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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen eines Steckteils
in eine durchgängige
Anschlussbohrung einer Leiterplatte, wenn die Anschlussbohrung einen
lichten Durchgang aufweist, der kleiner ist als ein äußerer Durchmesser
des Steckteils. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen
einer hochfesten und temperaturfesten elektrisch leitenden Verbindung
zwischen einem Anschlussdraht bzw. Anschlusspin eines bedrahteten
Bauteils und einer durchgängigen,
metallisierten und verzinnten Anschlussbohrung einer Leiterplatte.
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Verschiedentlich
ist es wünschenswert,
Steckteile, beispielsweise Anschlusspins oder Anschlussdrähte von
bedrahteten Bauteilen, in Anschlussbohrungen von Leiterplatten bereits
vor dem Löten
festzuhalten.
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Dies
ist dann erwünscht,
wenn einerseits die derart bestückten
Leiterplatten längere
Transportwege vor sich haben und die Gefahr besteht, dass sich die
bedrahteten Bauteile losrütteln
oder ihre Position auf den Leiterplatten verändern. Außerdem können Leiterplatten mit festgehaltenen
bedrahteten Bauteilen gewendet werden, ohne dass die bedrahteten
Bauteile von den Leiterplatten abfallen.
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Andererseits
werden Steckteile in Anschlussbohrungen verwendet, die wiederum
Anschlusspins oder Anschlussdrähte
festhalten sollen. So sind Einsteckhülsen bekannt, die in die Anschlussbohrungen
eingesetzt werden, bevor die Anschlusspins oder Anschlussdrähte wiederum
in die betreffenden Anschlussbohrungen eingesetzt werden.
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Es
sind außerdem
auch Anschlussbohrungen bekannt, die selbst mit einer integrierten
Klemmvorrichtung ausgestattet sind, die ohne zusätzliche Hülsen die Anschlusspins oder
Anschlussdrähte
von bedrahteten Bauteilen festklemmen können.
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Ein
Problem bei all diesen Klemmvorrichtungen ist die Dimensionierung
der Anschlussbohrungen in Bezug auf die Einsteckhülsen oder
die betrachteten Anschlusspins oder Anschlussdrähte selbst. Einerseits soll
die Klemmkraft ausreichend groß sein,
was eine möglichst
große
Differenz zwischen einem lichten Durchgang in den Anschlussbohrungen
und einem äußeren Durchmesser
der betrachten Einsteckhülsen
oder der Anschlusspins oder Anschlussdrähte erfordert, wenn die Anschlusspins
oder Anschlussdrähte
direkt in die Anschlussbohrungen einsetzt werden. Andererseits sollen
die Einsteckhülsen
oder die Anschlusspins oder Anschlussdrähte ohne Probleme und mit vernünftigem
Aufwand in die Anschlussbohrungen einsetzbar sein.
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Es
sind zwar Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die unter dem Begriff "Einpresstechnik" zusammengefasst
werden und bei denen Einsteckteile, insbesondere Anschlusspins von
Steckverbindern, unter hohem Druck in sehr eng dimensionierte Anschlusslöcher gepresst
werden. Diese Einpresstechnik, arbeitet mit hohen Einpresskräften und
erfordert üblicherweise
spezielle Leiterplatten, spezielle Bauteile mit eben den erwähnten Einsteckteilen,
Einpresswerkzeuge und Auflager für
die Leiterplatten. Die daher aufwendige und damit kostenintensive
Einpresstechnik ist nur bei ganz speziellen Anwendungen der dadurch
hergestellten Schaltungen wirtschaftlich und wird bei der Herstellung
gebräuchlicher
Elektronikschaltung selten verwendet.
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Schwierigkeiten
treten auch auf, wenn eine hochfeste elektrisch leitende Verbindung
zwischen einem Anschlusspin eines bedrahteten Bauteils und einer
metallisierten Anschlussbohrung einer Leiterplatte hergestellt werden
soll. Neben den bekannten Klebeverbindungen dieser Art, die mit
Leitklebern erzielt werden, werden auch andere Verbindungen dieser
Art angestrebt, die sich durch eine intermetallische Phase zwischen dem
Anschlusspin und der Metallisierungs-Hülse der Anschlussbohrung auszeichnen.
