DE1540085C

DE1540085C - Method for the electrical connection of connecting wires with connection socket sen on a switchboard separation from 1257917

Info

Publication number: DE1540085C
Authority: DE
Inventors: William H Toomey John W Reimann. William G Douglas Richard R . Los Angeles. Calif Toomey (V St A )
Original assignee: Litton Industries Inc
Current assignee: Litton Industries Inc
Publication date: 1971-07-08

Description

Die bekannten gedruckten Schaltungen in einfacher oder gestapelter Form (Modulschaltungen) haben unter bestimmten Betriebsbedingungen noch gewisse Nachteile. Insbesondere haben sich die Lötverbindungen und sogar Schweißverbindungen nicht immer in ausreichendem Maße gegen Stoß, Schwingungen und Wärmebeanspruchungen widerstandsfähig erwiesen. Auch ist durch die radikale Verkleinerung der Schaltungselemente der verfügbare Platz für die Anbringung der elektrischen Verbindung immer geringer geworden. Es besteht also ein Bedürfnis nach möglichst kleinen und zuverlässigen Anschlüssen der auf einem Schaltbrett angeordneten, vorzugsweise gedruckten Verbindungsleitungen an die Anschlußdrähte der elektronischen Bauelemente.The well-known printed circuits in simple or stacked form (module circuits) still have certain disadvantages under certain operating conditions. In particular, the soldered connections have and even welded joints are not always adequately protected against shock, vibration and proven to be resistant to thermal stresses. Also is through the radical downsizing of the circuit elements, the space available for making the electrical connection is always available decreased. There is therefore a need for connections that are as small and reliable as possible the preferably printed connection lines arranged on a switchboard the connecting wires of the electronic components.

Es ist bekannt, Anschlußdrähte von Bauelementen mit den Verbindungsleitungen einer gedruckten Schaltung dadurch zu verbinden, daß mit den Verbindungsleitungen, die an ihren Enden in vergrößerte Abschnitte übergehen, zusammenhängende Anschlußbuchsen mit zylindrischen Wänden ausgebildet werden. Bei der bekannten Anordnung sind aber die Anschlußbuchsen ausschließlich innerhalb des Schaltbrettes angeordnet und eignen sich deshalb nur für Lötverbindungen.It is known, connecting wires of components with the connecting lines of a printed circuit to be connected by that with the connecting lines, which at their ends in enlarged Pass over sections, contiguous connection sockets are formed with cylindrical walls. In the known arrangement, however, the connection sockets are exclusively within the control panel arranged and are therefore only suitable for soldered connections.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen von Verbindungen der erwähnten Art, das sich insbesondere zum Schweißen eignet.In contrast, the object of the invention is to create an improved method of production of connections of the type mentioned, which is particularly suitable for welding.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die mit ilen Verbindungsleitungen zusammenhängenden Anschlußbuchsen vom Schaltbrett vorstehend ausgebildet werden, daß die Anschlußdrähte in die zugehörigen Anschlußbuchsen eingeführt und an die Innenwände der Anschlußbuchsen angeschweißt werden.The inventive solution to this problem is characterized in that the connection lines with ilen contiguous connection sockets are formed protruding from the switchboard, that the connecting wires are inserted into the associated connection sockets and on the inner walls of the connection sockets be welded on.

Die Verschweißung geschieht vorzugsweise durch Widerstandsschweißung, indem an zwei Stellen der vorstehenden Außenwand der betreffenden Anschlußbuchse verschiedene Spannungen angelegt werden, um einen Schweißstrom durch die Buchsenwand und den Anschlußdraht zu erzeugen.The welding is preferably done by resistance welding by at two points of the different voltages are applied to the protruding outer wall of the respective connection socket, to generate a welding current through the socket wall and the connecting wire.

Vorzugsweise besteht der Anschlußdraht aus einem Metall mit höherer Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit als das Material der Anschlußbuchse, die wegen der guten Schweißeigenschaften vorzugsweise zumindest an der Außenfläche aus Nickel besteht. Auf diese Weise wird erreicht, daß der größte Widerstand und damit die stärkste Erwärmung an den gewünschten Schweißstellen auftreten. Preferably, the connecting wire consists of a metal with higher thermal conductivity and electrical Conductivity than the material of the connection socket, because of the good welding properties preferably consists of nickel at least on the outer surface. In this way it is achieved that the greatest resistance and thus the greatest heating occurs at the desired welding points.

Die Ausbildung der vorstehenden Anschlußbuchsen kann auf verschiedene Weise erfolgen und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.The formation of the above connection sockets can be made in various ways and does not form part of the present invention.

