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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung beschäftigt
sich im allgemeinen mit elektrischen Kontakten und genauer mit an der
Oberfläche
zu befestigenden elektrischen Verbindern in der Form vorstehender
Bauteile oder Tabs, die auf den Oberflächen von gedruckten Leiterplatten befestigt
werden können
durch eine automatisch arbeitende Einrichtung zum Anbringen von
Komponenten, die fähig
ist, die Tabs nacheinander einzeln aufzunehmen und sie von einer
Aufnahmestation zu einer Anbringstation zur akkuraten Befestigung
auf einer gedruckten Leiterplatte zu transportieren.
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Es
sind viele Designs für
elektrische Verbinder zur Anbringung auf gedruckten Leiterplatten
vorgeschlagen worden. Viele von diesen sind Pins oder Vorsprünge, die
durch das Stanzen von flachen Material erzeugt werden. In vielen
Fällen
sind die Pins oder Vorsprüngen
anfangs untereinander durch einen Trägerstreifen verbunden, um das
automatisierte Anbringen auf einer gedruckten Leiterplatte zu ermöglichen.
Die oben genannten Pins oder Vorsprünge haben unterschiedliche
Gestalten, darunter relativ flache Formen, wie in dem US-Patent
5 073 132 gezeigt. Die flachen Vorsprünge werden in dem US-Patent
3 864 014 gezeigt. Schachtelartige männliche Verbinder sind in dem
US-Patent 3 375 486 dargestellt. Pins mit relativ großem Querschnitt
werden auch in den US-Patenten 4 017 142 und 3 428 934 offenbart.
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In
den US-Patenten 4 395 087 und 3 663 931 werden für die elektrischen Kontakte
im wesentlichen quadratische, solide Pins verwendet. In dem '087-Patent werden
die Pins in einem Trägerstreifen
angebracht, während
in dem '981-Patent
ein einzelner Pin gezeigt wird, der integral mit einem Kontaktsockel hergestellt
ist, vermutlich aus gestanztem Material. In dem US-Patent 4 369
572 wird ein im wesentlichen solider rechteckiger Pin gezeigt, der
mit dem Trägerstreifen
verschweißt
ist. Allerdings zeigt keines der bekannten Designs Pin-Verbinder,
die aus flachem Material hergestellt sind und geeignet oder angepaßt sind
für die
Befestigung an der Oberfläche
einer gedruckten Leiterplatte.
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Es
ist auch bekannt, einzelne lose an der Oberfläche zu befestigende Pinterminals
bereitzustellen, die jeweils in individuelle Plastiktaschen P verpackt
sind, getragen von einem Plastiktaschenträger oder Tape T, wie in 21 gezeigt. Allerdings weist
dieser vorstehend genannte Ansatz eine Reihe von Problemen auf und
hat in der Industrie keine große
Akzeptanz gefunden. Zunächst
haben die zusätzlichen
Plastiktaschen oder Hüllen
P die Kosten je Einheit der an der Oberfläche zu befestigenden Komponenten
erhöht.
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Zusätzlich haben
die Komponenten, da die an der Oberfläche zu befestigenden Pins in
einer normalerweise zu großen
Tasche oder Umschlag aufgenommen sind, wenigstens etwas Bewegungsspielraum
darin, und dies hat es schwierig und unpraktisch gemacht, die Komponenten
an der Aufnahmestation der automatischen Aufnahme- und Plaziereinrichtung
mit den zu diesem Zweck verwendeten Vakuumdüsen präzise auszurichten, trotz der
Sockel oder Ausnehmungen H, die die Pins akkurat ausrichten sollten.
Eine derartige Einrichtung erfordert ein sehr genaues Ausrichten
der Teile während der
Aufnahme, und nur kleine Abweichungen können die Teile und/oder die
Düsen selbst
beschädigen.
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Unter
Berücksichtigung
dieser Ausführungen wurden
derartige Einrichtungen, obwohl wesentliche Verbesserungen im Design
und dem Einsatz von Aufnahme- und Plaziereinrichtungen erreicht
worden sind, in erster Linie verwendet, um Komponenten aufzunehmen
und zu plazieren, die eine ausreichend große Oberfläche haben, um eine Saugfläche für die Düsen bereitzustellen.
An sich wurden derartige Einrichtungen hauptsächlich verwendet, um Transistoren,
IC's, Kondensatoren
und eine Vielzahl anderer elektrischer Komponenten aufzunehmen und
zu plazieren, die die erforderliche Oberfläche bereitstellen. Allerdings
war es nicht immer möglich,
das Anbringen von elektrischen Vorsprüngen, Teststellen, IDC's und anderen elektrischen
Aufnahmen unter der Verwendung von Technologie zur Befestigung an
der Oberfläche
zu automatisieren, da diese Bauteile nicht immer die erforderliche
Geometrie, geeignet für Aufnahme-
und Plaziereinrichtungen, aufgewiesen haben. Daher waren bis jetzt
an der Oberfläche
zu befestigende Vorsprünge
mit dem Kopf herausstehend abgepackt unter Verwendung eines Plastikkörpers, um
eine Reihe von Komponenten zu halten, und wurden auf der Platine
durch einen Roboter zur Aufnahme und Plazierung plaziert. Wenn Teststellen, Tabs,
IDC's oder ein anderer
Typ eines einfachen Terminals erforderlich waren, mußten die
Platine und der Herstellungsvorgang eine Kombination von Technologie
der Befestigung an der Oberfläche
und Montage durch eine Ausnehmung sein, da diese Terminals nur für die Technologie
der Montage durch eine Ausnehmung erhältlich waren.
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Tabs
(Kontakte mit rascher Trennung) sind bei elektrischen Abpackungen
weit verbreitet. Sie haben verschiedene Konfigurationen für die Montage durch
Ausnehmungen bei gedruckten Leiterplatten (printed circuit board,
PCB). Eine Konfiguration ist in dem US-Patent 4 688 866 gezeigt.
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Mit
der zunehmenden Verbreitung der Technologie zur Befestigung an der
Oberfläche
besteht ein Bedarf für
eine Version eines Kontakts mit rascher Trennung zur Befestigung
an der Oberfläche. Der
ideale Kontakt mit rascher Trennung zur Befestigung an der Oberfläche muß selbst
bei der Plazierung auf der PCB durch ein standardisiertes System zur
Befestigung von Komponenten an der Oberfläche beitragen. Dieses System
verwendet stets eine Vakuumdüse
zur Aufnahme. Das andere Erfordernis für den Tab ist, daß er eine
sehr geringe Toleranz auf der PCB nach dem Rückfluß des Lötmittels einhält. Dies ist
erforderlich, um das Passen des Verbinders sicherzustellen.
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Das
Terminal in Übereinstimmung
mit der Erfindung befriedigt diese Anforderungen und weist auch
einige zusätzliche
Vorteile auf. Das Terminal wird in Form eines durchgehenden Streifens
gestanzt, wobei die Terminals untereinander an der Basis mit einem
Verbindungstab verbunden sind. Der Streifen wird auf eine Rolle
gewickelt. Die Rolle führt zu
einer speziellen Zuführeinrichtung,
die ein einzelnes Terminal von dem Streifen löst durch Scheren oder Durchtrennen
des Verbindungstabs und das lose Terminal der Vakuumdüse des Systems
zur Plazierung der Komponenten anbietet.
