DE1233037B - Method and device for the production of electronic components - Google Patents
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Description
Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von elektronischen Bausteinen In der elektrischen Nachrichten-, Rechen- und Regelungstechnik wird der zu verarbeitende Informationsgehalt ständig umfangreicher und erfordert daher schaltungsmäßig immer größere elektronische Geräte. Aus dieser Tatsache ergibt sich die Forderung nach einem möglichst raum- und gewichtssparenden Schaltungsaufbau. Der Miniaturisierungsgrad einer Schaltung ist durch die Packungsdichte gegeben, d. h. durch die Anzahl der Schaltelemente pro Volumeneinheit.Method and device for the production of electronic components In electrical communications, computing and control technology, the Information content is constantly increasing and is therefore always required in terms of circuitry larger electronic devices. From this fact the requirement arises a circuit structure that saves space and weight as much as possible. The degree of miniaturization a circuit is given by the packing density, i. H. by the number of Switching elements per volume unit.
Zur Erzielung hoher Packungsdichte ist es bekannt, die Bauelemente in Gruppen zusammenzufassen und jede Gruppe auf mindestens einen Isolierstoffträger mit gedruckter Schaltung zu einem Baustein zu vereinigen. Hierbei haben sich zwei grundsätzliche Packungstechniken entwickelt. Bei der einen liegen die Bauelemente parallel zur Leiterplatte, wogegen bei der sogenannten »Cordwood«-Technik die Komponenten Seite an Seite zwischen Drahtrastern oder besser zwischen gedruckten Karten und senkrecht zu diesen gelagert sind. Mit dem erstgenannten Verfahren sind bei einigermaßen rationeller Fertigung Packungsdichten von höchstens einem Bauteil pro Kubikzentimeter erreichbar. Bei Anwendung der »Cordwood«-Technik kann die Dichte auf zwei bis vier Bauteile pro Kubikzentimeter erhöht werden, wenn Bauelemente mit möglichst gleichen Abmessungen eingesetzt werden. Die Pakkungsdichte kann noch wesentlich gesteigert werden, falls das Verfahren mit Subminiaturelementen durchgeführt wird.In order to achieve a high packing density, it is known to use the components to be summarized in groups and each group on at least one insulating material carrier to unite with printed circuit to one module. Here two have basic packing techniques developed. One of them has the components parallel to the circuit board, whereas with the so-called "Cordwood" technology the components Side by side between wire grid stars or better between printed cards and are mounted perpendicular to these. With the first-mentioned method are at some point More efficient production Packing densities of at most one component per cubic centimeter accessible. When using the »Cordwood« technique, the density can be reduced to two to four Components per cubic centimeter are increased if components are as similar as possible Dimensions are used. The packing density can still be increased significantly if the method is carried out with subminiature elements.
Bei Anwendung der an sich vorteilhaften »Cordwood«-Technik mit Hilfe von Drahtrastern ist jedoch das Problem nicht gelöst, wie man die Anschlußdrahtenden zum einwandfreien Anliegen an dem Raster vor dem Verlöten mit dem Raster bringen kann. Gegebenenfalls müssen nachträglich in mühsamer Handarbeit anfangs aus Festigkeitsgründen notwendige Teile des Drahtrasters wieder entfernt werden.When using the »Cordwood« technique, which is advantageous per se, with help However, the problem of how to fix the connecting wire ends is not solved by wire racks bring it to perfect contact with the grid before soldering it to the grid can. If necessary, it may have to be done subsequently, initially in laborious manual work for reasons of strength necessary parts of the wire grid are removed again.
Werden gedruckte Karten verwendet, so bietet das Einfädeln der Bauelemente herstellungstechnisch Schwierigkeiten, die sich insbesondere bei einer Serienfertigung nachteilig auswirken. Bei einem bekannten Verfahren werden dabei zunächst alle Bauelemente mit ihren langen Drahtenden in die eine Leiterplatte gesteckt und anschließend die zweite Leiterplatte eingefädelt, wobei hierzu zwei zueinander senkrecht eingeführte, die noch freien Drahtenden grob positionierende Rechen verwendet werden. Um diesen letzten, besonders mühsamen Schritt zu umgehen, wurde deshalb bereits das »Cordwood«-Verfahren durch Weglassen der zweiten Leiterplatte abgewandelt. Gemäß diesem Bekannten werden die in der einen Leiterplatte steckenden Bauelemente in einem Block vergossen, die Kopfenden des Blocks, d. h. die Seiten, aus denen die Drahtenden hervorstehen, überschliffen und schließlich die entsprechende Leiterführung galvanisch aufplattiert oder aufgedampft. In der Weiterführung dieses Gedankens wird schließlich auch noch die zweite Leiterplatte fallengelassen und die Halterung der Bauelemente einer Gießform anvertraut, die dann mit den Bauelementen zusammen in Kunstharz vergossen wird.If printed cards are used, the threading of the components offers manufacturing difficulties that arise in particular in series production adversely affect. In a known method, all components are initially with their long wire ends inserted into one circuit board and then the second printed circuit board threaded, with two perpendicular introduced, the wire ends that are still free can be roughly positioned. To this one The "Cordwood" procedure was therefore already used to circumvent the last, particularly arduous step modified by omitting the second circuit board. According to this become acquaintance the plugged in a circuit board components in a block, the Head ends of the block, d. H. the sides from which the wire ends protrude, sanded and finally the corresponding conductor guide is electroplated or vapor-deposited. In the continuation of this idea, the second circuit board is finally also added dropped and entrusted the support of the components of a mold that is then cast together with the components in synthetic resin.
