Viele elektronische und elektrische Baugruppen und Komponenten umfassen temperaturempfindliche elektrische und/oder elektroni- sche Bauteile, wie z. B. wärmeempfindliche integrierte Schalt- kreise, Lithiumbatterien, Oszillatorkristalle, optoelektroni- sche Bauteile. Im Zuge der Montage einer solchen Baugruppe müs- sen die an den Bauteilen vorgesehenen elektrischen Kontakte prozeßsicher mit Leiterbahnen einer Platine und/oder mit elekt- rischen Kontakten anderer Bauteile verbunden werden. Diese Mon- tage erfolgt häufig mit Hilfe eines Lötverfahrens, bei dem am Bauteil vorgesehene Lötanschlüsse mit der Platine verlötet wer- den. Für jedes Bauteil ergibt sich dabei ein sicherer Bereich für die Lötzeit und-temperatur, in der gute Lötverbindungen hergestellt werden können. Gleichzeitig dürfen die temperatur- empfindlichen elektrischen und elektronischen Bauteile nicht zu stark erhitzt werden, um eine dauerhafte Schädigung zu vermei- den. Somit bestehen beim Löten hitzeempfindlicher Bauteile die konträren Anforderungen, einerseits im Bereich der Lötanschlüs- se eine ausreichend hohe Löttemperaturen zum Löten zu gewähr- leisten, andererseits aber in den temperaturempfindlichen Be- reichen der Bauteile die Temperatur ausreichend so niedrig zu halten, daß keine Schädigungen der Bauteile auftreten.

Zur Vermeidung eine übermäßige Erhitzung temperaturempfindli- cher Bauteile während des Lötens von SMD-Anwendungen schlägt die US 5 913 552 vor, die betreffenden Bauteile mit einem De- ckel zu versehen, der von oben über die zu verlötenden Bauteile gestülpt wird. Dieser Deckel bildet ein Hitzeschild gegenüber der Wärmestrahlung, die beim Infrarotlöten bzw. beim Dampfpha- senlöten auf die platinenabgewandte Seite der Bauteile ein- wirkt.-Allerdings eignet sich ein solcher Deckel nur zum Ein- satz für SMD-Anwendungen, bei denen die Lötanschlüsse der Bau- teile unter Verwendung eines Reflow-Lötverfahrens mit der bau- teilzugewandten Seite der Platine verbunden werden. Sollen die Lötanschlüsse der Bauteile hingegen durch Öffnungen in der Pla- tine hindurchgeführt und (z. B. durch Tauch-oder Wellenlöten) mit Leiterbahnen auf der bauteilabgewandten Seite verlötet wer- den, so bietet ein aus der US 5 913 552 bekannter, auf die pla- tinenabgewandte Bauteiloberseite aufgesetzter Deckel keinerlei Schutz, da die Hitze in diesem Fall vor allem platinenseitig auf das Bauteil einwirkt.

Die DE 196 07 726 Al zeigt ein Bauelement zur Oberflächenmonta- ge auf einer Leiterplatte, welches durch eine auf dem Bauteil angebrachte reflektierende Metallfolie gegen eine zu starke Aufheizung durch die einwirkende Wärmestrahle während des Lö- tens geschützt werden soll. Auch diese Metallfolie schützt das Bauelement zwar gegenüber der Wärmestrahlung, die von der pla- tinenabgewandten Seite her auf das Bauelement einwirkt, bietet jedoch keinen Schutz gegenüber der platinenseitig auf das Bau- element einwirkenden Wärmestrahlung.

Weiterhin ist aus der JP 030 36796 A eine Leiterplatte bekannt, deren obere und untere Schicht metallisiert sind ; dadurch soll eine verbesserte Wärmeabfuhr von dem über Anschlußstifte in die Leiterplatte eingesetzten Bauteilen auf die Leiterplatte er- reicht werden. Allerdings kann durch diese Metallisierung kein Wärmeschutz der Bauteile während des Hochtemperatur-Tauchlötens erreicht werden.