Ein zur Erläuterung der Erfindung dienendes Ausführungsbeispiel wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment serving to explain the invention is described below with reference to the Drawing described. It shows

F i g. 1 ein teilweise geschnittenes Schrägbild einer Vorrichtung zur Ausbildung der vorstehenden Anschlußbuchsen, F i g. 1 is a partially sectioned oblique view of a device for forming the above connection sockets,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Grundplatte der F i g. 1 nach dem Aufbringen der leitenden Schichten, FIG. 2 shows a section through the base plate of FIG. 1 after applying the conductive layers,

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 nach weiteren Bearbeitungsvorgängen,3 shows a section corresponding to FIG. 2 further processing operations,

F i g. 4 einen Schnitt entsprechend F i g. 2 zur Erläuterung des edindungsgemÜßen Verbindungsverfahrens undF i g. 4 shows a section corresponding to FIG. 2 to explain the connection method according to the invention and

F i g. 5 ein Schrägbild zweier aufeinandergestapelter gedruckter Schaltkreise, die mittels der erfindungsgemäß hergestellten Anschlüsse verbunden sind.F i g. 5 is an oblique view of two printed circuits stacked one on top of the other, which by means of the inventive Connections made are connected.

F i g. 1 zeigt eine Werkzeugmatrize 11 aus geeignetem Material wie Stahl, Aluminium od. dgl., die eine Anzahl von Löchern 15, 15' und 15" aufweist. Ort und Durchmesser dieser Löcher sind entsprechend der gewünschten Stelle der Anschlußbuchsen und der Dicke der anzubringenden Drähte gewählt.F i g. 1 shows a tool die 11 made of a suitable Material such as steel, aluminum or the like, which has a number of holes 15, 15 'and 15 ". The location and diameter of these holes correspond to the desired location of the connection sockets and the thickness of the wires to be attached.

ίο Die Matrize 11 kann nach einem selbsttätigen Bearbeitungsverfahren hergestellt sein. Die Löcher in der Matrize 11 sind eingesenkt, so daß sich Abschrägungen 15 und 17 ergeben, um scharfe Kanten zu vermeiden und eine gleichmäßige Schichtdicke bei der Galvanisierung zu erzielen, wie es bei der Herstellung gedruckter Schaltkreise bekannt ist.ίο The die 11 can be produced according to an automatic machining process. The holes in the Die 11 are countersunk so that bevels 15 and 17 result in order to avoid sharp edges and to achieve a uniform layer thickness during electroplating, as it is during manufacture printed circuits is known.

Ein Modellierstoff wird in die Matrize 11 eingegossen, eingepreßt od. dgl., um einen Träger 12 zu bilden, auf dem die Schaltungselemente ausgebildet werden können. Der Träger 12 kann aus irgendeinem nachgiebigen Kunststoff oder gummiartigen Stoff wie Silikongummi od. dgl. bestehen, der sich leicht der Matrize anschmiegt und leicht aus dieser gelöst werden kann. So wird der Träger 12 mit Zapfen 13 und 14 in F i g. 1 geformt, deren Größe und Ort der Größe und dem Ort der zu bildenden Anschlußbuchsen entsprechen. Die Höhe der Zapfen 13 und 14 ist durch die Dicke der für die Matrize 11 verwendeten Platte bestimmt. Eine zweite Platte 10 dient zum Verhindern des Austretens des Mödellierstoffes aus den Löchern 15, 15' und 15".A modeling material is poured, pressed, or the like into the die 11 in order to form a carrier 12 form on which the circuit elements can be formed. The carrier 12 can be any of Resilient plastic or rubber-like material such as silicone rubber or the like easily clings to the die and can be easily detached from it. So the carrier 12 is with Pins 13 and 14 in FIG. 1 shaped, their size and location of the size and location of the to be formed Corresponding connection sockets. The height of the pins 13 and 14 is determined by the thickness of that for the die 11 plate used. A second plate 10 serves to prevent the Mödellierstoffes from escaping from holes 15, 15 'and 15 ".

F i g. 2 zeigt den Träger 12 nach der Entnahme aus der Matrize 11 und nach dem Aufbringen leitender Schichten 18, 19 und 20 in noch zu beschreibender Weise. Diese Schichten beschreiben die Gestalt der gewünschten Leitungsverbindungen mit den gleichzeitig ausgebildeten Buchsen, welche die Zapfen 13 und 14 einschließlich der Stirnflächen 21 und 22 umhüllen.F i g. 2 shows the carrier 12 after it has been removed from the die 11 and after conducting it has been applied Layers 18, 19 and 20 in a manner to be described. These layers describe the shape the desired line connections with the sockets formed at the same time, which the pins 13 and 14 including the end faces 21 and 22 envelop.

