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Title:
REPAIR SOLDERING HEAD HAVING A SUPPLY CHANNEL FOR A HEAT TRANSFER MEDIUM AND A RETURN CHANNEL FOR SAID HEAT TRANSFER MEDIUM, AND THE USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/070603
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a repair soldering head (12) which can for example be used to replace structural elements (26). For unsoldering, the structural component (26) is heated by means of a heat transfer medium (16) until the soldered joints (27) between the structural component (26) and the substrate (29) are melted. The heat transfer medium is for example a liquid solder that is guided to the structural component (26) through a supply line (18) and flows back through return channels (19). The structural component is removed by means of a vacuum connection which allows sucking the structural component (26) on a receptacle (14). The repair soldering head (12) can also be used to remove remaining solder or for soldering a positioning point by means of a specifically provided soldering body and for soldering in structural components.

Inventors:
MUELLER BERND (DE)
WITTREICH ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2005/000035
Publication Date:
August 04, 2005
Filing Date:
January 10, 2005
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
MUELLER BERND (DE)
WITTREICH ULRICH (DE)
International Classes:
B23K1/018; B23K3/00; B23K3/02; B23K3/06; B23K3/08; H01L21/60; H05K13/04; (IPC1-7): B23K1/018; B23K3/08; B23K3/06; H05K13/04; H01L21/60
Foreign References:
US5911355A1999-06-15
DE19807696A11999-09-09
US6123251A2000-09-26
US6257478B12001-07-10
US4552300A1985-11-12
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 04 2 April 2003 (2003-04-02)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 14 5 March 2001 (2001-03-05)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Reparaturlötkopf zum Austauschen von Bauelementen (26) mit einer Aufnahme (14) für das einoder auszulötende Bauelement (26) und mit einem Zuführkanal (18) für ein Wärmeübertra gungsmedium (16) zum Aufschmelzen des Lotes (27) am Bauele ment (26) gekennzeichnet durch, einen Rücklaufkanal (19) für das flüssige Wärmeübertragungs medium (16).
2. Reparaturlötkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklaufkanal (19) derart verläuft, dass das Wärme übertragungsmedium (16) in der bestimmungsgemäßen Positionie rung des Reparaturlötkopfes beim Rücklaufen durch die Schwer kraft unterstützt wird.
3. Reparaturlötkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (18) und der Rücklaufkanal (19) durch ein Innenrohr (20) und ein dieses umgebendes Außenrohr (21) ausgebildet sind.
4. Reparaturlötkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (21) als Aufnahme (14) eine Dichtkante (28) zum einoder auszulötenden Bauelement (26) hin auf weist.
5. Reparaturlötkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (14) mit einer Ansaugleitung (31) für das einoder auszulötende Bauelement (26) ausgestattet ist.
6. Reparaturlötkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mechanische Schnittstelle (13) für eine Selektivlötanla ge.
7. Verwendung eines Reparaturlötkopfes (12) zum Auslöten ei nes Bauelementes (26) von einem Substrat (29), bei der der Reparaturlötkopf (12) mit einer Aufnahme (14) auf ei nem auszulötenden Bauelement (26) platziert wird, ein Wärmeübertragungsmedium (16) über einen Zuführkanal (18) auf das Bauelement (26) geleitet wird und in flüssi gem Zustand über einen Rücklaufkanal (19) abläuft, bis die Lötverbindung (27) zwischen dem Bauelement (26) und dem Substrat (29) aufgeschmolzen ist, und das Bauelement (26) mittels der Aufnahme (14) von dem Sub strat abgehoben wird.
8. Verwendung eines Reparaturlötkopfes (12) zum Entfernen von Restlot (32) eines ausgelöteten Bauelementes (26), bei der der Reparaturlötkopf (12) mit einem Zuführkanal (18) für ein Wärmeübertragungsmedium (16) an das Restlot angenähert wird und als Wärmeübertragungsmedium (16) flüssiges Lot über den Zuführkanal (18) auf das Restlot (32) geleitet wird und in flüssigem Zustand über einen Rücklaufkanal (19) abläuft, bis das Restlot (32) aufgeschmolzen und zusammen mit dem Wärmeübertragungsmedium (16) abgelaufen ist.
9. Verwendung eines Reparaturlötkopfes (12) zur selektiven Belotung eines Einbauplatzes (33) für ein einzulötendes Bau element (26), bei der Lotmaterial (35) entsprechend der Anordnung der auszubil denden Lötverbindungen des Bauelementes (26) auf einen Wärmeübertragungskörper (34) aufgebracht wird, der Wärmeübertragungskörper (34) in eine Aufnahme (14) des Reparaturlötkopfes (12) eingesetzt und mit der das Lotma terial (35) tragenden Seite auf dem Einbauplatz (33) plat ziert wird, ein Wärmeübertragungsmedium (16) über einen Zuführkanal (18) auf den Wärmeübertragungskörper (34) geleitet wird und in flüssigem Zustand über einen Rücklaufkanal (19) ab läuft, bis das Lotmaterial (35) sich von dem Wärmeübertra gungskörper (34) löst und in dem Einbauplatz (33) zu Lot depots umgeschmolzen wurde, und der Wärmeübertragungskörper (34) mittels der Aufnahme (14) ohne das Lotmaterial (35) von dem Substrat abgehoben wird.
10. Verwendung eines Reparaturlötkopfes (12) zum Einlöten ei nes Bauelementes (26) auf einem Einbauplatz (33) eines Sub strates (29), bei der ein einzulötendes Bauelement in einer Aufnahme (14) des Reparaturkopfes (12) platziert wird und auf den Einbau platz (33) aufgesetzt wird, ein Wärmeübertragungsmedium (16) über einen Zuführkanal (18) auf das Bauelement geleitet wird und in flüssigem Zu stand über einen Rücklaufkanal (19) abläuft, bis die Lot depots zwischen dem Bauelement (26) und dem Substrat (29) zu Lötverbindungen (27) umgeschmolzen sind, und der Reparaturlötkopf ohne das Bauelement abgehoben wird.
11. Verwendung eines Reparaturlötkopfes (12) zum Einlöten ei nes Bauelementes (26) auf einem Einbauplatz (33) eines Sub strates (29), bei der das Bauelement (26) auf den Einbauplatz (33) aufgesetzt und dort gehalten wird, der Reparaturlötkopf (12) mit einem Zuführkanal (18) für ein Wärmeübertragungsmedium (16) an das Substrat im Be reich der Rückseite des Einbauplatzes (33) angenähert wird und das Wärmeübertragungsmedium (16) über den Zuführkanal (18) auf das Substrat (29) geleitet wird und in flüssigem Zu stand über einen Rücklaufkanal (19) abläuft, bis eine Löt verbindung zwischen dem Substrat (29) und dem Bauelement (26) entsteht.
Description:
REPARATURLÖTKOPF MIT EINEM ZUFÜHRKANAL FÜR EIN WÄRMEÜBERTRAGUNGSMEDIUM UND MIT EINEM RÜCKLAUFKANAL FÜR DIESES WÄRMEÜBERTRAGUNGSMEDIUM UND DESSEN VERWENDUNG

