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Hintergrund der Erfindung
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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.
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Darstellung des Standes der
Technik
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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.
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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.
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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
18 gezeigt und offenbart in dem
US-Patent 5 451 174 .
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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.
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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 platzieren,
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 platzieren, 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 platziert. 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.
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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, 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.
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In
dem
US-Patent 4 641 426 wird
ein System von an der Oberfläche
zu befestigenden Verbindern dargestellt, da 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 c Lochtechnologie im Gegensatz zur Oberflächentechnologie für die Befestigung
ausgelegt und gedacht. In diesem Zusammenhang wird auch auf das
US-Patent 4 884 335 verwiesen.
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In
dem
US-Patent 5 451 174 wird
eine Anzahl von an der Oberfläche
zu befestigenden Verbindern in der Form von Pins offenbart. 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 parallele 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.
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Mit
der Druckschrift
EP
06 44 610 A2 wird ein Verbinder zur Aufputzmontage auf
einer im Allgemeinen flachen leitenden Oberfläche einer bedruckten Leiterplatte
offenbart, welche eine Unterseite aufweist, die eine im Allgemeinen
flache Oberflächen aufweist
und für
den Kontakt mit einem Zubehörteil für eine leitende
Oberfläche
der gedruckten Leiterplatteausgebildet ist. Ein elektrischer Kontakt,
der in Form eines Stiftes, eines IDC, eines Prüfpunktes oder einer Aufnahmewanne
ist, weist mindestens ein Teil ausgehend von der Unterseite in einer
Richtung senkrecht zur Unterseite auf. Mindestens ein Zwischenteil
schließt
sich integral dem Kontakt an der Unterseite an. Die Kontakte, Grundplatte
und gebogenen Zwischenstücke
werden von einem im Allgemeinen flachen Blatt des leitenden Materials
gebildet. Ein freier Raum für
den angeordneten Verbinder sowie ein Band des Verbinders sind aktiviert.
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Mit
der Druckschrift
US
40 56 302 A wird ein Oberflächen-Verbinder für elektrische
Anschlussverbindungen zur Schaltung von Träger-Lötflächen offenbart, welche mit
geteilten Hülsen
an den Leitungsenden hergestellt werden, angepasst zum Kontakt 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 c Lochtechnologie im Gegensatz zur Oberflächentechnologie für die Befestigung ausgelegt
und gedacht. In diesem Zusammenhang wird auch auf das
US-Patent 4 884 335 verwiesen.
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In
dem
US-Patent 5 451 174 wird
eine Anzahl von an der Oberfläche
zu befestigenden Verbindern in der Form von Pins offenbart. 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 parallele 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.
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Mit
der Druckschrift
EP
06 44 610 A2 wird ein Verbinder zur Aufputzmontage auf
einer im Allgemeinen flachen leitenden Oberfläche einer bedruckten Leiterplatte
offenbart, welche eine Unterseite aufweist, die eine im Allgemeinen
flache Oberflächen aufweist
und für
den Kontakt mit einem Zubehörteil für eine leitende
Oberfläche
der gedruckten Leiterplatteausgebildet ist. Ein elektrischer Kontakt,
der in Form eines Stiftes, eines IDC, eines Prüfpunktes oder einer Aufnahmewanne
ist, weist mindestens ein Teil ausgehend von der Unterseite in einer
Richtung senkrecht zur Unterseite auf. Mindestens ein Zwischenteil
schließt
sich integral dem Kontakt an der Unterseite an. Die Kontakte, Grundplatte
und gebogenen Zwischenstücke
werden von einem im Allgemeinen flachen Blatt des leitenden Materials
gebildet. Ein freier Raum für
den angeordneten Verbinder sowie ein Band des Verbinders sind aktiviert.
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Mit
der Druckschrift
US
40 56 302 A wird ein Oberflächen-Verbinder für elektrische
Anschlussverbindungen zur Schaltung von Träger-Lötflächen offenbart, welche mit
geteilten Hülsen
an den Leitungsenden hergestellt werden, angepasst zum Kontakt mit
dem Lot und gelötet
an der Position, um Anschlüsse,
Hülsen
und Leitungen zu verbinden.
