DE2925286A1

DE2925286A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum aendern von leiterplatten

Info

Publication number: DE2925286A1
Application number: DE19792925286
Authority: DE
Inventors: Johann Warmuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2925286C2

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ändern von
Leiterplatten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ändern von Leiterplatten Änderungen in der Logik von Steuerung, die während der Testphase oder des Betriebes notwendig werden, haben meist Auswirkung auf die Verdrahtung auf der Leiterplatte. Sie müssen häufig sofort eingebaut werden, da das Wegwerfen veralteter Leiterplatten und die Neufertigung aus Kosten- und Termingründen nicht angezeigt ist.
Die Änderungen beinhalten dabei die folgenden Arbeiten: Trennen von geätzten Verbindungen, Auflöten von Drahtverbindungen und Fixieren der Drähte Bisher werden geätzte Verbindungen mit dem Retuschiermesser' bzw. einem kleinen Fräser unterbrochen. Dieses Verfahren ist nur bei relativ groben Leiterbahnen mit großen Abständen anwendbar. Bei Fein- und Feinstätztechnik dagegen kann es zu einer Beschädigung von benachbarten Leiterbahnen/ Ein Trennen von innenliegenden Bahnen ist nicht möglich. Die Drähte werden dabei mittels Abisolierzange abisoliert, individuell auf Länge geschnitten und von Hand angelötet. Diese Methode ist sehr zeitraubend und birgt wegen der Gefahr des Einkerbens des Drahtes Qualitätsprobleme in sich. Beim manuellen Anlöten kann bei Zinnzugabe dieses auf die Bauteileseite durchlaufen und dort zu Kurzschlüssen führen. Die Drähte werden mit Zweikomponenten-Kleber befestigt. Die Kleber haben den Nachteil, daß sie einerseits eine relativ lange Aushärtzeit von einigen Minuten und andererseits eine kurze Topfzeit aufweisen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß die Klebestellen schwer entfernbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ändern von Leiterplatten anzugeben, bei dem die auftretenden Probleme in rationeller und qualitativ hochwertiger Weise gelöst wird Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung so verfahren, daß die Leiterplatte zuerst positioniert wird, daß dann die jeweilige Leiterbahn abgebohrt wird, daß die Leiterplatte mittels Tiefenmschlag abgetastet wird, daß das Auflöten neuer Leiter, z.B.
Drähte ohne Lötzugabe während eines zeitlich gesteuerten Lötvorgangs erfolgt.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß die Leiterplatte mittels einer Adapterplatte auf einen Koordinatentisch gespannt ist, daß ober- halb des Koordinatentisches eine per Hand vertikal betätigbare, mit Hartmetallbohrern versehene Bohrvorrichtung angeordnet ist, daß oberhalb des Koordinatentisches außerdem eine Lötvorrichtung angebracht ist, die in zwei Stufen pneumatisch absenkbar ist, daß in der ersten Stufe die Lötvorrichtung so weit absenkbar ist, daß die Lötkolbenspitze dicht über der Leiterplattenoberfläche steht und daß in einem zweiten Schritt die Lötkolbenspitze zeitlich begrenzt auf die Lötstelle gedrückt und anschließend wieder in Ruhestellung gebracht ist und daß ein Drahtniederhalter vorgesehen ist, der während des zweistufigen Lötvorgangs den anzulötenden Draht auf die Lötstelle drückt.
Durch diese Maßnahmen wird das Beschädigen von danebenliegenden Leiterbahnen vermieden. Die Änderung läßt sich rasch und in guter Qualität durchführen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lötkolbenspitze die Form eines Lötpads aufweist und in der Mitte eine Freibohrung zur Aufnahme von Bauteilenanschlüssen (Bauteilefüßchen) enthält.
Zur besseren Kontaktierung können an die Enden der anzulötenden Drähte Adapterplättchen angeschweißt werden, wobei die Plättchen aus einer mit einer durchkontaktierten Bohrung versehenen, zweiseitigen kupferkaschierten Folie, z.B. aus Polyimid, bestehen. Das dem Draht zugewandte Lötauge ist dabei größer als das Lötauge auf der Gegenseite. Diese Lösung ist besonders für Drähte mit kleinen Durchmessern sehr geeignet.
Bei Drähten größeren Durchmessers kann das Drahtende auch zu einer Öse geformt werden.
