用于位置稳定的焊接的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将电子部件部分(electronic component part)的至少一个部件部分接触面位置稳定地焊接至承板(carrier plate)的至少一个相对应的承板接触面的方法，其中，所述至少一个电子部件部分具有下部面和上部面，并且还具有将下部面连接至上部面的至少一个侧面，其中，部件部分接触面形成在下部面上，并且承板接触面至少部分地具有焊接材料，其中，电子部件部分优选地是光电子部件部分。
[0002]本发明还涉及一种具有至少一个电子部件部分的承板，所述至少一个电子部件部分具有至少一个部件部分接触面，其中，所述承板具有与所述部件部分接触面相对应的至少一个承板接触面，其中，所述至少一个电子部件部分具有下部面和上部面，并且还具有将下部面连接至上部面的至少一个侧面，其中，部件部分接触面形成在下部面上，并且所述至少一个承板接触面至少部分地具有焊接材料。
【背景技术】
[0003]将电子部件部分安装在承板上(例如，安装在印刷电路板上)是在电路的生产中通常非常必要的过程。在这种情况下，印刷电路板一般具有使单个或多个终端接触件相互连接的导电轨，其中，单个电子部件部分被连接至电气终端接触件。连接可以具有若干方面，例如电气连接、机械连接和/或热连接。
[0004]由现有技术已知不同的方法，借助于这些方法能够实现电子部件部分与承板之间的连接。举例来说，个别电子部件部分的接触面能够因此被焊接至布置在承板上的接触面。
[0005]此时，参考SMT(表面安装技术)的方法，其中，电子部件部分的电气终端或接触面以及承板的相对应的接触面分别位于所述电子部件部分和所述承板的表面上，并且电子部件部分仅需要被固定在承板的表面上，从而可以在设置通孔的情况下分配。在这种情况下，承板的接触面首先涂覆焊剂(solder agent)，通常为焊膏。然后，给承板装配个别电子部件部分。
[0006]为了在电子部件部分与承板之间产生永久的电气和/或热和/或机械连接，作为示例已知回流焊接方法，其中，在给承板装配电子部件部分后，以如下方式加热焊膏和接触面，即:使得焊膏熔化并且与承板和相应的电子部件部分的接触面结合。
[0007]典型的电子部件部分重量只有数毫克。由于软焊料(焊膏)的高密度，电子部件部分浮在软焊料上。由于液体焊料和可能存在的任何焊剂残留物的表面张力，最小的力都可能是有效的，这能够使个别电子部件部分位移、旋转或游动到通常稳定但常常难以预测的位置。
[0008]该位移、旋转或游动(“浮动到位置中”)一般对电气连接而言不构成问题。相反，这种效果甚至被用于修复略微错位的电子部件部分。
[0009]对于精确地维持这些电子部件部分相对于承板的目标位置非常重要的应用而言，此浮动到位置中的过程可以引起与相应的目标位置的不容许的偏差。
[0010]—种借助于其能够在焊接过程之前就已确定个别电子部件部分的位置的方法在于例如借助于螺钉和/或夹具连接机械地固定夹持部件部分。然而，提供这样的螺钉和/或夹具连接先决条件为在承板和电子部件部分上存在机械接合点，由此，电子部件部分的微型化和/或承板的装配密度受到限制。甚至常规的预胶合方法也假定了在电子部件部分的下侧上存在自由粘合面，在所述常规的预胶合方法中，粘合剂被施加于电子部件部分的下侦U，并且因此，利用所述常规的预胶合方法，电子部件部分能够被胶合至承板。但情况通常不是这样，特别是当电子部件部分的下侧基本上完全由接触面形成时。
【发明内容】
[0011]因此，本发明的目的在于创建一种在介绍中提到的类型的用于位置稳定的焊接的方法，所述方法能够被容易地执行，允许电子部件部分的节省空间的布置，并且仍然使得能够实现电子部件部分至承板的永久稳定的电气连接、机械连接和/或热连接。光电子部件部分理解为意指能够将电信号转换成光和/或能够将光转换成电信号的电子部件部分，其中，术语“光”理解为意指具有优选为10nm至lcm、优选为400nm至700nm的波长的电磁波。示例包括例如LED、激光二极管、二极管激光器、超级发射器、光电二极管或任何其他光电子部件的电子部件部分。
[0012]该目的利用在介绍中提到的类型的方法来实现，根据本发明，所述方法包括如下步骤:
a)将至少两个粘合点安装在承板上，其中，每个粘合点的位置是预先限定的；
b)给印刷电路板/承板装配所述至少一个电子部件部分，其中，粘合点的位置按照如下方式在步骤a)中预先限定，S卩:所述至少一个电子部件部分基本上在通过所述至少一个侧面与下部面形成的边缘区域中接触所述至少两个粘合点，并且所述至少一个部件部分接触面至少部分地与所述至少一个承板接触面重叠；
