DE10109222A1 - Montageelement zum Verbinden zweier Gegenstände - Google Patents
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Abstract
Montageelement zum Verbinden zweier Gegenstände, insbesondere eines Bauelements mit einer Leiterplatte, das zumindest teilweise aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht und im Montagezustand eine erste Form und in der Montageendstellung eine zweite, die Gegenstände mechanisch verbindende Form aufweist, die ihm vor der Montage unter Ausnutzung seiner Formgedächtnis-Eigenschaften eingeprägt wurde, und das in der ersten Form einen länglichen, vorzugsweise zylindrischen Abschnitt (2) mit einem ersten Durchmesser (D1) aufweist, der in der Montagestellung in eine Bohrung (8) an einem oder beiden Gegenständen eingreift, und der in der zweiten Form zumindest abschnittsweise seinen Durchmesser (D2) derart vergrößert, dass er in der Bohrung (8) kraft- und formschlüssig verklemmt ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Montageelement zum Verbinden zwei
er Gegenstände, insbesondere eines Bauelements mit einer Lei
terplatte.
Bei der Montage von elektronischen Systemen werden durch die
Kombination von effizienten automatischen SMD-Bestückma
schinen und anschießendem Reflow-Löten hohe Fertigungsproduk
tivitäten erreicht. Mehr als 95% der Bauelemente werden nach
der Surface Mount Technology bestückt. Auch hochintegrierte
Ball Grid Arrays oder Chip Size Packages sind mit dem Reflow-
Prozess kompatibel.
Die noch wenigen bedrahteten Bauelemente (< 5-10 pro Elektro
nikbaugruppe, wie Terminal blocks für Steckverbinder, oder
große Elektrolytkondensatoren) werden hingegen noch handbe
stückt und anschließend mit dem herkömmlichen Schwall-
Lötverfahren gelötet. Das Schwalllöten ist im Vergleich zum
Reflow-Löten wesentlich aufwendiger und erfordert einen höhe
ren Wartungsaufwand.
Das heißt, lediglich wegen der Befestigung und Kontaktierung
dieser wenigen Bauelemente ist es erforderlich, die Schwall-
Lötanlage vorzuhalten und stets betriebsbereit zu halten.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Möglich
keit anzugeben, zwei Gegenstände, insbesondere ein zu ste
ckendes Nicht-SMD-Bauteil auf einer Leiterplatte, aneinander
zu befestigen und damit die großen bedrahteten Bauelemente
ebenfalls im Reflow-Prozess zu löten und damit das Schwalllö
ten gänzlich zu ersetzen.
Zur Lösung dieses Problems ist ein Montageelement vorgesehen,
das zumindest teilweise aus einer Formgedächtnis-Legierung
besteht und im Montagezustand eine erste Form und in der Mon
tageendstellung eine zweite, die Gegenstände mechanisch ver
bindende Form aufweist, die ihm vor der Montage unter Ausnut
zung seiner Form-Gedächtnis Eigenschaften eingeprägt wurde,
und das in der ersten Form einen länglichen, vorzugsweise zy
lindrischen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser aufweist,
der in der Montagestellung in eine Bohrung an einem oder bei
den Gegenständen eingreift, und der in der zweiten Form zu
mindest abschnittsweise seinen Durchmesser derart vergrößert,
dass er in der Bohrung verklemmt ist.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Montageelement ermöglicht
es, beispielsweise die in Rede stehenden zu steckenden Nicht-
SMD-Bauteile wie die Terminal-Blocks für Steckverbinder oder
große Elektrolyt-Kondensatoren unter Verwendung des aus einer
Formgedächtnis-Legierung bestehenden Montageelements fest an
der Leiterplatte zu befestigen. Die Eigenschaft der Formge
dächtnis-Legierung, aus der zumindest der beim Montageelement
vorgesehene längliche vorzugsweise zylindrische Abschnitt be
steht, seine Form zu ändern ermöglicht eine kraft- und form
schlüssige Verklemmung des an dem zu befestigenden Bauelement
angeordneten Montageelements in der Leiterplattenbohrung. Da
die Formgedächtnis-Legierung eine hohe elektrische Leitfähig
keit besitzt ist es hierüber ebenfalls möglich, eine elektri
sche Kontaktierung zu erzielen. Da die Formwandlung des Mon
tageelements unter Temperatureinwirkung erfolgt, ist es unter
Verwendung des Montageelements problemlos möglich, die Bestü
ckung der fraglichen Bauelemente in den üblichen SMD-Reflow-
Bestückungsprozess zu integrieren. Denn die Erwärmung des
Montageelements zur Formwandlung kann in den Reflow-Ofen, dem
die mit den SMD-Bauteilen bestückte Leiterplatte ohnehin zu
geführt wird, gleichzeitig erfolgen. Insgesamt bietet das
Montageelement die Möglichkeit, auch die Bestückung der bis
dato in einem aufwändigen Schwalllöt-Verfahren zu befestigen
den/kontaktierenden Bauelemente in den normalen Bestückungs
prozess zu integrieren, sodass auf die aufwändige Schwalllöt-
Befestigung verzichtet werden kann. Hierdurch wird ein wesentlich
wirtschaftlicheres, schnelleres und zuverlässiges
Bestücken ermöglicht.