Eine andere Alternative des Verfahrens besteht darin, daß als Verbindungsmedien Leiterfolien verwendet werden, die auf der Leiterplatte mittels eines Schmelzklebers, der in einer speziell geformten Klebespitze, die in einem temperaturgeregelten Lötkolben steckt, geschmolzen wird, fixiert werden und daß die Enden der Leiterfolie mit den Lötaugen verlötet werden.
Anhand der Ausführungsbeispiele nach den FIG 1 bis 3 wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen: FIG 1 einen numerisch gesteuerten Korrekturplatz FIG 2 eine Leiterplatte mit aufgelötetem Leiter FIG 3 einen Leiter mit angebrachtem Adapterplättchen.
Ein numerisch gesteuerter Korrekturplatz ist in FIG 1 dargestellt. Auf dem Koordinatentisch 2 ist die Flachbaugruppe 1 mit Hilfe eines Adapters angebracht. Sie wird dort fixiert. Oberhalb des Koordinatentisches befindet sich eine Bohrvorrichtung 3 sowie eine Löteinrichtung 4. Diese wird pneumatisch und über eine Zeitsteuerung 5 gesteuert. Der Lötkolben wird mit Hilfe der Temperaturregelung 6 temperaturgeregelt. Die Drähte sind in einem Drahtköcher 7 untergebracht. Zur Fixierung und Positionierung der Leiterplatte ist ein Bedienpult.8 mit Tastatur und Kreuzschalteranzeige vorgesehen. Der Bohrvorgang kann mit Hilfe eines Fußschalters 9 ausgelöst werden. Die Steuerung erfolgt über einen Mikroprozessor 11 und einen Lochstreifenleser. Auf der linken Seite des Korrekturplatzes befindet sich ein Frequenzumformer 10.
Die Lp1 wird mittels Adapterplatte auf einen Koordinatentisch 2 (rastbar oder mit NC-Steuerung) gespannt. Die Leiterbahn wird mittels schnell rotierendem Hartmetallbohrer abgebohrt. Die Bohrspindel 3 ist fest eingespannt und senkrecht von Hand verschiebbar. Ein Tiefenanschlag der die Lp1 abtastet, verhindert eine Beschädigung der Innenanlagen. Das Abbohren der Leiterbahn hat den Vorteil, daß eine Beschädigung von benachbarten Bahnen durch Abrutschen vermieden wird. Durch Verwendung verschiedener Bohrerdurchmesser können Leiterbahnen unterschiedlicher Breite durchtrennt werden. Weil der Tiefenanschlag die Leiterplatte selbst abtastet, spielt eine eventuelle Verwölbung keine Rolle und es kann in eine definierte Tiefe gebohrt werden.
Das Auflöten der Drähte 15 erfolgt ohne Zugabe von Lot auf dem gleichen Platz wie das Trennen. Hierzu wird anstelle der Bohrspindel 13 ein temperaturgeregelter Lötkolben 4 angebaut. Der Lötkolben wird pneumatisch abgesenkt, so daß die Lötkolbenspitze ca. 2mm über der Lp-Oberfläche stehen bleibt und der gefederte Drahtniederhalter den Draht fixiert. In Stufe Zwei wird die Lötspitze ganz abgesenkt und geht nach Ablauf der Lötzeit automatisch zurück auf Stufe Eins. Nach dem Erkalten gg der eo;tolben und Drahtniederhalter nach oben.
Durch die Zeitsteuerung 5 und den Drahtniederhalter wird einerseits eine kalte Lötstelle vermieden und andererseits die Temperaturbelastbarkeitsgrenze der Lp1 nicht überschritten. Die Lötkolbenspitze hat an der Grundfläche die Form eines Lötpads und in der Mitte eine Freibohrung zur Aufnahme des Bauteilfüßchens 14.
FIG 2 zeigt eine Leiterplatte 1 mit einem Lötstützpunkt 13 und einem Bauteilefüßchen 14, auf das ein Korrekturdraht 15 mit einem Adapterplättchen 16 aufgebracht ist.
Die verwendeten Drähte 15 sind vorgefertigt und stehen in verschiedenen Längenstufen zur Verfügung. Durch das getrennte automatische Vorbereiten ist neben der besonders wirtschaftlichen Herstellung eine zwischengeschaltete Qualitätskontrolle der Drähte möglich. Zur besseren Fixierung des Drahtes 15 kann an den Enden den ein Adapterplättchen 16 angeschweißt werden Dies besteht aus einer zweiseitig kupferkaschierten Polyimidfolie mit einer Bohrung mit Durchkontaktierung. Auf der Oberseite der Folie, an der der Draht angeschweißt ist, befindet sich ein größeres Lötauge als an der Unterseite. Die Adapterplättchen werden in Nutzen wie eine zweilagige Lp hergestellt und in der Schweißvorrichtung ausgestanzt. Durch den Isolierrand und das kleine Lötauge werden auf der Unterseite Kurzschlüsse zu benachbarten Leiterbahnen vermieden.
