SE517944C2 - Förfarande och styrelement för fastsättning av ett mönsterkort på ett element - Google Patents

Description

25 30 ocean 517 944 2 mönsterkortet och elementet, i ett horisontalplan i förhållande till en yttre referensram, för att kunna centrera skruven i hålet och bringa den i ingrepp med överensstämmande gängor i hålet. Om hålets position avviker mer än 0,1 mm kan skruven inte bringas i ingrepp med en överensstämmande, mottagande gänga och den kan också skada komponentkortet och/eller elementet då den tvingas nedåt av skruvmaskinen.

För att säkerställa en tillräckligt noggrann positionering av komponentkortet på elementet pressas separata styrtappar ner i en annan uppsättning hål i elementet. Då komponentkortet styrs mot elementet styr dessa styrtappar komponentkortet med hjälp av en uppsättning överensstämmande styrhål i mönsterkortet. Införandet av en styrtapp i en av de överensstämmande hålen i elementet sker ofta manuellt och styrtappen sätts fast i hålet med hjälp av en presspassning, vilken kräver mycket små toleransgränser för styrtappens kontaktytor och för hålväggen i elementet. Dessutom är elementet, under förutsättning att det är exempelvis ett chassi, ofta ytbelagt med ett beläggningsmaterial för att förbättra den elektriska ledningsförrnågan mellan elementet och komponentkortet. Detta beläggningsmaterial skapar ofta utbuktningar runt kantema mellan styrtapparnas hål och ytan, såväl som utbuktningar på insidan av hålen. För att kunna möjliggöra en lämplig presspassning måste dessa utbuktningar jämnas till. Således genererar små tolerans gränser för styrtapparna och de överensstämmande hålen i elementet högre tillverkningskostnader än styrtappar och hål med större toleransgränser. Dessutom ställer ett manuellt införande stora krav på en arbetare vid införingen av en styrtapp, eftersom presspassningen lätt ger uppkomst till en liten avböjning från styrtappens önskade styrriktriing. Avböjningen kan förorsaka en felaktig positionering av komponentkortet. Givetvis ställs samma krav på en automatisk styrtappsinföringsmaskin, om en sådan skall ersätta arbetaren.

Alternativt, men mindre vanligt, är att elementet är försett med integrerade styrningar avsedda för styrhålen i mönsterkortet. Därmed undviks steget att föra in en styrtapp i ett överensstämmande hål men förorsakar andra nackdelar. Elementet, med vilket komponentkortet skall fastsättas, är ofta gjort av metall för att kunna leda n a a o nu u 10 15 20 25 30 o n : o n. u o o u n. 517 944 3 bort vänne från komponentkortet under användning samt för att förbättra jordning.

Sådana metallelement, såsom ett chassi, framställs i avancerade förprogrammerade automatiska maskiner, såsom en CNC-maskin, vilken är dyr att använda och underhålla. Små detaljer, såsom en utskjutande integrerad styrning på en platt yta, ger upphov till mycket längre, i många fall oacceptabla, tillverkningstider i en CNC- maskin. Dessutom måste större ämnen med råmaterial användas. Även om de två ovan beskrivna alternativa procedurerna hänför sig till fastsättning av ett komponentkort uppkommer samma problem och nackdelar för mönsterkort.

I EP-376659-Al diskuteras ett liknande problem med separata styrtappar beträffan- de flerkontaktskontaktdon som använder en bottenram i vilken styrtappar är press- passade för styrning av ett storskaligt, integrerat kretspaket. Styrtappama tas emot en och en i referenshål formade genom ett mönsterkort, varmed bottenramen positioneras i förhållande till mönsterkortet.

Sammanfattning Det är således ett allmänt ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande och ett styrelement för fastsättning av ett mönsterkort eller ett komponentkort i syfte att komma till rätta med de ovan nämnda precisionsproblemen och nackdelarna.

Ett annat allmänt ändamål är att tillhandahålla ett förbättrat förfarande och styr- element som gör att fastsättningen blir mer effektiv vad gäller kostnader och monteringstid.