Zum Lötschutz eines durch die Platine hindurchragenden Bau- teils, insbesondere eines einstellbaren Kondensators, ist aus der gattungsbildenden DE-OS 29 49 914 bekannt, den durch die Platine hindurchragenden Bereich des Bauteils durch eine Kappe abzudecken ; zum Schutz von Kondensatoren, welche nach dem Löten durch eine Öffnung in der Platine hindurch zugänglich sein sol- len, wird weiterhin vorgeschlagen, diese Öffnung während des Lötens durch ein Schutzplättchen zu schützen, das nach dem Lö- ten entfernt wird. Zwar kann ein solches Schutzplättchen den Kondensator gegenüber platinenseitig auf die Bauteilunterseite einwirkende Hitze und Lotdampf schützen, die den Kondensator im Falle einer unbedeckten Öffnung schädigen könnten ; jedoch bie- tet das Plättchen keinen Schutz gegenüber der Hitzeeinwirkung, die durch die Hitze des Lötofens bzw. das Lötbad von allen Sei- ten auf das Bauteil einwirkt. Für besonders temperaturempfind- liche Bauteile kann ein solches Schutzplättchen somit nur unge- nügenden Schutz bieten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schutzvorrichtung bereitzustellen, mit Hilfe derer ein temperaturempfindliches Bauteil während des Lötens besonders wirksam gegenüber Hitze geschützt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprü- che 1 und 3 gelöst.

Danach wird das Bauteil während des Lötens mit einer entfernba- ren Schutzvorrichtung mit einer Schutzhülle versehen, welche das Bauteil abschnittsweise umgibt und gegenüber den Umgebungs- einflüssen während des Lötprozesses schützt. Die Schutzvorrich- tung ist thermisch an das Bauteil angekoppelt und bewirkt so- mit, daß die während des Lötens vom Lötbad in das Bauteil ein- geleitete Wärme (zumindest teilweise) an die Schutzvorrichtung abgeleitet wird. Dadurch kann die Erhitzung des Bauteilinneren während des Lötens und die Gefahr von Funktionsschädigungen des Bauteils erheblich reduziert werden.

Vorteilhafterweise wird die Schutzvorrichtung an die Lötan- schlüsse des Bauteils gekoppelt, damit die vom Lötbad in die Lötanschlüsse eingeleitete Wärme nicht vollständig an das Bau- teil weitergeleitet wird, sondern stattdessen teilweise über die Schutzvorrichtung abgeleitet wird (siehe Anspruch 2).

Zweckmäßigerweise weist die Schutzhülle an ihrer dem Bauteil zugewandten Innenwandung einen thermisch isolierenden Werkstoff auf und ist auf ihrer dem Bauteil abgewandten Außenwandung zu- mindest abschnittsweise mit einer Beschichtung mit hoher ther- mischer Leitfähigkeit versehen (siehe Anspruch 6). Die Be- schichtung der Außenwandung mit hoher thermischer Leitfähigkeit stellt sicher, daß Wärmestrahlung, die von außen auf das Bau- teil einwirkt, entlang der Außenwandung der Schutzhülle ver- teilt, reflektiert und somit vom Bauteil abgehalten wird. Der thermisch isolierende Werkstoff, aus dem die dem Bauteil zuge- wandte Innenwand der Schutzhülle besteht, bewirkt dabei, daß jegliche in die reflektierende Außenwandung eingeleitete Wärme vorzugsweise nach außen und nur zu einem geringen Teil in Rich- tung des Bauteils abgestrahlt wird. Unter"thermisch isolie- rend"ist hierbei ein Werkstoff mit geringer thermischer Leit- fähigkeit wie z. B. Polyester, Polyethylen, Polyamid etc. zu verstehen.