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Mit
der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden Druckschrift
EP 0 644 610 A2 wird
ein an der Oberfläche
zu befestigender Verbinder offenbart, welcher für das Befestigen auf einer
Oberfläche
auf einer im wesentlichen flachen, leitenden Oberfläche einer
gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist und eine Basis umfasst,
die eine im wesentliche flache Oberfläche aufweist, geeignet zum
Kontakt unter Befestigung mit einer leitenden Oberfläche einer
gedruckten Leiterplatte, wobei der elektrische Kontakt die Form eines
Pins, Vorsprungs, IDC (Insulation Displacement Connector; Verbinder,
der die. Isolierung verschiebt), Teststelle oder Aufnahme aufweist
und wenigstens einen Abschnitt aufweist, der von der Basis in einer
Richtung senkrecht zur Basis vorsteht, wobei wenigstens ein gebogener
dazwischenliegender Verbindungsabschnitt den Kontakt integral mit
der Basis verbindet, welcher die Basis und der gebogene dazwischenliegende
Verbindungsabschnitt ist, alle gebildet aus einem flachen, leitenden
Material, welches als Rohling ausgebildet ist.
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Diese
Erfindung weist den Nachteil auf, dass der Verbinder nicht mit Ecken
ausgebildet ist, welche einen Aufnahmevorsprung bilden, um in einer
Vakuumdüse
aufgenommen und befestigt zu werden.
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Die
auf den gleichen Anmelder zurückgehende
Druckschrift
DE 196 08 032 offenbart
ebenfalls einen an der Oberfläche
zu befestigenden Kontakt für
das Befestigen auf einer Oberfläche
auf einer im wesentlichen flachen, leitenden Oberfläche einer gedruckten
Leiterplatte, die eine Basis umfasst, die eine im wesentlichen flache
Oberfläche
aufweist, geeignet zum Kontakt unter Befestigung mit einer leitenden
Oberfläche
einer gedruckten Leiterplatte, wobei ein elektrischer Kontakt die
Form eines Pins, Vorsprungs, IDC (Insulation Displacement Connector; Verbinder,
der die Isolierung verschiebt), Teststelle, Aufnahme oder Jumpers
aufweist und wenigstens einen Abschnitt hat, der von der Basis in
einer Richtung senkrecht zur Basis vorsteht und wenigstens ein gebogener
dazwischenliegender Verbindungsabschnitt den Kontakt integral mit
der Basis verbindet, wobei der Kontakt, die Basis und der gebogene
dazwischenliegende Verbindungsabschnitt ist, alle geformt aus einem
flachen, leitenden Material, welches als Rohling ausgebildet ist.
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Diese
Erfindung weist ebenfalls den Nachteil auf, dass der Verbinder nicht
mit Ecken ausgebildet ist, welche einen Aufnahmevorsprung bilden,
um in einer Vakuumdüse
aufgenommen und befestigt zu werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, an der Oberfläche zu befestigende
elektrische Verbinder bereitzustellen, die einfach in der Konstruktion
und billig in der Herstellung sind und mit einer automatisierten
Aufnahme- und Plaziereinrichtung ausgebildet ist und effizient auf
gedruckten Leiterplatten befestigt werden kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches
1 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine neue Familie von an der Oberfläche zu befestigenden
Terminals bereit, die einfach und effizient mit den zugehörigen Zuführeinrichtungen
zur Verwendung mit Aufnahme- und Plaziermaschinen verwendet werden können, um
das Erfordernis der Kombination der Technologien von Montage durch
Ausnehmungen und Montage auf der Oberfläche zu eliminieren.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfasst ein an der Oberfläche zu befestigender
Verbinder zur Befestigung auf einer im wesentlichen flachen, leitenden
Oberfläche
einer gedruckten Leiterplatte eine Basis, die eine Ebene definiert
und eine im wesentliche flache Oberfläche aufweist, geeignet für den Kontakt
mit und die Befestigung an einer zugehörigen flachen leitenden Oberfläche der gedruckten
Leiterplatte. Ein Kontakt weist wenigstens einen Abschnitt auf,
der von dieser Basis in einer Richtung senkrecht zu der von der
Basis definierten Ebene vorsteht. Wenigstens ein gebogener dazwischenliegender
Verbindungsabschnitt verbindet diesen Kontakt integral mit dieser
Basis, wobei dieser Kontakt, diese Basis und der wenigstens eine
gebogene dazwischenliegende Verbindungsabschnitt alle hergestellt
sind aus einem im wesentlichen flachen Stück von leitenden Material.
Der Kontaktabschnitt des Verbinders kann in der Form eines elektrischen Pins,
einer Teststelle, einer elektrischen weiblichen Aufnahme, eines
elektrischen IDC oder eines an der Oberfläche zu befestigenden Tabs (Kontakt
mit rascher Trennung) sein.
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Unter
einem flachen Oberfläche
im Sinne der Erfindung ist eine Oberfläche zu verstehen, die sich gut
für die
Aufnahme/Ansaugung durch eine Vakuumdüse eignet.
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Bei
der Verwendung zusammen mit automatisierten Aufnahme- und Plaziermaschinen
wird ein Streifen von serienweise miteinander verbundenen, an der
Oberfläche
zu befestigenden Verbindern bereitgestellt, die untereinander mit
einer empfindlichen Verbindungseinrichtung zwischen zwei benachbarten
Verbindern verbunden sind. Auf diese Weise kann ein Streifen von
Verbindern nach vorne bewegt werden zu einer automatisierten Anbringungsstation, und
ein Verbinder am stromabwärts
gelegenen Ende des Streifens kann von dem Streifen durch Durchtrennen
dieser empfindlichen Verbindungseinrichtung zwischen diesem Verbinder
stromabwärts
gelegenen Ende und einem unmittelbar folgenden, benachbarten Verbinder
in dem Streifen von dem Streifen getrennt werden. Bevorzugt werden
die serienweise miteinander verbundenen, an der Oberfläche zu befestigenden
Verbinder spiralförmig
auf eine Spule oder Rolle aufgewickelt, so daß der Streifen abgewickelt
und nach vorne zu einer automatischen Befestigungsstation geführt werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich auch mit Rohlingen zum Herstellen eines an der Oberfläche zu befestigenden
Verbinders und zum Herstellen einer Vielzahl serienweise miteinander verbundenen,
an der Oberfläche
zu befestigenden Verbindern in Übereinstimmung
mit der Erfindung, und ebenfalls mit dem Verfahren zum Formen derartiger
Verbinder.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Diese
Aufgabe und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
zusammen mit den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich. Dabei zeigen die 1 bis 16 erläuternde
Beispiele, welche zur Ausführlichen
Beschreibung der Erfindung gemäß Ausführungsbeispiel 17 bis 20 erforderlich
erscheinen:
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1:
eine perspektivische Darstellung eines an der Oberfläche zu befestigenden
Verbinders nach Art einer Teststelle oder männlichen Kontaktpins gezeigt
in seiner individuellen Form nach dem Abtrennen von einem Streifen
derartiger Verbinder und fertig für das Befestigen an der Oberfläche einer gedruckten
Leiterplatte;
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2:
eine Draufsicht auf einen Rohling für eine Vielzahl von serienartig
miteinander verbundenen, an der Oberfläche zu befestigenden Verbindern des
in 1 gezeigten Typs, die einen Verbinder in durchgezogenen
Linien und die stromaufwärts
und stromabwärts
dazu liegenden Verbinder in Strichlinien;
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3:
eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform
eines an der Oberfläche
zu befestigenden Verbinders auch in der Form eines Kontaktpins,
