DE3888488T2

DE3888488T2 - Eine auf einer integrierten druckplatte durch löten befestigte nadel.

Info

Publication number: DE3888488T2
Application number: DE3888488T
Authority: DE
Inventors: Stig Ernolf; Bjoern Kassman; Karl-Gustaf Olsson; Rolf Olsson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2008-05-19
Also published as: FI93911C; SE457838B; IE63145B1; DK62789D0; WO1988010015A1; FI890345A0; TNSN88054A1; EP0321525B1; DK62789A; BR8807087A; GR880100378A; SE8702441D0; EG18423A; MX169273B; AU601060B2; DK163851B; SE8702441L; DK163851C; US5000691A; KR890702281A

Description

Die Erfindung betrifft einen durch einen Lötvorgang an einer gedruckten Leiterplatte (PCB) befestigten Stift zum Verbinden elektrischer Leiter mit dem PCB, wobei der Stift einen ersten, an einer Metallbeschichtung PCB angelöteten ersten Teil sowie einen zweiten Teil hat, mit dem der elektrische Leiter in Verbindung treten kann, wobei beim Anlöten des Stiftes ein Flußmittel verwendet wird, das die Oberfläche des Stiftes benetzt und von der Lötstelle wegkriecht, und wobei die Querschnittsabmessung des zweiten Teil des Stiftes großer ist als die Querschnittsabmessung des ersten Teils des Stiftes, so daß zwischen den beiden Teilen des Stiftes eine Schulter gebildet wird.
Zum Verbinden elektrischer Leiter mit PCBs werden Stifte in vielen Anwendungen verwendet, wobei die Stifte an die PCB angelötet sind. Beim Löten wird ein Flußmittel verwendet, das den Stift benetzt und längs seiner Oberfläche kriecht. In diesen Fällen ist es ein bekanntes Problem, daß das Flußmittel während des Lötvorganges zum oberen Teil des Stiftes kriechen kann, wo die angeschlossenen, elektrischen Leitungen sind. Das Flußmittel kann dort chemisch auf einen integrierten Schaltkreis einwirken, der beispielsweise mit Hilf eines Stiftes angeschlossen ist oder das Flußmittel kann einien Kontaktwiderstand zwischen dem Stift und einem auf ihm gleitenden Schiebekontakt erzeugen. Um das Flußmittel daran zu hindern, längs des Stiftes zu kriechen, ist bereits vorgeschlagen worden, rund um den Stift eine dichte Abdeckung anzuordnen, wie dies beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-A-3 414 343 beschrieben tst. In dieser Druckschrift ist ein isolierendes Gehäuse mit Stiften fur einen elektrischen Anschluß beschrieben, wobei die Stifte in Löchern in den Wänden des Gehäuses befestigt sind. Jeder Stift hat einen quer verlautenden Vorsprung, der in das entsprechende Loch in dem Gehäuse eingepreßt ist. Es wurde jedoch festgestellt, daß es schwierig ist, auf diesem Wege einen vollständig dichten Verschluß zu erzielen und aus diesem Grunde ist vorgeschlagen worden, den Verschluß noch weiter mit Hilfe eines Klebers oder eines Lackes zu verschließen. Mit Hilfe dieser Dichtungsvorrichtungen ist jedoch kein vollständig abgedichteter Verschluß erzielt worden und das Flußmittel ist durch die Kapillarwirkung dennoch durch den Verschluß hindurchgekrochen.
Erfindungsgemäß ist das oben genannte Problem mit Hilfe eines Stiftes gelöst worden, der so ausgebildet ist, daß er dem Kriechen des Flußmittels längs der Oberfläche des Stiftes bis zur Anschlußstelle der elektrischen Leiter entgegenwirkt. Die Erfindung hat diejenigen Unterscheidungsmerkmale, die in den beigefügten Ansprüchen offenbart sind.
Es wird nun eine Ausführungsform der Erfinding im einzelnen in Verbindung mit den beigeftigten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ist ein Querschnitt, der ein PCB und einen Stift bei einer bekannten Ausführungsform darstellt;
Fig. 2 ist ein Querschnitt, der ein PCB mit erfindungsgemäßen Stiften darstellt;
Fig. 3 ist ein Querschnitt, der eine Einzelheit des erfindungsgemäßen Stiftes darstellt; und
Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stiftes.
In Fig. 1 ist ein bekannter Stift 1 dargestellt, mit dessen Hilfe ein elektrischer Leiter 2 mit den elektrischen Leitern 3 eines PCB 4 verbunden ist. Der letztere ist in bekannter Weise aus isolierenden Materiallagen 5 aufgebaut, auf denen die Leiter 3 angeordnet sind. Die Leiter 3 der verschiedenen Lagen 5 sind mit Metail-Lötfahnen 6 verbunden, die untereinander über ein Metallrohr verbunden sind, das durch die gedruckte Leiterplatte hindurchgeht. Dieses Rohr wird durch ein Loch erzeugt, das in die PCB durch die Metall-Lötfahnen 6 hindurchgebohrt wird, woraufhin die Innenseite des Loches mit Metall beschichtet wird. Der elektrische Leiter 2 ist mit dem Stift 1 mit Hilfe eines Gleitkontakts 8 verbunden, der mit einer Feder-Vorspannung gegen den Stift 1 anliegt. Der Stift ist in einem Halteteil 9 aus Kunststoffmaterial festgehalten, das darüber hinaus mehrere, nicht dargestellte Stifte festhält, die mit der gedruckten Leiterplatte 4 verbunden sind. Der Stift 1 wird in das Rohr 7 hineingedrückt und um eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Stift 1 und dem Rohr zu erzielen, wird der Stift im Rohr mit einem Lötmetall 10 angelötet. Zum Löten wird der Stift 1 in das Rohr eingeschoben und danach wird die Innenseite des Rohres 7 und der Stift 1 mit einem Flußmittel beschichtet; danach wird die Unterseite des PCB 4 in ein Bad geschmolzenen Lötmetalls abgesenkt. Während des Lötvorganges wird das Flußmittel erhitzt und wird durch das Lötmetall 10 weggedrückt und kriecht längs der Oberfläche des Stiftes 1, wie dies durch die Pfeile P in Fig. 1 angedeutet ist. An derjenigen Stelle, an der der Stift im Halteteil 9 angebracht ist, sind zwischen dem Stift 1 und dem Halteteil 9 schmale Lücken 12 vorgesehen, durch die das Flußmittel hindurchkriechen kann. Das Flußmittel erreicht auf diese Weise die Flasche 11, gegen die der Gleitkontakt 8 anliegt und das Flußmittel führt dort zu einem Kontaktwiderstand zwischen dem Stift 1 und dem Gleitkontakt 8. Es wurde als sehr schmierig angesehen, den Halteteil 9 so auszubilden, daß eine vollständig abgedichtete Verbindung zwischen dem Stift und dem Halteteil erzielt wird, die das Flußmittel daran hindern könnte, den oberen Teil des Stiftes zu erreichen.