DE2745069A1

DE2745069A1 - Verfahren und vorrichtung zum einsetzen von elektrischen anschlussbuchsen in leiterplatten

Info

Publication number: DE2745069A1
Application number: DE19772745069
Authority: DE
Inventors: John Nelson; Herbert G Yeo
Original assignee: Augat Inc
Current assignee: Augat Inc
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1978-06-01
Also published as: US4089105A; CA1082895A; JPS6180592U; JPS5364792A; DE2745069C2; GB1556114A

Description

PATENTANWALT

Dipl. ing. K. HOLZEB

PHILI VPIKE-WKLeBB-STBASBB 14

8900 AUGSBUBO

TKLEFOM 010475 TELKX eSSSOS F*cl 4

W.888

Augsburg, den 4. Oktober 1977

Augat Incorporated,

33 Perry Avenue, Attleboro, Massachusetts 02703,

V₀St₀A.

Verfahren und Vorrichtung zum Einsetzen von elektrischen Anschlußbuchsen in Leiterplatten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen von elektrischen Anschlußbuchsen, die jeweils an ihrem einen Ende eine Einführöffnung für einen einzusteckenden elektrischen Anschlußstift und an ihrem anderen Ende eine Anzahl flexibler, zueinander hin konvergierender Pinger aufweisen, in Bohrungen einer elektrischen Leiterplatte.

Auf elektrischen Leiterplatten, die oftmals auch als

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gedruckte Schaltungsplatten bezeichnet werden, sind gewöhnlich zahlreiche elektronische Bauelemente, beispielsweise integrierte oder andere Schaltungselemente mit einer beliebigen Anzahl von Anschlußstiften angeordnet. Die Leiterplatten sind mit Bohrungen zur Aufnahme der Anschlüsse und mit gedruckten Leiterbahnen oder Potentialebenen an einer oder beiden Plattenoberseiten versehen.

Bei manchen bekannten Anordnungen werden die Anschlüsse der elektronischen Bauelemente in innen durchgehend mit Leiterwerkstoff beschichtete Bohrungen, deren Beschichtung mit einer zugehörigen Leiterbahn bzw. Leiterfläche einer oder beider Plattenseiten elektrisch verbunden ist, durch Einzellötung oder Löten im Wellenlötbad eingelötet, so daß die Bohrung mit Lötzinn ausgefüllt und das Bauelement dauerhaft mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist.

Oftmals sind jedoch steckbare Verbindungen erwünscht, d.h. die Bauelemente sollen mit ihren Anschlußstiften in eine Leiterplattee eingesteckt und bei Bedarf wieder herausgezogen und durch ein anderes Bauelement ersetzt werden können. Dies ist jedoch bei der eben genannten Verbindungstechnik mit an der Leiterplatte festgelöteten Bauelementenanschlüssen nicht möglich.

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Es sind bereits zweiteilige Sockelbuchsen bekannt, uie in Leiterplattenbohrungen montierbar sind und bei denen das eine Linde als Buchse und das andere Ende als Lötstift oder Anschlußstift für Drahtwickelverbindungen ausgebildet ist. Der Lot- oder Wickelverbindungsstift ragt dabei um eine beträchtliche Distanz über die nicht mit Bauelementen bestückte Leiterplattenseite hinaus, während das Buchsenende der zweiteiligen Anschlußbuchse normalerweise ein kurzes Stück über die bestückte Leiterplattenseite übersteht. Das Buchsenende ist wegen des Erfordernisses, daß eine konische Einführöffnung zum leichten Einführen von Bauelementenanschlußstiften und in der Buchsenöffnung ein Halteeinsatz zum reibschlüssigen Erfassen des Bauelernentenanschlußstiftes notwendig ist, unumgänglich etwas größer als es eigentlich wünschenswert wäre. Auch aus diesem Grunde muß das Buchsenende dieser bekannten Anschlußbuchse über die Leiterplattenoberseite überstehen, da die erforderliche Bohrung der Buchse normalerweise etwas größer als die Leiterplattenbohrung ist. Mit dieser bekannten Anschlußbuchse wird zwar eine Steckverbindbarkeit erzielt, jedoch mit verhältnismäßig hohem Kostenaufwand, da die zweiteilige Buchsenanordnung nicht nur aufwendig in der Herstellung ist, sondern vor dem Einsetzen in die Leiterplattenbohrungen auch noch Montagearbeit zum Zusammensetzen der beiden Buchsenteile erfordert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit wesentlich verringertem Kosten- und Montageaufwand steckbare Verbindungen zwischen Leiterplatten und elektronischen Bauelementen zu ermöglichen, die gleichzeitig die Gesamtbauhöhe der bestückten Leiterplatte herabsetzen. Die Bauhöhenverringerung kommt einer größeren Packungsdichte zugute, da die bestückten Leiterplatten dann mit geringeren gegenseitigen Abständen gestapelt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Anschlußbuchsen derart in durchgehend beschichtete Leiterplattenbohrungen eingepreßt, daß sie fest in diesen Bohrungen sitzen und eine steckbare Verbindung elektronischer Bauelemente, beispielsweise von Bauelementen mit zweizeiliger Anschlußanordnung, ermöglichen. Die eingepreßten Anschlußbuchsen halten die Anschlußstifte der elektronischen Bauelemente zwar in ausreichendem Maße fest, ermöglichen aber bei Bedarf ein leichtes Wiederherausziehen und Ersetzen der Bauelemente durch andere einzusteckende Bauelemente.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Anschlußbuchsen zunächst unter Zuhilfenahme der kombinierten Wirkung eines Saugdruckes und von mittels eines Vibrationserzeugers erzeugten Vibrationen der Leiterplatte in die Leiterplattenbohrungen eingesetzt. Diese nun noch lose in den Leiterplattenbohrungen sitzenden Anschlußbuchsen können dann mittels einer Druckplatte oder einer Walze weiter in die Leiterplattenbohrungen eingedrückt werden.