und schematisch eine Vakuumdüse zur
Aufnahme, angeordnet über
dem Verbinder an dem stromabwärts
gelegenen Ende des Streifens zur Aufnahme des Verbinders, nachdem
dieser von dem Streifen abgetrennt ist;
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4:
eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten
Verbinders von unten, die die Details der Konstruktion der Basis
und auch die Art, in der die Verbinder untereinander mittels Verbindungstabs
oder Trägerstreifen
verbunden sind, zeigt;
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5:
eine Ansicht ähnlich 3,
die aber noch eine weitere Ausführungsform
eines an der Oberfläche
zu befestigenden Verbinders bei der aneinandergrenzende Verbinder
in dem Streifen untereinander verbunden sind an einem Abschnitt
der Kontaktpins anstatt an der Basis;
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6:
noch eine weitere Ausführungsform eines
an der Oberfläche
zu befestigenden Verbinders bei der aneinandergrenzende Verbinder
untereinander verbunden sind durch ein doppeltes Set von Trägerstreifen,
und die Figur zeigt weiter eine Konstruktion zum Stabilisieren des
Kontaktpins;
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7:
eine Ansicht ähnlich 3 und 5, die
aber einen an der Oberfläche
zu befestigenden Verbinder in Form eines IDC's zeigt;
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8:
eine Ansicht ähnlich 7,
die aber eine weibliche Aufnahme zur Befestigung an der Oberfläche zeigt;
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9:
eine perspektivische Ansicht von unten auf den in 8 gezeigten
Verbindern, um die Details der Basis zu zeigen und die Art, nach
der aneinandergrenzende Verbinder miteinander verbunden sind;
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10:
eine Ansicht ähnlich 3,
die aber eine Variante des Verbinders zeigt, die einen sich nach
unten erstreckenden Vorsprung umfasst;
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11:
eine perspektivische Ansicht von unten auf die in 10 gezeigten
Verbinder;
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12:
eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen an der Oberfläche zu befestigenden
Verbinder des in 10 und 11 gezeigten Typs
zeigt, unmittelbar vor der Befestigung auf einer gedruckten Leiterplatte,
die eine Ausnehmung für den
Vorsprung des Verbinders umfasst;
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13:
eine perspektivische Darstellung eines aufgerollten Streifens von
Verbindern des in 1 gezeigten Typs- die die Orientierung
der spiralförmig
auf eine Rolle gewickelten Verbinder und ein dazwischenliegendes
oder abstandhaltendes Element zeigt, um benachbarte Lagen der spiralförmigen Wicklung
zu trennen;
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14:
eine vergrößerte perspektivische Darstellung
eines Teils des abstandhaltenden Elements, das in dem aufgewickelten
Streifen nach 13 verwendet wird;
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15:
eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines an der Oberfläche zu befestigenden
Verbinders nach Art eines Sicherungshalters;
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16:
eine Draufsicht auf ein Paar von Sicherungshaltern des in 15 gezeigten
Typs, die zeigt, wie die Verbinder untereinander in einem Streifen
verbunden sind und Ausnehmungen zeigt, die in den Basen der Verbinder
ausgebildet sind, um die Kapillarwirkung während des Lötens auf einer gedruckten Leiterplatte
zu erhöhen;
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17:
eine perspektivische, fragmentarische Darstellung der an der Oberfläche zu befestigenden
Tabs in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, die zeigt, wie derartige Taps eine
Aufnahme- und Plaziermaschine oder einer Einrichtung zum Befestigen
an der Oberfläche
zugeführt
werden für
das Anbringen von aufeinanderfolgenden Tabs auf einer gedruckten
Leiterplatte;
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18:
eine vergrößerte Vorderansicht
des in 17 gezeigten Tabs und einen
Teil der Zuführeinrichtung,
teilweise im Querschnitt längs
der Linie 18-18 in 17, die die Tabs zu der Aufnahmestation der
Einrichtung zum Befestigen an der Oberfläche zuführt;
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19:
eine Draufsicht auf die in 18 gezeigten
Tabs zur Befestigung an der Oberfläche, die den Bereich der Zuführeinrichtung
zeigt, die die Tabs sowohl hält
als auch von dem durchgehenden Streifen abtrennt;
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20:
eine Ansicht ähnlich 18,
die den Abschnitt des Zyklusses der Maschine zeigt, in der Anschlag,
der den Streifen in 18 hält, den Verbindungsstreifen
durchtrennt, um zu ermöglichen, daß der stromabwärts gelegene
Tab von einer Vakuumdüse
der Aufnahme- und Plaziermaschine ergriffen wird; und
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21:
eine perspektivische Darstellung von an der Oberfläche zu befestigenden
Pins in Übereinstimmung
mit dem Stand der Technik, wobei die einzelnen Pins in Taschen aufgenommen
sind, die hintereinander auf einem Streifen angebracht sind, der
spiralförmig
auf eine Rolle gewickelt ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche oder identische Bauteile
mit denselben Bezugszeichen versehen sind, und zuerst unter Bezugnahme
auf 1, wird ein elektrischer Verbinder oder Kontakt,
geeignet für
die Befestigung an der Oberfläche
einer gedruckten Leiterplatte im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 versehen.
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Der
Verbinder 10 umfaßt
eine Basis 12, die eine Ebene definiert, und hat eine im
wesentlichen flache Oberfläche,
geeignet für
Kontakt mit und Befestigung an einer flachen leitenden Oberfläche einer gedruckten
Leiterplatte, häufig
auch als „land" oder „pad" bezeichnet. Ein
elektrischer Kontaktpin 14 weist wenigstens einen Abschnitt
auf, der von der Basis 12 in einer Richtung senkrecht zu
der von der Basis definierten Ebene vorsteht. Wenigstens ein gebogener
dazwischenliegender Verbindungsabschnitt verbindet den Kontakt 14 integral
mit der Basis 12. In der in 1 gezeigten
Konstruktion verbinden zwei gebogene dazwischenliegende Verbindungsabschnitte 16a bzw. 16b den
ersten Kontaktabschnitt 14a mit dem ersten Basisabschnitt 12a und
den zweiten Kontaktabschnitt 14b mit dem zweiten Basisabschnitt 12b.
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Die
obersten Enden des ersten und zweiten Kontaktabschnitts 14a, 14b,
die einander wie gezeigt gegenüberliegen,
werden miteinander verbunden durch einen materialeinstückigen oder
integralen gebogenen Überbrückungsabschnitt 14c.
Die gegenüberliegende
Lage der Kontaktabschnitte 14a, 14b wie gezeigt
schafft einen schmalen Zwischenraum oder Spalt 14d, der
es dem an der Oberfläche
zu befestigenden Pin ermöglicht,
während
des Rückfließens des
Lötmittels
von der Kapillarwirkung zu profitieren. Wenigstens einer der beiden
dünnen
Streifen 14a, 14b ist beschichtet, und wenn die
Basis 12 des Pinterminals geschmolzenem Lötmittel
ausgesetzt wird, führt
die Kapillarwirkung zu einem Ansteigen des flüssigen Lötmittels im Inneren des Zwischenraums 14d,
um die beiden Hälften 14a, 14b zusammenzulöten, wodurch
ein solider Pin gebildet wird, der entweder aus Kontaktpin oder
als Teststelle verwendet werden kann. Die Designs der anderen an der
Oberfläche
zu befestigenden Verbinder in Übereinstimmung
mit der Erfindung, die die Kapillarwirkung fördern, und deren Vorteile werden
weiter unten diskutiert.