Für die zu verschweißenden Teile, also die Anschlußdrähte und die Anschlußbuchsen, empfiehlt sich die Verwendung von spannungsfreiem Nickel. Für die Schichten 18, 19 und 20 werden deshalb vorzugsweise nacheinander Silber, Kupfer und Nickel gewählt. Zunächst wird also die Form 12 in bekannter Weise, vorzugsweise elektrodenlos, versilbert. Der Silberüberzug 18 bildet dann die leitfähige Schicht, auf der eine dünne Kupferschicht 19 galvanisch niedergeschlagen werden kann.For the parts to be welded, i.e. the connecting wires and the connection sockets, is recommended the use of stress-free nickel. For the layers 18, 19 and 20 are therefore preferred successively chosen silver, copper and nickel. First of all, the form 12 is known Way, preferably electrodeless, silver-plated. The silver coating 18 then forms the conductive layer, on which a thin copper layer 19 can be deposited galvanically.

Anschließend wird die Nickelschicht 20 im gewünschten Muster auf photographischem Wege aufgebracht. Hierzu wird zunächst die gesamte Kupferschicht 19 mit einem photographisch empfindlichen Abdeckmaterial überzogen und dann mit dem Bild der gewünschten Leitungsverteilung belichtet. Nach dem Entwickeln ergibt sich eine Platte, bei der die photographische Schicht diejenigen Stellen freiläßt, die vernickelt werden sollen. Anschließend erfolgt die Vernickelung beispielsweise in einem Elektrolysebad.The nickel layer 20 is then applied in the desired pattern by photographic means. For this purpose, the entire copper layer 19 is first coated with a photographically sensitive Covering material covered and then exposed with the image of the desired line distribution. To Development results in a plate in which the photographic layer leaves those areas free that are to be nickel-plated. The nickel-plating then takes place, for example, in an electrolysis bath.

In F i g. 3 ist der Träger 12 entfernt worden, und die gebildeten Leitungsverbindungen wurden auf eine elektrisch isolierende Grundplatte 26 aus Glasfaser, Phenolharz od. dgl. aufmontiert. Dies kann z. B. durch Aufkleben geschehen. Die bei der Galvanisierung ausgebildeten Hohlkehlen, z. B. die Hohlkehle 25 am Zapfen 14, verstärken die Festigkeit des Zapfens 14. Wie F i g. 3 zeigt, ist die Stirnfläche 21 des Zapfens 13 abgeschnitten worden oder abgeschliffenIn Fig. 3, the carrier 12 has been removed and the line connections formed have been on a electrically insulating base plate 26 made of glass fiber, phenolic resin or the like. Mounted on. This can e.g. B. done by sticking. The fillets formed during electroplating, e.g. B. the fillet 25 on the pin 14, reinforce the strength of the pin 14. As in FIG. 3 shows, the end face 21 of the Pin 13 has been cut off or ground off

rden, so daß sich eine offene Buchse 23 ergibt, •eh. die ein Anschlußdraht hindurchgesteckt weri kann. Die Stirnfläche 22 wird in gleicher Weise :enommen. Anschließend werden noch Löcher inrden, so that an open socket 23 results, • eh. who put a connecting wire through them can. The end face 22 is taken in the same way. Then holes are made in

Grundplatte 26 an den Stellen der Buchsen ge-■lrt. Base plate 26 fixed at the points of the sockets.

Das fertige Schaltbrett 33 ist in F i g. 4 gezeigt. In ■ Grundplatte 26 sind inzwischen die Löcher hinden Buchsen ausgestanzt worden, so daß Drähte und 28 durch die Buchsen 23 und 24 hindurchteckt werden können.The finished switchboard 33 is shown in FIG. 4 shown. The holes are now in the base plate 26 Bushings have been punched out so that wires 14 and 28 stuck through bushings 23 and 24 can be.

Zuv Herstellung des elektrischen Anschlusses weri die Elektroden 31 und 32 eines Schweißappa-3s an die Außenfläche der Buchse 24 angelegt und Stromstoß hindurchgeschickt. To establish the electrical connection, the electrodes 31 and 32 of a welding device are applied to the outer surface of the socket 24 and a current pulse is sent through it.

Die erfindungsgemäß hergestellten Buchsen haben zenüber Lötösen den Vorteil, daß die verschweißte iche etwa doppelt so groß ist. Es bilden sich gleichtig zwei Schweißperlen 29 und 30. Gleichzeitig ist unerheblich, an welcher Stelle die Schweißelektro-131 und 32 angesetzt werden. Man braucht also • Anbringung der Schweißelektroden keine beson- -e Aufmerksamkeit zu widmen. Da außerdem die lweißelektroden stets das gleiche Material, nämlich Außenfläche der Buchse berühren, ist ein Wech-The sockets produced according to the invention have the advantage that they are welded iche is about twice as big. Two welding beads 29 and 30 are formed at the same time It doesn't matter where the welding electro-131 and 32 should be added. So you do not need • to attach the welding electrodes -e to pay attention. In addition, since the white electrodes are always made of the same material, namely Touch the outer surface of the socket, an interchangeable