Abgesehen davon, daß die Herstellung solcher vergossener Bausteine relativ teuer ist, muß bei Ausfall eines einzigen Elementes der gesamte Baustein ersetzt werden. Wohl werden zwar in der Praxis vielfach vergossene Bausteine unvergossenen bewußt vorgezogen, doch fällt bei den zuletzt erwähnten Techniken die so wertvolle Möglichkeit der Wahl zwischen eingegossenen und nicht eingegossenen Bausteinen weg.Apart from the fact that the production of such molded building blocks is relatively expensive, the entire module must if a single element fails be replaced. In practice, it is true that often potted building blocks are not potted consciously preferred, but with the last-mentioned techniques the one that is so valuable falls away Possibility of choosing between cast and non-cast blocks.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektronischen Bausteinen, bei welchen die einzelnen Bauelemente im wesentlichen senkrecht zwischen zwei mit Leiterstreifen versehenen Isolierplatten (gedruckte Schaltung) angeordnet sind, wobei die Drahtenden der Bauelemente Löcher der Leiterplatten durchdringen und außen mit den Leiterstreifen galvanisch verbunden sind. Hierbei werden die oben aufgezeigten Nachteile erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Leiterplatten in Parallelstreifen zerschnitten werden, daß die Schnitte zumindest durch jene Plattenlöcher geführt werden, die einen Draht aufnehmen sollen, daß durch den Schnitt am Längsrad gekerbte Streifen gebildet werden und daß die beiden Platten parallel zueinander und zumindest angenähert in jenem Abstand, den die Platten im fertigen Baustein einnehmen sollen, in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengesetzt werden, wobei jeweils vor dem Anfügen eines Parallelstreifens an den vorherigen, die zwischen diesen beiden Parallelstreifen liegenden Bauelemente mit ihren Anschlußdrähten in die entsprechenden Kerben eingelegt werden, wonach die Anschlußdrähte mit den entsprechenden Anschlußpunkten der beiden Leiterplatten verbunden werden.The invention relates to a method for producing electronic Blocks in which the individual components are essentially perpendicular between two insulating plates (printed circuit) provided with conductor strips are, wherein the wire ends of the components penetrate holes in the circuit boards and outside with the ladder strips are galvanically connected. Here the disadvantages identified above are avoided according to the invention in that the Printed circuit boards are cut in parallel strips that the cuts at least be passed through those plate holes that are to receive a wire that through the cut on the longitudinal wheel notched strips are formed and that the two plates parallel to each other and at least approximately at the distance that the plates in finished building block should take, reassembled in the correct order before adding a parallel strip to the previous, the components lying between these two parallel strips with their connecting wires are inserted into the corresponding notches, after which the connecting wires with the corresponding connection points of the two circuit boards are connected.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden komplizierte technologische Prozesse vermieden. Auch sind zur Durchführung des neuen Verfahrens keinerlei Einfädelvorrichtungen oder sonstige komplizierte Geräte erforderlich.The method according to the invention becomes complicated technological Processes avoided. There are also no threading devices whatsoever for carrying out the new method or other complicated equipment is required.
Es können normale, handelsübliche Leiterplatten mit gedruckter Schaltung verwendet werden. Vorzugsweise- gelangen jedoch Leiterplatten zur Anwendung, bei welchen gemäß der weiteren Erfindung die Leiterstreifen zwischen zwei in einer Schnittlinie liegenden Lochstellen seitenparallel zu dieser Linie versetzt sind. Hierdurch wird die Gesamtschnittlänge durch Leitermaterial auf das unbedingt erforderliche Ausmaß reduziert.Normal, commercially available printed circuit boards can be used be used. Preferably, however, printed circuit boards are used which according to the further invention, the conductor strips between two in a cutting line lying holes are laterally offset parallel to this line. This will the total length of cut through conductor material to the absolutely necessary extent reduced.