Die Erfindung betrifft einen Reparaturlötkopf zum Austauschen von Bauelementen mit einer Aufnahme für das ein-oder auszu- lötende Bauelement und mit einem Zuführkanal für ein Wärme- übertragungsmedium zum Aufschmelzen des Lotes am Bauelement.

Reparaturlötköpfe der eingangs genannten Art werden bei- spielsweise durch die Firma ZEVAC angeboten. Dem durch diese Firma verteilten Katalog zur so genannten DRS-Modellreihe "Optionen 2. 201"lässt sich der Aufbau dieser Reparaturlöt- köpfe auf Seite 2 entnehmen. Als Aufnahme für beispielsweise ein auszulötendes Bauelement dient eine auf die Abmessungen des Bauelementes angepasste Anlagefläche, mit der unter Zu- hilfenahme eines Vakuumanschlusses das Bauteil im Reparatur- lötkopf fixiert werden kann. Um diese Aufnahme herum kann ein heißes Gas durch einen Zuführkanal geblasen werden, welches nach dem Austritt aus den düsenartigen Öffnungen die Lotkon- takte des Bauelementes zum Schmelzen bringt, so dass dieses mittels der Aufnahme des Reparaturlötkopfes, in der das Bau- element fixiert ist, vom Einbauort auf dem Substrat abgehoben werden kann. Der Reparaturlötkopf kann auch zum Einlöten ei- nes Bauelementes verwendet werden, wobei zu diesem Zweck der notwendige Lotwerkstoff am einzulötenden Bauteil oder an den Kontakten des Substrates vorher bereits vorgesehen sein muss.