c)等待粘合点的固化过程完成，所述等待持续可预定的时间段t;
d)加热焊接材料，以便在所述至少一个部件部分接触面与所述至少一个承板接触面之间建立电气、机械和/或热的连接。
[0013]由于根据本发明的方法，可以以位置稳定的方式将个别的或多个电子部件部分安装在通常为印刷电路板的承板上，并且用于防止个别电子部件部分在焊接过程期间的任何移位或游动(swimming)，并且同时使得能够实现电子部件部分的密集布置。此外，根据本发明的方法能够被容易和经济地执行，并且使得能够在电子部件部分与承板之间实现永久稳定的电气、机械和/或热连接。该方法能够被用于已知的焊接方法，例如回流焊接或波峰焊接方法。术语“电子部件部分”理解为意指任何电气元件，举例来说，电阻器、线圈、电容器、晶体管、传感器或二极管，特别是需要在承板上采用精确位置的电子部件部分(例如，光学模块中的LED)。这样的部件部分和承板被用于例如车辆(作为“车辆电子设备”)中，特别是用于车辆前灯(“前灯电子设备”)中。特别是在前灯模块的情况下，光源(其在SMD设计中越来越多地形成为发光二极管或半导体激光二极管)的精确定位和接触已变得越来越重要。部件部分接触面可以在形状和尺寸方面与承板接触面匹配。部件部分接触面还可以与承板接触面重叠多达20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或完全重叠(从而覆盖承板接触面)。
[0014]承板接触面优选地涂覆有焊接材料，所述焊接材料在其熔化之前(并且优选地也在其熔化期间)是塑性可变形的，使得与承板接触面电气接触的部件部分的位置能够被改变，而不中断电气接触。因此，可以在不中断电气接触的情况下改变部件部分相对于承板接触面的高度。已证明当焊接材料借助于丝网印刷(screen printing)施加于承载体时是特别有利的，这是由于因此确保了个别焊料沉积物之间的共面性，并且部件部分能够与承板平行放置。
[0015]电子部件部分在焊接位置处的游动取决于(更具体而言，涉及到)部件部分的重量和承板接触面的扩张(expans1n)(面积)。待借助于根据本发明的方法来焊接的典型的电子部件部分具有至少1mg多达几克(例如，薄方形扁平封装)的重量，例如10g。部件部分的重量与电气有效(electricalIy 6€€6(:1:;^6)的接触面的比率有利地在111^/1]11112与在任何情况下优选为小于50mg/mm2并且特别优选为小于10mg/mm2之间。在这种情况下，电气有效的接触面是电子部件部分电气接触承板的面。这里，电气有效的接触面是否在承板处电气延续至其他部件部分或接触是无关紧要的。因此，电气有效的接触面可以用于将电子部件部分电连接至位于承板上或连接至承板的其他电子部件部分，和/或用于使电子部件部分在承板上机械稳定，和/或用于将热从电子部件部分消散到承板中。优选地在执行步骤b)之前，特别优选地在执行步骤a)之前，承板接触面已具有焊接材料。
[0016]在根据本发明的方法的有利的实施例中，粘合点以如下方式来布置，S卩:使得粘合点之间的虚拟的直连接线形成穿过所述至少一个电子部件部分的下部面的中心点的直线。这允许特别简单地并且同时稳定地固定所述至少一个电子部件部分。
[0017]此外，在根据本发明的方法的有益的改进方案中，粘合点可以按照如下方式来布置，即:使得粘合点被布置在所述至少一个电子部件部分的每个角部处。举例来说，两个粘合点能够被布置在电子部件部分的相对的角部处。表达“电子部件部分的角部”理解为意指如下区域，即:在所述区域处，在侧面与下部面之间形成的电子部件部分的边缘的路线(course)以形成角部的方式改变。可替代地，电子部件部分还可以具有圆整的(rounded)，特别是圆形的下部面。举例来说，具有圆形的下部面的LED SMD(表面安装装置)是已知的，其中，粘合点被安装在形成于这些电子部件部分的下部面与侧面之间的边缘上。
[0018]电子部件部分到承板的特别稳定的连接能够通过在电子部件部分的每个角部处设置相对应的粘合点来实现。电子部件部分优选地具有矩形的设计，由此，在这种情况下总共四个粘合点能够被安装在电子部件部分的角部处。
[0019]按照根据本发明的方法的改进方案，能够设置三个粘合点，其虚拟的直连接线形成等边三角形，其中，该等边三角形的形心与下部面的中心点重合。因此，能够高效和经济地增加电子部件部分与承板之间的粘接的稳定性。
[0020]在根据本发