Bei Verwendung von Leiterplatten mit einem normierten Lochraster werden gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Schnitte längs jeder Linie einer der beiden Rasterlinienscharen geführt.When using printed circuit boards with a standardized hole pattern according to a preferred embodiment of the invention, the cuts along each line guided by one of the two sets of grid lines.
Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des fertigen Bausteines werden nach einer Weiterbildung der Erfindung beim Entwurf der gedruckten Schaltung an den noch unbesetzten Rasterpunkten weitere Lötstellen vorgesehen. Hierdurch wird beim späteren Tauchlöten jede Rasterstelle zur mechanischen Verbindungsstelle der Streifen.To increase the mechanical strength of the finished building block according to a development of the invention in the design of the printed circuit The still unoccupied grid points are provided with additional soldering points. This will during later dip soldering, each grid point to the mechanical connection point of the Stripes.
Nachstehend werden das erfindungsgemäße Verfahren und eine einfache Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Leiterplatte, F i g. 2 die gemäß dem ersten Verfahrensschritt in parallele Streifen zerschnittene Leiterplatte der F i g. 1, F i g. 3 eines der zum Einbau vorbereiteten elektrischen Schaltelemente, F i g. 4 eine Einrichtung gemäß der weiteren Erfindung zum Zusammensetzen des Bausteines, Fig.5 den vollständig zusammengesetzten Baustein im Tauchlötbad, F i g. 6 den fertigen Baustein, F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII durch die obere Leiterplatte des Bausteines der F i g. 6.The following are the method of the present invention and a simple one Device for carrying out this method explained in more detail with reference to the drawing. It shows F i g. 1 shows a printed circuit board designed according to the invention, FIG. 2 according to the first process step cut into parallel strips of the printed circuit board F i g. 1, Fig. 3 one of the electrical switching elements prepared for installation, F i g. 4 shows a device according to the further invention for assembling the building block, FIG. 5 shows the completely assembled module in the dip solder bath, FIG. 6 the finished Building block, F i g. 7 shows a section along the line VII-VII through the upper printed circuit board of the building block of FIG. 6th
F i g. 1 zeigt eine aus Isolierstoff gefertigte Leiterplatte 1, deren Aufgabe es ist, die Bauelemente mechanisch zu haltern sowie die galvanischen Verbindungen unter den entsprechenden Bauelementen herzustellen. Letzteres wird durch eine gedruckte Schaltung, bestehend aus den Leiterzügen 2a bis 2h und den mit Bohrungen versehenen Augen 3, erreicht. Die Leiterplatte ist mit einem ortogonalen Linienraster überdeckt, wobei im Hinblick auf die zylindrische Form der meisten Bauelemente der Geradenabstand in der x-Richtung mit Vorteil konstant und gleich jenem in der y-Richtung gewählt wird. Einer besonderen Ausführung der Erfindung gemäß werden die die Drähte der Bauelemente aufnehmenden Augen 3 der gedruckten Schaltung in die Schnittpunkte der x- und der y-Geraden (Rasterpunkte) gelegt und in den unbesetzten Rasterpunkten zusätzliche blinde Augen 4 angeordnet. Diese dienen als Lötstellen, um später dem Baustein zusätzliche mechanische Festigkeit zu verleihen. Aus diesem Grund werden weitere blinde Augen 5a, 5 b und 5 c an bereits von einem Leiter überdeckten Rasterpunkten angesetzt.F i g. 1 shows a printed circuit board 1 made of insulating material, the task of which is to hold the components mechanically and to produce the galvanic connections between the corresponding components. The latter is achieved by a printed circuit consisting of the conductor tracks 2a to 2h and the holes 3 provided with holes. The circuit board is covered with an orthogonal line grid, with the straight line spacing in the x-direction advantageously being chosen to be constant and equal to that in the y-direction with regard to the cylindrical shape of most components. According to a special embodiment of the invention, the eyes 3 of the printed circuit that receive the wires of the components are placed in the intersection of the x and y lines (grid points) and additional blind eyes 4 are arranged in the unoccupied grid points. These serve as soldering points in order to give the component additional mechanical strength later. For this reason, more blind eyes 5a, 5b and 5c in already covered by a conductor grid points set.