Unter dem Reparaturlöten im Sinne der Erfindung sollen alle Vorgänge verstanden werden, die mit dem Auslöten und an- schließenden Einlöten von Bauteilen im Zusammenhang stehen.

Dabei können Teilvorgänge des Reparaturlötens auch sinnvoll beispielsweise bei der Erstmontage einzelner Bauelemente ein- gesetzt werden, so dass es sich hierbei nicht um das Repara- turlöten im engeren Sinne handelt.

Ein anderer Auslötkopf für Bauelemente ist in der US 4,066, 204 beschrieben. Dieser Auslötkopf enthält zur Wär- meübertragung eine Heizplatte, die auf das auszulötende Bau- element gedrückt wird, so dass der Wärmeübergang durch den Kontakt zum Bauelement erfolgt.

Gemäß der DE 43 38 092 A1 ist weiterhin ein Auslötkopf für Bauelemente beschrieben, bei dem die Wärmeübertragung mit ei- ner Heizplatte und zusätzlich mittels einer verdampften Flüs- sigkeit erfolgt. Die Flüssigkeit kondensiert am Ort der Wär- meübertragung, so dass die Kondensationswärme zur Erwärmung des auszulötenden Bauteils herangezogen werden kann. Das Kon- densat tropft in den Vorrat zurück, und kann bei fortdauern- der Erhitzung des Vorrats wieder verdampfen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reparaturlötkopf zum Austauschen von Bauelementen anzugeben, mit dem das Ein-bzw.

Auslöten von Bauelementen in vergleichsweise kurzer Zeit mög- lich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Reparaturlötkopf einen Rücklaufkanal für das flüssige Wärme- übertragungsmedium aufweist. Der Rücklaufkanal ermöglicht da- mit überhaupt erst die Verwendung eines flüssigen Wärmeüber- tragungsmediums, welches aufgrund seiner wesentlich höheren Dichte eine größere Wärmemenge transportieren kann als ein heißes Gas und außerdem im Vergleich zu einer Heizplatte ei- nen optimalen Kontakt zu dem auszulötenden Bauteil herstellen

kann, wodurch sich die Übertragungsgeschwindigkeit der Wärme auf das Bauelement erhöhen lässt. Daher ist vorteilhaft mit- tels des erfindungsgemäßen Reparaturlötkopfes unter Einsatz eines zumindest beim Rücklauf flüssigen Wärmeübertragungsme- diums ein schnelles Erwärmen und damit auch schnelles Aus- bzw. Einlöten von Bauelementen möglich. Durch den beschleu- nigten Wärmeeintrag wird weiterhin die Umgebung des Bauele- mentes thermisch geringer belastet, wodurch das Einlöten und

insbesondere das Auslöten zusätzlich vorteilhaft schonend für die Baugruppe erfolgen kann.

Als Wärmeübertragungsmedium kann beispielsweise geschmolzenes Lot verwendet werden. Dieses wird dem Bauelement zugeführt und tritt vor dem Erstarren wieder in den Rücklaufkanal ein.

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Perfluoropoly- ethern (PFPE), die beispielsweise unter dem Handelsnamen Gal- den durch die Firma Solvay Solexis vertrieben werden. PFPE können in Anlehnung an das Prinzip des Dampfphasenlötens auch gasförmig dem Bauelement zugeführt werden, wobei deren Kon- densation am Bauelement vorteilhaft zusätzlich die Kondensa- tionswärme zur Erwärmung des Bauelementes zur Verfügung stellt. Das Kondensat kann anschließend durch den Rücklaufka- nal zurücklaufen. Selbstverständlich kann PFPE auch im flüs- sigen Zustand dem Bauelement zugeführt werden.