Dazu wird bekanntermaßen
eine Diffusionszone unter hoher Flächenpressung bei bestimmter,
von den verwendeten Materialien abhängiger Temperatur und Verweildauer
erzielt. Je höher
die Flächenpressung
ausfällt,
desto sicherer wird die gewünschte
intermetallische Phase ausgebildet. Auch hier ist aber - wie oben beschrieben – die Dimensionierung
der betreffenden Anschlussbohrung in Bezug auf die von einem Bauteilehersteller
vorgegebenen Abmessungen des Anschlusspins kritisch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer durchgängigen Anschlussbohrung
einer Leiterplatte, die einen lichten Durchgang aufweist, der kleiner
ist als ein äußerer Durchmesser
eines Steckteils, das Einstecken des Steckteils zu vereinfachen.
Diese Aufgabe schließt
auch die Aufgabe ein, eine hochfeste, elektrisch leitende Verbindung
zwischen einem Anschlusspin eines bedrahteten Bauteils und einer
metallisierten Anschlussbohrung einer Leiterplatte einfacher und
sicherer herstellen zu können.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Einsetzen eines Steckteils in eine durchgängige Anschlussbohrung
einer Leiterplatte, bei dem die Anschlussbohrung einen lichten Durchgang
aufweist, der bis zu einem Zehntel kleiner ist als ein äußerer Durchmesser
des Steckteils, wobei die Leiterplatte wenigstens im Bereich der
Anschlussbohrung auf mindestens 100°C erwärmt und das Steckteil in die
vorbestimmte Anschlussbohrung gedrückt wird.
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Bei
einer besonderen Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Erwärmung
der Leiterplatte durch Infrarot-Bestrahlung durchgeführt.
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Bei
einer weiteren besonderen Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst die Leiterplatte im wesentlichen eine mit Kunstharz getränkte Glasfasermatte
und wird auf eine Temperatur erwärmt,
die im Bereich einer Glasübergangstemperatur
liegt.
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Bei
einer anderen Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die Anschlussbohrung metallisiert.
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Bei
noch einer anderen Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Anschlussbohrung aus mehreren Bohrungen gebildet wird,
die derart ineinander greifen, dass eine in der Anschlussbohrung
integrierte Klemmvorrichtung gebildet wird.
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Eine
weitere Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht als Steckteil einen Anschlussdraht bzw. Anschlusspin eines
bedrahteten Bauteil vor.
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Noch
eine weitere Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht als Steckteil eine Klemmhülse
zur Aufnahme eines Anschlussdrahtes bzw. Anschlusspins eines bedrahteten
Bauteils ist.
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Wieder
andere Ausführungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
betreffen verschiedene Formen von Klemmhülse.
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Bei
einer anderen Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die Klemmhülse
ein Lotformteil.
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Die
oben genannte Aufgabe, eine hochfeste elektrisch leitende Verbindung
zwischen dem Anschlusspin eines bedrahteten Bauteils und einer metallisierten
Anschlussbohrung einer Leiterplatte einfacher und sicherer herstellen,
wird gelöst
durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen hochfesten und
temperaturfesten elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem
Anschlussdraht bzw. Anschlusspin eines bedrahteten Bauteils und
einer durchgängigen,
metallisierten und verzinnten Anschlussbohrung einer Leiterplatte,
bei der die Anschlussbohrung einen lichten Durchgang aufweist, der
bis zu einem Zehntel kleiner ist als ein äußerer Durchmesser des Steckteils,
wobei die Leiterplatte wenigstens im Bereich der Anschlussbohrung
auf mindestens 100°C
erwärmt
und der Anschlussdraht bzw. Anschlusspin wird in die vorbestimmte
Anschlussbohrung gedrückt.
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Eine
besondere Ausführung
dieses Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, dass die Erwärmung der Leiterplatte
durch Infrarot-Bestrahlung durchgeführt wird.
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Bei
einer weiteren besonderen Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung umfasst die Leiterplatte im wesentlichen
eine mit Kunstharz getränkte
Glasfasermatte, die auf eine Temperatur erwärmt wird, die im Bereich einer
Glasübergangstemperatur
liegt.
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Bei
einer anderen Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung wird die Anschlussbohrung mittels Heißverzinnung
verzinnt.
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Bei
noch einer anderen Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung ist der Anschlussdraht bzw. Anschlusspin
vorverzinnt.
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Bei
wieder einer anderen Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Anschlussbohrung verwendet,
die aus mehreren Bohrungen gebildet wird, die derart ineinander
greifen, dass eine in der Anschlussbohrung integrierte Klemmvorrichtung
gebildet wird.