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Mit
der Druckschrift
DE
26 10 537 A1 wird ein selbst befestigender Schaltkreisplattenkontakt
offenbart, der einen hohlen äußeren Körper mit
einer Längsachse
und einen inneren Körper
aufweist, wobei der äußere Körper einen
Befestigungsbereich an seinem einen Ende und einen dazwischenliegenden, axial,
zusammenlegbaren Bereich aufweist, wobei der zusammenlegbare Bereich
eine Mehrzahl zusammenlegbarere Knie aufweist, die im Abstand um die
Längsachse
angeordnet sind und nach außen über den
Befestigungsbereich hinausstehen, und das sich eine Mehrzahl von
blumenblattähnlichen Elementen
von dem freien Ende des Befestigungsbereichens weg erstreckt, und
der innere Körper
mit dem äußeren Körper verbunden
ist und sich durch den zusammenlegbaren Bereich erstreckt, und dass ein
freies Ende des inneren Körpers
derart an den blumenblattähnlichen
Elementen angreift, dass das freie Ende des inneren Körpers, das
an den blumenblattähnlichen
Elementen angrenzt, beim Einführen des
Befestigungsbereiches in ein Schaltkreisplattenloch und Zusammenlegen
der Mehrzahl von zusammenlegbaren Knien gegen eine Oberfläche der Schaltkreisplatte
an den blumenblattähnlichen
Elementen angreift und sie radial nach außen umbiegt, wodurch ein Eingriff
mit der Schaltkreisplatte hergestellt wird und der Kontakt in dem
Schaltkreisplattenloche gesichert ist.
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Mit
der Druckschrift
US
5 397 254 A wird ein Stift-Einfass-Trägersystem zur Positionierung
und Befestigung einer Reihe von Stiften mit einer ebenen elektronischen
Vorrichtung, wie eine bedruckte Leiterplatte (PWB) offenbart. Das
System enthält
eine Mehrzahl erster schalenförmige
Einfassungen, die ein geschlossenes Ende und ein nach außen angeflanschtes
geöffnetes
Ende aufweisen, wobei die Mehrzahl der zweiten zylinderförmigen Einfassungen teilweise
in die ersten schalenförmigen
Einfassungen angeordnet. Jede der zweiten zylinderförmigen Einfassungen
ist an einem Ende durch mehrfach axiale Schlitze gekennzeichnet,
um mehrfach Wandabschnitte zu definieren, in denen die Wandabschnitte
nach innen abgewinkelt sind, um mit einem elektronischen Stift elektrisch
in Verbindung zu treten, der darin eingesetzt wird, und am gegenüberliegenden
Ende durch mindestens einen ersten nach außen erweiterten Teil, in dem
der erste erweiterte Teil zusammengebaut wird, um mindestens angrenzend
mit einem Teil des nach außen
erweiterten geöffneten
Endes zu liegen. Schließlich
wird ein flexibler Plastikfördermaschinestreifen,
eine Mehrzahl der Bohrungen, die in einem vorbestimmten Muster erhabend
geordnet sind, um die zusammengebauten Einfassungen aufzunehmen.
Der Fördermaschinestreifen,
der entfernbar ist, wird zwischen das nach außen erweiterte geöffnete Ende
und den ersten nach außen
erweiterten Teil in Position gebracht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kostengünstigen
Pin-Verbinder mit einer
einfachen Konstruktion bereitzustellen, der für eine stabile Befestigung
und einfaches Positionieren an der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte
geeignet ist und eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von überschüssigem Lötmittel
von der Oberfläche
der Leiterplatte mittels Kapillarwirkung aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen Verbinder gemäß Anspruch
1 und einen Verbinder gemäß Anspruch
4.
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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.
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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.
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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. Eine Hülse definiert
einen zylindrischen Raum zum Aufnehmen dieses zweiten Ende dieses Pins
nach Art eines Presssitzes. Diese Hülse hat einen Innenraum mit
im wesentlichen gleichförmigem Querschnitt,
um eine Vielzahl von langgestreckten, Lötmittel aufnehmenden Kanälen im wesentlichen parallel
zu dieser Achse zu erzeugen. Dieser Pin erstreckt sich nur durch
ein axiales Ende dieser Hülse, wobei
das andere axiale Ende dieser Hülse
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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung klar, gesehen im Zusammenhang mit ihren bevorzugten
Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen in denen:
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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;
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2 eine
Ansicht der Unterseite des in 1 gezeigten
Pins ist;
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3 eine
alternative Ausführungsform
eines an der Oberfläche
zu befestigenden Pins in Übereinstimmung
der vorliegenden Erfindung ist, der eine zweiteilige Konstruktion
hat;
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3A eine
Ansicht der Unterseite des in 3 gezeigten
Pins ist;
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3B eine
vergrößerte Darstellung
von 3A ist, um einige Details der Konstruktion des Pins
zeigen;
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3C eine
Draufsicht auf den in 3 gezeigten Pins ist;
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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 3 dargestellten Pin;
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4A eine
Ansicht der Unterseite des in 4 gezeigten
Pins ist;
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4B eine
vergrößerte Darstellung
von 4A ist, um einige Details der Konstruktion des Pins
zu zeigen;
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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 3 und 4 gezeigten zweiteiligen Konstruktion,
aber einen anderen Querschnitt oder ein anderes Profil des aufnehmenden
Endes aufweist und eine veränderte Hülse hat;
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5A Ansicht
der Unterseite des in 5 gezeigten Pins ist; und
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5B eine
vergrößerte Darstellung
von 5A ist, um einige Details der Konstruktion des Pins
zu zeigen.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Unter
spezieller Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche oder ähnliche
Bauteile durchgehend mit demselben Bezugszeichen versehen sind,
und zuerst bezugnehmend auf die 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 1, das dimensioniert
und geformt 30 ist für
ein Ergreifen durch einen weiblichen. Verbinder (nicht dargestellt). Das
andere oder untere Ende 16, in der Ansicht nach 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, Le 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.