Eine Ausführung des Reparaturlötkopfes wird dadurch erhalten, dass der Rücklaufkanal derart verläuft, dass das Wärmeüber- tragungsmedium in der bestimmungsgemäßen Positionierung des Reparaturlötkopfes beim Rücklaufen durch die Schwerkraft un- terstützt wird. Dies bedeutet, dass der Rücklaufkanal mit Ge- fälle oder senkrecht nach unten verläuft, so dass das Wärme- übertragungsmedium vorteilhaft beim Rücklauf nicht unter- stützt werden muss. Selbstverständlich kann der Rücklauf bei- spielsweise durch eine Absaugung unterstützt oder alternativ auch durch diese bewirkt werden.

Für die bestimmungsgemäße Positionierung des Reparaturlötkop- fes ist es vorteilhaft, wenn dieser von unten an das ein-o- der auszulötende Bauelement angenähert wird, wodurch der Rücklauf des Wärmeübertragungsmediums mit Schwerkraftunter- stützung vorteilhaft besonders einfach zu realisieren ist.

Gleichzeitig wird verhindert, dass größere Rückstände an Wär- meübertragungsmedium an dem Bauelement oder im Einbauort des Substrates verbleiben.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Zuführkanal und der Rücklaufkanal durch ein Innenrohr und ein dieses umgebendes Außenrohr ausgebildet sind. Innen-und Au- ßenrohr können beispielsweise ineinander verschachtelt wer- den. Hierdurch ist vorteilhaft eine besonders platzsparende Gestaltung des Reparaturlötkopfes möglich. Außerdem gewähr- leistet die kompakte Bauform, dass möglichst wenig Wärme des Wärmeübertragungsmediums an die Umgebung abgegeben wird. Zu- führ-und Rücklaufkanal können jeweils entweder als Innen- oder als Außenrohr ausgebildet sein.

Es ist vorteilhaft, wenn der Außenkanal als Aufnahme eine Dichtkante zum ein-oder auszulötenden Bauelement hin auf- weist. Diese Dichtkante stellt einerseits eine Barriere für das flüssige Wärmeübertragungsmedium dar, so dass dieses vor- teilhaft besonders zuverlässig im Rückführkanal zugeführt werden kann ohne ungewollt auf angrenzende Teile der Baugrup- pe zu geraten. Außerdem ist vorteilhaft mit der Dichtkante eine besonders einfache Aufnahme für das Bauelement ausgebil- det.

Es ist daher besonders vorteilhaft, die Aufnahme mit einer Ansaugleitung für das ein-oder auszulötende Bauelement aus- zustatten. Durch die Ausbildung eines Unterdruckes in der An- saugleitung kann das Bauelement vorteilhaft zuverlässig in der Aufnahme fixiert sein. Die Wirkung der Ansaugleitung kann sich besonders gut entfalten, wenn die Ansaugleitung inner- halb der Dichtkante des Außenkanals vorgesehen wird, so dass

durch die Dichtkante der Unterdruck zur Fixierung des Bauele- mentes mit geringem Aufwand aufrecht erhalten werden kann.

Eine besondere Ausgestaltung des Reparaturlötkopfes sieht vor, dass dieser eine mechanische Schnittstelle für eine Se- lektivlötanlage aufweist. Hierdurch können vorteilhaft be- reits bestehende Selektivlötanlagen beispielsweise in einer Fertigungslinie von Leiterplatten genutzt werden, indem diese durch Anpassung eines geeigneten Reparaturlötkopfes erfin- dungsgemäß zum Reparaturlöten verwendet werden. Der Repara- turlötkopf muss dabei im Vergleich zum Lötkopf der Selektiv- lötanlage eine geeignete Aufnahme für das ein-oder auszulö- tende Bauelement aufweisen.

Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Reparaturlötkopfes ermöglicht einen flexiblen Einsatz desselben beim Ein-und Auslöten von Bauelementen sowie den hierzu notwendigen vorbe- reitenden Fertigungsschritten. Vorteilhaft ist dabei bei- spielsweise die Verwendung eines Reparaturlötkopfes zum Aus- löten eines Bauelementes von einem Substrat, bei der der Re- paraturlötkopf mit einer Aufnahme auf einem auszulötenden Bauelement platziert wird, ein Wärmeübertragungsmedium über einen Zuführkanal auf das Bauelement geleitet wird und in flüssigem Zustand über einen Rücklaufkanal abläuft, bis die Lötverbindung zwischen dem Bauelement und dem Substrat aufge- schmolzen ist, und das Bauelement mittels der Aufnahme von dem Substrat abgehoben wird. Die Vorteile einer schnellen und zuverlässigen Erwärmung des auszulötenden Bauelementes durch das zumindest beim Rücklauf flüssige Wärmeübertragungsmedium und die daraus resultierende Verringerung der thermischen Be- lastung der Umgebung des Bauelementes sind bereits erläutert worden.

Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Verwendung ei- nes Reparaturlötkopfes zum Entfernen von Restlot eines ausge- löteten Bauelementes, bei der der Reparaturlötkopf mit einem Zuführkanal für ein Wärmeübertragungsmedium an das Restlot angenähert wird und als Wärmeübertragungsmedium flüssiges Lot über den Zuführkanal auf das Restlot geleitet wird und im flüssigen Zustand über einen Rücklaufkanal abläuft, bis das Restlot aufgeschmolzen und zusammen mit dem Wärmeübertra- gungsmedium abgelaufen ist. Diese Verwendung des Reparatur- lötkopfes ermöglicht vorteilhaft die Entfernung des beim Aus- löten von Bauelementen gewöhnlich am Einbauplatz des Bauele- mentes verbliebenden Restlotes, welches das zuverlässige Ein- löten eines neuen Bauelementes verhindert. Die Entfernung des Restlotes kann vorteilhaft mittels des Reparaturkopfes nach dem Auslöten des Bauelementes zwar in einem weiteren Arbeits- schritt, jedoch in der selben Positionierung des Substrates durchgeführt werden. Das zugeführte Lot schmelzt das Restlot auf, so dass dieses zuverlässig über den Rücklaufkanal abge- führt werden kann. Dabei verbleibt auf den Lotkontakten eine dünne Schicht Lotwerkstoff, die die Ausbildung neuer Lotkon- takte für ein einzulötendes Bauteil vorteilhaft begünstigt.

Dies ist mit der Wirkung dieser Lotschicht auf den Kontakten als Korrosionsschutz für die Kontakte zu erklären.

Vorteilhaft ist auch die Verwendung eines Reparaturlötkopfes zur selektiven Belotung eines Einbauplatzes für ein einzulö- tendes Bauelement, bei der Lotmaterial entsprechend der An- ordnung der auszubildenden Lotverbindungen des Bauelementes auf einen Wärmeübertragungskörper aufgebracht wird, der Wär- meübertragungskörper in einer Aufnahme des Reparaturlötkopfes eingesetzt und mit der das Lotmaterial tragenden Seite auf dem Einbauplatz platziert wird, ein Wärmeübertragungsmedium über einen Zuführkanal auf den Wärmeübertragungskörper gelei-

tet wird und in flüssigem Zustand über einen Rücklaufkanal abläuft, bis das Lotmaterial sich von dem Wärmeübertragungs- körper löst und in dem Einbauplatz zu Lotdepots umgeschmolzen wurde und der Wärmeübertragungskörper mittels der Aufnahme ohne dass Lotmaterial von dem Substrat abgehoben wird. Hier- bei kann der Reparaturlötkopf vorteilhaft auch für eine ge- zielte Aufbringung von neuen Lotdepots in einem lokal stark begrenzten Bereich genutzt werden. Das Verfahren, Lotkontakte mittels einer mit Lot schlecht benetzbaren Trägerplatte auf- zubringen, ist aus der DE 199 23 805 C2 bereits bekannt. Als Trägerplatte wird bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Wärmeübertragungskörper genutzt, mit dem das Lotmaterial mit hoher Präzision auf die Lotkontakte des Einbauplatzes aufge- bracht werden kann, wobei die Oberseiten der so gebildeten Lotdepots vorteilhaft die Planarität der Trägerplatte aufwei- sen. Anschließend wird der Reparaturlötkopf verwendet, um ü- ber den Wärmeübertragungskörper genügend Wärme einzubringen, das Lotmaterial zu Lotdepots auf dem Substrat umzuschmelzen.

