 12 before, and the hot gas nozzle 18 provides additional heating. The solder paste 26 will on the on the substrate 12 arranged conductor connection points 28 printed on which the components 24 to be placed.
    [0017] DasFördersystem 16 umfasstaußerdem eineKühlquelle,z. B. eine Kühlgasdüse 20,die angrenzend an die zweite Flächeder Palette 14 und gegenüber der Heißgasdüse 18 angeordnet ist.Die Kühlquellebietet der Palette zwecks Verteilung der vom Substrat stammendenWärme Kühlung, durch dieein Temperaturgradient quer überdem Substrat gebildet wird, währendzusätzlicheWärmeenergie zumAufschmelzen des Lots bereitgestellt wird. Es wurde festgestellt,dass das Wärmeleitmaterial,wie z. B. Aluminium, in der Lage ist, sich im Wesentlichen gleichmäßig abzukühlen oderzu erwärmen.Deshalb erfährtgrößtenteilsdie gesamte Palette eine Temperaturänderung, wenn Kühlgas über diezweite Fläche derPalette geleitet wird. Durch Einleiten von Kühlgas über die Kühlgasdüse 20 kühlt sichdas Wärmeleitmaterialgrößtenteilsgleichmäßig ab,wodurch die Übertragungder Wärmevom Substrat auf die Palette in einer wirksameren Weise gewährleistetist. Das lässteinen größeren Temperaturgradientenquer überdem Substrat zu.The conveyor system 16 also includes a cooling source, e.g. B. a cooling gas nozzle 20 that are adjacent to the second surface of the pallet 14 and opposite the hot gas nozzle 18 is arranged. The cooling source provides cooling to the pallet to distribute the heat from the substrate, which creates a temperature gradient across the substrate while providing additional thermal energy to reflow the solder. It was found that the heat conducting material, such as. As aluminum, is able to cool or heat substantially uniformly. Therefore, for the most part, the entire pallet experiences a change in temperature when cooling gas is passed over the second surface of the pallet. By introducing cooling gas through the cooling gas nozzle 20 The thermal conductive material cools down largely evenly, which ensures the transfer of heat from the substrate to the pallet in a more effective manner. This allows a larger temperature gradient across the substrate.
    [0018] Wiein 3 dargestellt, umfasstdie Palette 14 ein Wärmeleitmaterialzur Aufnahme eines Substrats einer Leiterplatte in einem einer Ausgestaltung derErfindung entsprechenden vektortransienten Aufschmelzprozess. DiePalette 14 umfasst ein Wärmeleitmaterial, z. B. Aluminium,als Mittel zur Ableitung der Wärmevom Substrat 12. In dieser Ausgestaltung kann das WärmeleitmaterialKupfer, Aluminium, Stahl oder jedes andere geeignete leitfähige Material umfassen.Die Wärmeleitschicht 30 hateine erste und zweite gegenüberliegendeFläche 31 bzw. 32. Wiegezeigt, hat die erste Fläche 31 einenRandbereich 33 und ist zur Aufnahme des darauf angeordnetenSubstrats 12 währenddes vektortransienten Aufschmelzprozesses des Substrats 12 konfiguriert.As in 3 shown includes the range 14 a heat-conducting material for receiving a substrate of a printed circuit board in a vector-transient melting process corresponding to an embodiment of the invention. The palette 14 comprises a heat conducting material, e.g. As aluminum, as a means of dissipating heat from the substrate 12 , In this embodiment, the heat conducting material can comprise copper, aluminum, steel or any other suitable conductive material. The thermal layer 30 has first and second opposed surfaces 31 respectively. 32 , As shown, the first surface has 31 an edge area 33 and is for receiving the substrate arranged thereon 12 during the vector transient melting process of the substrate 12 configured.
