DE102004020897A1

DE102004020897A1 - Anordnung aus einer Leiterplatte mit wenigstens einer Anschlußbohrung und einem elektronischen Bauteil sowie Verfahren zur Fixierung eines Anschlußdrahtes oder -Pins eines bedrahteten elektronischen Bauteils in einer Anschlußbohrung einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE102004020897A1
Application number: DE200410020897
Authority: DE
Inventors: Dietmar Birgel; Karl-Peter Hauptvogel
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Die Erfindung dient dazu, bedrahtete elektronische Bauteile auf Leiterplatten so zu fixieren, dass sie beim Bestücken oder beim Transport der Leiterplatten mit den darauf bestückten Bauteilen nicht verrutschen oder sonst wie ihre Position verändern. DOLLAR A Nach der Erfindung wird dazu bei einer Leiterplatte (12) mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen (16, 18) gebildeten und eine Verengung (20) aufweisenden Anschlussbohrung (14) und einem in die Anschlussbohrung (14) gesteckten Anschlussdraht oder -Pin (22; 26) eines elektronischen Bauteils (28) der Anschlussdraht oder -Pin (22; 26) nach dem Durchstecken durch die Anschlussbohrung (14) derart verformt, dass er in der Anschlussbohrung (14) kontrollierbar festgeklemmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus einer Leiterplatte mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrung und einem in die Anschlußbohrung gesteckten Anschlußdraht oder -Pin eines elektronischen Bauteils. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Fixierung eines Anschlußdrahtes oder -Pins eines bedrahteten elektronischen Bauteils in einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrung einer Leiterplatte.
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, mit denen bedrahtete elektronische Bauteile auf Leiterplatten so fixiert werden können, daß sie beim Bestücken oder beim Transport der Leiterplatten mit den darauf bestückten Bauteile zu einer Lötanlage nicht venutschen oder sonst wie ihre Position verändern. Ähnliche Vorrichtungen werden auch gebraucht, um bedrahtete Bauteile mit ungünstiger Massenverteilung während einer Selektivlötung auf der Leiterplatte halten zu können.
Unter bedrahteten Bauteilen sollen hier all solche elektronischen Bauteile verstanden werden, die wenigstens einen Anschlußdraht oder einen Anschlußpin aufweisen, der durch bzw. in eine entsprechende übliche Anschlußbohrung der Leiterplatte gesteckt und an bzw. mit einer gewünschten Kontaktstelle verlötet wird und so die elektrischen Kontaktierung des Bauteils darstellt. Bedrahtete Bauteile in diesem Sinne können daher auch Steckerleisten, Verbindungsdrähte oder -Litzen aber auch Transformatoren und andere aktive bzw. passive elektronische Bauteile sein.
Besonders bei Bauteilen großer Masse oder mit ungleicher Masseverteilung reicht das einfache Ein- bzw. Durchstecken der Anschlußdrähte oder Anschlußpins nicht aus, um eine sichere mechanische Befestigung für die Bauteile beim selektiven Löten oder einem Transport zur oder durch eine automatische Lötanlage zu gewährleisten. Problematisch ist aber auch die sichere Fixierung von Bauteilen mit unregelmäßigen Anschlußpins oder – Drähten, beispielsweise Flachbandanschlüssen.
Beim selektiven Löten hat sich außerdem gezeigt, daß häufig eine Vorrichtung fehlt, die die beschriebenen Bauteile in einer Position fixiert. Vielfach werden auch bedrahtete Bauteile der beschriebenen Art auf holpernden oder ruckenden Transportbändern auf dem Weg zu einer automatischen Lötanlage oder auf dem Weg durch die automatischen Lötanlage aus der Leiterplatte herausgerüttelt. Es sind auch Fälle bekannt geworden, wo die besagten bedrahteten Bauteile in einer Wellenlötanlage durch die Lotwelle aus der Leiterplatte herausgedrückt wurden. Selbst wenn die Bauteile unter den angegebenen ungünstigen Bedingungen nicht vollständig aus der Leiterplatte herausfallen, kann es passieren, daß sie eine unerwünschte Lage oder Position auf der Leiterplatte einnehmen, für das Löten problematisch oder sogar schädlich sein kann.