Uppfinningen tillhandahåller således ett förfarande för fastsättning av ett mönsterkort på ett element, vari förfarandet innefattar stegen att: montera åtminstone ett styrelement på mönsterkortet innan mönsterkortet styrs i riktning mot elementet, sätta fast styrelementet på mönsterkortet med hjälp av lödning innan 10 15 20 25 30 . . . . . .. ......"2 517 944 4 mönsterkortet styrs i riktning mot elementet, samt positionera mönsterkortet på elementet med hjälp av styrelementet. Således undviks en komplicerad manuell eller automatisk införing av separata styrtappar i elementet, enligt vad som beskrivs i "Beskrivning av känd teknik".

Lämpligtvis innefattar förfarandet dessutom stegen att: positionera åtminstone ett lock ovanpå mönsterkortet med hjälp av styrelementet; och sätta fast mönsterkortet och locket på elementet med hjälp av åtminstone ett fästdon, exempelvis åtminstone en skruv som skruvas in i, med varandra överensståmmande, hål i locket, mönsterkortet och elementet. Härmed uppnås att styrelementet även kan användas för positionering av ett lock, vilket företrädesvis skyddar de väsentliga delarna av mönsterkortet.

Lämpligtvis innefattar förfarandet dessutom stegen att: montera åtminstone en elektronisk komponent på mönsterkortet innan mönsterkortet styrs i riktning mot elementet, och sätta fast den elektroniska komponenten på mönsterkortet med hjälp av lödning. Härmed uppnås att den elektroniska komponenten och styrelementet lämpligtvis utplaceras under samma steg och också löds till mönsterkortet under ett gemensamt steg.

Företrädesvis monteras styrelementet och den elektroniska komponenten med hjälp av en automatisk apparat, såsom en s.k. pick and place-maskin, och den elektroniska komponenten ytmonteras.

Om så behövs innefattar förfarandet stegen att: montera åtminstone en mekanisk komponent på mönsterkortet innan mönsterkortet styrs i riktning mot elementet, och sätta fast den mekaniska komponenten på mönsterkortet med hjälp av lödning. Den mekaniska komponenten monteras med hjälp av en automatisk apparat, såsom en s.k. pick and place-maskin, och den mekaniska komponenten ytmonteras. Härrned uppnås att elektroniska komponenter, styrelement och mekaniska komponenter, 10 15 20 25 30 na n a . u g. on. 517 944 5 såsom skärmar avsedda för elektromagnetism, lämpligtvis utplaceras under samma steg och kan lödas på mönsterkortet under ett gemensamt steg.

Lämpligtvis monteras styrelementet på mönsterkortet genom att det förs in i ett överensstämmande genomgångshål i mönsterkortet. Detta medger större toleransgränser än presspassningen mellan en styrtapp och ett element, såsom nämnts tidigare, eftersom kapilläreffekter från lödpastan under lödningen befrämjar centrering av styrelementet i genomgångshålet.

Uppfinningen tillhandahåller också ett styrelement att användas i förfarandet enligt uppfinningen. Styrelementet innefattar åtminstone en lödyta, vilken företrädesvis är platt, för att kunna sätta fast styrelementet på mönsterkortet genom lödning, och åtminstone en cylindrisk styryta att hoppassas med det överensstämmande genomgångshålet i mönsterkortet.

För att underlätta infóring av styrelementet i ett överensstämmande hål i elementet innefattar styrelementet ett ändparti med en konisk- eller stympad konform.

Lämpligtvis innefattar styrelementet åtminstone en fläns som riktar och positionerar styrelementet i en önskad riktning i förhållande till mönsterkortet då styrelementet placeras i ett hål i mönsterkortet. Dessutom kan flänsen vara väsentligen vinkelrät mot en längsgående axel hos styrelementet och innefattar företrädesvis dessutom lödytan. Dessutom kan flänsen positioneras väsentligen i mitten av styrelementeti den längsgående riktningen av styrelementet.

För att kunna styra exempelvis ett lock placerat på mönsterkortet samt underlätta införing av styrelementet i locket, innefattar styrelementet ett andra ändparti med en väsentligen konisk- eller stympad konforrn.