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Das
Aufweiten mittels Setzköpfen
ist zum Beispiel in einer Veröffentlichung "Automatic Die Swaging
Parts", veröffentlicht
von Auto-Swage Products, Inc. aus Shelton, Connecticut, beschrieben.
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Ein
wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
eines langgestreckten Kanals 22, der wischen den oberen
bzw. unteren freien Ende 14, 16 erläuft, 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 in 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 platziert 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.
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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, zweit 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 gewünscht
Kapillarwirkung bereitstellen.
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Es
ist klar, dass, je weniger überschüssiges Lötmittel
au der Platte bereitgestellt wird, desto weniger überschüssiges Lötmittel
während
des Schmelzens erzeugt wird, und desto kürzer ist die Säule aus Lötmittel,
die innerhalb des langgestreckten Kanals 22 aufsteigen
wird.
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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 35 zu vermeiden.
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Bezugnehmend
auf die 3–3C wird eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im allgemeine: 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 be konventionellen Pins
der Fall ist.
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Der
solide Pin 27 ist auch versehen mit einem normalerweise
gefangenen zweiten Ende 32. Das zweite Ende 32 ist
aufgenommen in einer Hülse oder
einem umschlingenden Bauteil 34, das einen zylindrischen
Raum 36 für
die Aufnahme des zweiten Endes 32 des Pins nach Art eines
Presssitzes festlegt. Die Hülse 34 hat
einen Innenraum 36 (der im wesentlichen von gleichbleibendem
Querschnitt ist, wie am besten in 3B als
kreisförmig
dargestellt. In vorteilhafter Weise ist der Querschnitt der Hülse unterschiedlich
gegenüber
dem des soliden Pin 32, dessen Querschnitt in der zu beschreibenden
Ausführungsform
quadratisch ist. Wie am besten in 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 der
Hülse 34.
Das andere axiale Ende 34b der Hülse 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.
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In
der zweiteiligen, in 3 gezeigten Konstruktion, weist,
wenn die Hülse 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 die Hülse
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 der Hülse
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.
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Unter
Bezugnahme auf die 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
15 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 dazwischen liegenden Flächen 42e konvex
sind. Die konvexen Oberflächen 42e kommen
in Reibungskontakt mit der inneren Oberfläche der Hülse 34, um dort einen
Reibschluss oder Presssitz mit der Hülse zu erzeugen, während die
konkaven Oberflächen 42d die
langgestreckten Kanäle 38 für die Aufnahme
des geschmolzenen Lötmittels
durch Kapillarwirkung bilden.
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In
den 5–5C ist
noch eine weitere Ausführungsform
des an der Oberfläche
zu befestigenden Kontaktpins 44 dargestellt, die ähnlich ist dem
in 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 der Hülse 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 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 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 Hülse selbst,
da die Kanäle
gebildet werden zwischen den aneinandergrenzenden Oberflächen der
Pinseiten oder Pinflächen
und der zylindrischen Fläche
der Hülse.
In gewissem Umfang werden die kürzeren
das Lötmittel aufnehmenden
Kanäle
der in den 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 die Hülse
festgelegt ist, kann die gesamte Fläche der das Lötmittel
aufnehmenden Kanäle durch
folgenden Zusammenhang ausgedrückt
werden: A = π r2 – 0,5
n r2 sin (360°/n),wobei r: Innenradius
der Hülse
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 4B und 5B vorgeschlagen.
Sollten allerdings die in den Ausführungsformen nach 3–5 gebildeten
beabstandeten parallelen Kanäle
nicht ausreichend oder adäquat
sein, um überschüssiges Lötmittel
aufzunehmen, kann an der Hülse
eine obere Lippe angeformt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist die Hülse 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 der Hülse
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 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.
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Durch
die Verwendung der Hülse
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 soliden Pins vergoldet werden, während die Hülsen mit Zinn beschichtet werden
können,
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.