Um diesen Problemen abzuhelfen, wurden bisher die in Frage kommenden Bauteile beispielsweise auf die Leiterplatte geklebt oder mit mechanischen, beispielsweise Snap-In-Halterungen auf der Leiterplatte gehalten. Diese Verfahren sind jedoch aufwendig und mit zusätzlichen Kosten verbunden, da sie zusätzliche Teile und einen extra Arbeitsschritt zum Plazieren dieser speziellen Teile erfordern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung aus einer Leiterplatte mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrung und einem in die Anschlußbohrung gesteckten Anschlußdraht oder -Pin eines elektronischen Bauteils zu schaffen sowie ein Verfahren anzugeben, mit denen die oben beschriebenen Nachteile vermieden und ein kontrolliertes Festklemmen des Anschlußdrahtes oder -pins, auch mit sehr kleinem Durchmesser, ermöglicht werden, ohne daß die betrachteten Bauteile durch Kleben oder zusätzlich auf der Leiterplatte angebrachte Halteelemente befestigt werden müssen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach der Erfindung, die eine Leiterplatte mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisende Anschlußbohrung und einen in die Anschlußbohrung gesteckten Anschlußdraht oder -Pin eines elektronischen Bauteils umfaßt, wobei der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung derart verformt wird, daß er in der Anschlußbohrung kontrollierbar festgeklemmbar ist.
Diese Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung nach der Erfindung, die eine Leiterplatte mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrung und einen in die Anschlußbohrung gesteckten Anschlußdraht oder -Pin eines elektronischen Bauteils umfaßt, wobei der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung derart verformt wird, daß ein Herausziehen des Anschlußdrahtes oder -Pins aus der Anschlußbohrung erschwert oder verhindert wird.
Bei einer besonderen Ausführung der erfindungemäßen Anordnung wird der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken umgebogen.
Bei einer anderen Ausführung der erfindungemäßen Anordnung wird der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken verdrillt.
Bei noch anderen Ausführung der erfindungemäßen Anordnung wird der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken durch Lochen oder Quetschen gespreizt.
Eine weitere Ausführung der erfindungemäßen Anordnung betrifft eine Leiterplatte, bei der die Anschlußbohrung metallisiert ist.
Bei noch einer weiteren Ausführung der erfindungemäßen Anordnung ist die Leiterplatte hybrid-bestückt.
Bei wieder einer weiteren Anordnung nach der Erfindung wird die bestückte Leiterplatte überkopf in einem Reflow-Lötofen gelötet.
Die oben genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Fixierung eines Anschlußdrahtes oder -Pins eines bedrahteten elektronischen Bauteils in einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrung einer Leiterplatte, bei dem nach einem Durchstecken des Anschlußdrahtes oder -Pins durch die Anschlußbohrung ein aus der Anschlußbohrung herausragendes freies Endes des durchgesteckten Anschlußdrahtes oder -Pins derart zu formen ist, daß er in der Anschlußbohrung kontrollierbar festgeklemmbar ist.
Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Fixierung eines Anschlußdrahtes oder -Pins eines bedrahteten elektronischen Bauteils in einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrung einer Leiterplatte, bei dem nach einem Durchstecken des Anschlußdrahtes oder -Pins durch die Anschlußbohrung ein aus der Anschlußbohrung herausragendes freies Endes des durchgesteckten Anschlußdrahtes oder -Pins derart zu formen ist, daß ein Herausziehen des Anschlußdrahtes oder -Pins aus der Anschlußbohrung erschwert oder verhindert wird.
Bei einer besonderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken umgebogen.
Bei einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken verdrillt.
Bei noch anderen Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken durch Lochen oder Quetschen gespreizt.
Bei wieder einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Anschlußbohrung vorab metallisiert.
Eine weitere Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird die Leiterplatte auch mit SM-Bauteilen bestückt.
Die Erfindung ermöglicht, auf einfache Weise eine Fixierung von Anschlußdrähten oder -Pins bedrahteter elektronischer Bauteile in den dazu gehörenden aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen gebildeten und eine Verengung aufweisenden Anschlußbohrungen einer Leiterplatte, insbesondere bei kritischen, sehr dünnen und/oder unregelmäßigen Anschlußdrähten oder -Pins.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer erläutert und beschrieben, wobei auf in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung verwiesen wird. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Anordnung;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Anordnung;
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen Anordnung;
4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführung einer erfindungsgemäßen Anordnung; und
5 die dritte Ausführung der Anordnung nach 3 in einer Überkopf-Position.
Zur Vereinfachung werden in der Zeichnung gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente oder Module verwendet.
In 1 ist eine erste Ausführung einer Anordnung 10 nach der Erfindung dargestellt. Eine Leiterplatte 12, die im Schnitt dargestellt ist, weist eine Anschlußbohrung 14 auf zur Aufnahme eines Anschlußpins oder Anschlußdrahtes eines elektronischen Bauteils 28 (siehe dazu auch 5). In 1 ist zur Vereinfachung eine Leiterplatte mit nur einer Anschlußbohrung 14 gezeigt; es ist dem Fachmann aber klar, daß eine solche Leiterplatte 12 üblicherweise mehr als eine Anschlußbohrung enthalten kann. Außerdem können auf der Leiterplatte 12 auch noch andere Anschlußbohrungen gleicher oder anderer Arten als die dargestellte Anschlußbohrung 14 vorhanden sein.
