[发明专利]用于制造耐高温无铅焊点的方法以及耐高温无铅焊点

说明书

本发明涉及一种用于在电路板(1)与部件(2；2b)之间产生耐高温无铅焊点(7；71)的方法，其中，使用具有复合材料的无铅焊料预成型件(3；3b)，该复合材料具有基本上分层布置的第一复合部件(VK1)；并且其中，所述部件(2；2b)在热棒选择性焊接过程中用焊料预成型件(3；3b)焊接。本发明还涉及一种耐高温无铅焊点(7；71)和一种用于确定和/或监控具有耐高温焊点(7；71)的介质的过程变量的自动化技术的现场设备(8)。

技术领域

本发明涉及一种用于在印刷电路板与部件之间创建耐高温无铅焊点的方法。本发明还涉及耐高温无铅焊点以及具有耐高温无铅焊点的自动化技术的现场设备。

背景技术

焊接是通过熔化焊料(熔融焊接)或通过界面处的扩散(扩散焊接)获得整体接头的热过程。在各种各样的实施例中，由Endress+Hauser集团生产和销售的自动化技术现场设备中使用了其上焊接有部件的印刷电路板。原则上，在本申请的范围内，用于确定和/或监控过程变量的所有测量设备被称为现场设备，该过程变量被用于接近过程和供应或过程过程相关信息。例如，这些是用于记录相应过程变量(诸如填充水平、流量、压力、温度、pH值和电导率)的填充水平测量设备、流量计、压力和温度测量设备、pH氧化还原电位计、电导率计等。在现场设备中，由于某些部件或其焊点靠近过程使用，所以对它们施加了特别高的要求，因为它们例如本质上直接经受环境温度。

从现有技术中已知不同的焊接方法，其选择通过应用来确定(特别是待焊接的部件、焊料和/或在预期使用期间存在的温度范围)。根据焊料的液相线温度执行分类：在液相线温度低于450℃时，根据定义，存在所谓的软焊点；从450℃开始，这被称为硬焊点，因为后者通常具有较高的机械强度。

在工业生产线中广泛用于生产印刷电路板的焊接方法是回流焊，其中，所谓的表面安装设备(简称：SMD部件)利用其触点直接焊接到所提供的端子。为此，借助于拾取放置机器将SMD部件机械地放置在印刷电路板上的设置有焊剂的触点上，并在回流焊炉中使用回流焊过程进行焊接。这样，同时创建多个焊点，通常是软焊点。

除了SMD部件之外，还存在由于其功能而具有较大尺寸的特殊部件。这些部件优选地被设计为通孔技术部件-简称为THT部件。THT部件通常以波峰焊过程进行焊接。在此过程中，印刷电路板越过所谓的焊料波，该焊料波是通过将液态焊料泵送穿过狭窄间隙而生成的。

为了将THT部件集成到由大量SMD部件主导的制造过程中，优选地使用例如在专利说明书DE10211647B4中描述的已知为背面回流焊的方法。利用背面回流焊，在共享的回流过程中，从印刷电路板的第二表面开始，将布置在第一表面上的THT部件与布置在第二表面上的SMD部件一起倒置地焊接。这使得能够经济有效地生产双面混合组件印刷电路板。

如果并非所有部件都可以集成到共享的回流焊接过程中，则可以使用选择性焊接方法，其中，可以以针对性的方式对焊点进行单独处理。结果，减小了整个组件上的热负荷，并且如果需要，防止已经存在的焊点的熔化。例如，DE102006035528A1公开了对温度敏感的THT部件的选择性波峰焊。选择性波峰焊是前述波峰焊过程的特例。从现有技术中已知的其他选择性焊接方法包括用烙铁进行焊接、光焊接方法(例如使用激光或红外辐射)、感应焊接或借助于微波进行焊接以及热棒选择性焊接方法(其中，将棒压到焊点上，并借助于流过棒的电流实现预定义焊接温度)。例如，由“Eutect”公司制造和销售被设计用于热棒选择性焊接的自动焊接机。

此外，从现有技术中已知在选择性焊接过程的情况下使用焊料预成型件。例如，DE102012200021A1提出使用焊料预成型件，在选择性波峰焊过程中，利用该焊料预成型件焊接THT部件的端子引脚。DE102006021335A1公开了使用焊料预成型件来桥接用于测试目的所需的连接表面。在这种情况下，焊料预成型件具有比回流焊接的部件的焊接温度更高的熔化温度，并因此可以在选择性焊接过程中进行焊接。