Alternativ kann selbstverständlich auch ein belotetes Bauele- ment selbst mittels des Reparaturlötkopfes direkt auf dem Substrat eingelötet werden, wobei dieses dann den Platz des Wärmeübertragungskörpers einnimmt und auch zur Wärmeübertra- gung vom Wärmeübertragungsmedium auf die Kontakte dient. Dar- aus ergibt sich eine Verwendung eines Reparaturlötkopfes zum Einlöten eines Bauelementes auf einem Einbauplatz eines Sub- strates, bei der ein einzulötendes Bauelement in einer Auf- nahme des Reparaturkopfes platziert wird und auf den Einbau- platz aufgesetzt wird, ein Wärmeübertragungsmedium über einen Zuführkanal auf das Bauelement geleitet wird und in flüssigem Zustand über einen Rücklaufkanal abläuft, bis die Lotdepots zwischen dem Bauelement und dem Substrat zu Lötverbindungen umgeschmolzen sind und der Reparaturlötkopf ohne das Bauele-

ment abgehoben wird. Voraussetzung für diese Verwendung des Reparaturlötkopfes ist jedoch, dass das einzulötende Bauele- ment eine genügende thermische Stabilität aufweist, um die thermischen Belastungen als Wärmeübertragungskörper zu ertra- gen, ohne dabei Schaden zu nehmen. Als Wärmeübertragungsmedi- um kommt dabei vorzugsweise PFPE zum Einsatz, da es keine e- lektrisch leitfähigen Rückstände auf dem eingelöteten Bauele- ment hinterlässt.

Weiterhin alternativ ergibt sich die Verwendung eines Repara- turlötkopfes zum Einlöten eines Bauelementes auf einem Ein- bauplatz eines Substrates, bei der das Bauelement auf den Einbauplatz aufgesetzt und gehalten wird, der Reparaturlöt- kopf mit einem Zuführkanal für ein Wärmeübertragungsmedium an das Substrat im Bereich der Rückseite des Einbauplatzes ange- nähert wird und das Wärmeübertragungsmedium über den Zuführ- kanal auf das Substrat geleitet wird du in flüssigem Zustand über eine Rücklaufkanal abläuft, bis eine Lötverbindung zwi- schen dem Substrat und dem Bauelement entsteht. Die Lötver- bindung entsteht aus zwischen dem Bauelement und dem Substrat befindlichen Lotmaterial, welches entweder durch Belotung des Einbauplatzes oder durch eine Lotaufbringung auf das aufzu- setzende Bauelement für die Bildung der Lötverbindung zur Verfügung gestellt wird. Zum Aufsetzen und Halten des Bauele- mentes auf dem Einbauplatz kann vorteilhaft beispielsweise ein Bestücksystem verwendet werden, in das gleichzeitig der Reparaturlötkopf-beispielsweise durch Anpassen eines Selek- tivlötsystems-integriert ist. Das Halten des Bauelementes auf dem Einbauplatz kann auch durch ein vor dem Aufsetzen auf den Einbauplatz oder das Bauelement aufgetragenes Unterfüll- material gewährleistet werden (so genanntes preapplied under- fill). Die Zuführung des Wärmeübertragungsmediums auf der dem Bauelement abgewandten Seite des Substrates hat den Vorteil,

dass das Substrat als Wärmeübertragungskörper zum Einsatz kommt, während der Wärmeeintrag in das einzulötende Bauele- ment im Vergleich zur thermischen Belastung des Substrates wesentlich geringer ausfällt. Dadurch kann das im Vergleich zum Substrat thermisch wesentlich empfindlichere Bauelement vor einer Beschädigung geschützt werden. Als Wärmeübertra- gungsmedium kommt bevorzugt PFPE zum Einsatz.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Repa- raturlötkopfes, eingebaut in eine Selektivlötanlage im Schnitt, Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ausschnittes des Reparaturlötkopfes und Figur 3 ausgewählte Verfahrensschritte beim Reparaturlöten mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reparaturlötkopfes.

Eine Selektivlötanlage 11 gemäß Figur 1 ist mit einem Repara- turlötkopf 12 ausgestattet. Dieser besitzt Schnittstellen 13, um in die Selektivlötanlage 11 eingebunden zu werden, in der normalerweise ein nicht dargestellter Selektivlötkopf zur An- wendung kommt. Der dargestellte Reparaturlötkopf 12 unter- scheidet sich von normalen Selektivlötköpfen durch eine Auf- nahme 14, die zur Halterung von Bauelementen (nicht darge- stellt) geeignet ist. Daher kann der Reparaturlötkopf zum Ein-und Auslöten dieser Bauelemente beispielsweise in Lei- terplatten verwendet werden. Das in einem Vorratsbehälter 15 befindliche Lot wird in dem Reparaturlötkopf 12 als flüssiges Wärmeübertragungsmedium 16 verwendet und mittels einer Pumpe 17 in einen Zuführkanal 18 des Reparaturlötkopfes 12 gepumpt.