Um eine besonders gute Schutzwirkung des Bauteils gegenüber der Hitzeeinwirkung beim Löten zu erreichen, wird die thermisch leitfähige Außenwandung der Schutzhülle thermisch an das Bau- teil, vorzugsweise an die Lötanschlüsse des Bauteils, angekop- pelt. Dadurch wird ein Teil der Wärme, die während des Lötens vom heißen Lötbad in die Lötanschlüsse eingeleitet wird, an die Außenwandung der Schutzhülle weitergeleitet und von dort in die Umgebung abgestrahlt. Dies bewirkt eine besonders schnelle Ab- leitung des Löthitze und somit einen besonders effektiven Schutz des temperaturempfindlichen Bauteils.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist die Schutzvor- richtung durch eine geschlossene Blase aus einer thermisch iso- lierenden Folie, insbesondere einer Polyesterfolie, gebildet, deren bauteilabgewandte Wandung mit einem thermisch gut leitfä- higen Metall (z. B. Kupfer oder Aluminium) beschichtet ist (sie- he Anspruch 7). Die Blase umgibt das Bauteil in einer solchen Weise, daß die Lötanschlüsse die Wandung durchstechen, so daß eine thermische Kopplung der Lötanschlüsse an die Wand der Bla- se gewährleistet ist. Nach dem Löten wird die Blase entfernt, indem sie im Bereich der Lötanschlüsse aufgerissen wird ; hier- bei wirken die durch die Lötanschlüsse erzeugten Durchstiche in der Blase als rißbegünstigende Perforationen.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die Schutzvorrichtung durch eine elastische Klammer mit thermisch leitfähigen Klemm- kanten gebildet, zwischen deren Klemmkanten die Schutzhülle an- geordnet ist (siehe Anspruch 8). Vor dem Löten des Bauteils wird die Klammer vorzugsweise so am Bauteil befestigt, daß die Lötanschlüsse des Bauteils zwischen den Klemmkanten der Klammer eingespannt sind und die Schutzhülle das Bauteil umhüllt. Nach Beendigung des Lötvorgangs wird die Schutzvorrichtung durch Lö- sen der Klammer entfernt.

Zweckmäßigerweise wird zum Verbinden der Lötanschlüsse des Bau- teils mit der Platine das Wellenlöten eingesetzt (siehe An- spruch 3). Bei diesem Verfahren wird die bestückte Platine über eine stehende Lotwelle geführt ; die Durchzugsgeschwindigkeit muß dabei so gewählt werden, daß einerseits die Platine und die Lötanschlüsse gut benetzt sind, andererseits ihre Wärmebelas- tung nicht zu hoch ist. Das Verfahren ermöglicht eine schnelle Wärmezufuhr und ist daher besonders für Platinen mit durchkon- taktierten Löchern geeignet. Alternativ kann auch das Tauchlö- ten verwendet werden, bei dem die dem Bauteil abgewandte Rück- seite der Platine in ein Lot-Schmelzbad eingetaucht und dadurch mit Lot benetzt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in den Zeich- nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert ; da- bei zeigen : Fig. la und 1b : Schnittansichten eines elektrischen Bauteils mit einer als Blase ausgestalteten Schutzvorrichtung ; Fig. lc : die Herstellung der Blase aus einem Folienstück ; Fig. 2 : eine Schnittansicht des elektrischen Bauteils mit ei- ner als elastische Klammer ausgestalteten Schutzvor- richtung.

Figuren la und 1b zeigen schematische Schnittansichten einer Platine 1, auf deren Rückseite 2 eine gedruckte Schaltung 3 vorgesehen ist. Diese Platine 1 soll mit einem optoelektroni- schen Emitter 4 und einem optoelektronischen Empfänger 5 be- stückt werden. Hierzu weisen die Bauteile 4,5 Lötanschlüsse 6 auf, die durch Öffnungen 7 in der Platine 1 durchgesteckt und mit der gedruckten Schaltung 3 auf der den Bauteilen 4,5 abge- wandten Seite 2 der Platine 1 verlötet werden.

Viele optoelektronische Bauteile 4,5 sind temperaturempfindlich und werden bei zu starker Überhitzung geschädigt. Insbesondere der Emitter 4 darf keinen zu hohen Temperaturen ausgesetzt wer- den, da sich ansonsten seine Abstrahlcharakteristik ändert. Bei Temperatureinwirkungen von > 100 Grad verliert der Emitter 4 merklich an optischer Leistung und erleidet bleibende Schädi- gungen, da sich die Transmissionseigenschaften des im Emitter enthaltene Kunstharzes bei diesen erhöhten Temperaturen erheb- lich verschlechtern.