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße PCB 4 mit Stiften 21 dargestellt, wobei diese Stifte so ausgebildet sind, daß sie der Bewegung des Flußmittels längs des Stiftes entgegenwirken. Die elektrischen Leiter 2 sind mit den elektrischen Leitern 3 auf der gedruckten Leiterplatte 4 über den Stift 21 verbunden, der im Halteteil 9 festgehalten wird. Wie dies in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist, sind die Leiter 3 der PCB mit Metall-Lötfahnen 22 verbunden, die untereinander über ein Metallrohr 23 verbunden sind, das durch die PCB 4 hindurchreicht. Der Stift 21 hat einen ersten, langgestreckten und gleichförmig dicken Teil 24, der in das Metallrohr 23 hineingedrückt und an ihm mit Hilfe eines Lötmetalls 25 befestigt ist. Die elektrischen Leiter 2 sind mit Gleitkontakten 8 angeschlossen, die gegen die Flächen 29 eines zweiten, langgestreckten und gleichförmig dicken Teiles 26 des Stiftes 21 anliegen. Der Durchmesser d2 des zweiten Teiles 26 ist größer als der Durchmesser d1 des ersten Teiles. Im Mitteiteil des Stiftes 1 vergrößert sich der erste Teil 24 auf dem gesamten Umfang des Stiftes 21 so, daß eine Schulter 27 gebildet wild. Das Verhältnis zwischen den Durchmessern d1 und d2 ist weniger als 3:4 und die Schulter 27 hat eine Ausdehnung in Längsrichtung des Stiftes, die geringer ist als der Unterschied zwischen den beiden Durchmessern. An den Verbindungsstellen zwischen der Schulter 27 und den Teilen 24 und 26 des Stiftes hat dieser scharfe Kanten 30, die das Flußmittel daran hindern, vorbeizukriechen, wie dies unten erläutert werden wird.
Eine Teilschnittansicht des Stiftes 21 und der PCB 4 ist in Fig. 3 dargestellt. Das innere des Rohres 23 und der erste Teil 24 des Stiftes sind mit einem Flußmittel 28 beschichtet, das während des Lötvorganges die Oberfläche des ersten Teiles 24 benetzt und nach oben kriecht, wie dies durch die Pfeile P1 dargestellt ist. Durch Versuche wurde gefunden, daß das Kriechen des Flußmittels durch die Kanten 30 der Schulter 27 erschwert wird. Während des Lötvorganges findet an der unteren Kante eine Ansammlung von Flußmittel statt. Wenn die Menge des angesammelten Flußmittels eine bestimmte Größe erreicht hat, dann beginnt das Flußmittel längs der Oberfläche der Schulter 27 zu kriechen und an der oberen Kante wird eine neue Ansammlung von Flußmittel gebildet. Der Aufbau dieser Ansammlungen von Flußmittel erfordert eine so lange Zeit, daß der Loötvorgang abgeschlossen werden kann. und daß die Temperatur des Stiftes 21 so absinken kann, daß das Flußmittel genügend Zeit hat, sich zu verfestigen. Die Schulter wirkt auf diese Weise dem Kriechen des Flußmittels nach oben auf den zweiten Teil 26 des Stiftes bis zu den Eingriffsflächen 29 für den Gleitkontakt 8 entgegen. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt die Schulter 27 von der obersten Metall-Lötfahne 22 entfernt und hat in Zusammenarbeit mit dieser keine Abdichtfunktion. Dadurch, daß die Schulter von der Lötfahne in einem gewissen Abstand angeordnet ist, wird die Wärmeleitung zum oberen Teil 26 des Stiftes 21 verzögert und die Abkühlung des Stiftes wird erleichtert. Dies trägt zu einer Verfestigung des Flußmittels 28 bei und hindert das Flußmittel daran, zu den Kontaktflächen 29 zu kriechen.
In Fig 4 ist eine alternative Ausführungsform des oben beschriebenen Stiftes dargestellt. Ein Stift 31 hat einen ersten, länglichen, gleichförmig dicken Teil 32 und einen zweiten, länglichen Teil 33 mit einem Vorsprung 34, der um den gesamten Umfang des Stiftes 31 herumläuft. Der erste Teil 32 ist dazu bestimmt, in ein Loch der PCB 4 eingedrückt und dort verlötet zu werden. Der Vorsprung 34 bildet eine Schulter 35, die verhindert, daß das Flußmittel, das während des Lötvorganges erhitzt worden ist, längs des zweiten Teiles 33 des Stiftes 31 nach oben kriechen kann, wie dies in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist.
Die oben beschriebenen Stifte 21 und 31 können so geformt sein, daß sie den deutschen DIN-Normen entsprechen in denen die jeweiligen zweiten Teile 26 und 33 der Stifte einen rechteckigen Querschnitt haben mit Abmessung d2 = 0,6 mm, um mit genormten Gleitkontakten 8 verbunden zu werden. Der Abstand d3 zwischen den Stiften ist ebenfalls genormt. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der erste, schmale Teil des Stiftes 21 in den Fig. 2 und 3 rechteckig mit einer Querschnittsabmessung d1 von 0,3 mm und mit einem zweiten Teil 26, der sich gegenüber dem ersten Teil 24 längs des gesamten Umfanges des Stiftes nach außen erstreckt. Unabhängig von den oben beschriebenen Eigenschaften hat diese Ausführungsform den Vorteil, daß der Durchmesser der Lötfahne 21 geringer ist als der Durchmesser der Lötfahne 6 für den bekannten Stift 1 gemäß Fig. 1. Dies führt dazu, daß der Abstand zwischen den äußeren Kanten der Lötfahnen 22 relativ groß ist und daß zwischen den Lötfahnen eine relativ große Anzahl von Leitern 3 auf der PCB 4 Platz hat. Dies wiederum führt dazu, daß die Anzahl der Lagen 5 der PCB 4 relativ klein sein kann, wodurch diese billig wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Stifte in die Löcher in der PCB hineingedrückt worden. Für Fachleute ist jedoch klar, daß die Erfindung auch auf Stifte angewendet werden kann, die an der Oberfläche einer PCB angelötet sind.