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Ein
wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der elektrische
Kontakt, wie z.B. der Kontaktpin 14 in 1,
umfassend die Basis 12 und die dazwischenliegenden Verbindungsbereiche 16a, 16b,
aus einem im wesentlichen flachen, leitenden Material hergestellt
ist, wie nun im Zusammenhang mit 2 diskutiert
wird. Eine derartige Konstruktion erlaubt die kostengünstige Herstellung
der an der Oberfläche
zu befestigenden elektrischen Verbinder und, von gleicher Bedeutung,
erlaubt es, daß die
Verbinder in länglichen
Streifen hergestellt werden, wie nachfolgend diskutiert wird, was
das akkurate Positionieren der elektrischen Verbinder in einer Aufnahme-
und Plaziereinrichtung erleichtert und diese Verbinder einsatzfähig und
praktisch in der Verwendung mit einer derartigen Einrichtung macht.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird ein Rohling 19 gezeigt,
aus dem der Verbinder 10 der 1 hergestellt
wird. Der Rohling 19 eignet sich bevorzugt für eine Vielzahl
von serienartig miteinander verbundenen, an der Oberfläche zu befestigenden
Verbindern, wie gezeigt, und ist gebildet als Stanzteil aus einem
länglichen
Streifen von flachem, elektrisch leitendem Material, das ähnliche
oder identische Abschnitte von Rohlingen wie gezeigt nacheinander
aus dem Streifen gestanzt enthält.
Nur der mittige Rohling 19a ist in durchgezogenen Linien
dargestellt, ein unmittelbar benachbarter stromabwärts bzw.
stromaufwärts
liegender Rohling 19b, 19c ist in Strichlinien dargestellt.
Alle Rohlinge sind ähnlich
konstruiert und untereinander durch einen empfindlichen Streifen
eines Verbindungstabs oder einen Träger 18 verbunden,
der benachbarte Rohlinge miteinander verbindet. Jeder Rohling umfaßt im allgemeinen
eine Basis, geeignet für
die Befestigung an einer zugehörigen Oberfläche einer
gedruckten Leiterplatte, einen Kontakt und wenigstens eine dazwischenliegenden
Verbindungsabschnitt, der den Kontakt integral mit der Basis verbindet,
wie oben im Zusammenhang mit 1 erwähnt. Im
Zusammenhang mit dem spezifischen, in 2 gezeigten
Rohling, verwendet zur Herstellung des Kontaktpins 14 nach 1,
ist der erste Abschnitt 12a der Basis gezeigt als umfassend ein
im wesentlichen U-förmiges
Bauteil, das zwei parallele Segmente 12c auf gegenüberliegenden
Seite des Kontaktabschnitts 14a hat, von denen jedes nach innen
vorstehende Vorsprünge 12d wie
gezeigt aufweist. Die beiden parallelen Segmente 12c laufen
in einer Quersegment 12e, das ebenfalls, in seiner Mitte,
mit dem Kontaktabschnitt 14a durch den dazwischenliegenden
Verbindungsbereich 16a verbunden ist. Der Überbrückungsabschnitt 14c ist
verjüngt
oder eingeschnürt
zwischen dem ersten und zweiten Kontaktabschnitt 14a, 14b dargestellt.
Am oberen freien Ende der Kontaktbereiche, wie in 2 dargestellt, ist
der zweite Basisabschnitt 12b vorgesehen aus nach außen vorstehender
Abschnitt, versehen mit einander gegenüberliegenden oder seitlichen
Eindellungen 12f. Wie sich aus 1 klar ergibt,
sind die Abmessungen des zweiten Basisabschnitts 12b so gewählt, daß er aufgenommen
werden kann von und ausfüllt
die Fläche
zwischen den Segmenten 12c, wenn die Basisabschnitte 12a, 12b alle
in einen gemeinsame Ebene der Basis 12 bewegt werden.
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Sobald
die Rohling gebildet worden sind, wie in 2 gezeigt,
wird der an der Oberfläche
zu befestigende Verbinder 10 geformt, indem der Rohling verformt
wird, um eine Biegung um etwa 90° auf
den ersten dazwischenliegenden Verbindungsabschnitt 16a aufzubringen,
wodurch der erste Basisabschnitt 12a in eine Ebene im wesentlichen
senkrecht zu dem ersten Kontaktabschnitt 14a bewegt wird.
Der zweite Kontaktabschnitt 14b wird dann um 180° gegenüber dem
ersten Kontaktabschnitt 14a gebogen um den Überbrückungsabschnitt 14c,
um die Kontaktabschnitte 14a, 14b in gegenüberliegende
oder überlappende
Positionen zu bringen, wie in 1 gezeigt.
Schließlich
wird der zweite Basisabschnitt 12b in die Ebene des ersten
Basisabschnitts 12a bewegt durch das Aufbringen einer Biegung
von 90° auf
den zweiten dazwischenliegenden Verbindungsabschnitt 16b und
durch das Anordnen der Vorsprünge 12d in den
Eindellungen 12f wie in 1 gezeigt.
Es können
andere an der Oberfläche
zu befestigende Verbinder durch die Schritte des Formens eines Rohlings
wie beschrieben oder durch leicht veränderte Schritte gebildet werden,
wie aus der folgenden Beschreibung dem Fachmann klar wird, der die
vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl von anderen Designs für an der
Oberfläche
zu befestigende Kontakte anwenden kann.
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Es
wird geschätzt,
daß die
Kombination der Vorsprünge 12d und
der Eindellungen 12f eine Verriegelmechanismus bereitstellen,
der verhindert, daß sich
der erste und zweite Basisabschnitt 12a, 12b und
der erste und zweite Kontaktabschnitt 14a, 14b trennen,
insbesondere vor dem Zusammenbau oder der Befestigung auf einer
PCB. Das Design behält die
Integrität
des Kontaktpins oder der Teststelle in dessen gewünschter
Konfiguration während
der Verarbeitung in der Aufnahme- und Plaziereinrichtung bei, darunter
auch das Abtrennen eines Verbinders von dem Streifen, das Ergreifen
des Verbinders an der Aufnahmestelle und das Plazieren des Verbinders
auf einem „land" auf dem PCB, mit
dem er verlötet
werden soll. Daher weist der Verbinder die Vorteile eines soliden
Verbinders auf, auch wenn er aus einem flexiblen Bandmaterial gestanzt
ist, das eine Rückstellung
oder eine Art Memory-Effekt aufweist. Selbstverständlich werden
die Kontaktabschnitte 14a, 14b tatsächlich ein
solider Pin, sobald der Verbinder 10 auf einem PCB angelötet worden
ist, aufgrund der Kapillarwirkung des Lötmittels, das in den Zwischenraum
oder die Lücke 14 fließt und diesen ausfüllt.
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Die
flache Basis 12 der Ausführungsformen nach 1 und 2 ist
bevorzugt quadratisch, um „lands" oder „pads" auf einem PCB zu
entsprechen, die häufig
ebenfalls quadratisch sind. Allerdings ist dies kein kritisches
oder wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, und es sollte
klar sein, daß die
durch die flache Basis 12 festgelegte Fläche jede gewünschte oder
gewählte
Fläche
sein kann durch ein Auswählen
der geeigneten Abmessungen für
die unterschiedlichen Basisabschnitte, die beschrieben worden sind.
Weiter wird es geschätzt
werden, daß mit
der in 1 und 2 gezeigten Konfiguration der
Basis die flache Basis 12 eine im wesentliche solide Oberfläche für das Bereitstellen
eines wesentlichen Kontakts und der Adhäsion zu einem „land" oder „pad" auf dem PCB darstellt.