Anschließend kann eine Vielzahl von harten Kugeln oder konischen Eindrückstiften in Verbindung mit einer Matrizenplatte, die eine der Anordnung der Leiterplattenbohrungen entsprechende Bohrungsanordnung aufweist, zur Anwendung gebracht werden, um das Einpressen der Anschlußbuchsen in ihre vorgesehene Lage innerhalb der Leiterplattenbohrungen abzuschließen. Die Kugeln bzw. Eindrückstifte können gleichzeitig dazu benützt werden, beim Versenken der Anschlußbuchsen eine konische Ansenkung in die oberen Enden der Leiterplattenbohrungen einzudrücken und dadurch eine konische, das Einführen der Bauelementenanschlüsse in die Anschlußbuchsen erleichternde Einführungsöffnung zu erzeugen. Die Eindrückstifte können die Anschlußstifte bis unterhalb der Leiterplattenoberseite versenken.

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Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 15.

Die Vorrichtung weist einen an eine Saugpumpe anschließbaren Kasten bzw. Rahmen auf, der mit einer perforierten Oberseite versehen ist, um einen Saugluftstrom durch die Leiterplattenbohrung einer darauf montierten Leiterplatte zu erzeugen. In Verbindung mit einem Vibrationserzeuger zur Verteilung von auf die Leiterplattenoberseite aufgebrachten Anschlußbuchsen bewirkt der Saugluftstrom₃ daß sich die Anschlußbuchsen lose in die Leiterplattenbohrungen setzen. Danach finden, wie bereits erwähnt, eine Walze oder Druckplatte zum weiteren Eindrücken der Anschlußbuchsen und in den Bohrungen einer Matrizenplatte sitzende Kugeln oder Eindrückstifte zum endgültigen Einpressen der Anschlußbuchsen Anwendung. Das endgültige Einpressen erfolgt in einer hydraulischen Presse.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Pig, I perspektivisch eine Vorrichtung

zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

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Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt

durch eine Leiterplattenbohrung mit einer lose darin sitzenden Anschlußbuchse,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2

beim endgültigen Einpressen der Anschlußbuchse in die Leiterplatte mit Hilfe einer Matrizenplatte, einer in einer Matrizenplattenbohrung liegenden Kugel und einer Druckplatte,

Fig. ¹I eine Darstellung ähnlich Fig. 2

mit der gemäß Fig. 3 fertig eingepreßten Anschlußbuchse,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der

in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung mit einer Walze zum weiteren Eindrücken der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Druck-

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platte zum Einpressen der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen,

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 1

einer weiteren AusfUhrungsform einer Vorrichtung zum endgültigen Einpressen der Anschlußbuchsen, und

Fig. 8 einen Schnitt ähnlich Fig. 6 durch

eine noch weitere Ausführungsform einer Einpreßvorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen rechteckigen Kasten 11, in welchem ein schwaches Vakuum erzeugt werden kann. Der Kasten 11 weist einen mit einer nicht dargestellten Saugpumpe verbindbaren Saugstutzen 12 auf und ist mit einem Vibrator verbunden oder an einem solchen gehaltert. Die Verbindung des Vibrators 13 mit dem Kasten 11 ist nur schematisch dargestellt; normalerweise ist der Kasten auf einem solchen Vibrator angeordnet. Die Oberseite des Kastens ist durch eine starre, perforierte Platte 14 mit einer Vielzahl von Öffnungen gebildet. Diese Öffnungen dienen lediglich als Durchtrittsöffnungen für aus dem Kasten abzusaugende Luft und können jede beliebige Form haben. Die Platte 14

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bildet zwischen sich und darüberliegenden Rahmenleisten 15 und 16 Unterschnexdungen. Die Rahmenleisten 15 und 16 sind mit nach oben ragenden Paßstiften 21 und 22 versehen. Auf der Oberseite der Platte 14 liegt ein feinmaschiges Gitter 23, das die Saugluftströmung nicht behindert, jedoch das Einsaugen von Materialteilchen in die Saugeinrichtung unterbindet.