Die betrachtete Anschlußbohrung 14 nach der Erfindung wird mit aus einer ersten und einer zweiten Sacklochbohrung 16 und 18 gebildet, die zwei gegenläufig zueinander und von verschiedenen Seiten der Leiterplatte 12 her gebohrt worden sind. Die Sacklochbohrungen 16 und 18 durchdringen sich nur in ihrem Grund bilden dadurch einen ringförmige Verengung 20 in der Anschlußbohrung 14. Bei Bedarf kann der Durchgang durch die ringförmige Verengung 20 noch durch eine dritte, durchgehende Bohrung mit einem gewünschten kleineren Durchmesser optimiert werden.
Ein durch die Durchdringung der Sacklochbohrungen 16, 18 bewirkter Durchgang im Bereich der Verengung 20 ist kleiner als der Durchmesser der Sacklochbohrungen 16, 18. Ein durch die Anschlußbohrung 14 gesteckter Anschlußdraht bzw. Anschlußpin eines Bauteils wird in der Anschlußbohrung 14 festgeklemmt, sofern der Durchmesser des Anschlußdrahts oder -Pins größer ist als der Durchgang durch die Verengung 20.
Bei einem Anschlußdraht in Form einer flachen Litze 22, wie sie in 1 dargestellt ist, ist jedoch häufig der Durchmesser bzw. die größste Breite der Litze 22 kleiner als der Durchgang durch die Verengung 20. Um auch solche Litzen 22 sicher und kontrollierbar in der Anschlußbohrung 14 zu befestigen, schlägt die Erfindung daher vor, die Litze 22 nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung 14 derart zu verformen, daß sie in der Anschlußbohrung 14 kontrollierbar festgeklemmt wird. Die einfachste Weise, eine solche Deformation zu realisieren, besteht darin, die Litze 22 nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung 14 zu verdrillen. Ein dadurch entstandener verdrillter Bereich 24 ist breiter als die Litze 22 selbst, so daß ein Herausfallen der Litze 22 wegen der engeren Verengung 20 in der Anschlußbohrung 14 verhindert wird, auch wenn die mit dieser Litze 22 bestückte Leiterplatte 12 so herum gedreht wird, daß die Litze 22 nach unten hängt, also quasi in einer Überkopf-Anordnung.
Ein anderes Beispiel, erfindungsgemäß den bereits in 2 dargestellten und oben beschriebenen Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 in der Anschlußbohrung 14 kontrolliert zu befestigen und gegen Herausrutschen zu sichern, ist in 3 dargestellt. Auch hier ist an sich der Durchmesser des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 kleiner als der lichte Durchgang durch die Verengung 20 im Innern der Anschlußbohrung 14. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 dadurch deformiert, daß er nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung 14 gequetscht und damit gespreizt wird. Ein dadurch entstandener gequetschter und gespreizter Bereich 32 ist dann breiter als der Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 selbst, so daß ein Herausfallen des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 wegen der engeren Verengung 20 in der Anschlußbohrung 14 verhindert wird, auch wenn die Leiterplatte 12, die mit einem Bauteil 28 (siehe 5) mit diesem Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 bestückt ist, so herum gedreht wird, daß das Bauteil 28 nach unten in einer Überkopf-Anordnung hängt.
Eine weitere Verbreiterung des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 kann nach der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Anschlußdraht oder -Pin 26 nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung 14 durch Lochen gespreizt wird. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 4 dargestellt. Ein dadurch entstandener gelochter und gespreizter Bereich 34 ist breiter als der Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 selbst, so daß ein Herausfallen des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 wegen der engeren Verengung 20 in der Anschlußbohrung 14 verhindert wird, auch wenn die Leiterplatte 12, die mit einem Bauteil 28 (siehe 5) mit diesem Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 bestückt ist, so herum gedreht wird, daß das Bauteil 28 nach unten in einer Überkopf-Anordnung hängt.
5 verdeutlicht am Beispiel der erfindungsgemäßen Ausührungsform der Anordnung 10 nach der 3 wie die Erfindung ein Herausrutschen des deformierten Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 aus der Anschlußbohrung 14 verhindert wird, wenn die mit einem Bauteil 28 mit diesem Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 bestückt ist, so herum gedreht wird, daß das Bauteil 28 nach unten in einer Überkopf-Anordnung hängt. Diese Anordnung 10 ist besonders dann sinnvoll, wenn die Leiterplatte 12 mit überkopf, also nach unten hängenden bedrahteten Bauteilen, beispielsweise wie das in 5 dargestellte Bauteil 28, in einem Reflowofen gelötet wird.