    [0019] Essei darauf hingewiesen, dass das die Wärmeleitschicht 30 umfassendeMaterial jedes andere geeignete Material umfassen kann, welches zerstreuendeoder leitende Merkmale aufweist, so dass zum Schutz des Substratsvor Qualitätsverlust infolgeWärmeeinwirkungdie Wärmevom Substrat abgeleitet werden kann.It should be noted that this is the thermal layer 30 Comprehensive material may include any other suitable material that has dissipative or conductive features so that to protect the substrate from loss of quality due to heat, the heat can be dissipated from the substrate.
    [0020] Inden 2 und 3 ist die erfindungsgemäße Palette 14 imSchnitt bzw. in einer Draufsicht dargestellt. Auf der Palette 14 werdenHaltestifte 44 bereitgestellt, um das Substrat 12 flachoder eben auf der Palettenfläche 46 zuhalten. Die Stifte 44 können zwecksAufbringung einer Spannkraft auf das Substrat 12 durchFedern 48 vorgespannt oder belastet sein. In einer Ausgestaltungder Erfindung kann ein Bilderrahmen 50 zum Spannen desSubstrats 12 auf der Palettenfläche 46 verwendet werden.Wie dargestellt, befestigt und sichert der Bilderrahmen 50 den Umfangdes Substrats 12, um die Kanten des Substrats 12 aufder Fläche 46 derPalette zu halten.In the 2 and 3 is the range according to the invention 14 shown in section or in a plan view. On the pallet 14 become holding pins 44 ready put to the substrate 12 flat or flat on the pallet surface 46 to keep. The pencils 44 can be used to apply a clamping force to the substrate 12 by feathers 48 be biased or loaded. In one embodiment of the invention, a picture frame 50 for clamping the substrate 12 on the pallet surface 46 be used. As shown, the picture frame is attached and secured 50 the circumference of the substrate 12 to the edges of the substrate 12 on the surface 46 to hold the pallet.
    [0021] Ineiner Ausgestaltung der Erfindung ist das Substrat 12 einePolyesterschicht mit einer Dicke von 0,003 bis 0,010 inch (entspricht0,076 bis 0,254 mm). Wie im Fachgebiet allgemein bekannt ist, können (nichtdargestellte) Kupferleiter und (nicht dargestellte) Lötstellenauf beiden Flächendes Substrats ausgebildet sein. Eine geeignete (nicht dargestellte)Lötmaskewird überdie Kupferleiter aufgebracht, so dass nur die Anschlussstellenbereicheoffen liegen, auf denen die Lötpasteaufgedruckt worden ist. Diese Anschlussstellen weisen eine geeigneteOberflächenbehandlung,wie z. B. eine organische Oberflächenbehandlung,auf, um die Anschlussstellenoberflächen vor Oxidbildung zu schützen. AndereOberflächenbehandlungsarten,wie z. B. Tauchsilber oder ein galvanischer Zinnüberzug, können zur Verbesserung der Lötfähigkeitder Komponenten 24 auf den Anschlussstellen verwendet werden.In one embodiment of the invention, the substrate 12 a polyester layer with a thickness of 0.003 to 0.010 inch (corresponds to 0.076 to 0.254 mm). As is well known in the art, copper conductors (not shown) and solder joints (not shown) can be formed on both surfaces of the substrate. A suitable solder mask (not shown) is applied over the copper conductor, so that only the connection point areas on which the solder paste has been printed are exposed. These connection points have a suitable surface treatment, such as. B. an organic surface treatment to protect the junction surfaces from oxide formation. Other types of surface treatment, such as B. silver or a galvanic tin coating can improve the solderability of the components 24 be used at the connection points.
    [0022] EskönnenLötpastenmit bleihaltigen Zusammensetzungen und Lötpasten mit bleifreien Zusammensetzungenverwendet werden. Die bleihaltigen Lötpasten haben eine niedrigereSchmelztemperatur von etwa 183 °Cbis 200 °C,währenddie bleifreien Zusammensetzungen Schmelztemperaturen von etwa 220 °C bis 245 °C haben.Itcansolder pasteswith lead-containing compositions and solder pastes with lead-free compositionsbe used. The lead-containing solder pastes have a lower oneMelting temperature of around 183 ° Cup to 200 ° C,whilethe lead-free compositions have melting temperatures of about 220 ° C to 245 ° C.