Eine normalerweise auf den Rahmenleisten 15 und 16 aufliegende starre Rahmenplatte 26 ist mit einem mittigen Ausschnitt 27 versehen. Auf der Rahmenplatte 26 liegt eine mit Anschlußbuchsen zu bestückende Leiterplatte 31 auf, die auf mindestens einer Seite mit gedruckten Leiterbahnen oder Potentialflächen versehen ist. Die Ränder der Leiterplatte 31 ragen dabei über die Ränder des Ausschnitts 27 hinaus. Sämtliche Bohrungen der Leiterplatte 31 liegen im Bereich des mittigen Rahmenplattenausschnitte 27. Die Rahmenplatte 26 kann mit Ausrichtstiften 28, die den Paßstiften 21 und 22 ähnlich sind, zum Ausrichten der Leiterplatte 31 versehen sein.

Der Kasten 11 ist normalerweise schwach mit Bezug zur Horizontalen geneigt. Nachdem die Rahmenplatte 26 mit einer darauf liegenden Leiterplatte 31 auf die Rahmenleisten 15 und 16 aufgelegt worden ist und die

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Paßstifte 21 und 22 in Bohrungen 32 und 33 der Rahmenplatte eingreifen, wird eine Vielzahl von Anschlußbuchsen 34* die in Fig. 2 mehr im einzelnen gezeigt sind, auf die Leiterplattenoberseite aufgebracht. Der Vibrator und die Saugeinrichtung werden eingeschaltet, und innerhalb einiger Sekunden hat sich in jeder Leiterplattenbohrung eine richtig orientierte Anschlußbuchse 3¹I abgesetzt. Der Buchsenkörper 35 jeder Anschlußbuchse ist so ausgebildet, daß er mit einer Bohrung 36 der Leiterplatte einen Preßsitz bilden kann, und die konvergierenden flexiblen Pinger 37 sind etwas kleiner als die Leiterplattenbohrungen 36> so daß die Anschlußbuchsen 3¹+ sich nur in der richtigen Orientierung in die Leiterplattenbohrungen setzen können. Der Vibrator arbeitet in der üblichen Weise und bewirkt eine relativ gleichmäßige Verteilung der Anschlußbuchsen über die Leiterplattenoberfläche, wobei die Anschlußbuchsen mit ihrem die konvergierenden Pinger aufweisenden Ende von selbst in die Leiterplattenbohrungen 36 einzudringen suchen. Wegen des an den Kasten 11 angelegten Unterdruckes findet ein schwacher Saugluftstrom durch die Leiterplattenbohrungen 36 hindurch statt, der die Ausrichtung der Anschlußbuchsen 3^ in den Leiterplattenbohrungen unterstützt und die Anschlußbuchsen nach ihrem Absetzen in den Leiterplattenbohrungen in diesen festhält. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ohne die

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unterstützende Wirkung des die Anschlußbuchsen zeitweilig in den Leiterplattenbohrungen festhaltenden Unterdruckes die Anschlußbuchsen, nachdem sie sich in den Leiterplattenbohrung abgesetzt haben, wegen ihrer geringen Länge (etwa 2,5 mm) wieder aus den Bohrungen herausvibriert werden können.

Die Seitenwände des Kastens 11 ragen vorzugsweise über den Rand der Leiterplatte 31 hinaus, um die Anschlußbuchsen auf der Leiterplatte zu halten, überschüssige Anschlußbuchsen werden am tieferliegenden Ende der Leiterplatte in einem geeigneten Behälter aufgefangen, jedoch können trotzdem nach Beendigung des Einsetzvorgangs noch einige Anschlußbuchsen auf der Leiterplattenoberseite zurückbleiben, weshalb das feinmaschige Gitter 23 nützlich ist. Die überstehenden Kastenseitenwände und der Sammelbehälter sind an sich bekannt und der Klarheit halber in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Anschließend an das Unterdruck unterstützte Einsetzen der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen kann ein weiterer Verfahrensschritt zum weiteren Eindrücken der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen in der in Fig« 5 gezeigten Weise vorgenommen werden. Dazu wird eine Walze 41 mit einem Handgriff 42 über die Leiter-

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plattenoberseite gerollt, wodurch die Anschlußbuchsen schwach in die Leiterplattenbohrungen eingedrückt werden, so daß sie kraftSchlussig in diesen sitzen und keine Gefahr des Herausfallens von Anschlußbuchsen bei der weiteren Handhabung der Leiterplatte mehr besteht. Dieser Verfahrensschritt ist zwar nicht unbedingt notwendig, hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen.