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Nach
einer weiteren Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Erwärmung
der Leiterplatte während
des Einsetzens des Anschlussdrahtes bzw. Anschlusspins des bedrahteten
Bauteils fortgesetzt.
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Bei
wieder einer weiteren Ausführung
dieses Verfahrens nach der Erfindung wird die Erwärmung der Leiterplatte
nach dem Einsetzen des Anschlussdrahtes bzw. Anschlusspins des bedrahteten
Bauteils fortgesetzt.
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Der
Vorteil der Erfindung ist, dass sie ein Einstecken von Steckteilen
in Anschlussbohrungen einer Leiterplatte gestattet, selbst wenn
die Dimensionierung der Anschlussbohrungen oder der Steckteile dies
mit bekannten Maßnahmen
als aussichtslos erscheinen lässt
oder – wie
bei der bekannten Einpresstechnik – zusätzliches Werkzeug erfordert.
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Zum
anderen ist die Erfindung gerade dort besonders geeignet, wo in
Anschlussbohrungen eine hohe Flächenpressung
zwischen Anschlussdrahtes bzw. Anschlusspins von bedrahteten Bauteilen
gewünscht
wird, um eine intermetallische Zone, eine Diffusionszone zur Erreichung
einer hochtemperaturfesten und mechanisch besonders festen Verbindung
zu erzielen. Bei entsprechender Metallpaarung zwischen Anschlussbohrungen
und Anschlussdrähten
bzw. Anschlusspins und entsprechend gewählter auf Verweildauer der
derart ausgestatteten und bestückten
Leiterplatte ist es sogar möglich,
in einem Reflow-Lötofen
eine hochtemperaturfeste und mechanisch besonders feste Verbindung
ohne Löten
zu erzeugen.
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Andere
besondere Vorteile lassen sich mit den in den abhängigen Patentansprüchen beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung realisieren. So ist es beispielsweise auch möglich, Einsteckhülsen in
eng dimensionierte Anschlussbohrungen einzusetzen, in die dann wiederum
Anschlussdrähte
bzw. Anschlusspins von bedrahteten Bauteilen eingesetzt und dort
verlötet
werden. Neben Einsteckhülsen
aus Metallblech können auch
vorgefertigte Hülsen
aus Lot, also Lotformteile mit der Erfindung verwendet werden, in
die dann wiederum Anschlussdrähte
bzw. Anschlusspins eingesetzt und verlötet werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Verweis auf die in der beigefügten Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen
genauer erklärt
und erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform
einer Anschlussbohrung einer Leiterplatte zur Verwendung mit der
Erfindung;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform
einer Anschlussbohrung einer Leiterplatte zur Verwendung mit der
Erfindung;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform
einer Anschlussbohrung einer Leiterplatte zur Verwendung mit der
Erfindung mit einer ersten Ausführungsform
einer einzusetzenden Hülse;
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4 eine
schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform
einer Hülse;
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5 eine
schematische Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform
einer Anschlussbohrung einer Leiterplatte zur Verwendung mit der
Erfindung mit einer ersten Ausführungsform
eines einzusetzenden hülsenförmigen Lotformteils;
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6 eine
schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform
eines hülsenförmigen Lotformteils;
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7a eine
schematische Teilschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform
eines hülsenförmigen Lotformteils
in einer in 7b durch A-A veranschaulichten
Schnittebene;
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7b eine
schematische Schnittdarstellung des hülsenförmigen Lotformteils nach 7a in
einer dort durch B-B veranschaulichten Schnittebene;
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8 eine
schematische Schnittdarstellung der Anschlussbohrung nach 1 mit
eingelötetem
Anschlusspin; und
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9 eine
schematische Schnittdarstellung einer besonderen Ausführungsform
der Anschlussbohrung nach 1 mit Anschlusspin.
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Zur
Vereinfachung sind in der Zeichnung gleiche Elemente, Bauteile,
Module oder Baugruppen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, sofern
eine Verwechselung ausgeschlossen ist.