Es sind allerdings wenigstens einige offene Bereiche S in der Mitte
der Basis vorgesehen. Wie oben vorgeschlagen wird das Lötmittel
durch die Kapillarwirkung in die offenen Bereiche S aufsteigen und
in den Pin 14 aufsteigen und daher auch Adhäsion an
den PCB in diesem zentralen Bereich bereitstellen. Bevorzugt weisen
die Basen der Verbinder in allen Designs, die die vorliegende Erfindung
verwenden, im wesentlichen solide metallische Oberfläche auf,
die mit Öffnungen
oder Ausnehmungen S versehen sind, die relativ klein sind, um die
Kapillarwirkung möglichst
vollständig
zu nutzen, so daß die
Verbinder zu dem PCB gezogen und an ihm befestigt werden, wenn das
Lötmittel
in die Leerräume
S zurückfließt. Dies
tritt im allgemeinen mit minimalen Floaten oder minimaler seitlicher
Verschiebung auf, da das Ansteigen des rückfließenden Lötmittels die Basis zu der Oberfläche des
PCB zieht, mit einem Effekt nicht unähnlich dem eines Saugnapfes.
Dies ist wesentlich, da die Aufnahme- und Plaziereinrichtung die größte Präzision in
dem Verfahren des Befestigens an der Oberfläche zeigt und das unerwünschte Verschieben
von Komponenten während des
Rückflusses
des Lötmittels
eine Komponente aus der Ausrichtung bringen kann, nachdem diese akkurat
von der Maschine plaziert worden ist. Der Strom von Lötmittel
in die Leerräume
S der Basen oder in den Raum oder die Lücke 14d des Kontaktpins 14 (1),
der effektiv überschüssiges Lötmittel absorbiert,
um die Basen an die Oberfläche
des PCB zu ziehen, hat den zusätzlichen
Vorteil, daß die
Toleranzen der Basis und des „land" oder „pad" auf dem PCB weniger
kritisch werden.
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Die
Leerräume
S (oder Zwischenräume 14d) sollten
Abmessungen aufweisen, die wie vorstehend erwähnt für Kapillarwirkung sorgen. Derartige
Abmessungen beruhen auf verschiedenen Faktoren, die umfassen die
Art des Lötmittels,
die Sauberkeit und Größe der Platine
und/oder der Kontaktoberfläche,
die Ebenheit der Platine, etc.. Es ist eine Vielzahl von technischen
Abhandlungen verfaßt
worden über
die Eigenschaften von Lötmittel,
die sich mit den verwandten Gebieten der Oberflächenspannung, Kapillarwirkung
und der Benetzung befassen. Vgl. hierzu z.B. „University Physics", Sears and Zemansky, 2nd
Edition, Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1957, pages 231–235; „Testing
SMDs for Solderability",
B. M. Allen, „Surface
Mount Technology, October 1988, pps 17–18; „The Assessment of the Solderability
of Surface Mounted Devices Using the Wetting Balance", Yoshida et al.,
International Tin Resaerch Institute Report. Der Fachmann kann unter Kenntnis
aller relevanten Faktoren ermitteln, wie diese Abmessungen sein
sollen. Die Anzahl der Leerräume
S, ihre Abmessungen und/oder ihre Anordnung sind nicht kritisch,
solange die gewünschte
Kapillarwirkung erreicht wird.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 und 4 wird eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Form eines Kontaktpins 20 gezeigt.
Der Kontaktpin 20 umfaßt
ein oberes Kontaktelement 20a, das in vorteilhafter Weise
versehen ist mit einem angefasten oberen oder freien Ende 20b,
um das Einschieben in eine weibliche Kontaktaufnahme zu erleichtern.
Die Basis 22 ist, wie bei den in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsformen,
im wesentlichen U-förmig
und umfaßt
parallele, zueinander beabstandete Abschnitte 22a, 22b,
einen Querabschnitt 22c und einen Leerraum S zur Aufnahme
von Lötmittel
wie dargestellt. Das obere Kontaktelement 20a weitet sich
im Bereich der Basis 22 auf deren Breite wie gezeigt auf
und definiert eine Vielzahl von abhängigen Abschnitten, die im
wesentlichen koplanar mit dem zentralen Kontaktelement 20a sind.
In 3 und 4 umfaßt die vergrößerte Schulter 20c erste
und zweite seitliche abhängige
Abschnitte 20d, 20e und einen zentralen abhängigen Abschnitt 20f.
Ein getrennter gebogener dazwischenliegender Verbindungsabschnitt
verbindet jeden der abhängigen
Bereiche mit einem zugehörigen
Basisabschnitt. So ist der erste seitliche abhängige Abschnitt 20d verbunden
mit dem Basisabschnitt 22a durch den Verbindungsabschnitt 24a,
der erste und zweite gebogene Abschnitte 24c, 24d umfaßt. In ähnlicher Weise
verbindet der Verbindungsabschnitt 24b den seitlichen abhängigen Abschnitt 20e mit
dem Basisabschnitt 22b. Um die Fläche oder die Kontaktoberfläche der
Basis mit dem PCB zu maximieren und einen das Lötmittel aufnehmenden Raum S
bereitzustellen, ist der zentrale Basisabschnitt 22d, der
eine Verlängerung
des zentralen abhängigen
Abschnitts 20f ist, verbunden mit dem gebogenen Abschnitt 24e. Die
gebogenen Abschnitte 24c und 24e sind um 90° gebogen,
während
die gebogenen Abschnitte 24d um 180° gebogen sind, wie dargestellt.
Wie bei dem Kontaktpin 14 werden die Basen untereinander
verbunden durch Verbindungs- oder Trägertabs 18, die wahlweise
durchtrennt werden, wenn der Verbinder am stromabwärts gelegenen
Ende des Streifens aufgenommen werden soll von der Befestigungseinrichtung,
wie durch die Vakuumdüse
N zur Aufnahme in 3 nahegelegt.
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In 5 wird
ein Pin gezeigt, der im wesentlichen ähnlich ist dem in 3 und 4 gezeigten, mit
der Ausnahme, daß nur
zwei Basisbereiche vorgesehen sind. Daher ist der vergrößerte Schulterabschnitt 20c wie
gezeigt konfiguriert, um einen ersten abhängigen Abschnitt 20g und
einen zweiten abhängigen
Abschnitt 20h bereitzustellen. Während die Verbindungsabschnitte 24a auf
derselben Seite des Kontaktpins 20 in 3 angeordnet
sind, sind die Verbindungsabschnitte 24a auf gegenüberliegenden Seiten
des Kontaktpins 20a in 5 angeordnet.
So sind nur zwei Basisabschnitte 22e und 22f vorgesehen,
jeder jeweils verbunden mit einem der abhängigen Abschnitte und verbunden
damit durch einen gebogenen Abschnitt 24d und 24e,
die jeweils 180° bzw.
90° gebogen
sind, wie bei den Verbindungsabschnitte in 3.
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Bei
der Ausführungsform
nach 5 ist die gesamte Breite der beiden abhängigen Abschnitte 20g und 20h geringer
als die Breite des vergrößerten Schulterbereichs 20c,
um seitliche Verbindungstabs oder Trägerstreifen 18' vorzusehen,
so daß benachbarte
Verbinder getrennt werden durch eine Trennung an den Schulterabschnitten
anstelle an den Basen, wie es bei den in den 1–4 gezeigten Ausführungsformen
der Fall ist. Es sollte daher klar sein, daß die genaue Örtlichkeit
der Verbindungstabs oder Trägerstreifen
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist, und die genaue Örtlichkeit der Verbindungstabs
oder Trägerstreifen
wird wenigstens teilweise eine Funktion der Aufnahme- und Plaziereinrichtung
sein und insbesondere eine Funktion des Designs der Zuführeinrichtung,
die verwendet wird, um die Verbinder der Aufnahme- und Plaziereinrichtung
zuzuführen.