Alternativ zu dem eben beschriebenen Einwalzen kann eine flache Druckplatte Anwendung finden, um alle Anschlußbuchsen gleichzeitig ein kurzes Stück weiter in die Leiterplattenbohrungen einzudrücken. Der Zweck dieses Eindrückens ist lediglich ein teilweises vorläufiges Einpressen der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen, und es kann dazu auch jedes beliebige andere geeignete Werkzeug Anwendung finden.

Nachdem die Anschlußbuchsen vorläufig in die Leiterplattenbohrungen eingedrückt worden sind, wird die Leiterplatte 31 vom Kasten 11 heruntergenommen, auf eine in Fig. 3 gezeigte Matrizenplatte 58 gesetzt und in eine nicht gezeigte hydraulische Presse eingelegt, in welcher eine die gesamte Leiterplattenoberfläche überdeckende, an einem Preßstempel M (Fig. 6) gehalterte Druckplatte gleichzeitig sämtliche Anschlußbuchsen 34 in die Leiter-

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plattenbohrungen einpreßt, bis die oberen Anschlußbuchsenenden bündig mit der Leiterplattenoberseite sind. Die Matrizenplatte 58 ist entweder mit einer Bohrungsanordnung versehen, die gleich der Anordnung der Leiterplattenbohrungen zur Aufnahme der Anschlußbuchsen ist, oder weist Bohrungen in einem 2,5-mm-Raster auf, auf welchem die Anschlüsse elektronischer Bauelemente, beispielsweise elektronischer Schaltungselemente mit zweizeiliger Anschlußanordnung, liegen. Die Matrizenplatte 58 unterstützt die Leiterplatte und läßt die Anschlußbuchsen 34 etwas über die Leiterplattenunterseite überstehen. Obwohl sie nur in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Matrizenplatte 58 bei jedem Eindrück- oder Einpreßschritt Anwendung finden, bei welchem eine Druckkraft auf die Oberseite der Leiterplatte 3I ausgeübt wird. Tatsächlich ruht die Druckplatte ¹13 der hydraulischen Presse auf der Oberseite der Leiterschicht 45, die jede Leiterplattenbohrung 36 umgibt. Für alle praktischen Zwecke kann diese Oberfläche jedoch als Leiterplattenoberfläche betrachtet werden. Normalerweise sind alle zur Aufnahme einer Anschlußbuchse dienenden Leiterplattenbohrungen in der dargestellten Weise durchgehend mit Leitermaterial beschichtet.

In Fig. 1 ist die Leiterplatte 31 mit einer Vielzahl von zweizeiligen Bohrungsanordnungen 46 dargestellt.

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Die Leiterplatte kann jedoch auch andere Bohrungsanordnungen oder zusätzlich zu zweizeiligen Bohrungsanordnungen zahlreiche weitere Bohrungen 52 aufweisen. Es ist auch möglich, daß nicht alle Leiterplattenbohrungen mit einer Anschlußbuchse bestückt werden sollen. Zu diesem Zweck wird eine in Fig. 1 oberhalb der Leiterplatte 31 gezeigte Maske 51 verwendet, die mit einer Bohrungsanordnung versehen ist, die nur den mit Anschlußbuchsen ~5k zu bestückenden Leiterplattenbohrungen 36 entspricht. Die Maske 51 kann sehr dünn sein, so daß sie lediglich nicht zu bestückende Leiterplattenbohrungen 52 abdeckt und das Einsetzen der Anschlußbuchsen in die übrigen Leiterplattenbohrungen 36 durch ihre Dicke nicht behindert. Wenn also eine Anzahl von Anschlußbuchsen auf die unmittelbar auf der Leiterplattenoberseite aufliegende und mittels geeigneter Mittel bezüglich der Leiterplatte ausgerichtete Maske 51 aufgebracht wird, setzen sich die Anschlußbuchsen 34 nur in diejenigen Leiterplattenbohrungen 36 hinein, denen eine entsprechende Maskenbohrung zugeordnet ist. Im übüigen erfolgt das nachfolgende Eindrücken bzw. Einpressen der Anschlußbuchsen in der bereits oben beschriebenen Weise. Nicht mit Anschlußbuchsen zu bestückende Bohrungen 52 sind oftmals in Leiterplatten gebildet, um bestimmte Bauelemente wie beispielsweise Entkopplungskondensatoren an der Leiter-

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- 23 platte befestigen zu können.

