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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Anschlußvorrichtung und auf ein zugehöriges Herstellungsverfahren.
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Um elektrische Bauteile, Hybridschaltkreise oder vielschichtige
elektronische Schaltkreise mit einer elektronischen
Hauptleiterplatte zu verbinden, wird eine Anordnung benutzt, bei
der Anschlußfahnen oder "Kontakte", die Verbindungsklammern
bilden, mit regelmäßigem Abstand angeordnet werden, wonach die
Teile, die die Verbindungsklemmen dieser Kontaktfahnen bilden, an
die Bauteile oder vorgenannten Schaltkreise weich oder hart
angelötet werden.
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Derartige Kontakte, die von den angelsächischen Fachleuten auch
"lead frame" genannt werden, liegen im allgemeinen in Form von auf
Trommeln mit großem Durchmesser aufgerollten Bändern vor, die dazu
geeignet sind, mit automatischen Maschinen zum gleichzeitigen
Einsetzen und Löten von gedruckten Schaltkreisen auf Kontaktbänder
oder Bereiche der Kontaktbänder verwendet zu werden.
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Aus Gründen der zuverlässigkeit und Produktivität verlief die
Entwicklung der elektrischen Verbindungsvorrichtungen mit
Kontaktfahnen in der Weise, daß in der Nähe einer jeden
Verbindungsklemme eine vorbestimmte Menge von Hartlot oder
Weichlot angeordnet wurde. Auf diese Weise genügt es, nachdem die
Kontaktklemmen auf das Bauteil oder den entsprechenden Schaltkreis
aufgesetzt wurden, die vorbestimmte Menge des Hartlots oder
Weichlots zu schmelzen, so daß dieser Werkstoff in eine gewünschte
Gestalt fließt und beim Abkühlen eine endgültige elektrische
Verbindung herstellt.
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In der Druckschrift US 4.900.279 ist ein Weichlöt- oder
Hartlötkontakt beschrieben, der aus einem Kontaktelement und einem
mit dem Element verbundenen Kontaktarm besteht. Der Arm umfaßt
einen Fuß mit einem zentralen Kontakt, der sich oberhalb des Fußes
erstreckt und eine Lotschicht auf dem Fuß. Die Lotschicht ergibt
eine schwache Bedeckung auf dem Kontakt, der den erhöhten Punkt
des Arms bildet, wohingegen die Dicke mit der Entfernung vom
Kontakt zunimmt, um eine Weichlot- oder Hartlotmasse zu bilden,
die dazu geeignet ist, eine Verbindung mit dem Kontakt
herzustellen, wenn der Arm erhitzt wird.
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Der Kontakt kann auch in Form einer elastischen Klemme mit zwei
gegenüber liegenden Kontaktarmen ausgebildet sein.
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In der Druckschrift US 5.015.206 ist ein Weichlöt- oder
Hartlötkontakt beschrieben, der ein Kontaktelement und einen
ersten, mit dem Element verbundenen Arm aufweist. Der Arm weist
einen ebenen Fuß mit gegenüberliegenden Rändern und eine damit
zusammenhängende Weichlot- oder Hartlotmasse auf, die eine dünne
und flache Lotbeschichtung, die vollständig mit dem Fuß verbunden
ist und ein Paar Lotvorratsmengen umfaßt, die sich entlang den
Rändern des Fußes erstrecken und nur mit der dünnen
Lotbeschichtung verbunden sind.
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Diese bekannten Vorrichtungen sind zufriedenstellend für die
üblichen Abstände und Anordnungsschrittweiten, sind jedoch aus
folgenden Gründen nicht für eine weitergehende Miniaturisierung
und zum Engerstellen der Anordnungsschrittweiten geeignet:
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Im Moment des Schmelzens des Weich- oder Hartlots kann der eine
elastische Klemme bildende Kontakt entsprechend der Druckschrift
US 4.900.279 auf der geschmolzenen Oberfläche der dünnen
Beschichtung, die sich am Kontakt auf dem erhöhten Punkt des Armes
befindet, gleiten oder sich verschieben.
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Im Moment des Schmelzens des Weich- oder Hartlots kann sich die
elastische Klemme der Druckschrift US 5.015.206 auf der dünnen und
ebenen Lotbeschichtung verschieben. Des weiteren dürfen die
Lotvorratsmengen keinerlei Vibration unterliegen, wenn sie
geschmolzen sind, um die Bildung von unerwünschten Kurzschlüssen
zu vermeiden.
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Ziel der Erfindung ist es, den vorerwähnten Nachteilen abzuhelfen
und eine neue Kontaktvorrichtung zu schaffen, die eine im
wesentlichen gleichbleibende Klemmung des Teils, der die Klemme
bildet, aufrechterhält und die eine Lotmenge aufweist, die so
angeordnet ist, daß dadurch kein Verschieben des Teils, der die
Klemme bildet, beim Schmelzen hervorgerufen wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer
elektrischen Verbindung mit einem gebogenen Element aus federndem
Material zum elastischen Halten und einer Beschichtung aus einem
verformbaren Material zum Löten oder Hartlöten, das geschmolzen
wird, um eine elektrische Verbindung herzustellen, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Beschichtung aus dem verformbaren
Material im wesentlichen innerhalb der Dicke des federnden
Materials angeordnet ist und sich in einer Nut, die innerhalb der
Dicke des federnden Materials hergestellt ist, befindet.