Im Bereich der Aufnahme 14 kann die Wärme des Wärmeübertra-

gungsmediums beispielsweise zum Auslöten eines Bauelementes an dieses abgegeben werden und läuft unterstützt durch die Schwerkraft in einem Rücklaufkanal 19 zurück in den Vorrats- behälter 15. Der Fluss des Wärmeübertragungsmediums ist durch Pfeile angedeutet wobei deutlich wird, dass der Zuführkanal durch ein Innenrohr 20 ausgebildet ist, welches durch ein den Rücklaufkanal 19 bildendes Außenrohr 21 ringförmig umgeben ist.

Der obere Teil des Vorratsbehälters 15 ist mit Stickstoff 22 gefüllt. Durch einen Überdruck im Verhältnis zum Atmosphären- druck kann der Stickstoff über ein Ventil 23 und den Rück- laufkanal 19, der nicht vollständig mit dem rücklaufenden Wärmeübertragungsmedium 16 ausgefüllt ist, zur Aufnahme 14 geleitet werden, um dort eine Korrosion des flüssigen Wärme- übertragungsmediums zu verhindern. Soll das Bauelement nach dem Auslöten mittels der Aufnahme 14 des Reparaturlötkopfes 12 gehalten werden, so wird das Ventil 23 geschlossen und stattdessen das Unterdruckventil 24 geöffnet. Eine Vakuumpum- pe 25 fixiert das ausgelötete Bauteil (nicht dargestellt) durch den entstehenden Unterdruck an der Aufnahme 14.

Bei dem Reparaturlötkopf 12 gemäß Figur 2 ist der Zuführkanal 18 durch das Außenrohr 21 und der Rücklaufkanal 19 durch das Innenrohr 20 gebildet. Als Wärmeübertragungsmedium wird ent- lang der angedeuteten Pfeile PFPE gasförmig zugeführt und kondensiert an der Oberfläche des Bauelementes 26, wodurch die in dem Wärmeüberträgungsmedium gespeicherte Wärme an Löt- verbindungen 27 auf der gegenüberliegenden Seite des Bauele- mentes 26 abgegeben wird. Das kondensierte Wärmeübertragungs- medium tropft bzw. fließt im Rücklaufkanal 19 zurück in den Vorrat an Wärmeübertragungsmedium. Um einen Verlust des gas- förmigen Wärmeübertragungsmediums zu vermeiden, ist der Repa-

raturlötkopf mit einer an der Aufnahme 14 vorgesehenen Dicht- kante 28 formschlüssig auf das Bauelement 26 aufgesetzt.

In Figur 3a ist der erfindungsgemäße Reparaturlötkopf 12 wäh- rend des Verfahrensschrittes des Auslötens eines Bauelementes 15 dargestellt. Über den Zuführkanal 18 wird das Wärmeüber- tragungsmedium 16 auf die Oberfläche des Bauelementes 26 ge- führt und tritt mit dieser in Kontakt. Danach wird das Wärme- übertragungsmedium 16 vor der Erstarrung über die Rücklaufka- näle 19 zurückgeleitet (angedeutet durch die geraden Pfeile).

Dabei erwärmt sich das Bauelement 26 in Richtung der ge- schlängelten Pfeile, so dass die Lötverbindungen 27 zu einem Substrat 29 hin aufgeschmolzen werden. Dabei wird ein benach- bartes Bauelement 30 auf dem Substrat 29 thermisch nur gering belastet. Sobald die Lötverbindungen 27 aufgeschmolzen sind, wird der Fluss an Wärmeübertragungsmedium 16 gestoppt.