    [0023] ImBetrieb, wenn die Palette 14 mit dem darauf befestigtenSubstrat 12 durch die Vorwärmzonen im Ofen transportiertwird, wird die Lötpaste 26 aktiviertund allmählichauf eine Temperatur knapp unterhalb ihrer Schmelztemperatur erwärmt. Während diesesProzesses beginnt das Wärmeleitmaterialder Palette Wärmevom Ofen 13 und vom Substrat 12 zu absorbieren,wodurch die Temperatur des Substrats sinkt. Die von der Gasdüse 18 erzeugteZusatzwärmewird zur Bereitstellung einer fokussierten und konzentrierten Wärmequelleverwendet. Die Heißgasdüse 18 liefertfür einekurze Dauer Wärmean die freiliegende Substratfläche.Vorzugsweise die Lötpaste 26,die Leiteranschlussstellen 28 und die Kupferbereiche desSubstrats absorbieren Wärmeaufgrund ihres hohen Wärmediffusionsvermögens, während dasSubstrat 12 durch die Palette 14 und diese ihrerseitsdurch die Wärmeleitschichtund die Wärmeisolationsschichtauf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden.In operation when the pallet 14 with the substrate attached to it 12 The solder paste is transported through the preheating zones in the furnace 26 activated and gradually warmed to a temperature just below its melting temperature. During this process, the thermal material of the pallet heat begins from the oven 13 and from the substrate 12 absorb, causing the temperature of the substrate to drop. The one from the gas nozzle 18 Additional heat generated is used to provide a focused and concentrated heat source. The hot gas nozzle 18 provides heat to the exposed substrate surface for a short period of time. Preferably the solder paste 26 , the conductor connection points 28 and the copper areas of the substrate absorb heat due to their high heat diffusivity while the substrate 12 through the pallet 14 and these in turn are kept at a lower temperature by the heat conducting layer and the heat insulation layer.
    [0024] Zurselben Zeit liefert die Kühlgasdüse 20 Kühlgas alsMittel zur Kühlungan die zweite Fläche derPalette. Aufgrund der Natur des Wärmeleitmaterials kühlt diePalette im Wesentlichen gleichmäßig ab,wodurch zusätzlicheWärme quer über diePalette geleitet wird. Das wiederum erhöht die Temperatur quer über demSubstrat, wodurch mehr Wärmedurch das Substrat fließenkann und Verziehen oder Qualitätsverlustdes Substrats vermieden wird. Auf diese Weise wird eine Erweichungund Schädigungdes Substrats 112 währenddes Aufschmelzprozesses verhindert oder verringert.The cooling gas nozzle delivers at the same time 20 Cooling gas as a means of cooling to the second surface of the pallet. Due to the nature of the heat-conducting material, the pallet cools down substantially uniformly, which means that additional heat is conducted across the pallet. This in turn increases the temperature across the substrate, allowing more heat to flow through the substrate and avoiding warpage or loss of quality of the substrate. This will soften and damage the substrate 112 prevented or reduced during the melting process.
    [0025] Nachdemdie exponierten Regionen des Substrats unter der Gasdüse 18 vorbeibewegtworden sind, fälltdie Temperatur der Elektronikkomponente 24 und des Substrats 12 schnellab, so dass sich das aktivierte Lot abkühlt und verfestigt. Damit wirdeine zuverlässigeelektrisch leitende Verbindung zwischen den Leitern oder Anschlussstellen 28 und denKomponenten 24 gebildet.After the exposed regions of the substrate under the gas nozzle 18 have been moved past, the temperature of the electronic component drops 24 and the substrate 12 quickly, so that the activated solder cools and solidifies. This creates a reliable electrically conductive connection between the conductors or connection points 28 and the components 24 educated.