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In 6 wird
noch ein weiteres Design eines Kontaktpins gezeigt, das in gewisser
Weise den in 3–5 gezeigten
Pins ähnlich
ist. Allerdings ist in 6 die Basis 26 aus
einem soliden Abschnitt des Streifens geformt und definiert ein
Paar gegenüberliegende
Seiten (an den gebogenen Abschnitten 28a, 28b).
Der Kontaktpin 20 ist im allgemeinen zentrisch auf der
von der Basis 26 definierten rechteckigen Fläche angeordnet.
Ein gebogener dazwischenliegender Verbindungsabschnitt 26a erstreckt
sich von einer Seite der Basis 26, wie gezeigt, zu dem Kontaktpin 20,
und ein anderer gebogener dazwischenliegender Verbindungsabschnitt 26b erstreckt von
der anderen Seite der Basis zu einem Punkt nahe dem Kontaktpin 20.
Ein Anschlag oder Kragen 30 ist vorgesehen, der wie gezeigt
um den Kontaktpin 20 herumgezwängt ist. Auf diese Weise stabilisieren die
dazwischenliegenden Verbindungsabschnitte 26a, 26b die
Position des Kontaktpins 20. Auch in 6 ist
dargestellt, daß die
Basen 26 ein Paar von beabstandeten Verbindungstabs oder
Trägerstreifen 18a, 18b umfassen,
obwohl selbstverständlich
einer oder mehrere derartige Trägerstreifen
bereitgestellt werden können
in Abhängigkeit
von der zu verwendenden Ausrüstung
und der Art, auf die die Tabs der Aufnahme- und Plaziereinrichtung
zugeführt
werden sollen. In Strichlinien sind mögliche Ausnehmungen S in der
Basis 26 angedeutet, um Lötmittel während des Rückflusses aus den oben genannten
Gründen aufzunehmen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf im allgemeinen längliche
Kontaktpins, Vorsprünge
oder Teststellen des in den 1–6 gezeigten
Typs. 7 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei
der der Kontakt in Form eines IDC-Verbinders 32 ist, der
mit der soliden Basis 26 mittels eines dazwischenliegenden
gebogenen Verbindungsabschnitts 32a verbunden ist. Die
Konstruktion des IDC-Abschnitts 32 ist dem Fachmann gut bekannt.
In ähnlicher
Weise wird in 8 ein anderer Typus eines an
der Oberfläche
zu befestigenden Verbinders gezeigt, in der Form einer weiblichen
Aufnahme 36, der einen ersten und zweiten biegsamen Abschnitt 36a, 36b aufweist,
die zueinander beabstandet sind, um einen flachen Zwischenraum 36c zur Aufnahme
eines Tabs bereitzustellen.
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Die
Abschnitte 36a und 36b sind mit der Basis 34 verbunden,
wie am besten in 9 gezeigt ist. Die Basis 34 hat
I-Form und umfaßt Querabschnitte 34a, 34b der
Basis und einen zentralen Abschnitt 34c. Jeder der Abschnitte 36a, 36b ist
verbunden mit dem zentralen Abschnitt 34c, jeder der Querabschnitte 34a, 34b der
Basis trägt
zwei Verbindungstabs oder Trägerstreifen 18a, 18b wie
gezeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die 10–12 wird
eine Variante des an der Oberfläche
zu befestigenden Verbinders in der Form eines Kontaktpins gezeigt,
die in der Konstruktion dem in 3 gezeigten Pinverbinder ähnlich ist.
Allerdings verläuft
der zentrale abhängige
Abschnitt 20f gerade nach unten koextensiv mit dem Kontaktpin 20,
anstatt wie in 3 gebogen zu sein, um einen
zentralen Basisabschnitt 22d bereitzustellen, um einen
sich nach unten erstreckenden Vorsprung 20f' zu bilden, der durch eine Ausnehmung 38,
gebildet in einem leitenden „land" oder „pad" eines PCB 42,
aufgenommen werden kann, wie in 12 gezeigt.
Der Vorsprung oder Ankerpin erstreckt sich nach unten von der flachen,
zu befestigenden Basis. Die Lötpads 40 der
PCB müssen
wie gezeigt eine Ausnehmung in der Mitte 38 aufweisen.
Wenn das Terminal oder der Verbinder auf der mit Lötmittel
versehene Seite des „pad" plaziert wird, tritt
der Ankerpin 20f' in
die Ausnehmung oder Öffnung 38 ein
und begrenzt die Bewegung des Terminals, während das Lötmittel zurückfließt. In den meisten Fällen wird
eine unerwünschte
Bewegung fast vollständig
eliminiert als Resultat der Absorption des Lötmittels in die Räume S durch
die Kapillarwirkung, wie oben beschrieben.
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In 13 wird
ein aufgewickelter Streifen von serienweise verbundenen, an der
Oberfläche
zu befestigenden Verbinder für
das automatische Befestigen auf einer Oberfläche eines PCB dargestellt und im
allgemeinen mit dem Bezugszeichen 44 versehen. Die Spule
oder Rolle 44 umfaßt
ein drehbares Stützelement 45,
das eine Drehachse 46 hat. Wie gezeigt sind die an der
Oberfläche
zu befestigenden Verbinder 48 so orientiert, daß die Richtungen
der Kontakte 49 im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 46 sind,
während
die Basen der einzelnen Verbinder im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene
oder in parallelen Ebenen angeordnet sind. Die empfindliche Verbindungseinrichtung
in Form der Verbindungstabs oder Trägerstreifen ist ausreichend flexibel,
um zu erlauben, daß die
Verbinder 48 in bogenförmigen
Kreisen angeordnet werden, wenn sie spiralförmig auf das Stützelement 45 aufgewickelt werden,
ohne daß sie
bricht.
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Da
die radialen Abmessungen der länglichen Kontaktpins
(wenn sie auf die Spule oder Rolle 44 aufgewickelt sind)
im allgemeinen geringer sind als der Basen derartiger Verbinder,
wird es bevorzugt, daß ein
geeignetes abstandhaltendes Element bereitgestellt wird, das passend
ausgebildet ist für
den durchgehend spiralförmig
gewickelten Streifen von Verbindern, um die elektrischen Kontakte
in der gewünschten
parallelen Orientierung zu halten, wie es gezeigt ist. Unter Bezugnahme
auf 14 wird eine Form eines abstandhaltenden Elements
gezeigt, das verwendet werden kann, um die Kontakte 49 in
benachbarten Schichten beabstandet mit einem Abstand zu halten,
um einen spiralförmigen,
die Verbinder aufnehmenden Raum zu definieren, der radiale Abmessungen
hat, die im wesentlichen den radialen Abmessungen der Basen der
Verbinder entsprechen. Ein passend dimensioniert Raum zur Aufnahme
der Verbinder minimiert die Wechselwirkung zwischen den Verbindern
aufgrund von Kontakt zwischen den Basen in benachbarten Schichten.
Das gezeigte Element zu Abstandhaltung umfaßt einen durchgehenden flachen
Streifen von flexiblem Material 50a und einen mäanderförmigen oder
wellenartigen Streifen von Material 50b, der mit dem flachen
Streifen von Material 50a wie gezeigt verbunden ist. Der
wellenartige Streifen von Material 50b weist einen Abstand 50c zwischen
seinen höchsten
Punkten längs
dem flachen Streifen 50a auf, der im wesentlichen dem Abstand zwischen
aufeinanderfolgenden Kontakten 48 in dem Streifen entspricht,
und eine Höhe
der höchsten
Punkte in einer radialen Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
des flachen Streifens, die im wesentlichen dem Unterschied zwischen
der radialen Dimension der Basen und der Dimension der Kontakt 49 in
der radialen Richtung entspricht, wenn der Streifen spiralförmig auf
das drehbare Stützelement 45 gewickelt
ist. Der Abstandhalter 50 sichert normalerweise die Kontakte
auf der Rolle. Durch das Abwickeln des Abstandhalters während der
Verwendung kann ein Abschnitt des durchgehenden Streifens abgewickelt
werden und einer Aufnahme- und Platziermaschine zugeführt werden.