Andererseits müssen, um ein gutes Lötergebnis zu erreichen, die Bauteile 4,5 während des Lötens über längere Zeiten hinweg er- höhten Temperaturen ausgesetzt werden : So wird z. B. beim Wel- lenlöten das auf die Platine 1 gesteckte Bauteil 4,5 zunächst langsam auf etwa 100 Grad aufgewärmt. Danach erfolgt die ei- gentliche Lötung, die typischerweise bei etwa 260 Grad erfolgt und mindestens 5 Sekunden dauert, gefolgt von der Erstarrungs- phase, während derer das Bauteil langsam abkühlt. Bei Verwen- dung unweltfreundlicher bleifreier Lote sind zur prozeßsicheren Herstellung einer guten Lötverbindung sogar Temperaturen von etwa 300 Grad über mehr als 5 Sekunden notwendig.

Um die Bauteile 4,5 während dieses (insgesamt mehrere Minuten dauernden) Lötprozesses effizient gegenüber die dabei auftre- tenden Temperaturerhöhungen zu schützen, werden die Bauteile 4,5 während des Lötens mit einer Schutzvorrichtung 8 versehen, die nach Beendigung des Lötprozesses abgenommen wird. Im Aus- führungsbeispiel der Figuren la und 1b ist diese Schutzvorrich- tung 8 durch eine Blase 9 aus einer Polyesterfolie gebildet, deren Außenwand 10 mit einer metallischen Beschichtung 11 ver- sehen ist. Die Lötanschlüsse 6 der Bauteile 4,5 ragen durch die Blasenwand 12 nach außen und liegen im Bereich ihrer Durch- stichpunkte 13 fest an der Blase 9 an. Die Lötanschlüsse 6 sind somit mechanisch und thermisch an die Blasenwand 12 angebunden, so daß eine thermische Kopplung der Lötanschlüsse 6 an die me- tallische Beschichtung 11 auf der Außenwand 10 der Blase 9 si- chergestellt ist.

Der Werkstoff der Blase 9 bildet eine thermische Isolations- schicht, die die Bauteile 4,5 während des Lötens gegenüber Wär- meeinwirkung von außen schützt ; als besonders geeignet haben sich Folien aus Polyethylen, Polypropylen bzw. Polyamid erwie- sen. Die metallische Beschichtung 11 der Außenwand 10 der Blase 9 (z. B. durch Kupfer oder Aluminium) reflektiert die von außen auf die Bauteile 4,5 einwirkende Wärmestrahlung 14 und bewirkt - aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit-einen zusätzlichen Schutz der Bauteile 4,5 gegenüber lokal konzentrierter Wärme- einwirkung. Der mechanische und thermische Kontakt der Lötan- schlüsse 6 zur metallischen Außenbeschichtung 11 der Blase 9 bewirkt weiterhin, daß die während des Lötprozesses in die Löt- anschlüsse 6 eingeleitete thermische Energie zumindest teilwei- se an die Außenwand 10 der Blase 9 weitergeleitet und von dort abgestrahlt wird, so daß die Bauteil 4,5 in ihrem Inneren eine stark reduzierte Aufheizung erfahren und nicht beschädigt wer- den.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der Blase 9 wird gebil- det, indem-ausgehend von einem Abschnitt beschichteter Folie 15-die Bauteile 4,5 so auf die wärmeisolierende Seite 16 des Folienabschnitts 15 gedrückt wird, daß die Lötanschlüsse 6 der Bauteile 4,5 die Folie 15 durchdringen (siehe Figur lc) ; die Ränder 17 der Folie 15 werden dann um die Bauteile 4,5 herum gefaltet und verbunden, so daß eine geschlossene Blase 9 ent- steht. Zum Entfernen der Blase 9 nach Beendigung des Lötprozes- ses wird die Blase 9 entlang der Lötanschlüsse 6 aufgerissen, wobei die durch die Lötanschlüsse verursachten Perforationen das Aufreißen erleichtern.