    [0026] 4 stellt ein Verfahren 110 zumLöten von Elektronikkomponenteneines wärmeempfindlichen flexiblenSubstrats mit Kühlungfür einenvektortransienten Aufschmelzprozess dar. Wie gezeigt, umfasst dasVerfahren 110 das Aufbringen der Lötpaste in Schritt 112 unddas Platzieren der Elektronikkomponenten auf dem Substrat zwecksBildung einer Substratbaugruppe in Schritt 114. Das Verfahrenumfasst außerdemin Schritt 116 das Anordnen der Substratbaugruppe auf einerPalette, die mit einem Wärmeleitmaterialals Mittel zur Ableitung der Wärme vomSubstrat ausgestattet ist. In dieser Ausgestaltung hat das Wärmeleitmaterialeine erste und zweite Fläche,die einander gegenüberliegen,wobei das WärmeleitmaterialAluminium, eine Aluminiumlegierung oder jedes andere geeignete Wärmeleitmaterial umfasst.Die erste Flächeist zur Aufnahme des darauf platzierten Substrats ausgelegt, umdie Wärme vomSubstrat währenddes vektortransienten Aufschmelzprozesses zu verteilen. 4 represents a procedure 110 for soldering electronic components of a heat-sensitive flexible substrate with cooling for a vector-transient melting process. As shown, the method comprises 110 applying the solder paste in step 112 and placing the electronic components on the substrate to form a substrate assembly in step 114 , The procedure also includes in step 116 arranging the substrate assembly on a pallet equipped with a heat conducting material as a means for dissipating the heat from the substrate. In this embodiment, the heat-conducting material has a first and a second surface which are opposite one another, the heat-conducting material comprising aluminum, an aluminum alloy or any other suitable heat-conducting material. The first surface is designed to receive the substrate placed thereon in order to distribute the heat from the substrate during the vector transient melting process.
    [0027] Wiegezeigt, umfasst das Verfahren 110 außerdem das Vorwärmen derSubstratbaugruppe auf eine erste erhöhte Temperatur unterhalb einerErweichungstemperatur der aufgebrachten Lötpaste. In dieser Ausgestaltungist die erste erhöhteTemperatur etwa 90 °Cbis 115 °C.Das Verfahren umfasst außerdemden Transport der Palette unter eine Zusatzheizquelle mithilfe einerFördereinrichtung.As shown, the process involves 110 also preheating the substrate assembly to a first elevated temperature below a softening temperature of the applied solder paste. In this embodiment, the first elevated temperature is approximately 90 ° C to 115 ° C. The method also includes transporting the pallet under an auxiliary heat source using a conveyor.
    [0028] DasVerfahren 110 umfasst außerdem den Schritt 120,in dem die aufgebrachte Lötpasteeiner weiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung auf eine zum Schmelzender Lötpasteausreichenden Schmelztemperatur mithilfe einer Zusatzheizquelle ausgesetztwird. In dieser Ausgestaltung ist die Zusatzheizquelle eine Heißgasdüse 18,mit der heißes Gasauf das Substrat geleitet wird. In dieser Ausgestaltung hat dasheißeGas eine Temperatur von etwa 200 °Cbis 450 °C.Die Schmelztemperatur liegt zwischen etwa 180 °C und 260 °C, vorzugsweise bei etwa 220 °C.The procedure 110 also includes the step 120 , in which the applied solder paste is subjected to a further rapid, localized heating to a melting temperature sufficient to melt the solder paste with the aid of an additional heating source. In this embodiment, the additional heat source is a hot gas nozzle 18 with which hot gas is directed onto the substrate. In this embodiment, the hot gas has a temperature of approximately 200 ° C to 450 ° C. The melting temperature is between about 180 ° C and 260 ° C, preferably about 220 ° C.