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Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung,
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- weist die Nut einen flachen Boden und zwei nach außen
auseinander laufende Ränder auf,
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- befindet sich wenigstens einer der Ränder der Nut außerhalb der
elastischen Drucklinie, so daß das verformbare Material von der
Drucklinie mit einer vorgebbaren Entfernung beabstandet ist,
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- ist das verformbare Material zusammen mit dem federndem Material
derart gebogen und ausgestanzt, daß es nicht seitlich über die
elastischen Klemmelemente übersteht,
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- liegt die Vorrichtung als leiterartig ausgebildetes Band mit
Führungs- und Positionierlöchern zum automatischen Einsetzen von
elektrischen Kontakten auf einer Seite eines
Hybridschaltkreises, eines gedruckten Schaltkreises oder
dergleichen vor,
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- wird das verformbare Material nach dem automatischen Einsetzen
geschmolzen, fließt durch Kapillarität und verfestigt sich unter
Bildung der elektrischen Kontakte, die im wesentlichen nicht
über die Klemmelemente hinausragen.
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Gegenstand der Erfindung ist des weiteren ein
Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung zum Herstellen von
elektrischen Verbindungen mit den folgenden Schritten:
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a) Es wird eine Nut in einem Band aus federndem Material
hergestellt,
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b) die Nut wird vollständig mit einem verformbaren Hartlot oder
Weichlot gefüllt,
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c) das Band mit der ausgefüllten Nut wird leiterartig gestanzt und
mit Positionierlöchern versehen,
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d) das beschichtete und gestanzte Band wird gleichzeitig gebogen
und ausgestanzt, um elastische Klemmelemente zu bilden,
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e) das beschichtete, gestanzte, gebogene und ausgestanzte Band
wird auf eine Vorratstrommel gewickelt.
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Schließlich ist noch Gegenstand der Erfindung eine Komponente, ein
Hybridschaltkreis oder ein elektronisches Bauteil, das mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen
Verbindung versehen ist.
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Die Erfindung läßt sich leichter unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen anhand der nachfolgenden Beschreibung
verstehen, die als nicht beschränkendes Beispiel gegeben ist, in
denen:
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Figur 1 schematisch einen ersten Schritt des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens darstellt,
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Figur 2 schematisch einen zweiten Schritt des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens darstellt,
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Figur 3 eine schematische, perspektivische Teildarstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Einsetzstellung zeigt und
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Figur 4 eine schematische, perspektivische Teildarstellung einer
endgültigen, erfindungsgemäßen Anordnung nach dem Weich- oder
Hartlöten zeigt.
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Unter Bezugnahme auf Figur 1 wird ein Band 1 aus einem elastischen
Metall wie Phosphorbronze oder einer Legierung mit ähnlichen
elastischen und elektrischen Eigenschaften in der Weise
bearbeitet, daß sich wenigstens eine Nut 2 ergibt. Die Nut 2 weist
vorzugsweise einen flachen Boden 2a und zwei nach oben schräg
auseinander verlaufende Ränder 2b, 2c auf. Das Herstellen der Nut
erfolgt durch Materialabnahme, z. B. durch Abschälen oder Abhobeln
eines fortlaufenden Werkstoffspanes oder durch Fräsen mittels
eines in seiner Form angepaßten Fräsers.
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Der durch die Nut 2 begrenzte Kanal wird durch eine Lage Zinn 3
kalt und unter Druck oder warm mit einer ausreichenden Menge
gefüllt, um diesen Kanal vollständig auszufüllen. Um dies zu
erreichen, kann beispielsweise ein leichter Überstand des Zinns
mit Bezug auf die Ebene des Bandes 1 vorgesehen sein. Dieser
Überstand ist vorzugsweise geringer als 0,05 mm, um auf diese
Weise ein ständiges Anpressen und Verdichten des Zinns während der
nachfolgenden Verformungs- und Ausstanzarbeitsgänge zu
gewährleisten.
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In der Tat wird das Band 1 während der nachfolgenden
Herstellungsschritte so gebogen, daß das Band 1 benachbart zum
Kanal 2 Biegewinkel, eine U-Form oder eine Polygonalform aufweist,
so daß das Zinn oder ein analoger verformbarer Werkstoff innerhalb
eines Winkels verdichtet wird, indem er gegen den Grund durch den
Teil, der das entsprechende Biegewerkzeug bildet, angepreßt wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als verformbarer und
streckbarer Werkstoff zum Hart- oder Weichlöten reines Zinn
erwähnt. Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch jeden
analogen streckbaren Werkstoff zum Hart- oder Weichlöten, wie
beispielsweise eine Legierung aus 60 % Zinn und 40 % Blei, eine
Legierung, die Silber oder Gold enthält usw.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird durch Ausstanzen und Biegen aus
einem beschichteten Band der der Figur 1 entsprechenden Art ein
Band 4 mit Kontakten 5 erstellt.