Eine Spule oder Rolle des in 13 gezeigten
Typs kann auf einer Zuführeinrichtung
montiert werden. Die genaue Konstruktion des Abstandhalters 50 ist
nicht kritisch, und in der Theorie kann der durchgehende Streifen
von an der Oberfläche
zu befestigenden Verbindern spiralförmig aufgewickelt werden ohne
die Verwendung eines Abstandhalters oder einfach getrennt durch
einen durchgehenden Streifen von flachem Bandmaterial. Allerdings
sorgt die Verwendung eines Abstandhalters dafür, daß die gewünschte Ausrichtung der Verbinder 48 beibehalten
wird und verhindert, daß die
Verbindungstabs oder Trägerstreifen
beschädigt oder
durchtrennt werden.
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In
den 15 und 16 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
gezeigt, das die Erfindung verwendet und in der Form eines Sicherungshalters 60 ist.
Der Sicherungshalter 60 weist eine Basis 62 auf, die ähnlich der
in 8 und 9 gezeigten Basis ist. Von der
Basis erstrecken sich normal Federclips 60a, 60b,
die integral mit dieser an gebogenen Abschnitten 64a, 64b verbunden
sind, wie gezeigt. Wie bei den anderen an der Oberfläche zu befestigenden Verbindern
sind die Basen bevorzugt mit Ausnehmungen oder einer Öffnung 5 versehen,
um Lötmittel durch
Kapillarwirkung aufzunehmen. Etwas Lötmittel wird auch in die Räume S' in den Gebieten
der gebogenen Abschnitten 64a, 64b eintreten.
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Unter
Bezugnahme auf 17 wird ein Streifen von an
der Oberfläche
zu befestigenden Tabs (Kontakte für rasche Trennung) im allgemeinen mit
dem Bezugszeichen 100 versehen. Der durchgehende Streifen 100 von
Tabs ist 5 dargestellt geführt durch eine Zuführeinrichtung 102,
der eine Plattform 104 umfasst, die den durchgehenden Streifen
stützt, und
umfasst eine Führungsseite 106,
die den Streifen 100 von Tabs in der gewünschten
Zuführstellung
für den
Streifen hält.
Im stromabwärts
gelegenen Bereich der Zuführeinrichtung 102 ist
ein Rückhalter/Scheranschlag 108 nahe
an der Vakuumdüse
N zur Aufnahme angeordnet, wie gezeigt. Förderfinger 110, 112 kommen
in Kontakt mit ausgewählten
Oberflächen
oder Seiten der individuellen Tabs, während sich der Streifen 100 von
Tabs nach vorne zu dem Rückhalter/Scheranschlag 108 bewegt,
um den Streifen nach vorne zu bewegen und Bewegungen nach hinten
zu verhindern, so daß nur
intermittierende Bewegungen nach vorne möglich sind. Der Rückhalter/Scheranschlag 108 wird
durch einen Pin 118 betätigt,
der innerhalb eines Schlitzes 120 durch einen Scherarm 114 beweglich
ist, der seinerseits auf einem Pin 116 drehbar befestigt
ist. Die genaue Wirkungsweise der Zuführeinrichtung ist in weiteren,
auf den gleichen Anmelder zurückgehenden
Patentanmeldungen näher
beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die 18 und 19 werden
Details der an der Oberfläche
zu befestigenden Tabs 100a illustriert, in der Umgebung der
Zuführeinrichtung 102,
auf der Streifen vorbereitet werden kann für die Verwendung durch eine
Aufnahme- und Platziermaschine. Jeder Tab 100a umfasst
eine Basis 100b, die eine Ebene definiert und eine im allgemeinen
flache Oberfläche
aufweist, geeignet für
Kontakt mit und Befestigung an einer zugehörigen flachen leitenden Oberfläche, einem „land" oder „pad" auf einem PCB. Der
Kontakt ist in Form eines Tabs (Kontakt für rasche Trennung), das wenigstens
einen flachen Klingenabschnitt 100d aufweist, der von der
Basis 100b in einer Richtung senkrecht zu der von der Basis
definierten Ebene vorsteht, wie gezeigt. Wenigstens ein gebogener
dazwischenliegender Verbindungsabschnitt verbindet den flachen Klingenabschnitt 110d mit
der Basis 100b. Der Kontakt, die Basis und der dazwischenliegende
Verbindungsabschnitt sind alle aus einem in allgemeinen flachen,
leitenden Material hergestellt.
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Wie
am besten in 19 gezeigt, ist die Basis 100b des
an der Oberfläche
zu befestigenden Tabs gebildet aus drei individuellen Basisabschnitten,
von denen zwei Basisabschnitte 100b' voneinander beabstandet sind und
auf einer planen Seite des flachen Klingenabschnitts 100d angeordnet
sind, und ein Basisabschnitt 100b'',
der auf der anderen planen Seite des flachen Klingenabschnitts 100d angeordnet
ist, wobei der Abstand zwischen den Basisabschnitten 100b' im wesentlichen
der Breite des Basisabschnitts 100b'' entspricht.
Benachbarte Tabs 100a sind an ihrer Basisabschnitten 100b' mittels eines
Verbindungsstreifens 100c verbunden.
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Wie
am besten in 18 gezeigt formt der flache
Klingenabschnitt 100d eine freie obere Kante 100e,
entfernt von der Basis 100b, und ist bevorzugt wie gezeigt
angefast, um das Einsetzen eines flachen Klingenabschnitts in den
zugehörigen
passenden Kontakt zu erleichtern.
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Ein
wesentliches Merkmal der Erfindung ist das Bereitstellen eines Paares
von beabstandeten Schlitzen 100f, 100g an der
freien oberen Kante 100e, die im wesentlichen senkrecht
zur Basis 100b verlaufen, um einen im wesentlichen zentralen
Aufnahmevorsprung 100h zu bilden. Der Aufnahmevorsprung 100h ist
dimensioniert, um von einer Vakuumdüse N einer Einrichtung zur
Befestigung an der Oberfläche
aufgenommen zu werden.
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Die
Breite der Schlitze 100f, 100g ist, obwohl sie
nicht kritisch ist, bevorzugt gleich der Breite des Aufnahmevorsprungs 100h.
Um die maximale Saugkraft für
die Aufnahme bereitzustellen, wird der Aufnahmevorsprung 100h bevorzugt
relativ klein ausgebildet und wie gezeigt wesentlich kleiner als
die Breite des flachen Klingenabschnitts 100d. Bevorzugt
ist das Verhältnis
der Breite zwischen Aufnahmevorsprung 100h und dem flachen
Klingenabschnitt nicht größer als
0,35. Es können
allerdings größere Verhältnisse
verwendet werden, um die Erfindung auszuführen, allerdings mit geringerer
Effektivität.