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In 1 ist
eine Leiterplatte 10 mit einer ersten Ausführungsform
einer Anschlussbohrung 12 zur Verwendung mit dem erfinderischen
Verfahren schematisch dargestellt. Diese erste Anschlussbohrung 12 wird aus
einer ersten und einer zweiten Sacklochbohrung 14 und 16 gebildet,
die zwar im Wesentlichen fluchtend aber gegenläufig gebohrt wurden. Die beiden
Sacklochbohrungen 14 und 16 durchdringen sich
nicht vollständig,
sondern greifen im Innern der ersten Anschlussbohrung 12 derart
ineinander, dass ein innerer Ring in der Anschlussbohrung 12 stehen
bleibt. Wie in 1 gezeigt bildet der innerer
Ring im Bereich der Durchdringung der beiden Sacklochbohrungen 14, 16 eine
ringförmige
Verengung 18, die als integrierte Klemmvorrichtung für dort eingesteckte
Steckteile fungiert. Bei Bedarf und um eine "saubere" ringförmige Verengung 18 zu
erhalten, kann dieser Bereich zusätzlich noch mit einer weiteren
Bohrung mit entsprechend kleinem Durchmesser überbohrt werden.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Metallisierung 22 der
ersten Anschlussbohrung 12, üblicherweise aus Kupfer, vorgesehen,
die mit Lötaugen 20 auf
beiden Seiten der Leiterplatte 10 verbunden ist. Einen
Anschlusspin 24 oder Anschlussdraht eines hier nicht dargestellten
beliebigen bedrahteten Bauteils, der in die ersten Anschlussbohrung 12 einzusetzen
ist, weist einen Außendurchmesser 26 auf, der
etwas größer ist
als der lichte Durchgang der ersten Anschlussbohrung 12,
der in 1 durch "28" veranschaulicht
ist.
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Nach
der Erfindung wird dazu die Leiterplatte 10 erwärmt, vorzugsweise
durch Infrarot-Bestrahlung, was großflächig oder punktuell, also wenigstens
im Bereich der betrachteten ersten Anschlussbohrung 12 durchgeführt wird,
so dass dort eine Temperatur von über 100°C erreicht wird. Bei einer derart
erwärmten
Leiterplatte 10 kann der Anschlusspin 24 trotz
größeren Außendurchmessers 26 in üblicher
Weise in die erste Anschlussbohrung 12 eingesetzt werden,
ohne dass zusätzliches
Einpress-Werkzeug erforderlich ist. Leiterplatten 10, die
im wesentlichen eine Epoxyharz-getränkte Glasfasermatte umfassen,
beispielsweise ein häufig verwendetes
Material mit der Bezeichnung "FR4", werden auf eine
Temperatur größer 100°C, vorzugsweise auf
eine Temperatur von 120°C
bis 135°C,
erwärmt.
Damit wird eine Glasübergangstemperatur
des betreffenden Leiterplattenmaterials gerade erreicht, wobei die
Schmelztemperatur des betreffenden Leiterplattenmaterials jedoch
nicht überschritten
wird. Es hat sich gezeigt, dass Anschlusspins 24 mit einem
Außendurchmessers 26 in
Anschlussbohrungen eingesetzt werden können, deren lichter Durchgang
bis zu einem Zehntel kleiner ist als der Außendurchmesser 26 des
Anschlusspins 24. Wie später noch beschrieben wird,
kann die Erfindung in dieser Weise auch mit einem anderen, beliebigen
Steckteil, das in eine derartige Anschlussbohrung gesteckt werden
soll, verwendet werden.
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2 zeigt
in einer schematischen Schnittdarstellung wieder einen Ausschnitt
aus einer Leiterplatte 10 mit einer zweiten Anschlussbohrung 30 als
weiteres Beispiel zur Verwendung mit dem erfinderischen Verfahren.
Diese zweite Anschlussbohrung 30 wird wie die in 1 dargestellte
erste Anschlussbohrung 12 aus einer ersten und einer zweiten
Sacklochbohrung 32 und 34 gebildet, die aber versetzt
zueinander gebohrt wurden. Der Versatz ist in 2 durch "36" veranschaulicht.
Die beiden Sacklochbohrungen 32 und 34 durchdringen
sich nicht vollständig,
sondern greifen innerhalb der zweiten Anschlussbohrung 30 derart
ineinander, dass sie zwar eine durchgängige Bohrung durch die Leiterplatte 10 bilden,
aber infolge des Versatzes eine Art Knick mit einer Versatzschulter
in der zweiten Anschlussbohrung 30. Wie 2 zeigt,
bildet die Versatzschulter im Bereich der Durchdringung der beiden
Sacklochbohrungen 32, 34 eine Verengung 18,
die als integrierte Klemmvorrichtung für einen Anschlusspin 24 fungiert.