Om så krävs innefattar ändpartierna åtminstone en slits som delar upp ändpartierna i axiellt utsträckande fingrar som är böjbara väsentligen radiellt inåt. 10 15 20 25 30 n. o ø . o no n 517 94-4 Kort figurbeskrivning Ändamål, fördelar och effekter såväl som särdrag hos föreliggande uppfinning kom- mer nu med lätthet att kunna förstås från den följande detaljerade beskrivningen av ett föredraget förfarande och styrelement, såväl som andra utföringsforrner, då de läses tillsammans med de bifogade ritningama, på vilka: fig. 1 visar ett schematískt blockdiagram av ett föredraget förfarande enligt upp- finningen; fig. 2 visar ett sprängdiagram av ett komponentkort och ett lock som skall mon- teras på en bottenplatta i enlighet med uppfinningen; fig. 3 visar en vy sedd uppifrån av komponentkortet i monterat tillstånd enligt fig. 2; fig. 4 visar en tvärsnittsvy tagen längsmed linjen A-A i fig. 3; fig. 5 visar en perspektivvy av en föredragen utföringsforrn av styrelementet en- ligt uppfinningen; fig. 6 visar en sidovy av den föredragna utföringsformen av styrelementet; fig. 7 visar en planvy av en annan utföringsform av styrelementet; fig. 8 visar en planvy av ytterligare en annan utföringsform av styrelementet; fig. 9 visar en sidovy av ännu en utföringsfonn av styrelementet; fig. 10 visar ett schematiskt blockdiagram av ett förfarande i enlighet med upp- finningen.

Detaljerad beskrivning av utföringsforrner Även om uppfinningen täcker olika modifieringar och alternativa konstruktioner visas föredragna utföringsforrner av uppfinningen på ritningarna och vilka här nedan kommer att beskrivas i detalj. Det bör emellertid förstås att den särskilda beskrivningen samt ritningarna inte är avsedda att begränsa uppfinningen till de visade utföringsformerna. Tvärtom avses omfattningen av den patentsökta upp- finningen innefatta alla modifieringar och alternativa konstruktioner som därmed 10 15 20 25 30 s n o o ao 517 944 7 faller inom andemeningen och omfattningen av uppfinningen såsom den uttrycks i de bifogade patentkraven inklusive deras motsvarigheter.

Fig. 1 visar ett schematiskt blockdiagram av ett föredraget förfarande för att fast- sätta ett mönsterkort på ett element, vari förfarandet är uppdelat i fem principiella steg S1-S5. Innan det första steget har ett mönsterkort 1 framställts och en lödpasta har applicerats på åtminstone en sida av mönsterkortet 1. Ett sådant förfarande är känt inom området och beskrivs därför inte ytterligare.

Steg S1 innefattar montering av styrelement 2 på mönsterkortet 1. Om elektroniska komponenter 3 och mekaniska komponenter 4 skall monteras, exempelvis genom ytmontering, sker detta företrädesvis även i detta steg. De elektroniska komponen- terna 3, de mekaniska komponenterna 4 och styrelementen 2 hämtas från en bandvinda (tape and reel) eller en bricka och placeras på mönsterkortet 1 med hjälp av en automatisk maskin, såsom en "pick and place"-maskin, som hämtar upp de elektriska komponentema 3, de mekaniska komponentema 4 och styrelementen 2 med hjälp av en undertrycksfimktion. Genom att anbringa styrelementen 2 i samma steg som de elektroniska och mekaniska komponentema 3, 4 undviks ett helt steg för att anbringa styrtapparna på ett element 5, med vilket mönsterkortet 1 skall fastsättas. Detta spar monteringstid såväl som en arbetare eller en apparat avsedda att pressa styrtappar in i hål i elementet 5.

I steg S2 löds de elektroniska komponentema 3, de mekaniska komponentema 4 och styrelementen 2. Detta sker företrädesvis samtidigt i en lödugn. Därmed fastsätts styrelementen 2 på mönsterkortet 1 i en lämplig position och ett komponentkort är nu redo för nästa steg.