    [0029] Gleichzeitigumfasst das Verfahren 110 außerdem in Schritt 122 dasKühlender Palette an der zweiten Flächezwecks Verteilung der vom Substrat stammenden Wärme, so dass ein Temperaturgradientquer überdem Substrat gebildet wird, während dieaufgebrachte Lötpasteeiner weiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung ausgesetzt wird. In dieser Ausgestaltungweist die Kühlgasdüse eineTemperatur von etwa 65 °Cauf. Die Schmelztemperatur liegt zwischen etwa 180 °C und 260 °C, vorzugsweisebei etwa 220 °C.In dieser Ausgestaltung umfasst der Schritt des Kühlens derPalette das Leiten von Kühlgasauf die zweite Flächeder Palette mithilfe einer Kühlgasdüse. DieKühlgasdüse hat einenfestgelegten Auslassdurchmesser und ist in einem festgelegten Abstandzur zweiten Flächeder Palette positioniert. In dieser Ausgestaltung ist das Verhältnis von festgelegtemAbstand zu festgelegtem Auslassdurchmesser kleiner als 14. Der festgelegteAbstand zur zweiten Flächeder Palette kann zum Beispiel etwa 98 cm und der festgelegte Auslassdurchmesser derKühlgasdüse kannetwa 7,0 cm betragen. Damit wird ein verbesserter Temperaturgradientquer über demSubstrat gebildet, der bis zu etwa 45 °C betragen kann. Das wird erreicht,weil sich das Wärmeleitmaterialim Wesentlichen gleichmäßig abkühlt, so dassdie erste Flächeder Palette in der Lage ist, eine verbesserte Wärmeübertragung vom Substrat zugewährleisten.At the same time, the process includes 110 also in step 122 cooling the pallet on the second surface to distribute the heat from the substrate so that a temperature gradient is formed across the substrate while the applied solder paste is subjected to further rapid, localized heating. In this embodiment, the cooling gas nozzle has a temperature of approximately 65 ° C. The melting temperature is between about 180 ° C and 260 ° C, preferably about 220 ° C. In this embodiment, the step of cooling the pallet comprises directing cooling gas onto the second surface of the pallet using a cooling gas nozzle. The cooling gas nozzle has a fixed outlet diameter and is positioned at a fixed distance from the second surface of the pallet. In this embodiment, the ratio of the specified distance to the specified outlet diameter is less than 14. The specified distance to the second surface of the pallet can be, for example, approximately 98 cm and the specified outlet diameter of the cooling gas nozzle can be approximately 7.0 cm. This creates an improved temperature gradient across the substrate, which can be up to about 45 ° C. This is achieved because the heat conducting material cools down substantially uniformly, so that the first surface of the pallet is able to ensure improved heat transfer from the substrate.
    [0030] Dievoranstehende Beschreibung offenbart und beschreibt die Vorzugsausgestaltungder Erfindung. Eine mit dem Fachgebiet vertraute Person wird ausdieser Beschreibung, den zugehörigenZeichnungen und den Patentansprüchenleicht erkennen, dass Änderungenund Modifikationen an der Erfindung ausgeführt werden können, ohnedass vom wahren Sinn und eindeutigen Geltungsbereich der durch dienachfolgenden Patentansprüchedefinierten Erfindung abgewichen wird. Die Erfindung ist zur Veranschaulichungbeschrieben worden, und es ist selbstverständlich, dass die verwendeteTerminologie der Beschreibung und nicht der Beschränkung dient.TheThe above description discloses and describes the preferred embodimentthe invention. A person familiar with the subject will be removedthis description, the relatedDrawings and the claimseasily recognize that changesand modifications to the invention can be made withoutthat of the true meaning and clear scope of the by thesubsequent claimsdefined invention is deviated. The invention is illustrativeand it goes without saying that the one usedTerminology of description and not of limitation.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1]