Um eine gute thermische Anbindung der metallischen Außenbe- schichtung 11 der Blasenwand 12 an die Lötanschlüsse 6 sicher- zustellen, kann es vorteilhaft sein, im Durchstoßbereich der Lötanschlüsse 6 eine dickere Beschichtung 11'als in den rand- näheren Bereichen der Folie 15 vorzusehen ; dies ist in Figur lc schematisch und überhöht als schraffierter Bereich 11'dare- stellt. Werkstoff und Schichtdicke der Beschichtung 11'und der wärmeisolierenden Wandung 16 im Durchstoßbereich der Lötan- schlüsse 6 müssen so gewählt werden, daß einerseits beim Durch- stoßen der Folie 15 prozeßsicher ein guter thermischer Kontakt zwischen den Lötanschlüssen 6 und der Beschichtung 11'sicher- gestellt wird und daß andererseits die Beschichtung 11,11' den mit der gedruckten Schaltung 3 zu verbindenden Bereichen der Lötanschlüsse 6 während des Lötens nur eine vergleichsweise ge- ringe Wärmemenge entzieht, so daß eine gute Lötverbindung zwi- schen den Lötanschlüssen 6 und der Platine 1 erreicht wird.

Wie in Figur la schraffiert dargestellt, kann in dem zwischen der Innenwand 16 der Blase 9 und den Bauteilen 4,5 vorgesehenen Hohlraum zusätzlich ein thermisch isolierendes Material 19 an- geordnet sein, das den Wärmeübertrag auf die Bauteile 4,5 wäh- rend des Lötens weiter vermindert.

Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schutzvor- richtung 8'ist in Figur 2 dargestellt : Die Schutzvorrichtung 8'ist hier durch eine elastische Klammer 20 gebildet, die ei- nen elastischen Spannbügel 21 und zwei Griffe 22 aufweist. Die endseitig auf dem Spannbügel 21 vorgesehenen metallischen Klemmkanten 23 werden durch den Spannbügel 21 zusammengedrückt und greifen beidseitig an den Lötanschlüssen 6 der Bauteile 4,5 an, so daß sie in mechanischem und thermischem Kontakt zu den Lötanschlüssen stehen. Zwischen den Klemmkanten 23 ist eine Schutzhülle 24 angeordnet, die in Zusammenbaulage der Klammer 20 mit den Bauteilen 4,5 die Bauteile umhüllt. Die Schutzhülle 24 besteht aus der oben beschriebenen thermisch isolierenden Folie 15, deren Außenwand 10 mit einer metallischen Beschich- tung 11 versehen ist ; die metallische Außenwand 11 ist ther- misch an die Klemmkanten 23 angebunden, so daß Wärme, die im Bereich der Lötanschlüsse 6 eingeleitet wird, über die Klemm- kanten 23 an die Außenwand 11 der Schutzhülle 24 abgeleitet werden kann. Wird die Klammer 20 vor Beginn des Lötvorgangs auf die Bauteile 4,5 aufgesetzt, so schützt einerseits die Schutz- hülle 24 die Bauteile 4,5 während des Lötvorgangs vor eindrin- gender Wärmestrahlung, andererseits leiten die Klemmkanten 23 die an den Lötanschlüssen 6 eingeleitete Lötwärme an die Schutzhülle 24 und die Griffe 22 weiter und verhindern so, daß die Bauteile 4,5 in ihrem Inneren durch die starke Wärmeeinwir- kung geschädigt werden.

Um eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten, ist die Klammer 20 vorzugsweise massiv und aus einem metallischen Werkstoff ge- fertigt. Alternativ bzw. zusätzlich kann die metallische Außen- wand 11 aus einer dicken Metallfolie bestehen, so daß auch die Schutzhülle 24 eine hohe thermische Masse aufweist.

Eine besonders effektive Kühlung der Bauteile 4,5 kann erreicht werden, wenn der Hohlraum 18 im Inneren der Schutzhülle 24 vor Ansetzen der Klammer mit einem gekühlten Zusatzmaterial 25 (in Figur 2 schraffiert angedeutet) angeordnet wird.

Neben der in den Figuren gezeigten Ankopplung der Schutzvor- richtung 8,8'an die Lötanschlüsse 6 des Bauteils 4,5 kann di Schutzvorrichtung 8,8'auch an das Gehäuse des Bauteils 4,5 an- gekoppelt werden.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Wirkung der Schutzhülle für optoelektronische Bauteile be- schrieben ; jedoch läßt sich die Schutzhülle allgemein auch für beliebige temperaturempfindlichen elektischen und elektroni- schen Bauteile anwenden.