Erfindungsgemäß kann am länglichen, vorzugsweise zylindri
schen Abschnitt ein Widerlagerabschnitt angeformt sein, mit
tels dem das Montageelement in eine entsprechende Aufnahme an
einem der Gegenstände befestigbar ist. Das Montageelement
kann nach dieser Erfindungsausgestaltung als separates Bau
teil erst unmittelbar vor dem eigentlichen Befestigen des Ge
genstandes, also z. B. vor dem eigentlichen Bestücken an dem
Gegenstand, also z. B. dem Terminal Block befestigt werden,
wonach dieser aufgesetzt wird. Dieses Befestigen bzw. Einset
zen in die entsprechend geformte Aufnahme wie auch das Auf
setzen auf die Leiterplatte kann natürlich automatisch erfol
gen. Der Widerlagerabschnitt selbst kann zweckmäßigerweise
als seitlich abstehende, im Wesentlichen flache Verbreiterung
oder als Kopf ausgebildet sein. Wichtig ist, dass das Monta
geelement sicher und fest am Gegenstand angebracht werden
kann.
Der längliche, vorzugsweise zylindrische Abschnitt kann aus
einem Vollmaterial bestehen, gleichermaßen kann er auch hohl
sein, was aus Materialersparnisgründen vorteilhaft ist.
Zweckmäßig ist es ferner, wenn der hohle Abschnitt längs ge
schlitzt ist. Dies ist dahin gehend vorteilhaft, als sich der
Abschnitt bei der Formwandlung aufgrund des Längsschlitzes
und seiner hohlen Ausbildung nach außen leicht aufbiegen
kann, das heißt, die Durchmesservergrößerung ergibt sich so
wohl aus einer radialen Verdickung wie auch aus dem Aufbiegen
selbst. Der Abschnitt hat also einen weiteren Bewegungsfrei
heitsgrad, der für die Verklemmung vorteilhaft ist.
Eine Formgedächtnis-Legierung ist im Stande, ihre Form zu
wandeln, da sie temperaturbedingt die Phase ändern kann.
Prägt man nun einer bestimmten Phase eine bestimmte Form auf,
so kann die Formgedächtnis-Legierung bei einem Phasenübergang
diese aufgeprägte Form einnehmen. Bei einer hinreichenden
Temperaturerniedrigung wiederum erfolgt eine Phasenrückwand
lung. Eine weitere Eigenschaft bekannter Formgedächtnis-
Legierungen ist es, dass die Hochtemperaturphase, die sich
bei einer hinreichenden Temperaturerhöhung bildet, in der Re
gel wesentlich härter als die Tieftemperaturphase ist. Als
Beispiel sei hier die harte Austenit-Phase und die wesentlich
weichere Martensit-Phase als Tieftemperatur-Phase angeführt.