Oftmals ist es wünschenswert, die Anschlußbuchsen 3¹* noch weiter in die Leiterplattenbohrungen 36 einzupressen, als es in Fig. 6 gezeigt ist. Dadurch erhält man eine etwas tiefere Einführöffnung für das konische Einführende der Buchsenbohrung. Die Finger 37 ragen dann etwa 1,6 mm über die nicht mit Bauelementen bestückte Leiterplattenseite hinaus. Zum Versenken der Anschlußbuchsen werden nachstehend anhand der Fig. 3» 7 und 8 zwei verschiedene Methoden erläutert.

Gemäß dem in den Fig. 3 und 7 gezeigten Verfahren wird eine große Anzahl von Kugeln 56 auf eine Matrizenplatte 55 aufgebracht, deren Dicke etwas größer als der Durchmesser der Kugeln ist. Wie in den Zeichnungen dargestellt, wird die Matrizenplatte 55 unmittelbar auf die Leiterplattenoberseite 31 aufgelegt und beispielsweise mittels Ausrichtstiften ausgerichtet, so daß über jeder mit einer Anschlußbuchse versehenen Leiterplattenbohrung eine entsprechende Matrizenplattenbohrung 55 liegt. Mittels des Vibrators 13 werden die Kugeln 56 über der Oberfläche der Matrizenplatte 55 verteilt und rollen jeweils in eine Matrizenplattenbohrung hinein. Gewünschtenfalls kann die Saugeinrichtung bei diesem Verfahrensschritt

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wiederum gleichzeitig mit dem Vibrator betrieben werden, um das Ausfüllen der Matrizenplattenbohrungen mit jeweils einer Kugel zu beschleunigen.

Der in Fig. 7 gezeigte Verfahrensschritt kann sich unmittelbar an das vorläufige Einsetzen der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen 36 gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Verfahrensschritt anschließen, nach welchem die Anschlußbuchsen in der in Fig. 2 gezeigten Stellung stehen, oder er kann nach dem weiteren Eindrücken der Anschlußbuchsen gemäß Fig. 5, wonach die Anschlußbuchsen sich in der in Fig. 3 gezeigten Stellung befinden, oder sogar nach dem in Fig. 6 gezeigten Verfahrensschritt stattfinden.

Werden die Kugeln mit der Matrizenplatte 55 unmittelbar nach dem anfänglichen losen Einsetzen der Anschlußbuchsen, wonach diese in der in Fig. 2 gezeigten Position sitzen, zur Anwendung gebracht, werden die Rahmenplatte 26, die Leiterplatte 31 und die Matrizenplatte mit den in ihren Bohrungen befindlichen Kugeln 56 zusammen in die hydraulische Presse eingelegt, in welcher eine Druckplatte 43 der in Fig. 6 gezeigten Art auf die oben über die Matrizenplatte überstehenden Kugelteile drückt (siehe Fig. 3), wodurch die Anschlußbuchsen 34

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mittelbar durch die Kugeln 56 in die Leiterplattenbohrungen 36 eingepreßt werden. Dieses Einpressen kann so weit fortgesetzt werden, daß die Kugeln gemäß der Darstellung in Fig. 4 etwas in den Leiterplattenbohrungen versenkt werden und die oberen Ränder der Bohrungsbeschichtung etwas abgeschrägt werden, wodurch eine größere Einführöffnung entsteht, die das Einführen von Bauelementenanschlüssen in die in den Leiterplattenbohrungen montierten Anschlußbuchsen erleichtert. Die Dicke der Matrizenplatte 55 mit Bezug auf den Durchmesser der Kugeln 56 bestimmt die Tiefe, mit welcher die Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen versenkt werden, und bildet einen Anschlag für die Druckplatte der hydraulischen Fresse· Gewünschtenfalls kann die Dicke der Matrizenplatte 55 so gewählt sein, daß die Anschlußbuchsen nur so weit in die Leiterplattenbohrungen eingepreßt werden, daß ihre oberen Enden mit der Oberfläche der Leiterbahnen bündig sind, was der in Fig. gezeigten Anschlußbuchsenlage entspricht.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Anschlußbuchsen 3¹* mittels der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Schritte in die Leiterplattenbohrungen eingedrückt werden, bevor die Matrizenplatte 55 und die Kugeln 56 zum Einsatz kommen. Zu diesem Zweck

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wird die Leiterplatte 31 von der hydraulischen Presse (Fig. 6) wieder auf den Kasten 11 zurückgebracht und die Matrizenplatte 55 wird in der oben beschriebenen Weise auf die Leiterplatte aufgelegt. Nachdem sich die Kugeln 56 in den Matrizenplattenbohrungen befinden, wird die Anordnung dann wieder in die hydraulische Presse eingelegt, um die Anschlußbuchsen, wie oben beschrieben, einzupressen.