Der gequetschte und gespreizte Bereich 32 ist breiter als der Anschlußdraht bzw. Anschlußpin 26 selbst, so daß ein Herausfallen des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 wegen der engeren Verengung 20 in der Anschlußbohrung 14 verhindert wird. Wie in der 5 dargestellt, liegt in der Überkopf-Anordnung der gequetschte und gespreizte Bereich 32 des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 auf der kragenförmigen Schulter der Verengung 20 in der Anschlußbohrung 14 auf und verhindert ein Herausrutschen des Anschlußdrahts bzw. Anschlußpins 26 aus der Anschlußbohrung 14. Dadurch kann das Bauteil 28 nicht aus bzw. von der Leiterplatte 12 fallen.
Die in den 1–5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung 10 nach der Erfindung eignen sich besonders gut für ein Löten hybrid-bestückter Leiterplatten 12 nach dem sogenannten Backside-Reflow-Verfahren in einem Reflow-Lötofen. Dazu werden die sowohl mit SMD-Bauteilen als auch mit bedrahteten Bauteilen bestückten Leiterplatten 12 derart durch den Ofen transportiert und gelötet, daß die bedrahteten Bauteile 28 unterhalb der Leiterplatte 12 angeordnet sind und durch die Leiterplatte gegenüber der von oben auf die Lötseite 36 (siehe dazu 5) einwirkende Wärmeenergie abgeschirmt sind. Es ist dem Fachmann klar, daß die Überkopf-Anordnung neben dem beschrieben Lötvorgang im Reflowofen auch für ein selektives Löten des bedrahteten Bauteils 28 mit einem Lötkolben dienen kann.
Um den Lötvorgang zu optimieren, empfiehlt es sich, die in den 1–5 dargestellte und aus zwei Sachlochbohrungen 16, 18 gebildete Anschlußbohrung 14 zu metallisieren.

Claims

Anordnung aus einer Leiterplatte (12) mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen (16, 18) gebildeten und eine Verengung (20) aufweisenden Anschlußbohrung (14) und einem in die Anschlußbohrung (14) gesteckten Anschlußdraht oder -Pin (22; 26) eines elektronischen Bauteils (28), dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (22; 26) nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung (14) derart verformt wird, daß er in der Anschlußbohrung (14) kontrollierbar festgeklemmbar ist.
Anordnung aus einer Leiterplatte (12) mit wenigstens einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen (16, 18) gebildeten und eine Verengung (20) aufweisenden Anschlußbohrung (14) und einem in die Anschlußbohrung (14) gesteckten Anschlußdraht oder -Pin (22; 26) eines elektronischen Bauteils (28), dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin nach dem Durchstecken durch die Anschlußbohrung (14) derart verformt wird, daß ein Herausziehen des Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) aus der Anschlußbohrung (14) erschwert oder verhindert wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (26) nach dem Durchstecken umgebogen wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (22) nach dem Durchstecken verdrillt wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (26) nach dem Durchstecken durch Lochen gespreizt wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (26) nach dem Durchstecken durch Quetschen gespreizt wird.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrung (14) metallisiert ist.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (12) hybrid-bestückt ist.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bestückte Leiterplatte (12) überkopf in einem Reflow-Lötofen gelötet wird.
Verfahren zur Fixierung eines Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) eines bedrahteten elektronischen Bauteils (28) in einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen (16, 18) gebildeten und eine Verengung (20) aufweisenden Anschlußbohrung (14) einer Leiterplatte (12), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Durchstecken des Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) durch die Anschlußbohrung (14); und b) verformen des aus der Anschlußbohrung (14) herausragenden freien Endes des durchgesteckten Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) derart, daß er in der Anschlußbohrung (14) kontrollierbar festgeklemmbar ist.
Verfahren zur Fixierung eines Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) eines bedrahteten elektronischen Bauteils (28) in einer aus zwei gegenläufigen Sacklochbohrungen (16, 18) gebildeten und eine Verengung (20) aufweisenden Anschlußbohrung (14) einer Leiterplatte (12), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Durchstecken des Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) durch die Anschlußbohrung (14); und b) verformen des aus der Anschlußbohrung (14) herausragenden freien Endes des durchgesteckten Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) derart, daß ein Herausziehen des Anschlußdrahtes oder -Pins (22; 26) aus der Anschlußbohrung (14) erschwert oder verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (26) nach dem Durchstecken umgebogen wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (22) nach dem Durchstecken verdrillt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (26 ) nach dem Durchstecken durch Lochen gespreizt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht oder -Pin (26) nach dem Durchstecken durch Quetschen gespreizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrung (14) vorab metallisiert wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (12) auch mit SM-Bauteilen bestückt wird.