Gemäß Figur 3b wird eine gesondert ausgeführte Ansaugleitung 31 aktiviert (gerade Pfeile), die durch ein Mantelrohr 31a um das Außenrohr 21 herum ausgebildet ist, so dass das Bauele- ment 15 an die Aufnahme 14 angesaugt und an dieser fixiert wird. Durch Abheben des Reparaturlötkopfes 12 von dem Sub- strat 29 werden die Lötverbindungen 27 getrennt, wobei auf dem Substrat eine gewisse Menge Restlot 32 verbleibt. Das Bauelement 26 kann mittels des Reparaturlötkopfes 12 einer Entsorgung zugeführt werden. Im Bereich des Restlotes 32 ent- steht ein potentieller neuer Einbauplatz 33 für ein anderes Bauelement.

In der in Figur 3a dargestellten Weise kann auch ein Einlöten eines neuen Bauelementes erfolgen. Ein nicht dargestelltes, neues Bauelement wird an Stelle des Bauelementes 26 auf der Aufnahme 14 platziert, wobei vorher entweder dieses Bauele-

ment oder der Einbausatz für das Bauelement (siehe unten) mit Lotdepots für die auszubildenden Kontakte versehen wurde. Das Umschmelzen der Lotdepots zu Kontakten erfolgt in der be- schriebenen Weise durch Zuführung von Wärme in das neue Bau- element mittels des Wärmeübertragungsmediums 16.

Ein anderer Verfahrensschritt kann anhand der Figuren 3a und 3b erläutert werden, auch wenn dieser nicht gesondert darge- stellt ist. Das Restlot 32 lässt sich nämlich entfernen, in- dem der Reparaturlötkopf 12 entsprechend Figur 3a mit dem Wärmeübertragungsmedium 16 betrieben wird und soweit an das Restlot herangeführt wird, dass dieses durch das Wärmeüber- tragungsmedium (welches in diesem Fall ebenfalls ein Lotwerk- stoff ist) aufgeschmolzen und durch den Rücklaufkanal 19 ab- geführt wird. Auf diese Weise lässt sich der Einbauplatz 33 von Restlot befreien.

Die Aufbringung von neuen Lotdepots in dem Einbauplatz als weiterer nicht dargestellter Verfahrensschritt kann mittels eines Wärmeübertragungskörpers 34 erfolgen, auf den Lotmate- rial 35 entsprechend der zu bildenden Lotdepots aufgedruckt ist. Der Wärmeübertragungskörper 34 kann entsprechend dem Bauelement 26 auf dem Reparaturlötkopf 12 mittels der An- saugleitung 31 fixiert werden. Anschließend wird der Wärme- übertragungskörper entsprechend Figur 3a auf den Einbauplatz abgesenkt, wobei die Erhitzung des Wärmeübertragungskörpers 34 mittels des Wärmeübertragungsmediums 16 zu einem Umschmel- zen des Lotmaterials zu Lotdepots (nicht dargestellt) im Ein- bauplatz 33 führt. Durch die geringe Benetzbarkeit des Wärme- übertragungskörpers verbleiben die Lotdepots bei einem an- schließenden Entfernen des Wärmeübertragungskörpers 34 auf dem Substrat.

In der Figur 3c ist dargestellt, wie das Bauelement 26 durch eine Wärmeeinbringung entlang der geschlängelten Pfeile von der dem Bauelement 26 abgewandten Seite des Substrates 29 er- folgen kann. Das Bauelement 26 wird bei dieser Verfahrensva- riante nicht durch die Aufnahme 14 des Reparaturlötkopfes 12, sondern durch ein eigens hierfür vorgesehenes Handhabungs- werkzeug 36 auf das Substrat 29 aufgesetzt. Hier kann das Bauelement 26 während des Einlötens durch das Handhabungs- werkzeug 36 gehalten werden. Weiterhin kann eine zusätzliche (oder alleinige) Fixierung des Bauelementes 26 durch ein preapplied underfill (37) realisiert werden.

Zur Herstellung der Lötverbindung zwischen Bauelement 26 und Substrat 29 wird mittels des Wärmeübertragungsmediums 16 im Reparaturlötkopf 12 solange Wärme in das Substrat 29 einge- leitet, bis die Lotdepots zwischen den Bauelementen 26 und dem Substrat 29 (welche auf dem Bauelement 26 oder dem Sub- strat 29 vorgesehen sein können) zu den dargestellten Lötver- bindungen 27 umgeschmolzen werden. Anschließend kann sowohl der Reparaturlötkopf 12 als auch das Handhabungswerkzeug 36 von der montierten Baugruppe entfernt werden.