    Verfahren zum Löten von Elektronikkomponentenauf einem wärmeempfindlichenflexiblen Substrat mit Kühlungfür einenvektortransienten Aufschmelzprozess, umfassend: – Aufbringenvon Lötpasteauf das Substrat; – Platzierenvon Elektronikkomponenten auf dem Substrat zwecks Bildung einerSubstratbaugruppe; – Anordnender Substratbaugruppe auf einer Palette, die mit Wärmeleitmaterialals Mittel zur Ableitung der Wärmevom Substrat ausgestattet ist, wobei das Wärmeleitmaterial eine ersteund eine zweite Fläche hat,die einander gegenüberliegen,wobei die erste Flächezur Aufnahme des darauf platzierten Substrats ausgelegt ist, umdie Wärmevom Substrat währenddes vektortransienten Aufschmelzprozesses zu verteilen; – Vorheizender Substratbaugruppe auf eine erste erhöhte Temperatur unterhalb einerErweichungstemperatur der aufgebrachten Lötpaste; – Aussetzender aufgebrachten Lötpasteeiner weiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung auf eine zum Schmelzender Lötpasteausreichenden Schmelztemperatur mithilfe einer Zusatzheizquelle; – Kühlen derPalette an der zweiten Flächezwecks Verteilung der Wärmevom Substrat, so dass ein Temperaturgradient quer über demSubstrat gebildet wird, währenddie aufgebrachte Lötpasteeiner weiteren schnellen, lokalisierten Erwärmung ausgesetzt ist.Process for soldering electronic componentson a heat sensitiveflexible substrate with coolingfor onevector-transient melting process, comprising:- Applyof solder pasteon the substrate;- placeof electronic components on the substrate to form aSubstrate assembly;- Arrangethe substrate assembly on a pallet made with heat conducting materialas a means of dissipating heatis equipped by the substrate, the heat conducting material being a firstand has a second surfacefacing each otherbeing the first surfaceis designed to receive the substrate placed thereon in order tothe heatfrom the substrate duringdistribute the vector transient melting process;- preheatingthe substrate assembly to a first elevated temperature below oneSoftening temperature of the applied solder paste;- Suspendthe applied solder pasteanother rapid, localized warming to one to meltthe solder pastesufficient melting temperature using an additional heating source;- cooling thePallet on the second surfaceto distribute the heatfrom the substrate so that a temperature gradient across theSubstrate is formed whilethe applied solder pasteis exposed to further rapid, localized warming.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt desKühlensder Palette das Leiten von Kühlgasauf die zweite Flächeder Palette mithilfe einer Kühlgasdüse umfasst.The method of claim 1, wherein the step ofcoolingthe range of cooling gason the second surfacethe pallet by means of a cooling gas nozzle.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schrittdes Aussetzens das Leiten von heißem Gas auf das Substrat mithilfeeiner Heißgasdüse umfasst.The method of claim 1 or 2, wherein the stepof exposure to the conduction of hot gas onto the substratea hot gas nozzle.
    [4]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Paletteaus einem wärmeleitendenMaterial besteht.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the palletfrom a thermally conductiveMaterial exists.
    [5]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersteerhöhteTemperatur bei etwa 90 °C bis115 °C liegt.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the firstincreasedTemperature at about 90 ° C to115 ° C.
    [6]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schmelztemperaturzwischen etwa 180 °C und259 °C liegt.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the melting temperaturebetween about 180 ° C and259 ° C.
    [7]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schmelztemperaturbei etwa 220 °Cliegt.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the melting temperatureat about 220 ° Clies.
    [8]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, außerdem umfassendden Transport der Palette unter eine Zusatzheizquelle mithilfe einerTransporteinrichtung.The method of any one of claims 1 to 7, further comprisingtransport the pallet under an additional heat source using aTransport means.
    [9]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Temperaturgradientquer überdem Substrat bis zu etwa 45 °Cbeträgt.Method according to one of claims 1 to 8, wherein the temperature gradientacrossthe substrate up to about 45 ° Cis.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040200878A1|2004-10-14|
    JP2004320023A|2004-11-11|
    US6857559B2|2005-02-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-18| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-06-06| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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