Der Grund hierfür
ist, dass für
einen flachen Klingenbereich 100d gegebener Breite der
Durchmesser der Aufnahmedüse
N mit dem des Aufnahmevorsprungs 100h ansteigt. Eine derartige
Zunahme im Durchmesser der Aufnahmedüse erzeugt zunehmend größere Räume auf
jeder Seite des Aufnahmevorsprungs 100h, wodurch die tatsächliche
Luftaufnahme erhöht
wird und die durch das Vakuum erzeugten Kräfte verringert werden. In idealer
Weise entspricht daher 10 die Dicke des flachen Klingenabschnitts 100d der
Breite des Aufnahmevorsprungs 100h, um einen Aufnahmevorsprung
von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt bereitzustellen. Eine
derartige Konfiguration füllt
ein zylindrisches Lumen L innerhalb der Aufnahmedüse N optimal
aus. Daher haben die beabstandeten Schlitze 100f, 100g bei
einer Vakuumdüse
N zur Aufnahme in 18, die ein zentrales Lumen
L mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt des Durchmessers
D und eine schlauchförmige
Wand mit vorgegebener Wanddicke t aufweist, bevorzugte Breite, die
im wesentlichen der vorgegebenen Wanddicke t entsprechen, und die Breite
des Aufnahmevorsprungs 100h hat bevorzugt eine Dimension,
die im wesentlichen dem Durchmesser D des Lumens L entspricht.
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Durch
Biegen der Basisabschnitts 100b' zu einer Seite des flachen Klingenabschnitts 100d und des
Basisabschnitts 100b'' zu der anderen
Seite wird klar, daß derartige
Basisabschnitte den flachen Klingenbereich stabilisieren, wie genauer
in dem US-Patent 4 688 866 beschrieben ist, das auf denselben Anmelder
zurückgeht.
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In 18 ist
der Bereich des Zyklus' gezeigt, in
dem der Betätiger
oder Scherarm 114 den Pin 118 an dem oberen Ende
des Schlitzes 120 hält.
Eine derartige Stellung des Scherarms 114 kann durch eine
geeignete Feder zur Vorspannung erreicht werden. Während dieses
Bereichs des Zyklus' ist
der Verbindungsstab oder Streifen 100c aufgenommen in einem
geeigneten Schlitz an der Basis des Scheranschlags 108a.
Normalerweise übt
der Schervorsprung 108a eine Kraft auf den Verbindungsstab
oder Streifen 100c aus, um den durchgehenden Streifen von
Verbindern zu sichern, bis die Aufnahme- und Plaziermaschine dabei
ist, den stromabwärts
gelegenen oder Endtab 100a aufzugreifen. Zu diesem Zeitpunkt
wird eine geeignete Kraft auf den Scherarm 114 ausgeübt, die
dazu führt,
daß der
Pin 118 zum unteren Ende des Schlitzes 120 wandert,
wie in 20 dargestellt. Die Wanderung
des Pins 118 nach unten zwingt den Scheranschlag 108 nach
unten, zu welchem Zeitpunkt der Schervorsprung 108a den
Verbindungstab oder Streifen 100c an den Seiten 100c', 100c'' durchtrennt (19).
Der sich ergebende durchtrennte Tab 100c wird durch die Öffnung 124 in
der Plattform 104 freigegeben, die den Tab in einen Kanal
oder Durchgang 122 freigibt, auf den eine Vakuumquelle
wirkt, die den abgetrennten Verbindungstab 100c wie durch
den Pfeil in 20 angegeben zu einem geeigneten
Sammelbehälter (nicht
dargestellt) zieht. Nachdem der Verbindungsstreifen 100c durchtrennt
worden ist, kann nun der stromabwärts gelegene Tab 100a frei
von der Düse
N aufgenommen werden, die den Aufnahmevorsprung 100h innerhalb
des Lumens L aufnimmt. Wenn der Tab 100a angehoben wird,
wird er längs
der Führung 108b geleitet,
die zwischen den benachbarten Basisabschnitten 100b' verläuft.
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Wie
gezeigt ist eines der wesentlichen Merkmale des Terminals das Bereitstellen
des Aufnahmevorsprungs in der Mitte des Terminals 100a.
Die Größe des Aufnahmevorsprungs
ist kleiner als der innere Durchmesser der Vakuumdüse, und
der Freiraum um den Vorsprung herum ist etwas größer als der äußere Durchmesser
der Vakuumdüse
zur Aufnahme des Systems zum Plazieren von Komponenten auf einer Oberfläche. Dieser
Vorsprung ermöglicht
es, das Terminal von der Zuführeinrichtung
mit einer standardisierten Vakuumdüse zu Aufnahme abzuheben. Durch
eine Standardisierung der Abmessungen der Aufnahmevorsprünge kann
auch eine einzige Vakuumdüse
zur Aufnahme verwendet werden, um eine große Vielzahl von Kontaktgrößen und
-formen aufzunehmen.
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Die
zentrale Anordnung des Aufnahmevorsprungs 100h auf der
Oberfläche
des an der Oberfläche
zu befestigenden Tabs 100a hilft, das Bauteil in der Aufnahmedüse N zu
zentrieren. Mechanische oder optische Komponenten zur Zentrierung,
die Teil der meisten üblichen
Maschinen zur Plazierung von Komponenten sind, können zu diesem Zweck verwendet
werden. Die Vakuumdüse
N wird, nachdem sie das Terminal 100a wie in 20 gezeigt,
ergriffen hat, den Tab an der präzisen
Stelle auf einem mit Lötmittel
bedeckten „pad" (nicht dargestellt)
eines PCB absetzen. Sobald das Lötmittel
zurückfließt, haben die
an der Oberfläche
zu befestigenden Komponenten die Tendenz, an der Oberfläche des
geschmolzenen Lötmittels
aufzuschwimmen. Dies mach präzise Lagetoleranzen
nach dem Rückfluß unmöglich. Ein anderes
Merkmal des an der Oberfläche
zu befestigenden Tabs ist, daß er
Kapillarwirkung aufweist. Im Rückflußofen, wenn
sich das Lötmittel
verflüssigt, saugt
die Kapillarität
des Terminals einen Teil des flüssigen
Lötmittels
auf und zieht gleichzeitig das Terminal nach unten in das Lötmittel,
so daß das
Terminal in direkten Kontakt mit dem Lötpad kommt. Wenn die Größe des Lötpads und
die Dicke des aufgetragenen Lötmittels
korrekt gewählt
sind, wird das Kapillaraktivität
aufweisende Terminal nicht auf dem geschmolzenen Lötmittel
aufschwimmen, und die Lage des Terminals nach dem Rückfluß ist genau
dieselbe wie vor dem Rückfluß. Die Kapillarwirkung
wird erzeugt durch die beiden Scherlinien zwischen den drei Befestigungsabschnitten 100b', 100b'' der Basis.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der Kapillarwirkung ist die erhöhte Integrität der Lötverbindung.
Da ein Teil des Lötmittels
in die Kapillaren gesaugt wird, ist das verbleibende Lötmittel
zwischen dem Terminal und dem Lötpad
auf dem PCB viel dünner
aus bei einer gewöhnlichen
Lötverbindung.
Da das Lötmittel eine
sehr geringe Streckgrenze hat kann eine dickere Schicht von Lötmittel
nur geringeren Normalkräften widerstehen.
Eine dünne
Schicht von Lötmittel
wirkt mehr wie ein Klebstoff, und die Verbindung hat Ähnlichkeit
mit einer Klebeverbindung. Tests zeigen, daß das Terminal mit Kapillarwirkung
weitaus größeren Normalkräften widerstehen
kann als identische Terminals ohne Kapillarwirkung. Dies ist sehr
wichtig, da es keine andere mechanische Möglichkeit gibt, das Terminal
an dem PCB zu befestigen. Bei einem viertelzölligen Tab können die
Kräfte
bis zu 18 amerikanische Pfund betragen und es könnten zusätzlich erhebliche Biegemomente
auf das Terminal wirken.