Auch bei dieser zweiten Anschlussbohrung 30 ist eine Metallisierung 22 vorgesehen,
die mit den Lötaugen 20 auf
beiden Seiten der Leiterplatte 10 verbunden ist.
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Wie
bereits oben beschrieben, wird nach der Erfindung die Leiterplatte 10 auf über 100°C erwärmt, vorzugsweise
durch Infrarot-Bestrahlung, um anschließend den Anschlusspin 24,
der bei dem in 2 gezeigten Beispiel einen eckigen
Querschnitt aufweist, in die Anschlussbohrung 30 einzustecken.
Auch diesem Fall lässt
sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein Anschlusspin 24 – oder
ein anderes Steckteil – in
diese zweite Anschlussbohrung 30 einsetzen, deren lichter
Durchgang bis zu einem Zehntel kleiner ist als der Außendurchmesser 26 des
Anschlusspins 24, und zwar ohne zusätzliches Presswerkzeug.
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3 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform
einer Anschlussbohrung einer auschnittweise gezeigten Leiterplatte 10 zur
Verwendung mit der Erfindung. Bei dieser dritten Anschlussbohrung 38 handelt
es sich um eine durchgehende Bohrung, die bei diesem Beispiel nicht
metallisiert ist. Ein Lötauge 40 ist
auf einer Seite der Leiterplatte dargestellt. Diese Anschlussbohrung 38 eignet
sich besonders für
Steckteile wie die in 3 dargestellte erste Ausführungsform
einer Klemmhülse.
Die erste Hülse 42,
die zur Aufnahme des Anschlussdrahtes bzw. Anschlusspins 24 eines
bedrahteten Bauteils dient, ist vorzugsweise aus sehr dünnem kupferhaltigen
Blech hergestellt. Sie weist in ihrem Innern eine ringförmige Verengung 44 auf,
die als Klemmvorrichtung für
den eingesetzten Anschlusspins 24 dient. Der Außendurchmesser
des Anschlusspins 24 ist daher geringfügig größer zu wählen als der freie Durchgang
im Bereich der Verengung 44 der erste Hülse 42.
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Die
Leiterplatte 10 wird nach dem oben bereits beschriebenen
erfindungsgemäßen Verfahren
erwärmt,
und die erste Hülse 42 wird
anschließend
ohne weitere Maßnahmen
in die dritte Anschlussbohrung 38 eingesteckt, wobei ein
Innendurchmesser 50 der dritten Anschlussbohrung 38 bis
zu einem Zehntel kleiner sein kann als ein Außendurchmesser 52 der
ersten Hülse 42.
Bei einem ungünstigen
Außendurchmesser
der der ersten Hülse 42 ist
diese noch mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren Schlitzen 48 ausgestattet. Diese
Schlitze 48 sind allerdings bei sehr geringen Wanddicken
der Hülse 42 nicht
unbedingt erforderlich. Nach Einsetzen der Hülse 42 ist sie bereit
zur Aufnahme des Anschlusspins 24.
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Zur
Vervollständigung
ist in 4 eine weitere Hülse zum Einstecken in eine
Anschlussbohrung 38 (siehe dazu 3) dargestellt. Ähnlich der
ersten Hülse 42 nach 3 weist
diese becherförmige
zweite Hülse 54 wiederum
einen Kragen 56 und wenigstens einen Schlitz 58 auf.
Darüber
hinaus ist sie jedoch mit einem Boden 60 ausgestattet,
so dass sie besonders für
gekürzte
Anschlusspins 24 von bedrahteten Bauteilen geeignet ist.
Solche gekürzten
Anschlusspins 24 werden dann verwendet, wenn die in die
Anschlussbohrung gesteckten Anschlusspins 24 nicht über die
Leiterplatte 10 vorstehen sollen. Die zweite Hülse 54 wird
wie die erste Hülse 42 nach
dem oben bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren in die Anschlussbohrung 38 (siehe
dazu 3) eingesetzt.
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5 ist
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform
einer Anschlussbohrung einer Leiterplatte 10 zur Verwendung
mit der Erfindung. Diese vierte Anschlussbohrung 62 weist
keine Einschnürungen
oder Klemmvorrichtungen für
einen Anschlusspin, in ihrem Innern auf. Sie ist metallisiert, wobei
die Metallisierung 22 (siehe auch die 1 und 2)
mit Lötaugen 20 auf
der Oberfläche
der Leiterplatte 10 verbunden ist. Als Einsteckteil ist
bei dieser Ausführungsform
ein erstes hülsenförmiges Lotformteil 64 vorgesehen,
das in die Anschlussbohrung 62 eingesteckt wird.