Claims

1. Durch einen Lötvorgang an einer gedruckten Leiterplatte PCB (4) befestigter Stift zum Anschließen elektrischer Leiter an der PCB (4), wobei der Stift einen ersten Teil (24, 32) hat, der an einer Metallbeschichtung (22) auf der PCB angelötet ist sowie eine zweiten Teil (26, 34), mit dem die elektrischen Leiter in Kontakt kommen können, wobei zum Verlöten des Stiftes ein Lötmittel verwendet wird, das die Oberfläche des Stiftes benetzt und von der Lötstelle wegkriecht, wobei der Querschnittsdurchmesser des zweiten Teiles (26, 34) des Stiftes (21, 31) großer ist als der Querschnitts-Durchmesser des ersten Teiles (24, 32) des Stiftes (21, 31) und wobei zwischen den beiden Teilen (26, 34; 24, 32) eine Schulter (27, 35) gebildet wird, wobei der Stift (21, 31) ferner zwischen der Schulter (27, 35) und wenigstens einem der ersten (24, 32) oder zweiten (26, 34) Teile des Stiftes einen Übergang mit einer scharfen Kante (30) hat, die ihrerseits dem Kriechen des Flußmittels (23) längs der Oberfläche des zweiten Teiles (26, 34) des Stiftes (21, 31) entgegenwirkt.

2. Durch einen Lötvorgang an einer gedruckten Leiterplatte befestigter Stift nach Anspruch 1, wobei die Schulter (27, 35) von der Metallbeschibtung (22, 23) auf der PCB (4) entfernt ist.

3. Durch einen Lötvorgang an einer gedruckten Leiterplatte befestigter Stift nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Schulter (27, 35) sich um den gesamten Umfang des Stiftes (21, 31) herum erstreckt.

4. Durch einen Lötvorgang an einer gedruckten Leiterplatte befestigter Stift nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Metallbeschichtung (22, 23) ein Rohr (23) umfaßt, das durch die PCB (4) hindurchgeht wobei der erste Teil (24, 32) des Stiftes (21, 31) länglich und gleichförmig dick ist und sich in das Rohr (23) hinein erstreckt.