DE2334534A1

DE2334534A1 - Elektrischer stecker, insbesondere fuer gedruckte schaltungen, sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2334534A1
Application number: DE19732334534
Authority: DE
Inventors: George Walter
Original assignee: Microdot Inc
Current assignee: Microdot Inc
Priority date: 1972-07-06
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR2192438A1; JPS4944284A; IT991961B

Description

Elektrischer Stecker, insbesondere für gedruckte Schaltungen, sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen elektrischen Stecker, der einen länglichen Schaft zum Einstecken in ein Loch einer gedruckten Schaltung o.dgl. hat, um so eine Lötverbindung zwischen einem bestimmten Teil des Schaftes und einer an das Loch angrenzenden elektrisch leitenden Schicht zu schaffen.

Zuverlässige elektrische Verbindungen zwischen den Steckeranschlüssen und gedruckten Schaltungen o.dgl. herzustellen, ist seit langem ein Problem in der elektronischen Technik. Es sind bereits vielfältige Verfahren vorgeschlagen worden, um dieses Problem zu lösen. Das Löten einzelner Stecker von Hand hat beispielsweise längst zu automatisierten Techniken geführt. Auch v/erden bereits mehrere Anschlüsse gleichzeitig verlötet, indem man die gesamte Schaltungsplatte in ein Bad eines

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flüssigen Lotes taucht. Ein anderes, "bereits angewandtes Verfahren besteht darin, einen Lotring um den Schaft jedes Steckers als Teil seines Einbaus in die gedruckte Schaltung anzubringen und die zusammengefügte gedruckte Schaltung zuletzt zu erhitzen, bis der Lotring schmilzt und eine Lötverbindung zwischen der Schaltungsplatte und dem Stecker herstellt.

Die Erfindung will einen elektrischen Stecker schaffen, der sich leicht und zuverlässig mit einer gedruckten Schaltungsplatte oder einem anderen Träger verlöten läßt. Um dies zu erreichen, wird, gemäß der Erfindung bereits während der Herstellung des Steckers auf dem Steckerschaft ein Lot aufgebracht. Hierdurch entfallen Schwierigkeiten beim letzten Zusammenbau mit der Handhabung der zu lötenden Komponenten od.dgl. Außerdem gewährleistet die Erfindung, daß zwischen dem Lötmittel und dem Stecker eine ausgezeichnete elektrische Verbindung gebildet ist, auch wenn der Stecker aus einem schwer lötbaren Grundmaterial besteht. Nickel-Silber ist beispielsweise gewöhnlich sehr schwer zu verlöten aufgrund seiner Anfälligkeit für einen Oxydüberzug; eine entsprechende Vorbehandlung des Materials während des Herstellungsprozesses gewährleistet jedoch eine gute Haftung des Lotes an dem Stecker.

.Die Erfindung sieht ferner Herstellungsverfahren für die erwähnten Steckeranschlüsse vor, die sich gut für die Integration in den herkömmlichen kontinuierlichen Herstellungsprozeß eignen. Auch ist in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine Qualitätskontrolle der Lotablagerung auf den Steckern enthalten.

Gemäß der Erfindung werden alle diese Vorzüge dadurch erzielt, daß ein Stecker der oben erwähnten Art auf nur einem vorbestimmten Teil seines Schaftes vor dem Einstecken in die Schaltungs-

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platte mit einer Lotablagerung versehen ist. Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird ein fortlaufendes flaches Metallblech von einem Vorrat durch eine Stanz- und Formvorrichtung geleitet, in der kontinuierlich elektrische Stecker geformt werden. Von einer Station zwischen dem Vorrat und dem Ende der Stanz- und Formvorrichtung wird ein annähernd gleichmäßiger überzug eines Lötmittels auf den beiden Seiten des Blechs an Stellen aufgebracht, die den vorbestimmten Teilen des Steckerschaftes entsprechen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Übersicht des Ablaufs der wesentlichen Schritte des erfindungsgeiüäßen Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel ,

Fig. 2 eineschematische Darstellung der Produktion erfindungsgemäßer elektrischer Stecker'von einer Vorratsrolle,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Stecker in ein Loch einer Schaltungsplatte eingesteckt.