der Schweißelektroden für verschiedene Arten 1 Anschlußdrähten nicht erforderlich.
Wie erwähnt, wird Nickel wegen seiner guten lweißeigenschaft als äußere leitende Schicht vorwogen. Die dünne Silberschicht 18 innerhalb der xhse 24 in Fig. 4 wird schon allein durch die ibung des Anschlußdrahtes 27 bei dessen Einfühig entfernt. Außerdem verschmilzt beim Veriweißen die äußere Nickelschicht 20 durch die ■me Kupferschicht 10 hindurch mit dem Material s Anschlußdrahtes 27, so daß ein guter elektrischer d mechanischer Kontakt unmittelbar mit der äußel Nickelschicht hergestellt wird.
Fig. 5 zeigt beispielsweise einen Teil einer ferti-1 Modulschaltung 55, die unter Verwendung der findung aufgebaut ist. Sie besteht aus mehreren ieinandergestapelten gedruckten Schaltbrettern 40 d 41, deren Schaltungskreise durch Verbindungsiungen 47 bis 54 verbunden sind. Die Schaltbretter und 41 tragen Verbindungsleitungen 42 bis 46, i mit den erfindungsgemäß hergestellten Anschlußchsen versehen sind. Diese sind gleichzeitig mit η Verbindungsleitungen 42 bis 46 hergestellt.
So besteht beispielsweise die Leitungsverbindung auf dem Schaltbrett 41 aus einem Stück mit zwei 1 schlußbuchsen 13 und 14. Der Anschlußdraht 49 η einem nicht dargestellten elektronischen Bauteil geht durch die Buchse 13 hindurch zu einer weiteren Buchse an der Leitungsverbindung 42 auf dem Schaltbrett 40. Ebenso ist der Anschlußdraht 53 mittels der Buchse 14 mit der Leitungsverbindung 44 verbunden. Die Verbindung der Drähte 49 und 53 mit den Buchsen 13 und 14 geschieht, wie gesagt, in an sich bekannter Weise durch Schweißen, vorzugsweise durch Widerstandsschweißung. Dagegen ist das bisherige Verfahren der Anbringung von Lötösen an den einzelnen Anschlußstellen zeitraubend, weil jede einzelne Lötöse besonders angebracht werden muß. Eine solche Lötöse beansprucht viel Platz und ist für Widerstandsschweißung weniger geeignet, weil keine genügende Steifheit und Zuverlässigkeit der Verbindung erzielt wird.of welding electrodes for different types 1 connecting wires not required.
As mentioned, nickel is preferred as the outer conductive layer because of its good whitening properties. The thin silver layer 18 within the sleeve 24 in FIG. 4 is removed simply by applying the connecting wire 27 when it is inserted. In addition, when welding, the outer nickel layer 20 fuses through the copper layer 10 with the material s connecting wire 27, so that a good electrical and mechanical contact is established directly with the outer nickel layer.
For example, FIG. 5 shows a portion of a ferti-1 module circuit 55 constructed using the invention. It consists of several stacked printed circuit boards 40 and 41, the circuits of which are connected by connections 47 to 54. The circuit boards 41 and 41 carry connecting lines 42 to 46, i are provided with the connection sockets produced according to the invention. These are made with η connecting lines 42 to 46 at the same time.
For example, the line connection on the switchboard 41 consists of one piece with two 1 connection sockets 13 and 14. The connecting wire 49 η of an electronic component (not shown) goes through the socket 13 to a further socket on the line connection 42 on the switchboard 40 the connecting wire 53 is connected to the line connection 44 by means of the socket 14. The connection of the wires 49 and 53 to the sockets 13 and 14 takes place, as mentioned, in a manner known per se by welding, preferably by resistance welding. In contrast, the previous method of attaching soldering lugs to the individual connection points is time-consuming because each individual soldering lug has to be attached separately. Such a soldering lug takes up a lot of space and is less suitable for resistance welding because the connection is not sufficiently rigid and reliable.

Claims

Patent claims:

1. Method for the electrical connection of connecting wires with cylindrical connecting sockets, which are contiguous with the connecting lines on a switchboard are, characterized in that the associated with the connecting lines Connection sockets (24) are formed from the control panel above that the connecting wires (27) inserted into the associated connection sockets and on the inner walls of the connection sockets be welded on.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the purpose of resistance welding at two points (29, 30) on the protruding outer wall of the connection socket in question Various voltages are applied to a welding current through the socket wall and to produce the connecting wire.

3. The method according to claim 2, characterized in that the two points are mutually exclusive diametrically opposite.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the welding current means Electrodes (31,32) are supplied, which are applied to the protruding outer wall of the connection socket will.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting wire consists of a metal with higher thermal conductivity and electrical conductivity than the material of the connection socket.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the The outer surface of the connection sockets is made of nickel.

1 sheet of drawings