Um nun zu vermeiden, dass aufgrund betriebsbedingter Tempera
turschwankungen oder aufgrund Veränderungen der Umgebungstem
peratur etc. aber natürlich auch bei einer Abkühlung des Mon
tageelements nach der Erwärmung zur Befestigung der jeweili
gen Gegenstände eine Phasenrückwandlung einsetzt ist es
zweckmäßig, wenn die Umwandlungstemperatur, bei der sich auf
grund einer Temperaturerhöhung die Hochtemperaturphase bildet
und der längliche Abschnitt die zweite Form einnimmt, und die
Umwandlungstemperatur, bei welcher bei einer Abkühlung die
Umwandlung in die Tieftemperaturphase erfolgt, um mindestens
30°C, besser um wenigstens 50°C differieren. Das heißt, es
muss eine sehr starke Abkühlung erfolgen, damit sich die
Tieftemperaturphase bildet, die Hochtemperaturphase ist also
über einen beachtlichen Temperaturbereich stabil. Dies ermög
licht es zu verhindern, dass sich die Befestigung unbeabsich
tigter Weise löst oder mangelhaft wird. Dabei sollte die Um
wandlungstemperatur zum Übergang in die Hochtemperaturphase
≦ 40°C, insbesondere ≦ 50°C und die Umwandlungstemperatur zum
Übergang in die Tieftemperaturphase ≦ 0°C, insbesondere
≦ -40°C sein. Um also einerseits die Befestigung überhaupt zu
ermöglichen, muss eine ganz gezielte Erwärmung einsetzen, an
dererseits muss eine gezielte sehr deutliche Abkühlung erfol
gen, um die Befestigung zu lösen.
Die Formgedächtnis-Legierung kann erfindungsgemäß einen Ein-
Weg-Effekt aufweisen. Bei einer solchen Legierung tritt le
diglich beim Übergang von der Tieftemperatur- in die Hochtem
peraturphase eine Formwandlung auf, da nur der Hochtempera
turphase eine bestimmte Form aufgeprägt ist. Bei einer Abküh
lung ändert sich lediglich die Phase, d. h. die Legierung
wird weicher, die Form bleibt jedoch erhalten. Alternativ da
zu kann die Formgedächtnis-Legierung auch einen Zwei-Weg-
Effekt aufweisen, bei dem der längliche, vorzugsweise zylind
rische Abschnitt bei einer hinreichenden Abkühlung die einge
prägte erste Form einnimmt. Man kann also hier je nach Tempe
raturführung zwischen zwei eingeprägten Formen "schalten".
Dies ist insbesondere zur Demontage der verbundenen Gegens
tände zweckmäßig, da in Folge der erneuten Formwandlung der
Kraft- und Formschluss aufgehoben wird und die Gegenstände
problemlos voneinander getrennt werden können. Auf die erfin
dungsgemäße Art befestigte Gegenstände, wie z. B. die Bauele
mente, können damit demontiert und wiederverwendet werden.
Eine einfache Demontage ist aber natürlich auch bei einer
Ein-Weg-Effekt-Legierung möglich, da aufgrund der Weichheit
des Materials die Bauelemente etc. problemlos abgezogen wer
den können.
Die Formgedächtnis-Legierung sollte zweckmäßiger Weise eine
TiNi- oder eine NiMn- oder eine CuAl-Legierung sein, die
ggf. und mindestens einen weiteren Legierungspartner enthält.
Neben dem Montageelement selbst betrifft die Erfindung ferner
ein elektrisches Bauelement zum Aufsetzen auf einen Träger,
insbesondere eine Leiterplatte, welche sich dadurch auszeich
net, dass an ihm wenigstens ein befestigtes Montageelement
der vorbeschriebenen Art vorgesehen ist. Das Montageelement
kann erfindungsgemäß mit einem Widerlagerabschnitt in eine
entsprechend geformte Aufnahme am Bauelement eingesetzt sein,
d. h., bei dieser Alternative wird das Montageelement nach
träglich fest in die Aufnahme eingebracht. Alternativ dazu
besteht die Möglichkeit, dass das Montageelement in einen aus
Kunststoff bestehenden Abschnitt des Bauelements eingegossen
ist. Wichtig ist lediglich, dass das Bauelement mit seinem
länglichen, vorzugsweise zylindrischen Abschnitt (der natür
lich auch jedweden anderen Querschnitt besitzen kann, solange
die hinreichende Durchmesservergrößerung aufgrund der Form
wandlung erreicht wird) vom Bauelement absteht, sodass es in
eine geeignete Bohrung oder dergleichen in der Leiterplatte
eingesetzt werden kann.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestücken
eines Trägers, insbesondere einer Leiterplatte mit einem e
lektrischen Bauelement, bei welchem Verfahren ein Bauelement
verwendet wird, das wenigstens ein Montageelement mit einem
zumindest teilweise aus einer Formgedächtnis-Legierung beste
henden länglichen Abschnitt, der im Montagezustand eine erste
Form mit einem ersten Durchmesser und in der Montageeinstel
lung eine zweite Form mit einem größeren Durchmesser auf
weist, die ihm vor der Montage unter Ausnutzung seiner Form
gedächtnis-Eigenschaften eingeprägt wurde, aufweist, wobei
das Bauelement auf den Träger aufgesetzt wird, sodass der
längliche Abschnitt in eine Einstechöffnung im Träger greift,
wonach der das Montageelement erwärmt wird, sodass der läng
liche Abschnitt erwärmungsbedingt in die zweite Form übergeht
und seinen Durchmesser vergrößert, sodass er kraft- und form
schlüssig in der Einstücköffnung verklemmt ist.