Steg S3 är positionering av komponentkortet på elementet 5. Ett parti av ett styrele- ment 2 styrs in i ett överensstämmande hål 6 i elementet 5. 10 15 20 25 30 e nu n o | ø nu 517 944 s Steg S4 innebär en positionering av ett lock 7 ovanpå åtminstone en del av komponentkortet. Företrädesvis styr styrelementet 2 locket 7 med hjälp av styrhål 8 (se fig. 4 och nedan) i locket 7 för mottagning av ett parti av styrelementen 2.

Då elementet 5, komponentkortet och locket 7 har positionerats korrekt i förhållande till varandra fastsätter en automatisk skruvmaskin komponentkortet och locket 7 på elementet 5 genom fastskruvning av ett fástdon, exempelvis en skruv eller en bult, i överensstämmande hål i locket 7, komponentkortet och elementet 5. Detta görs i steg S5.

För att bättre förstå huvudkomponentdelama som ingår i uppfinningen visar fig. 2 ett sprängdiagram med: ett mönsterkort 1 med påmonterade elektroniska kompo- nenter 3 och mekaniska komponenter 4, d.v.s. ett komponentkort; två styrelement 2; ett element 5 i form av en metallkylkropp med en bottenplatta 9 och kylflänsar 10; och ett lock 7. Ett styrelement 2 visas åtskilt från komponentkortet, endast i syfte att illustrera att styrelementen 2 är åtskilda element och avsedda för ett självständigt patentkrav; men såsom fastställs ovan löds de på mönsterkortet. Såsom klart och tydligt framgår av fig. 2 eller fig. 4 hör styrelementen 2 ihop med en första uppsättning genomgångshål 11 i mönsterkortet 1. Styrelementen 2 placeras fiån ovan i dessa genomgångshål ll och förhindras att fullständigt passera genom under inverkan av en integrerad fläns 12 på styrelementen 2 (se fig. 5-9). Emellertid bör det inses att förfarandet enligt uppfinningen även medger styrelement 2 att placeras från undersidan och lödas på mönsterkortet 1, i synnerhet om inga elektroniska eller mekaniska komponenter 3, 4 skall monteras. En andra uppsättning genomgångshål 12 i mönsterkortet 1 hör ihop med genomgångshål 14 i locket 7 och med hål 15 i bottenplattan 9. Alla dessa hål 13, 14, 15 används för mottagning av en skruv 16 för fastsättning av locket 7 och komponentkortet på bottenplattan 9.

Fig. 3 visar en vy sedd ovanifrån av positionen för komponentkortet i förhållande till bottenplattan 9 och locket 7, efter att komponentkortet och locket 7 har styrts till deras förutbestämda ändpositioner med avseende på bottenplattan 9. Locket 7 skyd- 10 15 20 25 30 a u I | no .v u. u o | o n o 517 944 9 dar endast de väsentliga delarna av komponentkortet i syfte att spara material vid tillverkning av locket 7 och för att förbättra kylningen av komponentkortet. Om så önskas kan locket givetvis skydda hela komponentkortet eller ett flertal mindre lock kan fastsättas på mönsterkortet l för att täcka endast ett fåtal elektriska komponenter 3. Observera även att förfarandet enligt uppfinningen kan genomföras utan locket 7, d.v.s. endast en fastsättning av komponentkortet på bottenplattan 9 krävs.

Såsom tidigare nämnts och som bäst ses i fig. 4 har styrelementen ett parti inne i en uppsättning hål 6 i bottenplattan 9 och ett annat parti inne i en uppsättning hål 8 i locket 7, då locket 7 och komponentkortet befinner sig vid sina ändpositioner.

Såsom visas i fig. 5 innefattar ett styrelement 2 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen: ett första och ett andra ändparti 17 och 18 med en väsentligen konisk- eller stympad konforrn, en ringformad fläns 12 med två lika stora platta parallella ytor 19 och 20, samt två cylindriska styrytor 21 och 22. Styrelementet 2 är gjort av ett metallstycke eller en metallegering. Flänsen 12 positioneras i mitten av styrelementet 2 i dess längsgående riktning för att skapa ett symmetriskt dubbel- verkande styrelement, d.v.s. de platta parallella ytorna 19, 20 är väsentligen vinkel- räta mot styrelementets 2 längsgående axel. Såsom visas i ñg. 6 är den nedre 20 av de två parallella ytoma en lödyta för kontaktering med den övre ytan hos mönsterkortet 1, men eftersom styrelementet 2 enligt den föredragna utfóringsfonnen är syrmnetrisk spelar det ingen roll vilken av de två änddelama 17, 18 som förs in i bottenplattan 9.