Anstelle des Adapterplättchens 16 kann bei gröberer Technik das Drahtende zu einer Öse geformt werden. Das Ösenbiegen geschieht an einer speziell hierfür entwickelten Ösenbiegemaschinen, die die Öse bis dicht an die Isolation (ohne Hals) biegen kann.
Besonders bei kürzeren Verbindungen wird auf den Draht verzichtet und als Verbindungsmedium eine Leiterfolie verwendet. Hierbei können die Arbeitsgänge Vorbereiten und Aufschweißen des Drahtes entfallen. Die Drähte werden mittels Schmelzkleber an der Lp1 fixiert. Hierzu wird der Kleber an einer speziell geformten Klebespitze, die in einem temperaturgeregelten Lötkolben steckt, geschmolzen. Dazu wird der in Plättchenform hergestellte Kleber an die Klebespitze gedrückt und der geschmolzene Kleber abgestreift. Die Spitze ist so gestaltet, daß die richtige Klebemenge auf die Lp übertragen wird und den Draht umschließt.
Besonders wesentlich ist hierbei die Erwärmung der Lp, die für eine gute Klebeverbindung unerläßlich ist. Ein AuStropfen des Klebers führt nicht zum Erfolg. Als Kleber kommt ein Schmelzkleber zur Anwendung, der nachstehende Bedingungen erfüllt wie: - keine kontaktschädigenden Ausdünstungen - Temperaturbeständigkeit bis 906C - kurze Erstarrungszeit - 3 sec - staubtrockene Oberfläche - kein Fadenziehen beim Auftrag - keine E-Korrosion 3 Figuren 6 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche g Verfahren zum Ändern von Leiterplatten, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterplatte (1) zuerst positioniert wird, daß dann die jeweilige Leiterbahn abgebohrt wird, daß die Leiterplatte mittels Tiefenanschlag, abgetastet wird, daß das Auflöten neuer Leiter, z.B. Drähte ohne Lötzugabe während eines zeitlich gesteuerten Lötvorgangs erfolgt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Leiterplatte (1) mittels einer Adapterplatte auf einen Koordinatentisch (2) gespannt ist, daß oberhalb des Koordinatentisches (2) eine per Hand vertikal betätigbare, mit Hartmetallbohrern versehene Bohrvorrichtung (3) angeordnet ist, daß oberhalb des Koordinatentisches (2) außerdem eine Lötvorrichtung (4) angebracht ist, die in zwei Stufen pneumatisch absenkbar ist, daß in der ersten Stufe die Lötvorrichtung (4) so weit absenkbar ist, daß die Lötkolbenspitze dicht über der Leiterplattenoberfläche steht und daß in einem zweiten Schritt die Lötkolbenspitze zeitlich begrenzt auf die Lötstelle gedrückt und ansdließend wieder in Ruhestellung gebracht ist und daß ein Drahtniederhalter vorgesehen ist, der während des zweistufigen Lötvorgangs den anzulötenden Draht auf die Lötstelle drückt.
3. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lötkolbenspitze die Form eines Lötpads aufweist, und in der Mitte eine Freibohrung zur Aufnahme von Bauteileanschlußenden (14) enthält.
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n.n z e i c h n e t , daß an den Enden der anzulötenden Drähte (15) Adapterplättchen (16) angeschweißt sind, die an einer mit durchkontaktierten Bohrungen versehenen, zweiseitigen kupferkaschierten Folie, z.B. aus Poly mid bestehen und daß diese auf der dem Draht zugewendeten Seite ein grösseres Lötauge aufweisen als auf der Gegenseite.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Drahtende des zu lötenden Drahtes zu einer Öse geformt ist.
6. Verfahren zum Andern von Leiterplatten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Verbindungsmedien Leiterfolien verwendet werden, die auf der Leiterplatte mittels eines Schmelzklebers, der in einer speziell geformten Klebespitze, die in einem temperaturgeregelten Lötkolben steckt, geschmolzen wird, fixiert werden: und daß die Enden der Leiterfolie#mit den Lötaugen verlötet werden.