Das Montageelement kann zuvor am Bauelement befestigt werden,
sofern es nicht bereits fest mit dem Bauelement verbunden
ist. Zur Erwärmung des Montageelements wird der Träger zweck
mäßiger Weise in einen Wärmeofen verbracht, in dem das Monta
geelement auf eine Temperatur oberhalb der ersten Phasenbil
dungstemperatur erwärmt wird, sodass die zur Verklemmung füh
rende Formwandlung einsetzt.
Erfindungsgemäß kann das Aufsetzen auf den Träger, gegebenen
falls das vorherige Befestigen des Montageelements am Bauele
ment, das Verbringen des Trägers in den Wärmeofen und die Er
wärmung automatisch erfolgen. Ziel ist es, den Bestückungs
prozess so weit wie möglich zu automatisieren. Dabei ist es
zweckmäßig, wenn das erfindungsgemäße Verfahren als Teil des
üblichen automatischen SMD-Bestückungsprozesses mit anschlie
ßendem Reflowlöten integriert ist. Als Bauelement wird beispielsweise
ein Terminal Block für Steckverbinder oder ein
Elektrolyt-Kondensator verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er
geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei
spiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
Montageelements im Montagezustand als Prinzipsdar
stellung,
Fig. 2 das Montageelement aus Fig. 1 in der Montageend
stellung,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines auf eine Leiterplatte
aufgesetzten Bauelements mit dem Montageelement aus
Fig. 1 in der Montagestellung,
Fig. 4 das Bauelement mit dem Montageelement in der Monta
geendstellung, und
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Leiterplat
tenbestückungsverfahrens.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Montageelement 1. Das Mon
tageelement 1 besteht aus einem länglichen, im gezeigten Bei
spiel zylindrischen hohlen Schaft 2. Am oberen Schaftende ist
ein Widerlager 3 in Form des verbreitert nach außen abstehen
den Kragens angeformt. Zumindest der Schaft 2, ggf. das ge
samte Montageelement 1 besteht aus einer Formgedächtnis-
Legierung. Auf verwendbare Legierungen wird nachfolgend noch
eingegangen.
Fig. 1 zeigt das Montageelement 1 in der Montagestellung, in
der es eine erste Form aufweist. Diese Form liegt bei Raum
temperatur vor, bei welcher das Montageelement für gewöhnlich
verarbeitet oder bestückt wird. In der ersten Form besitzt
der Abschnitt 2 einen ersten Durchmesser D1 und eine erste
Länge L1.
Dem gegenüber zeigt Fig. 2 das Montageelement 1 in der Monta
geendstellung, wenn es also verarbeitet ist. Diese Form nimmt
das Montageelement 1 ein, wenn es über die erste Phasenbil
dungstemperatur hinaus erwärmt wird. Aufgrund der dann statt
findenden Phasenänderung von z. B. Martensit (weich, erste
Form) zu Austenit (hart, zweite Form) ändert sich die Form
zumindest des Abschnitts 2, der aus der Formgedächtnis-
Legierung besteht. Ersichtlich vergrößert sich der Durchmes
ser auf einen Durchmesser D2, der Abschnitt verkürzt sich auf
die Länge L2. Diese Durchmesservergrößerung lässt ein Ver
klemmen des Abschnitts in einer geeigneten, seiner Form ange
passten Bohrung oder Steckaufnahme zu, worauf nachfolgend
noch eingegangen wird.
Ersichtlich ist der Abschnitt 2 sowie das Widerlager 3 über
einen Längsschlitz 4 längsgeschlitzt. Dieser Längsschlitz 4,
der sich in der zweiten Form etwas verbreitert, ermöglicht
neben einer reinen radialen Durchmesservergrößerung aufgrund
der Formwandlung auch ein Aufbiegen des hohlen Abschnitts im
Rahmen der Formwandlung.
Die Fig. 3 und 4 zeigen den Einsatz des aus den Fig. 1
und 2 bekannten Montageelements. Das Montageelement 1 ist an
einem elektrischen Bauelement 5 - im gezeigten Beispiel ein
Terminal Block, also eine Steckverbinderbuchse, an der ein
Steckverbinder zur Daten- oder Signalübertragung und derglei
chen angeschlossen werden kann - angeordnet. Zu diesem Zweck
ist an dem Bauelement eine Aufnahme 6 vorgesehen, die ent
sprechend der Form des Widerlagers 3 geformt ist, dass in die
Aufnahme 6 eingesetzt ist. Das Montageelement 1 ist also fest
am Bauelement angeordnet. Es kann derart auch eingegossen
sein.
Um nun das Bauelement 5 an dem Träger, hier der Leiterplatte
7, befestigen zu können, wird der Abschnitt 2 des Montageele
ments 1 in eine an der Leiterplatte vorgesehene Bohrung 8
eingesteckt. Ersichtlich ist der Durchmesser der Bohrung 8
etwas größer, als der Durchmesser D1 der Abschnitts 2.
Wird nun das Montageelement 1 erwärmt, so verkürzt und ver
breitert sich der Abschnitt 2. In der Montageendstellung
liegt der Abschnitt 2 kraft- und formschlüssig an der Boh
rungswand an. Das Bauelement 6 ist somit fest an der Leiter
platte 7 angeordnet. Mit dieser Klemmbefestigung einher geht
auch die Möglichkeit einer elektrischen Kontaktierung, da die
Formgedächtnis-Legierung, aus der zumindest der Abschnitt 2
besteht, eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Es ist
also problemlos möglich, unter Verwendung des erfindungsgemä
ßen Montageelements eine mechanische Befestigung wie auch ei
ne elektrische Kontaktierung gleichzeitig zu erwirken.
Fig. 5 zeigt als Flussdiagramm den Ablauf eines erfindungsge
mäßen Bestückungsverfahren am Beispiel einer einseitigen Be
stückung. Zunächst wird eine geeignete Leiterplatte gewählt
und der Bestückungsstraße zugeführt (Schritt I). Anschließend
erfolgt die Bestückung der Leiterplatte mit SMD-Bauelementen
(Schritt II) unter Verwendung eines geeigneten Bestückungsau
tomaten. Anschließend erfolgt im Schritt III die Bestückung
der Leiterplatte mit bedrahteten Steck-Bauelementen, die
nicht in SMD-Technologie aufgebaut bzw. befestigt werden kön
nen. Hierbei werden die Bauelemente, die über ein oder mehre
re Montageelemente entsprechend den Fig. 1 und 2 verfügen,
unter Verwendung eines geeigneten Bestückungsautomaten auf
die Leiterplatte aufgesetzt, sodass die von dem jeweiligen
Steck-Bauelement nach unten abstehenden Abschnitte des Monta
geelements in entsprechende Bohrungen an der Leiterplatte
eingesetzt werden. Anschließend wird die Leiterplatte im
Schritt IV in einen Reflow-Ofen geführt. In diesem Reflow-
Ofen erfolgt zum einen die Verlötung der SMD-Bauelemente.
Dies ist hinreichend bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung.
Zum anderen werden gleichzeitig auch die Montageele
mente über die Umwandlungstemperatur hinaus erwärmt, sodass
die Montageelemente in die zweite Form mit dem größeren
Durchmesser übergehen. Hierdurch werden die Abschnitte in den
jeweiligen Bohrungen verklemmt und die Steck-Bauelemente si
cher befestigt.
Nach dem Verlassen des Reflow-Ofens ist die Leiterplatte kom
plett bestückt, die Bestückung mit den Steck-Bauelementen
kann also problemlos in den üblichen SMD-Bestückungsprozess
integriert werden.
Wie ausgeführt bestehen sämtliche gezeigten Aktoren bzw. Ak
torstreifen zumindest teilweise aus einer bekannten Formge
dächtnis-Legierung. Beispiele solcher Legierungen sind Ti-Ni-
Legierungen, wobei die Ti-Komponente als auch die Ni-
Komponente die Hauptkomponenten bilden und noch weitere Le
gierungspartner vorhanden sein können. Daneben sind auch Cu-
Al-Legierungen mit weiteren Legierungspartnern bekannt, wobei
der Anteil der Al-Komponente größer oder kleiner als der des
weiteren Legierungspartners sein kann. Als besonders geeignet
sind Ti-Ni-Legierungen anzusehen. So gehen z. B. aus "Materi
als Science and Engineering", Vol. A 202, 1995, Seiten 148
bis 156 verschieden zusammengesetzte Ti-Ni- und Ti-Ni-Cu-
Legierungen hervor. In "Intermetallic", Vol. 3, 1995, Seiten
35 bis 46 und "Scripta METALLURGICA et MATERIALIA", Vol. 27,
1992, Seiten 1097 bis 1102 sind verschiedene Ti50Ni50-xPdx-
Formgedächtnis-Legierungen beschrieben. Statt der Ti-Ni-
Legierungen sind selbstverständlich auch andere Formgedächt
nis-Legierungen geeignet. So kommen beispielsweise Cu-Al-
Formgedächtnis-Legierungen in Frage. Eine entsprechende Cu-
Zn24A13-Legierung ist aus "Z. Metallkde.", Bd. 79, H. 10,
1988, Seiten 678 bis 683 zu entnehmen. In "Scripta Materia
lia", Vol. 34, No. 2, 1996, Seiten 255 bis 260 ist eine wei
tere Cu-Al-Ni-Formgedächtnis-Legierung beschrieben. Selbst
verständlich können zu den vorerwähnten binären oder ternären
Legierungen noch weitere Legierungspartner wie z. B. Hf, Pd,
Au, Pt, Cr oder gegebenenfalls Ti in an sich bekannter Weise
hinzulegiert sein. Beispielsweise liegt der Anteil dieser
mindestens einen weiteren Komponente unter 5 Atom-Prozent. Er
kann jedoch auch davon stärker abweichen. Weitere mögliche
Legierungspartner verschiedener binärer Memory-Metalle, u. a.
auch für Ni-Mn-Legierungen, sind in "Transactions of the
ASME", Vol. 121, Jan. 1999, Seiten 98 bis 101 genannt.
Claims (18)
1. Montageelement zum Verbinden zweier Gegenstände, insbeson
dere eines Bauelements mit einer Leiterplatte, das zumindest
teilweise aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht und im
Montagezustand eine erste Form und in der Montageendstellung
eine zweite, die Gegenstände mechanisch verbindende Form auf
weist, die ihm vor der Montage unter Ausnutzung seiner Form
gedächtnis-Eigenschaften eingeprägt wurde, und das in der
ersten Form einen länglichen, vorzugsweise zylindrischen Ab
schnitt (2) mit einem ersten Durchmesser (D1) aufweist, der
in der Montagestellung in eine Bohrung (8) an einem oder bei
den Gegenständen eingreift, und der in der zweiten Form zu
mindest abschnittsweise seinen Durchmesser (D2) derart ver
größert, dass er in der Bohrung (8) kraft- und formschlüssig
verklemmt ist.
2. Montageelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass am länglichen, vorzugs
weise zylindrischen Abschnitt (2) ein Widerlagerabschnitt (3)
angeformt ist, mittels dem es in einer entsprechenden Aufnah
me (6) an einem der Gegenstände halterbar ist.
3. Montageelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Widerlagerabschnitt
(3) als seitlich abstehende, im Wesentlichen flache Verbrei
terung oder als Kopf ausgebildet ist.
4. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass der
längliche, vorzugsweise zylindrische Abschnitt (2) hohl ist.