Fig. 7 visar en vy sedd ovanifrån av en annan utföringsfonn av styrelementet 2. Här innefattar åtminstone det övre koniska ändpartiet två slitsar 23, vilka skapar fyra väsentligen likforrniga fingrar 24 som är något böjbara radiellt inåt.

Fig. 8 visar en vy sedd ovanifrån av en annan utföringsfonn av styrelementet 2. Här positioneras fyra flänsar 25 som tillsammans har samma särdrag som den ringfor- made flänsen 12 likvinkligt runt styrelementets 2 längsgående axel samt har samma 10 15 20 25 30 517 944 10 längsgående position i förhållande till varandra. Denna utföringsform ger exempelvis ett lättare styrelement 2. Även om endast två exempel på flänsens form visas bör det inses att flänsen enligt uppfinningen kan anta vilken fonn som helst, såsom kvadratisk, triangulär eller andra mångformiga former. Dessutom behöver ytoma inte vara platta utan kan vara böjda eller krökta för att bilda en önskad lödyta såväl som en godtycklig kontaktyta avsedd för locket 7. Antalet flänsar kan givetvis också väljas till ett godtyckligt antal. Det bör också inses att styrelementet 2 kan vara ihåligt och tunnväggigt för att åstadkomma ett lätt styrelement. Styrytoma 21 och 22 behöver inte heller vara cylindriska; de kan ha en godtyckligt tvärsnittsforrn, såsom en regelbunden eller oregelbunden månghömig fonn.

Fig. 9 visar ett styrelement som kan användas i förfarandet där inget lock 7 positio- neras ovanpå komponentkortet. Styrelementet 2 har endast ett väsentligen koniskt eller stympat koniskt ändparti 26 samt ett cylindriskt styrparti 27. En fläns 12 är här positionerad vid en ände av det cylindriska styrpartiet, men kan givetvis positioneras var som helst längsmed styrelementets 2 längsgående axel så länge som flänsen 12 tjänar ovannämnda syften.

F ig. 10 visar ett andra förfarande enligt uppfinningen innefattande sju steg S11-S17 i de fall locket 6 skall fastsättas på elementet 4. Steg S11 innefattar monteringen av styrelementet 2 på samma sätt som i steg S1. Steg S12 innefattar lödningen av styrelementet 2 på mönsterkortet 1 på samma sätt som i steg S2. Steg S13 irmefattar positioneringen av mönsterkortet 1 på elementet på samma sätt som i S3. Steg S14 innefattar montering, företrädesvis ytmontering, av åtminstone en elektrisk komponent 3 och, om så behövs, åtminstone en mekanisk komponent 4 på mönsterkortet. Efter det, i steg S15, ställs hela komponentkortet innefattande elementet 5, mönsterkortet 1, den elektroniska komponenten 3 och den redan fastlödda styrtappen 2 in i en lödugn där den elektroniska komponenten 3 och den mekaniska komponenten 4 löds till mönsterkortet l och mönsterkortet löds till . ~ - . - | ø - en o n . » nu 517 944 11 elementet 5. Lödningen av mönsterkortet l på elementet 5, vilket i ett exempel är en kylkropp, förbättrar vänneledningen mellan mönsterkortet 1 och elementet 5.

Dessutom, om så önskas, motverkar denna fastsättning av mönsterkortet 1 på elementet 5 en böjning av mönsterkortet 1 på elementet 5, givetvis under förutsättning att elementet 5 inte böjs. Nackdelen med detta förfarande i förhållande till det tidigare beskrivna förfarandet (S1-S5) är att detta förfarande kräver två löd- steg och två monteringssteg, om elektroniska och mekaniska komponenter 3, 4 skall fastmonteras. Stegen S16 och S17 motsvarar stegen S4 respektive S5.