Das in Fig. 1 gezeigte Ablaufdiagramm zeigt einige wesentliche Schritte in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren. Die erfindungsgemäßen Schritte eignen sich gut zur Integration in herkömmliche kontinuierliche Produktionstechniken, bei denen durch Stanzen und Formen eines fortlaufenden Metallbleches fertige Stecker hergestellt werden.

Eine Vorratsrolle des Metallbleches ist in Fig. 1 schematisch durch den Block 12 angedeutet. Der Materialvorrat, der aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen kann, wird von der Vorratsrolle mit einer gesteuerten Geschwindigkeit kontinuierlich durch eine Reihe von Bearbeitungsschritten vorgeschoben. Die Bearbeitungs-

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_ zuschritte können in einer Folge von beabstandeten Arbeitsstationen vollzogen werden oder es können auch mehrere Bearbeitungsschritte in der gleichen Arbeitsstation durchgeführt werden,

Wenn der Materialvorrat eine Zusammensetzung oder Oberflächenbeschaffenheit hat, die ihn schlecht empfänglich für das Lot machen, ist es in jedem Fall zweckmäßig, wenigstens denjenigen Teil der Oberfläche des Werkstoffes, der mit Lot bedeckt werden soll, entsprechend vorzubehandeln. Dieser Vorgang ist schematisch durch den Block 14 in Fig. 1 gekennzeichnet. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, das Material zu bürsten, um Fremdstoffe zu entfernen, oder das Material durch ein chemisches Bad zu ziehen, um unerwünschte Oxydbeläge od.dgl. zu beseitigen. Der Vorbehandlungsschritt kann selbstverständlich weggelassen v/erden, wenn die Vorratsrolle keinen Verunreinigungen ausgesetzt ist und das Material ohnehin für eine sichere Bindung mit der'abgelagerten Lotschicht geeignet ist.

Das vorrückende Rohmaterial wird als nächstes in vorgegebenen Bereichen mit einer Schicht eines herkömmlichen Lötmittels, beispielsweise 40/S Zinn und 60% Blei, bedeckt. Nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lot in Form zweier kontinuierlicher Bänder gleicher Größe an der gleichen Stelle aber an entgegengesetzten Seiten des Rohmaterials aufgebracht. Die Lotbänder können auf eine beliebige, herkömmliche Weise abgelagert werden. So kann man beispielsweise die gesamte Fläche des Rohmaterials bis auf ein zentrales Band · auf jeder Seite mit einem geeigneten Lotschutzmittel abdecken und das kontinuierlich fortbewegte Rohmaterial durch ein Bad einer Lotschmelze führen. Nach dem Bad und dem Festwerden des Lotes wird das Rohmaterial durch ein zweites Bad geleitet, um die Lotschutzmasse wegzuätzen.

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Alternativ dazu kann das Lot auch unmittelbar als ein schmales Band mit gesteuerter Breite aufgebracht werden. Für den Fachmann mögen sich noch weitere Alternativen für die Ablagerung der gewünschten Lotschicht anbieten.

Das Blech ist nun bereit, um den üblichen Stanz- und Formarbeiten unterzogen zu werden, die zur Bildung der Stecker notwendig sind. Aus der Stanz- und ^Formvorrichtung 18 kommen die fertigen Stecker heraus, die in dem Block 20 symbolisch angedeutet sind. Selbstverständlich können zwischen den Blöcken 18 und 20 noch zusätzliche Arbeitsgänge eingeschaltet werden oder die Stecker 20 können in einer gesonderten Produktionsstation einer letzten Bearbeitung unterzogen v/erden.

In Fig. 2 sind einige Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in halbschematischer V/eise dargestellt. Aus dieser Fig. 2 ist auch ein modifiziertes Verfahren zur Ausübung der Erfindung ableitbar. Von einer Vorratsrolle, die auf einer Spindel 22 gehaltert ist, wird ein Blechband 24 in die Bearbeitungsζone vorgeschoben. Das Blech 24 ist in einer späteren Stufe des Verfahrens als Blech 24' bezeichnet, wobei die verschiedenen dazwischenliegenden Bearbeitungsvorrichtungen in der Zeichnung weggelassen sind.

Das Blech 24' hat an seinen beiden Seitenrändern eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten Führungslöchern JO, die zum schrittweisen Vorschieben des Blechbandes 24' in die Maschine dienen. Außerdem sind in das Blechband 24' auch noch eine Reihe von benachbarten Fenstern 32 eingestanzt. Zwischen jeweils zwei benachbarten Fenstern 32 ist ein Steg 34 gebildet, der in seiner Abmessung dem vorbestimmten Teil des Steckerschaftes entspricht, auf welchem das Lot aufgebracht werden soll. Alle die beschriebenen Bearbeitungsschritte, speziell das Vorbehandeln, Plattieren und Stanzen, können mit herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden.

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Nach dem Ausstanzen der Fenster 32 v/ird über dem gesamten Blechband 24' mit Ausnahme der Stege 34 eine Lotschutzbeize angebracht, worauf das Blech durch ein nicht gezeigtes Schmelzlotbad geleitet wird. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Plattierverfahren anwendbar. Nach Wunsch können vor dem Plattieren die Ränder der Stege 34- rund geprägt v/erden. Durch das Ausstanzen der Fenster 32 vor dem Plattieren mit Schmelzlot kann das Lot an den entgegengesetzten Rändern der einzelnen Stege 34- und auf deren beiden Seiten aufgebracht werden. Auf diese V/eise kommt auf dem gesamten Umfang jedes Steges 34- eine gleichmäßige Lotschicht zustande. Der Lotüberzug v/ird in einer Dicke zwischen etwa 0,025 und 0,152 mm (0,001 und 0,006 Zoll), vorzugsweise zwischen 0,025 und 0,10 mm aufgebracht.

Das Blechband 24·' wird dann zu einer nicht gezeigten nachfolgenden Bearbeifcungsstation der Stanz- und Formvorrichtung weiterbefördert. Das nach diesem Arbeitsgang entstandene Blech ist in der Fig. mit 24" bezeichnet. Dieser zweite Stanzvorgang bestimmt die Grundform des Steckers. Die Stecker werden derart ausgestanzt, daß sie abwechselnd mch entgegengesetzten Richtvmgen v/eisen, wobei das Hinterende jedes Steckers an den gegenüberliegenden Randstreifen des Blechbandes-24" gehalten v/ird als eine Hilfe für den endgültigen Einbau. Jeder Stecker entspricht dem Ausführungsbeispiel 36 und weist einen länglichen Schaft 38 auf, der unter einer ausladenden Schulter 40 liegt, sowie ein längliches Hinterende, das sich von der Schulter 40 nach oben erstreckt und in einem T-Stück endigt. Der mit Lot bedeckte Teil 34 des Schaftes 38 liegt unmittelbar unter der Schulter 40.

In Fig. 3 ist der Stecker 36 in ein Loch einer üblichen gedruckten Schaltungsplatte 42 eingesteckt gezeigt. Die dargestellte Schaltungsplatte 42 ist aus herkömmlichem Phenolharz und weist eine übliche Kaschierung oder Folie 43 auf, von der ein Teil 44 ein

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Loch 46 der Schaltungsplatte 42 umgibt. Das Loch 46 ist im vorliegenden Beispiel kreisrund und zylindrisch und bei 4? mit Hilfe einer herkömmlichen Metallplattiertechnik plattiert. Der Stecker 36 hat einen quadratischen Querschnitt, so daß er in der Plattierung 47 auf der Seitenwand des Loches 46 fest sitzt. Das Lot 34 ist auf den Stecker in einer auf die Größe des Loches 46 abgestimmten Dicke angebracht, so daß der Stecker in das Loch eingesteckt werden kann. Wenn das Loch 46 verhältnismäßig weit ist, ist eine größere Menge von Lot 34 erforderlich, um in die offenen Zwischenräume zu fließen und eine Brücke mit dem plattierten Loch 46 und der Folie 44 herzustellen. Wenn das Loch 46 im Verhältnis zum Schaft des Steckers 36 zu klein ist, braucht man entsprechend weniger Lot.

Wenn alle Stecker 36 und anderen Schaltungselemente in der Schaltungsplatte 42 angebracht sind, kann die Platte in einen Ofen mit Temperaturen zwischen 232° und 315° C (450-600⁰P) gelegt v/erden, damit die Lotschicht 34 schmilzt und fließt, so daß Lötverbindungen in der beschriebenen Weise Zustandekommen.

Nach V/unscli kann man auch die Lotschicht 34 verhältnismäßig dünn, etwa 0,025 mm dick, machen, so daß sie nur als eine verzinnte Grundlage wirkt, um eine gute Haftung eines gesondert auf den Teil 34 des Steckers 36 aufgebrachten Lötmittels zu gewährleisten. Eine solche Verzinnung des Steckers ist vor allem in solchen Fällen vorteilhaft, wenn das Grundmaterial des Steckers von solcher Art ist, daß es die Lotschicht vielleicht nicht annimmt. So hat beispielsweise Nickel-Silber die Tendenz, einen Oxydüberzug zu bilden, auf dem das Lötmittel nicht gut haftet. Gemäß der Erfindung kann jedoch das Nickel-Silbermaterial während der Herstellung vorbehandelt und verzinnt werden, um so eine gute hochempfängliche Basis für die Aufbringung weiteren Lotes zu bilden.

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Gegenüber den beschriebenen und gezeigten Beispielen sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen möglich.

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Claims

Patentansprüche

1/ Elektrischer Stecker mit einem länglichen Schaft zum Einstecken in ein Loch einer gedruckten Schalungsplatte od.dgl., um eine Lötverbindung zwischen einem vorgegebenen Teil des Schaftes und einer an das Loch angrenzenden elektrisch, leitenden Schicht herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötmittel nur auf dem vorgegebenen Teil (34·) des Schaftes (38) vor dem Einstecken des Steckers in die gedruckte Schaltungsplatte od.dgl. angebracht ist.
2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel auf dem vorgegebenen Teil (34-) als eine praktisch gleichmäßige Schicht mit einer Dicke zwischen 0,025 und 0,152 mm abgelagert ist.
3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel auf dem vorgegebenen Teil eine ausreichende Dicke hat, um beim Erwärmen des Lötmittels auf den Schmelzpunkt durch Fließen eine Lötverbindung mit der benachbarten leitenden Schicht (44) herzustellen.
4-. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Schaft (38) des Steckers einen rechteckigen Querschnitt mit zwei gegenüberliegenden schmalen Seiten und zwei gegenüberliegenden breiten Seiten hat und daß das Lötmittel nur an den gegenüberliegenden breiten Seiten abgelagert ist.
5- Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e Ic e η η ζ e i c h η e t, daß der Schaft (38) des Steckers auf· einer Nickel-Silberlegierung besteht und der vorgegebene Τ-..-il (34) obcrflächenbehandelt ist, um eine empfängliche HaftiMt'che für das Lötmittel zu bilden.

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6. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel aus etwa 4-0% Zinn und 60% Blei besteht.
7- Verfahren zur Herstellung elektrischer Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Rohmetall von einem Vorrat durch eine Stanz- und Formstation geleitet wird, in der kontinuierlich elektrische Stecker hergestellt werden, und daß in einer Station zwischen dem Vorrat und dem Ende der Stanz- und Formstation ein praktisch gleichmäßiger Überzug aus Lötmittel auf den beiden Seiten des Hohmetalls an denjenigen Stellen angebracht wird, die den vorgegebenen Teilen der Steckerschäfte entsprechen.
8. Verfahren nach Anspruch 7i dadurch gekennz ei c h n e t , daß zum Aufbringen des Lötmittels fortlaufende Streifen von Lot auf den beiden Seiten des Metallbleches aufgebracht werden, bevor das Metallblech in die Stanz- und Formstation eingeführt wird.
9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufenden Streifen von Lötmittel in einer Dicke zwischen etwa 0,025 und 0,152 mm aufgebracht werden .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Oberflächenteile des Metallbleches, die mit Lötmittel bedeckt werden sollen, derart vorbehandelt werden, daß eine Oberflächenbeschaffenheit erzielt wird, die einer sichex^en Haftung des Lötmittels a uf dem Metallblech förderlich ist.
11. Verfaliren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Arbeitsgang der, Stanzens und Formens aus dem Metallblech beabstandete Fenster derart ausgestanzt werden,

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daß zwischen benachbarten Fenstern Stege stehenbleiben, die dem vorgegebenen Teil des Steckerschaftes entsprechen, und daß in dem Verfahrensschritt der Ablagerung von Lötmittel dieses auf den beiden Seiten der Stege und an den gegenüberliegenden Rändern der Stege angebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn ζ eich η e" t , daß in dem Stanz- und Form-Arbeitsgang die Ränder der Stege rund geprägt werden.

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