5. Montageelement nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass der längliche, vorzugsweise
zylindrische Abschnitt (2) längsgeschlitzt ist.
6. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass es aus
einer Formgedächtnis-Legierung besteht, die eine Um
wandlungstemperatur, bei der sich aufgrund einer Temperatur
erhöhung eine Hochtemperaturphase bildet und der längliche
Abschnitt die zweite Form einnimmt, und eine um wenigstens
30°C, insbesondere um wenigstens 50°C unterhalb dieser Um
wandlungstemperatur liegende Umwandlungstemperatur, bei wel
cher bei einer Abkühlung die Umwandlung in eine Tieftempera
turphase erfolgt, aufweist.
7. Montageelement nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Umwandlungstemperatur
zum Übergang in die Hochtemperaturphase ≧ 40°C, insbesondere
≧ 50°C und die Umwandlungstemperatur zum Übergang in die
Tieftemperaturphase ≦ 0°C, insbesondere ≦ -40°C ist.
8. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Formgedächtnis-Legierung einen Ein-Weg-Effekt oder einen
Zwei-Weg-Effekt, bei dem der längliche, vorzugsweise zylind
rische Abschnitt bei einer hinreichenden Abkühlung die einge
prägte erste Form einnimmt, zeigt.
9. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Formgedächtnis-Legierung eine TiNi- oder NiMn- oder CuAl-
Legierung ist, die gegebenenfalls noch mindestens einen wei
tere Legierungspartner enthält.
10. Elektrisches Bauelement zum Aufsetzen auf einen Träger,
insbesondere eine Leiterplatte, dadurch ge
kennzeichnet, dass wenigstens ein am Bauele
ment (5) befestigtes Montageelement (1) nach einem der An
sprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.
11. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, dass das Monta
geelement (1) mit einem Widerlagerabschnitt (3) in eine ent
sprechend geformte Aufnahme (6) am Bauelement (5) eingesetzt
ist.
12. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, dass das Monta
geelement in einen aus Kunststoff bestehenden Abschnitt des
Bauelements eingegossen ist.
13. Verfahren zum Bestücken eines Trägers, insbesondere einer
Leiterplatte mit einem elektrischen Bauelement, bei dem ein
Bauelement verwendet wird, das wenigstens ein Montageelement
mit einem zumindest teilweise aus einer Formgedächtnis-
Legierung bestehenden länglichen Abschnitt, der im Montagezu
stand eine erste Form mit einem ersten Durchmesser und in der
Montageendstellung eine zweite Form mit einem größeren Durch
messer aufweist, die ihm vor der Montage unter Ausnutzung
seiner Formgedächtnis-Eigenschaften eingeprägt wurde, auf
weist, wobei das Bauelement auf den Träger aufgesetzt wird,
so dass der längliche Abschnitt in eine Einstecköffnung im
Träger eingreift, wonach das Montageelement erwärmt wird, so
dass der längliche Abschnitt erwärmungsbedingt in die zweite
Form übergeht und seinen Durchmesser vergrößert, so dass er
kraft- und formschlüssig in der Einstecköffnung verklemmt
ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Montageelement zuvor am
Bauelement befestigt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Erwärmung der Trä
ger einem Wärmeofen verbracht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da
durch gekennzeichnet, dass das Auf
setzten auf den Träger, gegebenenfalls das vorherige Befesti
gen des Montageelements am Bauelement, das Verbringen des
Trägers in den Wärmeofen und die Erwärmung automatisch erfol
gen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, da
durch gekennzeichnet, dass es Teil
eines Reflow-Bestückungsverfahrens ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da
durch gekennzeichnet, dass als Bauele
ment ein Terminal Block für Steckverbinder oder Elektrolyt-
Kondensatoren verwendet werden.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004004658A1 (de) * | 2004-01-29 | 2005-09-15 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Befestigungselement mit temperaturinduzierbarem Formänderungseffekt |
EP2259380A1 (de) | 2009-06-02 | 2010-12-08 | Robert Bosch GmbH | Verbindungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung |
DE102012113053A1 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verbindungsmittel mit Formgedächtnis |