Claims (19)

10 15 20 25 517 944 12 Patentkrav

1. l. F örfarande for fastsättning av ett mönsterkort (1) på ett element (5), kännetecknat av stegen att: - montera åtminstone ett styrelement (2) på mönsterkortet (1) innan mönsterkortet (1) styrs i riktning mot elementet (5); - sätta fast styrelementet (2) på mönsterkortet (1) genom lödning innan mönsterkortet (1) styrs i riktning mot elementet (5); och - positionera mönsterkortet (1) på elementet (5) med hjälp av styrelementet (2).

2. Förfarande enligt krav 1, dessutom innefattande stegen att: - positionera åtminstone ett lock (7) ovanpå mönsterkortet (1) med hjälp av styrelementet (2); och - sätta fast mönsterkortet (1) och locket (7) på elementet (5) med hjälp av åtminsto- ne ett fastdon, exempelvis en skruv som skruvas in i vart och ett av, de med varandra överensstämmande, hålen (13, 14, 15) i locket (7), mönsterkortet (1) och elementet (5).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, dessutom innefattande stegen att: - montera åtminstone en elektronisk komponent (3) på mönsterkortet (1) innan mönsterkortet (1) styrs i riktning mot elementet (5); och - sätta fast den elektroniska komponenten (3) på mönsterkortet (1) genom lödning.

4. Förfarande enligt krav 3, vari styrelementet (2) och den elektroniska komponenten (3) monteras med hjälp av en automatisk apparat, såsom en s.k. pick and place-maskin.

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, vari den elektroniska komponenten (3) ytmon- teras . 10 15 20 25 30 517 944 13

6. Förfarande enligt något av kraven 3-5, dessutom innefattande stegen att: - montera åtminstone en mekanisk komponent (4) på mönsterkortet (1) innan mönsterkortet (1) styrs i riktning mot elementet (5); och - sätta fast den mekaniska komponenten (4) på mönsterkortet (1) genom lödning.

7. F örfarande enligt krav 6, vari den mekaniska komponenten (4) monteras med hjälp av en automatisk apparat, såsom en s.k. pick and place-maskin.

8. F örfarande enligt krav 6 eller 7, vari den mekaniska komponenten (4) ytmonteras.

9. Förfarande enligt något av de tidigare kraven, vari åtminstone styrelementet (2) monteras på mönsterkortet (1) genom att det förs in i ett överensstämmande genomgångshål ( 1 l ) i mönsterkortet (1 ).

10. Styrelement (2) att användas i ett förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att det innefattar åtminstone en lödyta (20).

11. Styrelement (2) enligt krav 10, vari lödytan (20) är platt.

12. Styrelement (2) enligt krav 10 eller 11, innefattande ett ändparti (18, 26) med en väsentligen konisk eller stympad konisk form.

13. Styrelement enligt något av kraven 10-12, innefattande åtminstone en fläns (12, 25) avsedd att rikta och positionera styrelementet (2) i önskad riktning med avseende på mönsterkortet (1) då styrelementet (2) placeras i ett hål (11) i mönsterkortet (1).

14. Styrelement (2) enligt krav 13, vari flänsen (12, 25) sträcker sig väsentligen vin- kelrätt mot en längsgående axel hos styrelementet (2). 10 15 517 944 14

15. Styrelement (2) enligt krav 13 eller 14, vari åtminstone en fläns (12, 25) innefat- tar lödytan (20).

16. Styrelement (2) enligt något av kraven 12-15, innefattande ett andra ändparti (17) med en väsentligen konisk eller stympad konisk form.

17. Styrelement (2) enligt krav 16, där åtminstone ett av ändpartierna (17, 18) innefattar åtminstone en slits (23) som delar upp ändpartiet i axiellt utsträckande fingrar (24) som är böjbara väsentligen radiellt inåt.

18. Styrelement (2) enligt krav 13-17, vari flänsen (12, 25) är positionerad väsentligen i mitten av styrelementet (2) i den längsgående riktningen av styrelementet (2).

19. Styrelement (2) enligt något av kraven 10-18, innefattande åtminstone en cylindrisk styryta (21, 22, 27).