Wie oben erwähnt, kann die Leiterplatte, wenn auch eine Unterstützung im Bereich des Rahmenplattenausschnittes erforderlich ist, d.h. wenn die Leiterplatte besonders groß ist oder aus einem anderen Grund zur Durchbiegung bei der Ausführung des in Fig. 3 gezeigten Schrittes neigt, durch eine darunter liegende Matrizenplatte 58 unterstützt werden. Diese Matrizenplatte kann an die Stelle der Rahmenplatte treten, bevor die Anordnung in die Presse eingelegt wird.

Fig. 8 zeigt eine alternative Möglichkeit zum endgültigen Einpressen der Anschlußbuchsen in die Leiterplattenbohrungen. Dabei finden anstelle von Kugeln 56 Eindrückstifte 61 Anwendung. Eine zusammengesetzte Matrizenplatte 62 besteht aus einer unteren Schicht 63, die eine Dicke von 1,6 mm und Bohrungen

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mit einem Durchmesser von etwa 1,07 mm aufweist, und aus einer oberen Schicht 65 mit Bohrungen 66, die mit den Bohrungen 64 konzentrisch sind und einen Durchmesser von etwa 2,03 nun haben. Ähnlich wie in Fig. 7 wird die zusammengesetzte Matrizenplatte 62 auf den Kasten 11 aufgesetzt und die Eindrückstifte 61 werden durch Vibrieren und Unterdruckanwendung in der in Fig. 8 gezeigten Weise in die Matrizenplattenbohrungen eingesetzt, wonach ein Ringbund 71 jedes Stiftes 61 auf dem durch die Oberfläche der unteren Plattenschicht gebildeten Bohrungsabsatz 72 aufliegt. Der obere Teil 73 des Stiftes 61 weist eine etwa der Dicke der Plattenschicht 65 entsprechende axiale Länge auf, während der übrige Teil 7** des Stiftes etwas länger als die Di'cke der Plattenschicht 63 ist und demzufolge um etwa 0,13 nun bis 0,25 mm über die Unterseite der Schicht 63 übersteht. Von der Unterseite der Schicht 63 aus läuft der Stift 61 konisch zu und endigt in einem verhältnismäßig stumpfen Ende 75. Der Kegelwinkel dieses Stiftendes ist im wesentlichen gleich dem Kegelwinkel des Einführungskonus der Anschlußbuchsenbohrung. Damit die Stifte 61 leicht in die Matrizenplattenbohrungen hineinpassen, weist der obere Stiftteil 73 einen Durchmesser von etwa 1,98 mm und der untere Stiftteil Jk einen Durchmesser von etwa 1,02 mm auf.

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Die Anordnung der Stufenbohrungen 6¹J, 66 der Matrizenplatte 62 entspricht der Bohrungsanordnung der Matrizenplatte 55 in Fig. 7» so daß an der Stelle jeder einzupressenden Anschlußbuchse ein Eindrückstift 61 in der Matrizenplatte 62 sitzt. Die Leiterplatte 61 wird in der oben beschriebenen Weise mit Anschlußbuchsen bestückt, welche in der in Fig. 2 gezeigten Position stehen oder gemäß Fig. 5 teilweise eingedrückt oder nach Fig. 6 bündig eingepreßt werden, und die Matrizenplatte 62 wird in der oben anhand von Fig. 7 beschriebenen Weise mit den Stiften 61 bestückt. Es ist jedoch nicht notwendig, die Matrizenplatte 62 zum Einsetzen der Stifte 61 auf die Leiterplatte 31 aufzulegen, da die Stifte 61 aufgrund der Bohrungsabstufung in der Matrizenplattenbohrungen gehalten werden. Eine dritte, im wesentliche starre Schicht bzw. Platte 67 wird auf die Plattenschicht 65 aufgelegt oder auf dieser befestigt, um die Stifte 61 in den Plattenbohrungen zu halten, so daß die zusammengesetzte Matrizenplatte 62, wenn sie nicht in Gebrauch ist, gehandhabt und aufbewahrt werden kann, ohne daß die Stifte herausfallen. Die Platte 67 kann jedoch auch weggelassen werden, so daß die Stifte 61 lose in den Matrizenplattenbohrungen sitzen. Beim Auflegen der Matrizenplatte auf eine Leiterplatte werden die EindrUckstifte 61, da sie länger als die Dicke der Matrizenplatte 62 sind,

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etwas in den Matrizenplattenbohrungen angehoben und bei Einwirkung des Preßdruckes durch die Druckplatte der hydraulischen Presse nach unten gedrückt, um die Anschlußbuchsen 34 in die Leiterplattenbohrungen einzupressen.