DE102022117133A1 (de) | 2022-07-08 | 2024-01-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Fügeelement aus Formgedächtnisstahl und Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Fügeverbindung |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5110617B2 (ja) * | 2002-07-22 | 2012-12-26 | テレズィゴロジー インク | 組立及び解体用のファスナ |
DE10336069B3 (de) * | 2003-08-06 | 2005-04-28 | Siemens Ag | Bauteil der Elektrotechnik oder Elektronik aus einer Memory-Metalllegierung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4687269A (en) * | 1985-03-19 | 1987-08-18 | Souriau & Cie | Electric contact terminal thermo-insertable onto a printed circuit card and a connector having such terminals |
US5051097A (en) * | 1990-06-25 | 1991-09-24 | Hughes Aircraft Company | Shape-memory metal core electrical contactor |
US5098305A (en) * | 1987-05-21 | 1992-03-24 | Cray Research, Inc. | Memory metal electrical connector |
DE29613231U1 (de) * | 1996-07-31 | 1996-12-12 | Beißner, Martin, 31655 Stadthagen | Ausdehnungsstift aus Formgedächtnislegierung zum Herstellen lötfreier Verbindungen |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2620779B1 (fr) * | 1987-09-23 | 1990-01-26 | Souriau & Cie | Element d'assemblage demontable pour assemblage mecanique |
US5265456A (en) * | 1992-06-29 | 1993-11-30 | Grumman Aerospace Corporation | Method of cold working holes using a shape memory alloy tool |
US6089781A (en) * | 1998-08-12 | 2000-07-18 | Hughes Electronics Corporation | Structure utilizing a shape-memory alloy fastener |
ATE277291T1 (de) * | 1999-09-08 | 2004-10-15 | Uponor Innovation Ab | Kunststoff-befestigungsvorrichtung |
-
2001
- 2001-02-26 DE DE10109222A patent/DE10109222A1/de not_active Ceased
-
2002
- 2002-02-20 WO PCT/DE2002/000613 patent/WO2002068831A1/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4687269A (en) * | 1985-03-19 | 1987-08-18 | Souriau & Cie | Electric contact terminal thermo-insertable onto a printed circuit card and a connector having such terminals |
US5098305A (en) * | 1987-05-21 | 1992-03-24 | Cray Research, Inc. | Memory metal electrical connector |
US5051097A (en) * | 1990-06-25 | 1991-09-24 | Hughes Aircraft Company | Shape-memory metal core electrical contactor |
DE29613231U1 (de) * | 1996-07-31 | 1996-12-12 | Beißner, Martin, 31655 Stadthagen | Ausdehnungsstift aus Formgedächtnislegierung zum Herstellen lötfreier Verbindungen |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
Dr. Ing. Dipl.-Wirtsch. Ing. Norbert Jost:"Lern- fähig- Ein Werkstoff erinnert sich", Konstruk- tionspreis Nr.1, Januar 1990, S.54-58 * |
Intermetallic, Vol.3, 1995, Seiten 35-46 * |
Material Science and Engineering, Vol.A202,1995, Seiten 148-156 * |
Scripta Materialia, Vol.34, No.2,1996,S.255-260 * |
Scripta Metalluryica et Materialia, Vol.27, 1992, Seiten 1097-1102 * |
Transactions of the ASME, Vol.121, Jan.1999,S.98- 101 * |
Z. Metallkde., Bd.79, H.10,1988, S.678-683 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004004658A1 (de) * | 2004-01-29 | 2005-09-15 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Befestigungselement mit temperaturinduzierbarem Formänderungseffekt |
DE102004004658B4 (de) * | 2004-01-29 | 2006-01-12 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Befestigungselement mit temperaturinduzierbarem Formänderungseffekt |
EP2259380A1 (de) | 2009-06-02 | 2010-12-08 | Robert Bosch GmbH | Verbindungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung |
DE102009026642A1 (de) | 2009-06-02 | 2010-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Verbindungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung |
DE102012113053A1 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verbindungsmittel mit Formgedächtnis |
DE102022117133A1 (de) | 2022-07-08 | 2024-01-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Fügeelement aus Formgedächtnisstahl und Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Fügeverbindung |
WO2024008838A1 (de) | 2022-07-08 | 2024-01-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Fügeelement aus formgedächtnisstahl und verfahren zur herstellung einer lösbaren fügeverbindung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002068831A1 (de) | 2002-09-06 |
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