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Zu diesem Zweck wird während eines ersten Schritts A das Band 1 so
ausgestanzt, daß eine leiterartige Ausbildung erreicht wird, deren
Ränder 6, 7 von Führungslöchern 8, 9 durchbohrt sind, so daß ein
automatisches Einsetzen von Hybridschaltkreisen mittels einer
bekannten Maschine möglich ist.
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Die Stege 10 dieser leiterartigen Ausbildung weisen einen
verbreiterten Kopf 11 auf, der sich teilweise in den ausgestanzten
Bereich des Kanals 2 erstreckt, der mit dem Hartlot oder Weichlot
beschichtet ist.
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Während eines zweiten Schrittes B wird gleichzeitig ein Biegen und
Stanzen durchgeführt, um eine klemmenartige Ausbildung 12 zu
erzeugen, in der sich das Weichlot oder Hartlot befindet.
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Diese klemmenartige Ausbildung 12 ist geeignet, auf den Rand eines
Hybridschaltkreises, eines Bauelements, das auf der Oberfläche
angeordnet werden soll oder analog gesteckt zu werden.
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Unter Bezugnahme auf die Figur 3 erkennt man, daß ein
Hybridschaltkreis 13 metallisierte Verbindungskontakte 14 aufweist
und verbunden mit einem Kontaktsteg 15 dargestellt ist, dessen
Klemmen 12 auf die metallisierten Verbindungskontakte 14
aufgeschoben sind.
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Die Klemmen 12 üben auf die metallisierten Verbindungskontakte 14
eine im wesentlichen gleichbleibende Klemmkraft aus, die der
elastischen Aufbiegung der Klemme beim Aufschieben entspricht.
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Der verformbare Werkstoff oder Lötwerkstoff 3 ist gegenüber der
Klemmebene P entsprechend der Drucklinie 16 mit einem vorgegebenen
Abstand d zurückversetzt, so daß beim nachfolgenden Schmelzen des
Werkstoffs 3 die Klemmkraft nicht durch das Verflüssigen des
Werkstoffs 3 beeinflußt wird.
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Des weiteren sind die sich erweiternden Ränder 2b, 2c, die die Nut
2 des Werkstoffs 3 begrenzen, mit einem Winkel C zwischen 300 und
600 mit Bezug auf die Ebene P in einer Richtung geneigt, die jeden
Anriß oder jede Spaltbildung beim Aufschieben der Klemmen 12 auf
das Bauteil 13 vermeidet und die das Aufrechterhalten der
Verdichtung des Werkstoffs 3 ohne wesentliches Fließen desselben
innerhalb des Kanals 2 aufrechterhält. Dies gewährleistet ein
vollständiges Ausfüllen des Kanals 2 ohne Hohlraum- oder
Porositätsbildung, die zu Weich- oder Hartlötfehlern führen
können.
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Der Werkstoff 3 zum Weich- oder Hartlöten steht seitlich nicht
über die Klemme 12, mit der er gleichzeitig ausgestanzt und
verformt ist, über. Diese Anordnung vermeidet jeden unerwünschten
seitlichen Kurzschluß, im Gegensatz zum seitlichen Kurzschluß, der
sich aus der Anwesenheit von Werkstoffvorräten in den aus dem
Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ergeben.
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Unter Bezugnahme auf Figur 4 ist erkennbar, daß nach dem Schmelzen
des Werkstoffs 3, dem Löten und dem endgültigen Ausstanzen der
Haltebänder, die die Öffnungen 8 und 9 auf beiden Seiten der
Klemmen 12 aufweisen, die Stege 10 entsprechend einer an die
Montage von Oberflächenelementen (CMS) angepaßten Formgebung
zurückgebogen werden. Der Werkstoff 3 fließt beim Schmelzen durch
Kapillarität und verfestigt sich in einer ersten Stellung
entsprechend der Bildung eines Keils 17, der den Kontakt mit dem
Verbindungskontakt im Inneren der Klemme 12 bildet. Der Keil 17
steht seitlich nicht über die Klemme 12 über.
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Der untere Teil 18 der inneren, zurückgebogenen Ausbildung des
Werkstoffs bleibt an seiner Stelle während des Schmelzens und der
Verfestigung, während der senkrecht gerichtete Werkstoff durch
Kapillarität absinkt und sich in einem Verbindungsblock 19
verfestigt, der seitlich nicht über die entsprechende Klemme 12
hervorsteht.
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Die mit Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschriebene
Erfindung umfaßt ebenfalls jede Formänderung und
Ausführungsabweichung, bei der der verformbare Werkstoff zum
Weich- oder Hartlöten durch Verdichtung im Inneren einer
zurückgebogenen Ausbildung zusammengepreßt wird, bei der die
Ausbildung eine elastische Haltewirkung entsprechend der Wirkung
einer Klemme ausübt und bei der die Linie des mechanischen
Andrucks keine Zwischenbeschichtung aus einem verformbaren
Werkstoff, der dazu bestimmt ist, geschmolzen zu werden, um eine
elektrische Verbindung durch nachfolgendes Verfestigen
herzustellen, aufweist.