Die Leiterplatte 1 wird in eine Anzahl gleich breiter, rechteckiger Streifen zerschnitten, wobei die Schnittführung in einer bevorzugten Variante der Erfindung entlang jeder Geraden einer der beiden Rasterlinienscharen erfolgt. Zur Vermeidung von Materialverlusten wird dabei der Schnitt durch eine Scherung ausgeführt.The circuit board 1 becomes wider and more rectangular in number Cut strips, the cutting guide in a preferred variant of the Invention takes place along each straight line of one of the two sets of grid lines. To the To avoid material losses, the cut is made by shearing.
F i g. 2 zeigt die längs den y-Geraden in fünf Streifen 1 a bis 1 e geteilte Leiterplatte der F i g. 1. Diese weisen an ihren Längsseiten Kerben 6 auf, die vom Aufschneiden der mit Bohrungen versehenen Augen 3 der gedruckten Schaltung herrühren.F i g. 2 shows the straight line along the y in five strips 1 a to 1 e split circuit board of FIG. 1. These have notches 6 on their long sides on that from cutting open the drilled eyes 3 of the printed circuit originate.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung werden Leiterverbindungen zwischen zwei auf derselben Schnittlinie liegenden Punkten seitenparallel verschoben, um damit die Gesamtschnittlänge durch das Leitermaterial so klein wie möglich zu halten. Beispiele für eine solche Anordnung sind in der F i g. 2 die Leiterstücke 2 f des Streifens 1 d und Leiterstück 2 d des Streifens 1 e.According to a further variant of the invention, conductor connections shifted laterally parallel between two points lying on the same cutting line, in order to keep the total cutting length through the conductor material as small as possible keep. Examples of such an arrangement are shown in FIG. 2 the ladder pieces 2 f of the strip 1 d and conductor section 2 d of the strip 1 e.
Die im Baustein verwendeten Bauelemente sind herkömmlicher Art. Sie werden, wie in F i g. 3 an Hand eines zylindrischen Elementes 7 (Widerstand, Kondensator, Diode usw.) dargestellt, zuvor auf gleiche Länge geschnitten und vorzugsweise mit zwei Bögen 8 versehen, die bei allen Elementen den gleichen Abstand d aufweisen. Diese Bögen dienen zur Positionierung der Elemente innerhalb des Bausteines und legen zugleich den Abstand der beiden Leiterplatten voneinander fest. Die Bögen schützen den Bauelementekörper ferner vor übermäßiger Erwärmung während des Tauchlötvorgangs. Sollte der Baustein einmal größeren Schwankungen der Betriebstemperatur ausgesetzt sein, so verhindern sie infolge Federwirkung das Auftreten schädlicher Zugspannung auf die Bauelementekörper. Werden ausschließlich Bauelemente gleicher Abmessung verwendet, so kann gegebenenfalls auch auf die Bögen verzichtet werden.The components used in the block are conventional. They as shown in FIG. 3 using a cylindrical element 7 (resistor, capacitor, Diode, etc.), previously cut to the same length and preferably with two arcs 8 provided, which have the same distance d in all elements. These arcs are used to position the elements within the module and also define the distance between the two circuit boards. The arches also protect the component body from excessive heating during the dip soldering process. Should the component ever be exposed to major fluctuations in the operating temperature be, they prevent the occurrence of harmful tensile stress as a result of the spring action on the component body. Only components of the same dimensions are used is used, the arches can optionally be dispensed with.
Dem Zusammensetzen der Leiterplatten und Einlegen der Bauelemente dient die in F i g. 4 dargestellte, einfache Vorrichtung. Diese besteht im wesentlichen aus einem- Träger 9, auf dem vier Führungen 10 a, 10b, 11a, 11 b lotrecht fixiert werden können. Diese Führungen werden erfindungsgemäß durch zwei U-Schienenpaare gebildet, deren Schenkelabstand der Plattenstärke entspricht und deren Abstände den Platten- bzw. Bausteinabmessungen entsprechen. Die Schienen 10a und 11a bzw. 10b und 11b sind durch Querverstrebungen 12a bzw. 12b fest miteinander verbunden. Zwei Grundplättchen 13a bzw. 13b fixieren die entsprechenden Schienen= paare 10 a, 10 b bzw. 11 a, 11 b gegenseitig und sind mit diesen starr verbunden, vorzugsweise verschweißt. Sie weisen auf ihrer Unterseite je zwei, in F i g. 5 sichtbare Nockenpaare 14 a, 14 b und 15 a, 15 b auf, die, in entsprechende Ausnehmungen des Trägers 9 gesteckt, das System auf dem Träger festhalten.The assembly of the printed circuit boards and the insertion of the components is carried out using the method shown in FIG. 4 shown, simple device. This consists essentially of a carrier 9 on which four guides 10 a, 10 b, 11 a, 11 b can be fixed vertically. According to the invention, these guides are formed by two U-rail pairs, the leg spacing of which corresponds to the panel thickness and the spacing of which corresponds to the panel or module dimensions. The rails 10a and 11 a and 10 b and 11b are connected by cross-struts 12a and 12b to each other. Two base plates 13 a and 13 b fix the corresponding rails = pairs 10 a, 10 b and 11 a, 11 b mutually and are rigidly connected to these, preferably welded. They each have two on their underside, as shown in FIG. 5 visible pairs of cams 14 a, 14 b and 15 a, 15 b which, inserted into corresponding recesses in the carrier 9, hold the system on the carrier.
