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Verfahren zur Herstellung von Baugruppen
Es ist bekannt, zur Vereinfachung der Bestückung von gedruckten Leiterplatten mehrere Schaltelemente wie Widerstände und Kondensatoren zu Baugruppen zusammenzufassen. Derartige Baugruppen werden aus vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Schaltelementen gebildet, deren Anschlussdrähte so gebogen sind, dass alle in die gleiche Richtung weisen. Die Anschlussdrähte bilden somit eine Art Stecker, der in die entsprechend angeordneten Löcher der mit der gedruckten Schaltung versehenen Isolierstoffplatte eingesteckt und dann mit den Leitungszügen verlötet wird. Hiedurch wird einerseits die Zahl der Bestückungsvorgänge und anderseits die Gefahr einer falschen Bestückung verringert.
Die bisher bekanntgewordenen Baugruppen dieser Art bestehen beispielsweise aus in Isoliermaterial eingebetteten Schaltelementen, aus dem die Anschlussdrähte auf einer Seite nur so weit herausragen, dass sie in die Chassisplatte eingesteckt werden können. Derartige Baugruppen eignen sich besonders gut für die automatische Bestückung, weil die vorgeschriebenen Abstände der Anschlussdrähte leicht eingehalten werden können.
Die Herstellung solcher aus in Isolierstoff eingebetteten Schaltelementen bestehenden Baugruppen ist zeitraubend und aufwendig. Die einzelnen Schaltelemente müssen von Hand in einer bestimmten Anordnung in eine Form gelegt werden, die dann mit einem Kunststoff gefüllt wird, der nach dem Eingiessen erhärtet. Nach dem Entfernen der so hergestellten Baugruppe aus der Gussform müssen die aus dem Kunststoffblock herausragenden Anschlussdrähte der Schaltelemente von Hand entsprechend der herzustellenden Schaltung teilweise zusammengebogen, verlötet und abgeschnitten werden.
Es ist auch eine andere Art von Baugruppen bekannt, bei denen mehrere mit Schaltelementen ver-. sehene Keramikplatten etagenförmig übereinander angeordnet und mit seitlich angelöteten Drähten verbunden sind. Solche Baugruppen sind unter dem Namen Modul bekanntgeworden und erfordern eine völlig neue Fertigungsweise von Schaltelementen. Widerstände und Kondensatoren werden beispielsweise direkt auf die keramischen Platten aufgedruckt, wobei auf jeder Platte beispielsweise fünf oder mehr Schaltelemente untergebracht sind.
Der Nachteil solcher Baugruppen besteht nicht nur darin, dass ihre Herstellung eine völlig neue Fertigungstechnik erfordert, die mit einem sehr grossen Kostenaufwand verbunden ist, sondern vor allen Dingen auch darin, dass an die Toleranzen bei der Herstellung der auf den keramischen Platten befindlichen Schaltelementen entschieden höhere Anforderungen gestellt werden. Ein relativ hoher Ausschuss lässt sich nicht vermeiden. Liegt nämlich von fünf auf einer keramischen Platte befindlichen Schaltelementen nur eines ausserhalb der zulässigen Toleranz, so ist die gesamte Platte unbrauchbar, wobei auch die übrigen vier Schaltelemente nicht mehr verwendet werden können, da sie sich fest auf der Platte befinden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Baugruppen, die aus mehreren, zu einer mechanischen Einheit zusammengefassten und entsprechend der herzustellenden Schaltung elektrisch teilweise verbundenen Schaltelementen bestehen. Die Erfindung besteht darin, dass die Schaltelemente in einer von der herzustellenden Schaltung abhängigen Reihenfolge entweder auf ein oder mehrere Isolierstoffbänder querliegend aufgebracht und die Anschlussdrähte der Schaltelemente elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden, oder dass die Schaltelemente auf ein oder mehrere aus Metall bestehende Bänder oder Dräh- te quer liegend aufgebracht, dann die Anschlussdrähte der Schaltelemente mit den Bändern bzw. Drähten elektrisch und mechanisch verbunden werden, worauf die nicht gewünschten Verbindungen aufgetrennt werden.
Der
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eigentliche Vorgang der Bestückung kann kontinuierlich undinhöchst einfacherweise automatisch erfolgen, da alle Bauelemente in einer Reihe liegen. Das Trennen der mit den Schaltelementen einer Baugruppe versehenen Bandabschnitte kann ebenfalls automatisch und durch ein bestimmtes Programm erfolgen.
Es ist zwar bereits bekannt, identische Bauelemente querliegend auf lange Drähte aufzubringen, um dadurch die Bauelemente in einfacher Weise einer Bestückungsvorrichtung zuführen zu können. Jedoch handelt es sich hiebei nicht um ein Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren verschiedenen Bauelementen bestehenden Baugruppe.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Baugruppen aus her- kömmlichen Schaltelementen aufgebaut werden. Die herkömmliqhen Schaltelemente sind bereits so sortiert, dass keines ausserhalb einer bestimmten Toleranz liegt, so dass ihr Preis relativ gering ist. Die Aussortierung erfolgt nämlich in einer solchen Weise, dass kein Ausschuss entsteht, was dadurch erreicht wird, dass der Abstand zwischen den Werten der Schaltelemente gleich der zulässigen Toleranz ist. Somit kann bei den erfindungsgemäss hergestellten Baugruppen kein Ausschuss auftreten, der durch Toleranzfehler von Schaltelementen verursacht wird.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung werden die Schaltelemente mit ihren Anschlussdrähten auf aus Metall bestehende Bänder oder Drähte aufgeschweisst, aufgenietet oder aufgelötet und dann die einer Baugruppe zugeordneten Drahtabschnitte entsprechend der herzustellenden Schaltung vom oben erwähnten verschweissten Drahtsystem abgetrennt. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Schaltelemente gleichzeitig mit dem Aufbringen auf die Bänder oder Drähte elektrisch verbunden sind. Die Verbindung kann wieder kontinuierlich erfolgen, was in der Massenfertigung von grossem Vorteil ist. Das nachträgliche Trennen der einer Baugruppe zugeordneten Drahtabschnitte entsprechend der herzustellenden Schaltung ist so einfach, dass dadurch kaum Fehler in der Schaltung auftreten können.
Die Schaltelemente einer entsprechend der Erfindung hergestellten Baugruppe können sich nach dem Einstecken ihrer auf einer Seite liegenden Anschlussdrähte in Löcher einer gedruckten Leiterplatte und nach der Verlötung mit den gedruckten Leitungszügen gewöhnlich selbst halten und tragen. Will man jedoch die Baugruppen vor dem Einsetzen in eine gedruckte Leiterplatte transportieren oder lagern und dabei gewährleisten, dass die Schaltelemente in ihrer gegenseitigen Lage verbleiben, so wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, vor oder nach dem Auftrennen der einer Baugruppe zugeordneten Bandabschnitte steife oder flexible Isolierstoffbänder auf die Bänder oder Drähte oder auf die Anschlussdrähte der Schaltelemente aufzubringen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Schaltelemente in ihrer gegenseitigen Lage sicher gehalten werden.
Sind die zur Halterung dienenden Isolierstoffbänder flexibel, so kann die Baugruppe vor oder beim Einsetzen in eine gedruckte Leiterplatte in eine bestimmte beliebige Form gebracht werden. Dadurch ist es möglich, die Baugruppe den Leitungszügen der gedruckten Leiterplatte anzupassen, so dass diese beispielsweise kürzer oder günstiger geführt sein können.
Die Isolierstoffbänder werden beispielsweise mit Vertiefungen in Form von Nuten oder Kerben versehen, in die die Schaltelemente mit ihren Anschlussdrähten oder aber die Bänder oder Drähte eingelegt und durch Kleben oder Schweissen befestigt werden. Der Abstand der Vertiefungen in den Isolierstoffbändern lässt sich sehr genau einhalten, so dass auch der Abstand der Anschlussdrähte der Schaltelemente immer genau dem Abstand der Löcher 0 in der gedruckten Leiterplatte entspricht. Die Löcher in der gedruckten Leiterplatte liegen bekanntlich alle in einem Raster, das genormt ist.
Das Einschweissen der Drähte in die Vertiefungen der Bänder geschieht beispielsweise so, dass eine heisse Rolle über das Isolierstoffband läuft, das in diesem Falle aus einem Thermoplast bestehen muss, so dass die verbleibenden Erhöhungen der Isolierstoffbänder erweichen und durch das Rad in den über den Anschlussdrähten verbleibenden Raum der Kerben gedrückt werden und somit die Anschlussdrähte in den Kerben halten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn die Anschlussdrähte zweier nicht nebeneinanderliegender Schaltelemente miteinander verbunden werden sollen. Die Erfindung löst diese Aufgabe in besonders günstiger und einfacher Weise dadurch, dass die beispielsweise an einer Seite liegenden Anschlussdrähte der Schaltelemente nicht auf einen, sondern auf zwei parallellaufende Drähte aufgeschweiss werden. Das so entstandene Drahtsystem wird dann entsprechend der herzustellenden Schaltung aufgetrennt, u. zw. kann dies wieder mit einer durch ein Programm gesteuerten Schneidvorrichtung geschehen.
Gemäss einer Abwandlung der Erfindung werden die Schaltelemente auf Isolierstoffbänder aufgebracht und dann untereinander entsprechend der herzustellenden Schaltung durch Drahtabschnitte verbunden. Durch die Isolierstoffbänder werden die Schaltelemente zuerst in ihrer gegenseitigen Lage fixiert. Dann werden die Drahtabschnitte, die beispielsweise die Form von Klammern haben, mit jeweils zwei Anschlussdrähten der Schaltelemente verbunden. Es können zwar mit einem Drahtabschnitt auch mehrere Anschluss-
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drähte miteinander verbunden werden, jedoch ist das Verfahren besonders einfach, wenn nur jeweils zwei
Anschlussdrähte mit einem Drahtabschnitt, der die Form einer Klammer hat, verbunden werden. Das An- bringen der Klammern kann mit sehr einfachen Vorrichtungen erfolgen.
Eine solche Vorrichtung ist etwa zu vergleichen mit den zum Zusammenheften von Aktenstücken bekannten Heftern. Zur besseren Kontak- tierung können die Klammern zusätzlich mit den Anschlussdrähten verlötet werden. Dies kann z. B. in der
Weise erfolgen, dass zuerst die eine Seite der mit Klammern versehenen Anschlussdrähte der Schaltele- mente und dann die andere Seite durch ein Tauchlötbad geführt wird, wobei jeweils das Band entsprechend geneigt werden muss.
An Hand der Zeichnung soll das erfindungsgemässe Verfahren an Beispielen näher erläutert werden.
In Fig. 1 sind auf zwei Drähte 1 und 2, die jeweils von zwei Rollen ablaufen, Schaltelemente 3 und Ver- bindungsdrähte 4 kettenförmig aufgeschweisst, u. zw. in der für die herzustellende Schaltung günstigsten
Reihenfolge. An Punkten 5-9 ist der Draht 2 und an einem Punkt 10 ist der Draht 1 elektrisch aufgetrennt.
Die Punkte sind in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass eine Schaltung gemäss Fig. 2 entsteht.
Gleiche Schaltungspunkte der Fig. l und 2 sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Vor oder nach dem
Auftrennen der Drähte 1 und 2 an den Punkten 5-10 werden zwei Bänder 17 und 18 auf die Anschluss- drähte 19 und auf die Verbindungsdrähte 4 aufgebracht, so dass sich die Schaltelemente in ihrer gegenseitigen Lage halten.
Die Anschlussdrähte 19 der Schaltelemente 3 ragen so weit über den Draht 2 hinaus, dass sie in Löcher einer gedruckten Leiterplatte gesteckt und mit den auf der andern Seite der Leiterplatte befindlichen ge- druckten Leitungszügen beispielsweise durch Tauchlötung verbunden werden können.
Das Aufbringen der Schaltelemente auf die Drähte l und 2 kann fortlaufend und damit in hoher Geschwindigkeit erfolgen. Dazu werden die verschiedenen Schaltelemente beispielsweise zuerst in Kerben einer endlosen Kette eingelegt, u. zw. bereits in der gewünschten Reihenfolge. Das Einlegen kann mit
Hilfe von einfachen, an verschiedenen Stellen angeordneten Bestückungsköpfen automatisch erfolgen.
Dann werden die Drähte 1 und 2 gegen die Anschlussdrähte geführt und mit Hilfe von Kupferrollenbzw.