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Um
einen Anschlusspin, beispielsweise einen Anschlusspin 24 wie
er in den 1 – 3 dargestellt ist,
sicher durch Einklemmen halten zu können, ist im Innern des ersten
hülsenförmigen Lotformteils 64 wenigstens
eine ringförmige
Verengung 66 angeordnet. Sinnvollerweise sind es mehrere
ringförmige
Verengungen 66, die den Durchgang durch das hülsenförmige Lotformteil 64 so
verengen, dass ein Innendurchmesser 76 des hülsenförmigen Lotformteils 64 kleiner
ist als der Außendurchmesser 26 des
einzusetzenden Anschlusspins 24 (siehe dazu die 1 und 2).
Bei dem hier ausgewählten Ausführungsbeispiel
dient ein Kragen 68 des hülsenförmigen Lotformteils 64 als
Anschlag an der Leiterplatte 10 und verhindert, dass das Lotformteil 64 durch
die Anschlussbohrung 62, also die Leiterplatte 10 hindurch
gedrückt
wird. Ein Außendurchmesser 74 des
hülsenförmigen Lotformteils 64 ist
etwas größer als
ein Innendurchmesser 72 der Anschlussbohrung 62.
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Die
in 5 dargestellte Leiterplatte 10 wird nach
dem oben bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erwärmt. Das
hülsenförmige Lotformteil 64 wird
anschließend
ohne weitere Maßnahmen
in die vierte Anschlussbohrung 62 eingesteckt, wobei der
Innendurchmesser 72 der Anschlussbohrung 64 bis
zu einem Zehntel kleiner sein kann als der Außendurchmesser 74 des
hülsenförmigen Lotformteils 64.
Um das Einsetzen zu erleichtern, weist das hülsenförmige Lotformteil 64 vorzugsweise
noch einen oder mehrere Schlitze 70 auf.
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In 6 ist
eine zweite Ausführungsform
eines Lotformteils schematisch dargestellt. Dieses zweite Lotformteil 78 ähnelt dem
ersten hülsenförmigen Lotformteil 64 nach 5,
ist aber zusätzlich
mit mit einem Boden 80 ausgestattet, so dass es becherförmig ist.
Es eignet sich wie die oben beschriebene und in 4 dargestellte
zweite Hülse 54 besonders
für gekürzte Anschlusspins 24 von
bedrahteten Bauteilen, die nicht über die Leiterplatte 10 vorstehen
sollen.
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In
den 7a und 7b ist
noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hülsenförmigen Lotformteils
zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.
Dieses dritte Lotformteil 82 weist einen zylindrischen
Teil 84 auf, der in seinem Innern wenigstens einen, vorzugsweise
drei vertikale Klemmstege 86 auf, die zum Festhalten eines
Anschlusspins 24 (siehe dazu die 1 und 2)
dienen. Wie oben bereits mehrfach beschrieben, wird die Leiterplatte 10 nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erwärmt,
und das dritte hülsenförmige Lotformteil 82 wird
anschließend
ohne weitere Maßnahmen
in die vierte Anschlussbohrung 62 (siege 5)
eingesteckt, wobei der Innendurchmesser 72 der Anschlussbohrung 64 bis
zu einem Zehntel kleiner sein kann als der Außendurchmesser des dritten
hülsenförmigen Lotformteils 82.
Um das Einsetzen zu erleichtern, weist auch das hülsenförmige Lotformteil 82 vorzugsweise
einen oder mehrere Schlitze 88 auf. Bei mehreren Schlitzen 88 und
gleicher Anzahl vertikaler Klemmstege 86 ist es sinnvoll,
Schlitze 88 und Klemmstege 86 alternierend anzuordnen. Ähnlich den
Hülsen 42 und 54 nach
den 3 und 4 und ähnlich den Lotformteilen 64 und 78 nach
den 5 und 6 weist das dritten hülsenförmigen Lotformteils 82 einen
Kragen 46 auf.
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Wie
das erste hülsenförmige Lotformteil 64 werden
auch das zweite und das dritte hülsenförmige Lotformteil 78 und 82 nach
dem erfinderischen Verfahren in die erwärmte Leiterplatte 10 in
die Anschlussbohrung 62 eingesetzt, so wie es oben bereits
mehrfach beschrieben wurde.