Die äußersten Leiterplattenstreifen 1 e bzw. l e' werden nun in die Kanäle 10 a, 10 b bzw. 11 a, 11 b eingeführt, die entsprechenden Bauelemente in die hierfür vorgesehenen Löcher bzw. Kerben eingelegt, die nächsten Streifen 1 d bzw. 1 d auf die unteren Streifen l e, l e' geschoben, die zweite Etage Bauelement eingelegt und so eine Etage nach der anderen bis zum fertig gestapelten Baustein zusammengefügt.The outermost printed circuit board strips 1 e or le 'are now inserted into the channels 10 a, 10 b and 11 a, 11 b , the corresponding components are inserted into the holes or notches provided for this purpose, the next strips 1 d and 1 d pushed onto the lower strips le, l e ' , inserted the second level of building element and thus joined one level after the other to the fully stacked building block.
Das in F i g. 5 dargestellte System der vier U-Schienen 10 a, 10 b, 11 a, 11 b, der Querverbindungen 12 a, 12 b, der Bodenplättchen 13 a, 13 b und dem fertig gestapelten Baustein kann nun aus den Führungen des Trägers 9 herausgezogen werden, wobei die Bodenplättchen ein Herausfallen einzelner Teile des Bausteines verhindern.The in Fig. 5 illustrated system of four U-rails 10 a, 10 b, 11 a, 11 b, the cross connections 12 a, 12 b, the base plate 13 a, 13 b and the stacked building block can now be pulled out of the guides of the carrier 9 , whereby the base plates prevent individual parts of the building block from falling out.
In dieser Haltevorrichtung wird der Baustein dem Tauchlötbad zugeführt. Dabei ist zu beachten, daß der Baustein nur so weit in das Tauchlötbad gehalten wird, als zur Benetzung der unteren Seite der Leiterplatten gerade notwendig ist.In this holding device, the module is fed to the dip solder bath. It should be noted that the module is only held so far into the immersion soldering bath than is just necessary to wet the lower side of the circuit boards.
F i g. 6 zeigt den aus der Haltevorrichtung entfernten fertig verlöteten Baustein. Die Drahtenden 16a bis 16b sind nun mit den Kupferfolien der entsprechenden Leitersegmente 2a bis 2h galvanisch verbunden, während die Verlötung der blinden Augen 5 a und 5 b für eine Überbrückung der Nahtstellen der Leiterstreifen 2b, 2 c bzw. 2e, 2- sorgen. Die mechanische Festigkeit des Bausteines wird zusätzlich durch die Lötpunkte der blinden Augen 4 erhöht.F i g. 6 shows the fully soldered module removed from the holding device. The wire ends 16 a and 16 b are now electrically connected to the copper foils of the respective conductor segments 2a to 2h, during the soldering of the blind eyes 5 a and 5 b for a lock-up of the interface of the conductor strips 2b, 2c and 2e, 2- provide . The mechanical strength of the component is additionally increased by the soldering points of the blind eyes 4.
Zur Verdeutlichung dieses Sachverhaltes zeigt F i g. 7 einen Schnitt durch die obere Leiterplatte der F i g. 6 längs der Schnittlinie VII-VII. Die Plattenstreifen I c, 1 d mit ihren Leitern 2g, 2 e werden durch den Lötfilm 17 galvanisch und mechanisch miteinander verbunden, ebenso die Streifen l d, 1 e mit den Leitern 2 e, 2 d, wobei hier infolge der Zinnmassierung um das Drahtende 16e eine mechanische Verstärkung auftritt.To illustrate this fact, FIG. 7 shows a section through the upper circuit board of FIG. 6 along the section line VII-VII. The plate strips I c, 1 d with their conductors 2g, 2 e are connected together electrically and mechanically by the solder film 17, as ld, the strips, 1 e with the conductors 2 e, 2 d, in which case due to the Zinnmassierung to the wire end 16e mechanical reinforcement occurs.
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---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |