DE19704930A1 - An der Oberfläche zu befestigende Verbinder, die die Kapillarwirkung fördern - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung beschäftigt sich im allgemeinen mit an der Oberfläche zu befestigenden Verbindern für gedruckte Leiterplatten und genauer mit an der Oberfläche zu befestigenden Verbinder, die die Kapillarwirkung fördern.

Darstellung des Standes der Technik

Es sind viele Konstruktionen für elektrische Verbinder zur Anbringung auf gedruckten Leiterplatten vorgeschlagen worden. Viele von diesen sind Pins oder Vorsprünge, die durch das Stanzen von flachem Material erzeugt werden. In vielen Fällen sind die Pins der Vorsprünge 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.

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 ′931- Patent ein einzelner Pin gezeigt wird, der integral mit einem Kontaktsockel hergestellt ist, vermutlich aus einem gestanzten Material. In dem US-Patent 4 369 572 wird ein im wesentlichen solider rechteckiger Pin gezeigt, der mit dem Trägerstreifen verschweißt ist. Allerdings zeigt keine der bekannten Konstruktionen Pin-Verbinder, die aus flachem Material hergestellt sind und geeignet oder angepaßt sind für die Befestigung an der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte.

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 Fig. 18 gezeigt und offenbart in dem US-Patent 5 451 174.

Allerdings weist dieser vorstehend genannte Ansatz eine Reihe von Problemen auf und hat in der Industrie keine Akzeptanz gefunden. Zunächst haben die zusätzlichen Plastiktaschen oder Hüllen P die Kosten je Einheit der an der Oberfläche zu befestigenden Komponenten erhöht.

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.

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 derartige Düsen bereitzustellen. An sich wurden derartige Einrichtungen hauptsächlich verwendet, um Transistoren, IC′s, Kondensatoren und eine Vielzahl anderer elektronischer 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 Verwendung der 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 Halterung 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 Aufnahme sein, da diese Terminals nur für die Technologie der Montage durch eine Ausnehmung erhältlich waren. In dem US-Patent 1 915 185 ist ein zweiteiliger elektrischer Kontaktpin offenbart. Allerdings ist die Ausnehmung oder Öffnung an einem Ende des Pins aufgrund seiner Konstruktion verschlossen, um zu verhindern, daß geschmolzenes Lot auf einem Pad oder einer bestimmten Fläche der gedruckten Leiterplatte in den Pin eintritt; dies war eine Anstrengung, die unternommen worden ist, um den in dem Patent dargestellten Pin an der Oberfläche anzubringen. Weil das auf die Fläche aufgebrachte Lötmittel beim Schmelzen eine flüssige Auflage für die Basis des Pins erzeugen würde, würde der Pin praktisch "schweben" und sich auf dem Pad oder dem Gebiet bewegen und verschieben. Die einzige Möglichkeit dies zu verhindern ist durch das Bereitstellen von Kapillarwirkung, so daß das Lötmittel, einmal geschmolzen, aus der Berührfläche zwischen dem Pin und dem Gebiet herausgezogen wird und nur eine dünne Schicht von Lötmittel verbleibt, wie gefordert, um den Pin an der gedruckten Leiterplatte zu befestigen.

In dem US-Patent 4 641 426 wird ein System von an der Oberfläche zu befestigenden Verbindern dargestellt, das mit Techniken für die Befestigung an der Oberfläche kompatibel ist, da es ein Rückfluß-Löten anstatt eines Wellenlötens ermöglicht. Allerdings erfordern die Köpfe aus Plastik wenigstens zwei Ausnehmungen, die als beschichtete, durchgehende Öffnungen gezeigt sind. Daher sind die offenbarten Kontakte für eine Verwendung mit der Lochtechnologie im Gegensatz zur Oberflächentechnologie für die Befestigung ausgelegt und gedacht. In diesem Zusammenhang wird auch auf das US-Patent 4 884 335 verwiesen.

In dem US-Patent 5 451 174 wird eine Anzahl von an der Oberfläche zu befestigenden Verbindern in der Form von Pins offenbart, die im allgemeinen denen aus der US-Anmeldung mit der Anmeldenummer 08/121,206 ähnlich sind, die auf denselben Anmelder der vorliegenden Erfindung zurückgeht. Allerdings ist die durch diese Verbinder bereitgestellte Kapillarwirkung etwas begrenzt, da das Lötmittel nur nach oben gezogen wird in kleine, durch die Basis selbst festgelegte Räume. Sobald ein Überschuß an Lötmittel auf der gedruckten Leiterplatte vorhanden ist können allerdings die in diesem Patent und der parallelen Anmeldung des Anmelders gezeigten Konstruktionen nicht ausreichend sein, um genug Lötmittel von dem Gebiet abzuziehen, und dies kann dazu führen, daß der Kontakt auf der Oberfläche "schwimmt" mit damit verbundenen Bewegungen fort von der vorgegebenen oder gewünschten Position auf der Leiterplatte.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pin-Verbinder bereitzustellen, der geeignet ist für eine Befestigung an der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte und nicht die Nachteile von bisher bekannten Pins aufweist.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pin-Verbinder für eine Befestigung an der Oberfläche bereitzustellen, der eine einfache Konstruktion aufweist und billig herzustellen ist.

Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pin-Verbinder für eine Befestigung an der Oberfläche bereitzustellen, der in der Lage ist, überschüssiges Lötmittel von dem Pad oder dem Gebiet der gedruckten Leiterplatte abzuziehen, um Stabilität des Pins auf der Leiterplatte und ein sicheres Positionieren während des Rückfließens oder des Verlötens des Pins mit der Leiterplatte sicherzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, an der Oberfläche zu befestigende Pins des oben genannten Typs bereitzustellen, die geformt werden können aus einzelnen oder integralen zylindrischen Pins oder hergestellt werden können aus zwei Teilen, die über einen Preßsitz verbunden werden.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, an der Oberfläche zu befestigende Pins des oben genannten Typs bereitzustellen, die mit seitlichen oder kreisförmigen Armen oder Schultern oberhalb der Basis geformt werden können, an denen die Pins angebracht werden, um Anschläge bereitzustellen, geeignet für das Verschließen von Vakuumdüsen, die bei einer Aufnahme- und Absetzeinrichtung verwendet werden.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für an der Oberfläche zu befestigende Pins bereitzustellen, die leicht und billig mit zwei unterschiedlichen Endbearbeitungen für Oberflächen versehen werden können, wie z. B. eine Beschichtung mit Gold für die Kontaktbereiche und eine Beschichtung mit Zinn für die Befestigungsbereiche, die mit der gedruckten Leiterplatte verlötet werden müssen. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder für gedruckte Leiterplatten (Printed Circuit Board, PCB) umfaßt einen länglichen Pin, der eine Achse definiert und sich gegenüberliegende Enden aufweist. Ein Ende ist dimensioniert und geformt, um in einem passenden Verbinderanschluß aufgenommen zu werden. Das andere Ende ist mit einer Basis versehen, die wenigstens eine Ebene aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse steht und dimensioniert ist für das Anordnen auf einem Gebiet oder einem Pad der PCB. Es ist wenigstens eine Einrichtung zum Aufnehmen von Lötmittel bereitgestellt, die sich erstreckt von dieser Basis in Richtung zu diesem einen Ende des Pins, wobei diese Aufnahmeeinrichtung so dimensioniert ist, daß sie die Kapillarwirkung von geschmolzenem Lötmittel auf einem Pad oder Gebiet und den Kontakt mit dieser Basis fördert. Auf diese Art wird überschüssiges Lötmittel von dem Gebiet oder Pad entfernt und in diese Aufnahmeeinrichtung gebracht.

Nach einer derzeit bevorzugten Ausführungsform umfaßt ein an der Oberfläche zu befestigender Pin einen langgestreckten Schaft, der ein erstes Ende aufweist, das dimensioniert und geformt ist um innerhalb eines passenden Verbinderanschlusses aufgenommen zu werden. Dieser Schaft hat ein zweites, gegenüberliegendes Ende, das versehen ist mit einer Basiseinrichtung, geeignet für ein Anbringen auf einem Gebiet oder Pad der gedruckten Leiterplatte. Zwischen diesem ersten und zweiten Ende verläuft ein langgestreckter Kanal, dimensioniert, um das Eintreten von überschüssigem geschmolzenen Lötmittel aus dieser Basis in diesen Kanal aufgrund von Kapillarwirkung zu fördern. Nach einer anderen derzeit bevorzugten Ausführungsform umfaßt ein zweikanaliger an der Oberfläche zu befestigender Verbinder einen langgestreckten Pin, der eine Achse festlegt und ein Ende aufweist, das dimensioniert und geformt ist, um in einem passenden Verbinderanschluß aufgenommen zu werden, sowie ein anderes, normalerweise gefangenes Ende. Ein Ärmel definiert einen zylindrischen Raum zum Aufnehmen dieses zweiten Ende dieses Pins nach Art eines Preßsitzes. Dieser Ärmel hat einen Innenraum mit im wesentlichen gleichförmigem Querschnitt, um eine Vielzahl von langgestrecken, Lötmittel aufnehmenden Kanälen im wesentlichen parallel zu dieser Achse zu erzeugen. Dieser Pin erstreckt sich nur durch ein axiales Ende dieses Ärmels, wobei das andere axiale Ende dieses Ärmels radial auswärts trichterförmig ist, um diese Basis zum Lagern dieses Pins auf einer gedruckten Leiterplatte zu bilden. Diese das Lötmittel aufnehmenden Kanäle erstrecken sich zu dieser Basis, um es geschmolzenem Lötmittel auf der gedruckten Leiterplatte zu erlauben, nach oben in diese Lötmittel aufnehmenden Kanäle gezogen zu werden durch Kapillarwirkung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar, gesehen im Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines an der Oberfläche zu befestigenden Pins in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, wobei der Pin aus einem einzigen, zylindrischen Element gebildet ist;

Fig. 2 eine Ansicht der Unterseite des in Fig. 1 gezeigten Pins ist;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform eines an der Oberfläche zu befestigenden Pins in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, der eine zweiteilige Konstruktion hat;

Fig. 3A eine Ansicht der Unterseite des in Fig. 3 gezeigten Pins ist;

Fig. 3B eine vergrößerte Darstellung von Fig. 3A ist, um einige Details der Konstruktion des Pins zu zeigen;

Fig. 3C eine Draufsicht auf den in Fig. 3 gezeigten Pins ist;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines an der Oberfläche zu befestigenden Pins in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, der auch eine zweiteilige Konstruktion aufweist ähnlich dem in Fig. 3 dargestellten Pin;

Fig. 4A eine Ansicht der Unterseite des in Fig. 4 gezeigten Pins ist;

Fig. 4B eine vergrößerte Darstellung von Fig. 4A ist, um einige Details der Konstruktion des Pins zu zeigen;

Fig. 5 eine nochmals andere Ausführungsform eines an der Oberfläche zu befestigenden Pins in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, der im wesentlichen ähnlich ist der in Fig. 3 und 4 gezeigten zweiteiligen Konstruktion, aber einen anderen Querschnitt oder ein anderes Profil des gefangenen Endes aufweist und einen veränderten Ärmel hat;

Fig. 5A Ansicht der Unterseite des in Fig. 5 gezeigten Pins ist; und

Fig. 5B eine vergrößerte Darstellung von Fig. 5A ist, um einige Details der Konstruktion des Pins zu zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter spezieller Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche oder ähnliche Bauteile durchgehend mit demselben Bezugszeichen versehen sind, und zuerst bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines an der Oberfläche zu befestigenden Verbindungspins für gedruckte Leiterplatten gezeigt und im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Pin 10 umfaßt einen langgestreckten zylindrischen Körper 12, der eine Achse A definiert. Der Körper 12 hat ein oberes freies Ende 14, in der Ansicht nach Fig. 1, das dimensioniert und geformt ist für ein Ergreifen durch einen weiblichen Verbinder (nicht dargestellt). Das andere oder untere Ende 16, in der Ansicht nach Fig. 1, ist mit einer Basis 18 versehen, die im wesentlichen die Form eines radial nach außen kegelförmigen oder trichterförmigen Flansches aufweist, der eine Oberfläche 20 ausbildet, die sich in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Achse A befindet für das Anbringen auf einem Gebiet oder einem Pad (nicht dargestellt) einer gedruckten Leiterplatte S, die in Strichlinien angedeutet ist. Der Kegel oder der Trichter können durch konventionelle Techniken hergestellt werden, wie durch Aufweiten. Das automatische Aufweiten mittels Setzköpfen ist eine konventionelle Technik, die nach dem Stand der Technik bei der Produktion elektronischer, elektrischer und mechanischer Bauteile verwendet wird. Das Aufweiten mittels Setzköpfen ist zum Beispiel in einer Veröffentlichung "Automatic Die Swaging Parts", veröffentlicht von Auto-Swage Products, Inc. aus Shelton, Connecticut, beschrieben.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines langgestreckten Kanals 22, der zwischen den oberen bzw. unteren freien Ende 14, 16 verläuft, wobei dieser Kanal in Verbindung steht mit einem Raum oder einer Ausnehmung 24, die gebildet ist innerhalb der trichter- oder kegelförmigen Basis 18, die wenigstens teilweise das Lötmittel aufnimmt während des Aufsetzens der Pins auf die gedruckten Leiterplatten während der konventionellen Technologien zur Befestigung an der Oberfläche. Der langgestreckte Kanal 22 ist so bemessen, daß er die Kapillarwirkung von geschmolzenem Lötmittel auf dem Pad oder Gebiet in Kontakt mit der Basis 18 fördert, so daß überschüssiges Lötmittel von dem Gebiet oder Pad entfernt und in den langgestreckten Kanal 22 gezogen wird, der zu diesem Zweck als Speicher oder Aufnahme dient, die überschüssiges Lötmittel entfernt und aufnimmt. So kann das durchgehende Loch oder der Kanal 22 zum Beispiel einen Durchmesser von 0,8128 mm (0,032 inch) haben. Bei dieser Anordnung ist die Kapillarwirkung wirksam dahingehend, daß überschüssiges Lötmittel während des Schmelzens des Lötmittels entfernt wird, um eine übermäßige Ansammlung von Lötmittel auf dem Gebiet oder Pad zu vermeiden, auf der der Pin aufschwimmen kann und in unerwünschter Weise seine Stellung verändern kann. Die Kapillarwirkung stellt sicher, daß der Pin weiterhin fest auf dem Gebiet plaziert ist, und das geschmolzene Lötmittel, das in den langgestreckten Kanal 22 aufsteigt, bildet ein integrales Bauteil mit dem verbleibenden Film oder der verbleibenden Schicht an der Berührstelle zwischen dem Gebiet oder Pad der gedruckten Leiterplatte und der Basis, um die Steifigkeit und die Sicherheit zu erhöhen, mit der der Pin auf der gedruckten Leiterplatte befestigt ist.

Die Abmessungen des Kanals 22 oder anderer zu beschreibenden Kanäle wird von vielen Faktoren abhängen, darunter die Art des Lötmittels, wie sauber und wie groß die Platte und/oder die Kontaktfläche sind, wie eben die Platte ist, etc. Es ist eine Vielzahl von Veröffentlichungen erschienen betreffen die Eigenschaften von Lötmittel, die sich mit den verwandten Themen der Oberflächenspannung, Benetzungswinkeln und Kapillarwirkung beschäftigen. Vergleiche hierzu zum Beispiel "University Physics", Sears und Zemansky, zweite Ausgabe, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1957, Seiten 231-234 "Testing SMDs for Solderability", B.M. Allen, "Surface Mount Technology", Oktober 1988, Seiten 17-18; "The Assessment of the Solderability of Surface Mounted Devices Using the Wetting Balance", Yoshida et al., International Tin Research Institute Report. Der Fachmann kann, wenn er alle relevanten Faktoren kennt, feststellen, wie diese Abmessungen sein sollten. Die Anzahl der Kanäle, ihre Abmessungen und/oder ihre Anordnung sind nicht kritisch, solange sie die gewünschte Kapillarwirkung bereitstellen.

Es ist klar, daß, je weniger überschüssiges Lötmittel auf der Platte bereitgestellt wird, desto weniger überschüssiges Lötmittel während des Schmelzens erzeugt wird, und desto kürzer ist die Säule aus Lötmittel, die innerhalb des langgestrecken Kanals 22 aufsteigen wird. Allerdings ist der langgestreckte Kanal 22 bevorzugt ausreichend lang, so daß er in sein Inneres eine beträchtliche Menge von überschüssigem Lötmittel einziehen kann, wenn dies erforderlich ist, um das oben genannte Problem mit konventionellen Kontakten oder Pins zu vermeiden.

Bezugnehmend auf die Fig. 3-3C wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet. Dieser Pin 26 steht für eine zweiteilige, an der Oberfläche zu befestigende Konstruktion eines Verbinders, der einen langgestreckten, soliden Pin 27 umfaßt, der eine Achse A festlegt und der ein erstes Ende 28 hat, dimensioniert und geformt für ein in Kontakt bringen mit dem verbleibenden Verbinder wie der Pin 10. In diesem Fall ist gezeigt, daß das Ende 28 mit einer Spitze 30 versehen sein kann, wie es häufig bei konventionellen Pins der Fall ist.

Der solide Pin 27 ist auch versehen mit einem normalerweise gefangenen zweiten Ende 32. Das zweite Ende 32 ist aufgenommen in einem Ärmel oder einem umschlingenden Bauteil 34, das einen zylindrischen Raum 36 für die Aufnahme des zweiten Endes 32 des Pins nach Art eines Preßsitzes festlegt. Der Ärmel 34 hat einen Innenraum 36, der im wesentlichen von gleichbleibendem Querschnitt ist, wie am besten in Fig. 3B als kreisförmig dargestellt. In vorteilhafter Weise ist der Querschnitt des Ärmels unterschiedlich gegenüber dem des soliden Pins 32, dessen Querschnitt in der zu beschreibenden Ausführungsform quadratisch ist. Wie am besten in Fig. 3 dargestellt erzeugt eine derartige Anordnung eine Vielzahl von langgestreckten, Lötmittel aufnehmenden Kanälen 38, die im wesentlichen parallel zu der Achse A verlaufen, wenn die langgestreckten Kanten 40 des Pins eingepreßt werden in die innere Oberfläche 36 des Ärmels 34. Das andere axiale Ende 34b des Ärmels wird radial nach außen trichterförmig gebogen, um die Basis 18 für das Lagern des Pins auf einer gedruckten Leiterplatte zu bilden. Die das Lötmittel aufnehmenden Kanäle 38 erstrecken sich bis zu der Basis 18, um zu erlauben, das geschmolzenes Lötmittel auf der gedruckten Leiterplatte nach oben in die das Lötmittel aufnehmenden Kanäle 38 durch Kapillarwirkung gezogen wird.

In der zweiteiligen, in Fig. 3 gezeigten Konstruktion, weist, wenn der Ärmel 34 einen gleichmäßigen, kreisförmigen Querschnitt hat, das aufgenommene Ende 32 des Pins 27 bevorzugt einen Querschnitt nach Art eines regulären Vielecks auf, das Diagonalen D hat, die etwas größer sind als der Durchmesser des kreisförmigen Raumes, um eine Verbindung nach Art eines Preßsitzes sicherzustellen. Zusätzlich kann der Ärmel selbst über seine axiale Länge etwas konisch ausgebildet sein, um unterschiedliche Grade des Preßsitzes längs seiner Länge aufzuweisen, während das anfängliche Einführen des Pins in den Ärmel erleichtert wird. Das zweite Ende 32 des Pins mit dem Querschnitt eines regulären Vielecks bildet beabstandete langgestreckte Kanten 40, im wesentlichen parallel zu der Achse, wie oben ausgeführt, und die langgestreckten Kanäle 38 bilden sich zwischen benachbarten langgestreckten Kanten 40.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4-4B wird nochmals eine andere Ausführungsform eines an der Oberfläche zu befestigenden Pins in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt und im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 42 versehen. Hier ist das obere oder freie Ende 42b des Pins 42a solide und im wesentlichen rund, wie dargestellt, während das untere Ende 42c des Pins gequetscht ist, um einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt in der Form eines regulären Vielecks zu erreichen, und zwar genauer zur Annäherung an ein Achteck, bei dem alternierende Flächen 42d im wesentlichen konkav sind, während die dazwischenliegenden Flächen 42e konvex sind. Die konvexen Oberflächen 42e kommen in Reibungskontakt mit der inneren Oberfläche des Ärmels 34, um dort einen Reibschluß oder Preßsitz mit dem Ärmel zu erzeugen, während die konkaven Oberflächen 42d die langgestreckten Kanäle 38 für die Aufnahme des geschmolzenen Lötmittels durch Kapillarwirkung bilden.

In den Fig. 5-5C ist noch eine weitere Ausführungsform des an der Oberfläche zu befestigenden Kontaktpins 44 dargestellt, die ähnlich ist dem in Fig. 4 gezeigten Pin 42. Allerdings, während das obere Ende 44b des Pins 44a solide und rund ist wie das Ende 42b, ist das untere Ende 44c geformt oder gequetscht, um ein Ende mit gleichmäßigem Querschnitt in der allgemeinen Form eines Sechsecks bereitzustellen. Diese Konstruktion stellt sich diametral gegenüberliegende Kanten 44e bereit, die eine Diagonale D definieren, die etwas größer ist als der Durchmesser des inneren zylindrischen Raumes des Ärmels 46, um die erforderliche Verbindung nach Art eines Preßsitzes bereitzustellen. Mit einem gleichmäßigen Querschnitt in der Form eines Vielecks für das untere Ende 44c des Pins werden sechs längliche oder langgestreckte Kanäle 38 zur Aufnahme für das Lötmittel bereitgestellt, die parallel zu der Achse A sind.

Während der Pin 10, gezeigt in Fig. 1, den Vorteil eines extrem langen langgestreckten Kanals 22 hat, der eine beträchtliche Menge an Lötmittel aufnehmen kann, ist es klar, daß die zweiteiligen Ausführungsformen, gezeigt in den Fig. 3-5, langgestreckte Kanäle haben, die wesentlich kürzer sind, da die Kanäle sich nur so weit erstrecken entlang der Achse A wie die Höhe der Ärmel selbst, da die Kanäle gebildet werden zwischen den aneinandergrenzenden Oberflächen der Pinseiten oder Pinflächen und der zylindrischen Fläche des Ärmels. In gewissem Umfang werden die kürzeren das Lötmittel aufnehmenden Kanäle der in den Fig. 3-5 gezeigten Ausführungsformen durch die Tatsache kompensiert, daß eine Vielzahl derartiger Kanäle bereitgestellt werden kann, indem die Ausbildung des Querschnitts der unteren, aufgenommenen Enden der Pins passend gewählt wird. Je mehr Seiten das Polygon aufweist, desto mehr, allerdings kleinere Kanäle, wie vorgeschlagen. Wenn das aufgenommene Ende des Pins ein reguläres Polygon festlegt, das einbeschrieben ist in den kreisförmigen Querschnitt, der durch den Ärmel festgelegt ist, kann die gesamte Fläche der das Lötmittel aufnehmenden Kanäle durch folgenden Zusammenhang ausgedrückt werden:

A = πr² - 0,5 n r² sin (360°/n),

wobei r: Innenradius des Ärmels und n: Anzahl der Seiten in dem Polygon. Natürlich ist es so, daß je größer die Anzahl der Seiten n, desto mehr Kanäle, aber um so kleiner werden diese. Dieser Zusammenhang kann verwendet werden, um die effektive Fläche zu maximieren oder zu wählen für die das Lötmittel aufnehmenden Kanäle, konsistent mit den Abmessungen, die die Kapillarwirkung maximieren oder fördern. Die gesamte effektive Fläche der Kanäle kann in gewissem Umfang verändert werden durch ein Biegen der Oberflächen des aufgenommenen Pins, entweder leicht konvex oder leicht konkav-konvex, wenn die Flächen vergrößert werden sollen, und konkav, wenn sie verkleinert werden sollen, wie in den Fig. 4B und 5B vorgeschlagen. Sollten allerdings die in den Ausführungsformen nach Fig. 3-5 gebildeten beabstandeten parallelen Kanäle nicht ausreichend oder adäquat sein, um überschüssiges Lötmittel aufzunehmen, kann an dem Ärmel eine obere Lippe angeformt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist der Ärmel 46 dargestellt, versehen mit einem sich radial auswärts erstreckenden Flansch oder einer oberen Lippe 48, die einen Speicher oder eine Aufnahme 50 an dem oberen Ende des Ärmels bereitstellt. Das Lötmittel, das von der Basis durch all der langgestreckten Lötmittel aufnehmenden Kanäle gezogen wird, wird in den Speicher oder die Aufnahme 50 eingeführt, und überschüssiges Lötmittel kann in diesem Speicher deponiert werden. Der zusätzliche Flansch oder die Lippe 48 dient dem zusätzlichen Zweck, einen Anschlag für eine Vakuumdüse einer Aufnahme- und Plaziereinrichtung bereitzustellen. Dies kann auch erreicht werden in der einstückigen Konstruktion nach Fig. 1, indem ein seitlicher Vorsprung oder eine Schulter 52 bereitgestellt werden. Die Durchmesser der Lippe oder des Flansches 48 und des Vorsprungs oder der Schulter 52 sollten so sein, daß sie die Öffnung der Vakuumdüse abdecken, wenn ein Ergreifen durchgeführt worden ist und die oberen Ende der Pins in die Vakuumdüsen eingeführt worden sind. Eine derartige Konstruktion erlaubt es der Vakuumdüse, die Pins aufzunehmen, ohne daß sie den gesamten Weg bis nach unten zur Basis der Pins überdecken muß, wo noch überschüssiges Lötmittel vorhanden sein kann auf der gedruckten Leiterplatte, da dies die Düse verstopfen kann. Die Lippe oder der Flansch 48 dienen daher einem doppelten Zweck, und daher stellt der Pin 44 eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Die anderen gezeigten Konstruktionen stellen allerdings auch viele der Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung bereit.

Durch die Verwendung der Ärmel für die zweiteilige Konstruktion ist es nicht erforderlich, für jeden unterschiedlichen an der Oberfläche zu befestigenden Pin eine eigene Formscheibe bereitzustellen. Es können solide Pins verwendet werden, die immer noch die gewünschte Kapillarwirkung für das überschüssige geschmolzene Lötmittel bereitstellen. Außerdem können die solide Pins vergoldet werden, während die Ärmel mit Zinn beschichtet werden könne, um das Verlöten mit der gedruckten Leiterplatte zu fördern, während verläßliche goldbeschichtete Kontakte bereitgestellt werden. Das Bereitstellen derartiger unterschiedlicher Endbearbeitungen auf einem einstückigen an der Oberfläche zu befestigenden Pin würde normalerweise teure Beschichtungstechniken wie selektive Masken erfordern. Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, muß festgestellt werden, daß verschiedene Abwandlungen und Modifikationen für den Fachmann klar sind. Derartige Abwandlungen und Modifikationen sind selbstverständlich von dem Umfang der Erfindung mit erfaßt, der sich anhand der beigefügten Ansprüche bemißt.

Claims (20)

1. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder für gedruckte Leiterplatten, der umfaßt: einen länglichen Pin, der eine Achse definiert und sich gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende dimensioniert und geformt ist, um in einem passenden Verbinderanschluß aufgenommen zu werden, und das andere Ende mit einer Basis versehen ist, die wenigstens eine Ebene aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse steht und dimensioniert ist für das Anordnen auf einem Gebiet oder einem Pad der PCB, und wenigstens eine Einrichtung zum Aufnehmen von Lötmittel, die sich erstreckt von dieser Basis in Richtung zu diesem einen Ende des Pins, wobei diese Aufnahmeeinrichtung so dimensioniert ist, daß sie die Kapillarwirkung von geschmolzenem Lötmittel auf einem Pad oder Gebiet und den Kontakt mit dieser Basis fördert, wodurch überschüssiges Lötmittel von dem Gebiet oder Pad entfernt und in diese Aufnahmeeinrichtung gebracht wird.

2. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 1, wobei dieser Pin einen langgestreckten inneren Kanal aufweist, der sich zwischen diesen gegenüberliegenden Enden erstreckt, der als diese Aufnahmeeinrichtung dient.

3. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 2, wobei diese Basis integral mit diesem langgestreckten Pin ausgebildet ist und in der Form einer sich radial auswärts erstreckenden kegelförmigen oder trichterförmigen Flansches ausgebildet ist.

4. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 2, der weiter versehen ist mit einem radial auswärts vorstehenden kreisförmigen Vorsprung, der als Anschlag für eine Vakuumdüse einer Aufnahme- und Plaziereinrichtung dient.

5. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Verbinder aus zwei Teilen gebildet ist, von denen ein erster einen soliden, langgestrecken Pin umfaßt, und ein zweiter Teil aus einem hohlen Ärmel gebildet ist, der an einem Ende trichterförmig ist, um diese Basis zu bilden, wobei dieses andere Ende dieses Pins fest innerhalb dieses Ärmels angebracht ist, die äußere Oberfläche dieses anderen Ende des Pins und die innere Oberfläche dieses Ärmels im Querschnitt unterschiedliche Profile aufweisen, um eine Vielzahl von beabstandeten Kontaktlinien zu schaffen, die sich entlang dieser Achse erstrecken mit dazwischenliegenden langgestreckten Freiräumen, die diese langgestreckten Kanäle bilden.

6. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 5, wobei dieser Ärmel einen inneren kreisförmigen Querschnitt hat und dieses andere, in diesen Ärmel eingefügte Ende einen Querschnitt im wesentlichen von der Form eines regulären Vielecks hat, wobei einander gegenüberliegende Vorsprünge dieses Polygons zueinander beabstandet sind mit etwas mehr Abstand als der Innendurchmesser dieses Ärmels, um dadurch einen Preßsitz zwischen diesem Pin und diesem Ärmel bereitzustellen.

7. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 6, wobei dieses Polygon im wesentlichen ein Quadrat ist und vier langgestreckte Kanäle zum Aufnehmen des Lötmittels gebildet werden.

8. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 6, wobei dieses Polygon im wesentlichen ein Sechseck ist und sechs langgestreckte Kanäle zum Aufnehmen des Lötmittels gebildet werden.

9. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 6, wobei diese Seiten dieses Polygons gebogen sind, um konkave Oberflächen auf diesem anderen Ende bereitzustellen.

10. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 5, wobei dieses eine Ende dieses Pins einen runden Querschnitt hat.

11. Ein an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 5, wobei dieser Pin mit Gold beschichtet ist und dieser Ärmel mit Zinn beschichtet ist.

12. Ein zweiteiliger, an der Oberfläche zu befestigender Verbinder, der umfaßt einen länglichen Pin, der eine Achse definiert und ein erstes Ende aufweist, das dimensioniert und geformt ist, um in einem passenden Verbinderanschluß aufgenommen zu werden, und ein normalerweise gefangenes zweites Ende; und einen Ärmel, der einen zylindrischen Raum definiert für das Aufnehmen dieses zweiten Endes dieses Pins nach Art eines Preßsitzes, wobei dieser Ärmel einen Innenraum mit im wesentlichen gleichförmigem Querschnitt aufweist, unterschiedlich von dem Querschnitt dieses Pins an diesem zweiten Ende, um eine Vielzahl von langgestrecken, Lötmittel aufnehmenden Kanälen im wesentlichen parallel zu dieser Achse zu erzeugen, wobei dieser Pin sich nur durch ein axiales Ende dieses Ärmels erstreckt und das andere axiale Ende dieses Ärmels radial auswärts trichterförmig ist, um eine Basis zum Lagern dieses Pins auf einer gedruckten Leiterplatte zu bilden, wobei diese das Lötmittel aufnehmenden Kanäle sich zu dieser Basis erstrecken, um es geschmolzenem Lötmittel auf der gedruckten Leiterplatte zu erlauben, nach oben in diese Lötmittel aufnehmenden Kanäle gezogen zu werden durch Kapillarwirkung.

13. Ein zweiteiliger, an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 12, wobei dieser Ärmel an diesem seinen einen axialen Ende versehen ist mit einem sich radial auswärts erstreckenden Flansch, um eine kreisförmige Aufnahme zu bilden, die überschüssiges Lötmittel aufnehmen kann über die Menge hinaus, die in diesen langgestreckten Kanälen aufgenommen und gespeichert werden kann.

14. Ein zweiteiliger, an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 12, wobei dieser im wesentlichen gleichförmige Querschnitt dieses Ärmels im wesentlichen kreisförmig ist, und dieses zweite Ende dieses Pins einen Querschnitt im wesentlichen von der Form eines regulären Vielecks hat, dessen Diagonalen etwas größer sind als der Durchmesser dieses kreisförmigen Raumes, um einen Preßsitz sicherzustellen, wobei dieses zweite Ende dieses Pins mit dem Querschnitt eines regulären Vielecks langgestreckte beabstandete, im wesentlichen zu dieser Achse parallele Kanten ausbildet, und diese langgestreckten Kanäle zwischen zwei benachbarten langgestreckten Kanten gebildet werden.

15. Ein zweiteiliger, an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 14, wobei dieses Polygon im wesentlichen ein Quadrat ist und vier langgestreckte Kanäle zum Aufnehmen des Lötmittels gebildet werden.

16. Ein zweiteiliger, an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 14, wobei dieses Polygon im wesentlichen ein Sechseck ist und sechs langgestreckte Kanäle zum Aufnehmen des Lötmittels gebildet werden.

17. Ein zweiteiliger, an der Oberfläche zu befestigender Verbinder nach Anspruch 14, wobei dieser Pin mit Gold beschichtet ist und dieser Ärmel mit Zinn beschichtet ist.

18. Ein an der Oberfläche zu befestigender Pin, der umfaßt einen langgestreckten Schaft, der ein erstes Ende aufweist, das dimensioniert und geformt ist um innerhalb eines passenden Verbinderanschlusses aufgenommen zu werden, wobei dieser Schaft ein zweites, gegenüberliegendes Ende aufweist, das versehen ist mit einer Basiseinrichtung, geeignet für ein Anbringen auf einem Gebiet oder Pad der gedruckten Leiterplatte, wobei zwischen diesem ersten und zweiten Ende ein langgestreckter Kanal verläuft, dimensioniert, um das Eintreten von überschüssigem geschmolzenen Lötmittel aus dieser Basis in diesen Kanal aufgrund von Kapillarwirkung zu fördern.

19. Ein an der Oberfläche zu befestigender Pin nach Anspruch 18, wobei diese Basiseinrichtung einen sich radial auswärts erstreckenden Flansch umfaßt.

20. Ein an der Oberfläche zu befestigender Pin nach Anspruch 18, der weiter umfaßt einen sich radial auswärts erstreckenden Vorsprung auf diesem Pin an einer zwischen diesen Enden liegenden Stelle, der als Anschlag für eine Vakuumdüse einer Aufnahme- und Plaziereinrichtung dient.