Ein loser Sitz der Stifte 61 in der Matrizenplatte begünstigt ihre individuelle Ausrichtung mit Bezug auf die Anschlußbuchsenenden. Dazu kann gewünschtenfalls die Platte 67 durch dünne, an ihrem Umfang verlaufende Abstandsstreifen mit etwas Abstand von der Oberseite der Plattenschicht 65 gehalten werden. Dadurch werden die Stifte 6l zwar in ihren Bohrungen gehalten, sie können sich jedoch etwas in diesen Bohrungen bewegen.

Da die Stifte 61 in den Matrizenplattenbohrungen verbleiben können, braucht nur eine derartige Matrizenplatte für jede Serie gleichartiger Leiterplatten hergestellt bzw. zusammengesetzt zu werden.

Die Matrizenplatte 62 wird wiederum mittels geeigneter Ausrichtmittel der in Fig. 1 gezeigten Art beim Auflegen auf die Leiterplatte 31 ausgerichtet, und die aus der Matrizenplatte 62, der Leiterplatte 31 und der Matrizenplatte 58 (nur in Fig. 3 dargestellt) gebildete

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Anordnung wird dann in eine hydraulische Presse eingelegt. Mittels der Druckplatte 43 werden die Anschlußbuchsen 34 dann in den Leiterplattenbohrungen versenkt. Die in Fig. 8 gezeigten, durchgehend beschichteten Leiterplattenbohrungen können etwas größer als die in Fig. 3 gezeigten Leiterplattenbohrungen ausgeführt werden, so daß sie eine etwas größere Einführöffnung zu der oben konisch erweiterten Buchsenbohrung bilden. Dies ist deshalb zweckmäßig, weil der obere Rand der Leiterplattenbohrungen im Gegensatz zu der Darstellung nach Fig. 4 nicht angesenkt wird.

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3 Leerseite

Claims

Patentansprüche

IJ Verfahren zum Einsetzen von elektrischen Anschlußbuchsen, die jeweils an ihrem einen Ende eine Einführöffnung für einen einzusteckenden elektrischen Anschlußstift und an ihrem anderen Ende eine Anzahl flexibler, zueinander hin konvergierender Pinger aufweisen, in Bohrungen einer elektrischen Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Anschlußbuchsen auf die Leiterplattenoberseite aufgelegt wird und die Leiterplatte vibriert und gleichzeitig ein Luftstrom von der Leiterplattenoberseite nach unten durch die Leiterplattenbohrungen hindurch erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Luftstrom mittels einer an der Leiterplattenunterseite zur Wirkung gebrachten Saugeinrichtung erzeugt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem sich die Anschlußbuchsen aufgrund der Leiterplattenvibration und des Luftstromes in den Leiterplattenbohrungen abgesetzt haben, eine die Anschlußbuchsen tiefer in die Leiterplatteribohrungen eindruckende Einpreßkraft auf die oberen Enden der Anschlußbuchsen ausgeübt wird»

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßkraft mittels einer über die Leiterplattenoberseite und die oberen Enden der Anschlußbuchsen hinweggerollten Walze auf die Anschlußbuchsen ausgeübt wird,

5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßkraft mittels einer Druckplatte erzeugt wird, deren Größe im wesentlichen gleich der Leiterplattengröße ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einpreßdruck unter Verwendung der Druckplatte in einer hydraulischen Presse zur Anwendung gebracht wird«

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte mit den in den Leiterplattenbohrungen abgesetzten Anschlußbuchsen auf einer die Leiterplatte tragenden Matrizenplatte, die mit das Hinausragen der unteren Anschlußbuchsenenden über die Leiterplattenunterseite hinaus ermöglichenden Bohrungen versehen ist, in die hydraulische Presse eingelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßkraft erzeugt wird, indem auf die Leiterplatte eine Matrizenplatte aufgelegt wird, die eine

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mit der Anordnung der Leiterplattenbohrungen identische Bohrungsanordnung aufweist, indem weiter auf die Matrizenplattenoberseite eine Vielzahl von Kugeln aufgebracht und die Matrizenplatte vibriert wird, bis die Kugeln in die Matrizenplattenbohrungen gerollt sind und nunmehr auf den oberen Enden der in der Leiterplatte sitzenden Anschlußbuchsen aufliegen, und indem sodann die Einpreßkraft auf die Kugeln ausgeübt wird.

9ο Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung des Absetzens der Kugeln in den Matrizenplattenbohrungen ein Saugluftstrom durch diese Matrizenplattenbohrungen erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln derart bemessen sind, daß sie unter der Wirkung der auf sie übertragenen Einpreßkraft beim Versenken der Anschlußbuchsen in den Leiterplattenbohrungen eine konische Ansenkung in die oberen Enden der Leiterplattenbohrungen eindrücken.