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Die
in den 5, 6, 7a und 7b veranschaulichten
Lotformteile 64, 78 und 82 haben den Vorteil,
dass die dort eingesetzten Anschlusspins 24 direkt gelötet werden
können.
Dabei können
auch selektive Lötverfahren
angewendet werden.
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Zur
Vervollständigung
und zur Veranschaulichung ist in 8 eine Anschlussbohrung 12 nach 1 mit
einem Anschlusspin 92 schematisch dargestellt, der nach
dem erfinderischen Verfahren in die Leiterplatte 10 eingesteckt
und anschließend
verlötet
worden ist. Das Besondere hierbei ist, das ein Lot 93,
eine Paste beispielweise, mit einem relativ hohen Zinnanteil verwendet
wurde. Außerdem
wurde die Lötung
dieses Ausführungsbeispiels
in einem Reflow-Lötofen
ausgeführt,
wobei die bestückte
Leiterplatte 10 vorzugsweise länger als üblich im Reflow-Lötofen verweilte.
Die Metallisierung 22 der Anschlussbohrung 12 ist
aus reinem Kupfer und mit einer Oberfläche aus Zinn versehen. Der
Anschlusspin 92 kann, muss aber nicht mit einer Oberfläche aus
Zinn versehen sein.
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Die
ringförmige
Verengung 18 (siehe dazu auch 1) im Innern
der Anschlussbohrung 12 übt auf den nach den erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzten Anschlusspin 92 eine hohe Flächenpressung
aus, was in in 8 durch einen mit "90" bezeichneten Klemmbereich
veranschaulicht wird. Es hat sich gezeigt, dass bei einer auf die
Zusammensetzung des Lotes 93 abgestimmten Temperatur und
Verweildauer im Reflow-Lötofen
eine intermetallische Diffusionszone 96 im Klemmbereich 90 zwischen
dem Anschlusspin 92 und der Metallisierung 22 ausbildet.
Diese intermetallische Diffusionszone 96 weist sich durch
eine hohe – und
gegenüber
einer herkömmlichen
Lötung
deutlich verbesserte – mechanische
Festigkeit aus, wobei die dadurch geschaffene Verbindung größeren Temperaturen
widersteht als im Reflow-Lötofen
bei ihrer Schaffung benötigt wurden.
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Wie
in 9 dargestellt, gelingt die Schaffung einer solchen
intermetallische Diffusionszone auch dann, wenn ein Anschlusspin
nach dem erfinderischen Verfahren in die Leiterplatte 10 eingesteckt
wird, ohne dass er anschließend
verlötet
wird. Bei dem hier dargestellten Beispiel handelt es sich im Prinzip
um ein Anschlussbohrung 12 nach 1, bei der
jedoch die ringförmige
Verengung 18 im Innern der Anschlussbohrung 12 so
ausgeführt
wurde, dass sich einen gegenüber
dem Beispiel in 8 vergrößerten Klemmbereich 98 ausbildet.
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Die
Anschlussbohrung
12 ist wieder mit Kupfer metallisiert,
wobei auf die Metallisierung
22 noch eine zusätzliche
Zinn-Beschichtung
100 aufgebracht wurde, vorzugsweise mittels
einer Heißverzinnung.
Ein hier verwendeter, an sich aus Kupfer bestehender Anschlusspin
102 wurde
vorzugsweise ebenfalls mit einer Zinn-Beschichtung
104 versehen,
was aber nicht zwingend erforderlich ist. Bei einer hohen Flächenpressung, die
im Klemmbereich
98 auf den Anschlusspin
102 ausgeübt wird,
bildet sich bei einer entsprechend gewählten Paarung aus Temperaturspitze(n)
und Verweildauer im Reflow-Lötofen eine
intermetallische Diffusionszone
106 im Klemmbereich
98 aus.
Wie bei der oben beschriebenen Diffusionszone
96 beim Ausführungsbeispiel nach
8 zeigt
auch die intermetallische Diffusionszone
106 nach
9 eine
hohe – und
gegenüber
einer herkömmlichen
Lötung
deutlich verbesserte – mechanische
Festigkeit, die höheren
Temperaturen widersteht als im Reflow-Lötofen bei ihrer Schaffung benötigt wurden. Bezugszeichenliste