Kupferstempeln, die die Pole eines Punktschweissgerätes bilden und gegen die zu verbindenden Drähte gedrückt werden, verschweisst. Dann. werden die Isolierstoffstreifen 17 und 18 aufgebracht. Diese können beispielsweise jeweils aus zwei Klebbändern bestehen, die von beiden Seiten gegen die Anschlussdrähte oder gegen die Bauelemente geführt werden und diese zwischen sich halten. In einer besonderen Schneidvorrichtung werden dann die Drähte 1 und 2 an den Punkten 5-10 aufgetrennt. Solche Schneidvorrichtungen sind einfach und sollen, da sie von jedem Fachmann leicht konstruiert werden können, hier nicht näher beschrieben werden. Erwähnenswert hiebei ist jedoch, dass der Schneidvorgang programmiert werden kann, so dass sich die Schneidvorrichtung durch Änderung des Programms leicht andern herzustellenden Baugruppentypen anpassen lässt.
Die so vorgefertigten Baugruppen können noch durch die Bänder 17 und 18 oder durch die Drähte 1 und 2 zusammenhängend, beispielsweise auf Rollen aufgewickelt, transportiert werden. Sie können aber auch gleich an den mit den gestrichelten Linien dargestellten Stellen in einzelne Baugruppen aufgetrennt werden.
In Fig. 3 sind Schaltelemente 20 mit ihren Anschlussdrähten 21 auf einen Draht 22 und mit Anschlussdrähten 23 auf zwei im Abstand parallellaufende Drähte 24 und 25 aufgeschweisst. An den mit Kreuzen 26 bezeichneten Stellen sind die Drähte 22 und 24 sowie einzelne Anschlussdrähte 21, 23 aufgetrennt, so dass die Schaltelemente eine elektrische Schaltung gemäss Fig. 4 ergeben. Gleiche Punkte sind in den Fig. 3 und 4 mit gleichen Bezugszahlen versehen. Die einzelnen Schaltelemente werden an ihren Anschlussdrähten durch Isolierstoffbänder 31 und 32 gehalten. An den mit gestrichelten Linien angegebenen Stellen werden die Baugruppen voneinander getrennt. Wesentlich bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist die Verbindung zweier nicht nebeneinanderliegender Schaltelemente.
In Fig. 5 ist ein Isolierstoffband 33 dargestellt, in dessen Kerben 34 Anschlussdrähte 35 von Schaltelementen eingelegt sind. Das Isolierstoffband 33 besteht aus thermoplastischem Material, so dass eine über die Kerben laufende heisse Rolle 36 die Kerben über den Anschlussdrähten 35 schliesst, die somit fest in das Isolierstoffband 33 eingebettet werden.
Fig. 6 zeigt eine andere Form des erfindungsgemässen Verfahrens, u. zw. werden hiebei Schaltelemente 37 zuerst auf Isolierstoffbänder 38 und 39 aufgebracht. Dann werden mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung die Anschlussdrähte der Schaltelemente durch Klammern 40 in einer solchen Weise verbunden, dass eine gewünschte elektrische Schaltung entsteht. Ist der Kontakt der Klammern 40 mit den Anschlussdrähten nicht ausreichend, so können die Verbindungspunkte der Klammern mit den Anschlussdrähten zusätzlich verlötet werden. Dies geschieht beispielsweise in der Weise, dass das Band einmal zur
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einen Seite geneigt und durch ein Bad mit Lötzinn geführt und dann zur andern Seite geneigt und durch ein zweites Bad mit Lötzinn geführt wird.
Die Vorrichtung zum Anbringen der Klammern kann durch ein Programm gesteuert werden, so dass auch hiebei ohne grosse Umrüstzeiten Baugruppen der verschiedensten Art hergestellt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Baugruppen, die aus mehreren, zu einer mechanischen Einheit zusammengefassten und entsprechend der herzustellenden Schaltung elektrisch teilweise verbundenen Schaltelementen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (3, 4, 20, 37) in einer von der herzustellenden Schaltung abhängigen Reihenfolge entweder auf ein oder mehrerelsolierstoffbänder (17, 18, 31, 32, 38, 39) querliegend aufgebracht und dieAnschlussdrähte der Schaltelemente elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden, oder dass die Schaltelemente auf ein oder mehrere aus Metall bestehende Bänder oder Drähte (1, 2, 22, 24, 25) querliegend aufgebracht, dann die Anschlussdrähte der Schaltelemente mit den Bändern bzw.
Drähten elektrisch und mechanisch verbunden werden, worauf die nicht gewünschten Verbindungen aufgetrennt werden.