11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßkraft erzeugt wird, indem auf eine Matrizenplatte, die eine mit der Anordnung der Leiterplattenbohrungen identische Bohrungsanordnung aufweist, eine Vielzahl von Eindrückstiften aufgelegt

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wird, die an einem Ende einen Ringbund und am anderen Ende eine konische Spitze aufweisen, indem weiter die Matrizenplatte vibriert wird, damit sich die Eindrückstifte mit dem konischen Ende nach unten in die Matrizenplattenbohrungen setzen, und indem sodann die Matrizenplatte mit den in ihren Bohrungen sitzenden und nach unten überstehenden Eindrückstiften auf die mit Anschlußbuchsen bestückte Leiterplatte aufgesetzt wird, so daß jeder Eindrückstift auf einer Anschlußbuchse aufsitzt, und die Einpreßkraft auf die Eindrückstifte übertragen wird»

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Enden der Eindrückstifte so geformt und bemessen sind, daß sie bei Anwendung der Einpreßkraft die Anschlußbuchsen bis unterhalb der Leiterplattenoberseite in den Leiterplattenbohrungen versenken«

13. Verfahren nach Anspruch il oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung des Absetzens der Eindrückstifte in den Matrizenplattenbohrungen ein Saugluftstrom durch die Matrizenplattenbohrungen hindurch erzeugt wird.

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14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13« dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Vielzahl von Anschlußbuchsen auf die Leiterplattenoberseite eine Maske auf die Leiterplatte aufgelegt wird, die bewirkt, daß sich die Anschlußbuchsen nur in bestimmte gewählte Leiterplattenbohrungen setzen können.

15· Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Kasten (11), der an seiner Oberseite einen Rahmen (26) zur Aufnahme der Leiterplatte (31) und in seiner Deckwand (14) Öffnungen aufweist und der außerdem mit einer an eine Saugpumpe anschließbaren Öffnung (12) versehen ist, und durch einen mit dem Kasten verbundenen Vibrationserzeuger (13).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch eine auf die Leiterplatte (31) auflegbare Maske (51) zum Abdecken von nicht mit Anschlußbuchsen zu bestückenden Leiterplattenbohrungen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch Mittel (41; 43) zur Übertragung einer Einpreßkraft auf die oberen Enden der in der Leiterplatte (31) sitzenden Anschlußbuchsen (34), um diese tiefer in die Leiterplattenbohrungen (36) einzudrücken.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung einer Einpreßkraft eine über die Leiterplattenoberseite hinwegzurollende Walze ('Jl) aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung einer Einpreßkraft eine Druckplatte (¹O) aufweisen, deren Größe im wesentlichen gleich der Leiterplattengröße ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch eine über der Leiterplatte (31) anzubringende Matrizenplatte (55) mit einer Bohrungsanordnung, die identisch mit der Anordnung der Leiterplattenbohrungen (36) ist, weiter durch eine Vielzahl von Kugeln (56), die jeweils in eine Matrizenplattenbohrung einsetzbar sind, und durch Mittel (43) zur Übertragung einer Einpreßkraft auf die jeweils auf einer Anschlußbuchse (3¹I) der unter der Matrizenplatte befindlichen Leiterplatte aufsitzenden Kugeln»

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (56) größer als die, die Anschlußbuchsen (3^) aufnehmenden Leiterplattenbohrungen (36) sind, derart, daß die Kugeln beim Versenken der Anschlußbuchsen jeweils eine konische Ansenkung in die oberen Enden der

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Leiterplattenbohrungen eindrücken.

22o Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch eine über der Leiterplatte (31) anzubringende Matrizenplatte (62) mit einer Bohrungsanordnung, die identisch mit der Anordnung der Leiterplattenbohrungen (36) ist, weiter durch eine Vielzahl von jeweils in eine Matrizenplattenbohrung einzusetzenden Eindrückstiften (6l), die jeweils an einem Ende einen Ringbund (73) zur Verhinderung des Hindurchfallens der Eindrückstifte durch die Matrizenplattenbohrungen und am anderen Ende eine konische Spitze (74) aufweisen, und durch Mittel (43) zur Übertragung einer Einpreßkraft auf die jeweils auf einer Anschlußbuchse (34) der unter der Matrizenplatte befindlichen Leiterplatte aufsitzenden Eindrückstifte»

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückstifte (61) jeweils einen etwa T-förmigen Axialschnitt besitzen und daß jede Matrizenplattenbohrung einen oberen Teil (66) größeren Durchmessers zur Aufnahme des Ringbundes (73) eines Eindrückstiftes und einen unteren Teil (64) kleineren Durchmessers zur Aufnahme des mit einer konischen Spitze versehenen Endes (74) eines Eindrückstiftes aufweist.

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2k. Vorrichtung nach Anspruch 23» gekennzeichnet durch eine an der Matrizenplatte (62) befestigte Abdeckplatte (67)» welche die Eindrückstifte (6l) in den Matrizenplattenbohrungen hält.

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