DE3236229A1 - Vorrichtung und verfahren zum befestigen von baugruppen mit integrierter schaltung auf einer gedruckten schaltungsplatte - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum befestigen von baugruppen mit integrierter schaltung auf einer gedruckten schaltungsplatteInfo
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Description
PATENTE WALTE.
Dipl.-ing. A. Wasmeier
it.
Dipl.-lng. H. Graf
Zugelassen beim Europäischen Patentamt · Professional Representatives before the European Patent Office
Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg 1
An das
Deutsche Patentamt
Zweibrückenstraße 12
8000 München 2
D-8400 REGENSBURG GREFLINGER STRASSE 7 Telefon (09 41) 5 47 53 Telegramm Begpatent Rgb.
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I/p 10.952
Tag
Date
Date
29. September 1982 W/J a
Anmelder: International Computers Limited
ICL House, Putney, London SW15 ISW England
Titel:
Vorrichtung und Verfahren zum Befestigen von Baugruppen mit integrierter Schaltung auf einer
gedruckten Schaltungsplatte.
Priorität
Großbritannien Nr. 8129896 vom 2. Oktober 1981
Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 839 300 Postscheck München (BLZ 700100 80) 893 69-801
Gerichtsstand Regensburg
Vorrichtung und Verfahren zum Befestigen von Baugruppen mit
integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schalungsplatte
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befestigen von
Baugruppen mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungsplatte entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1
sowie auf eine Vorrichtung zum Befestigen einer Baugruppe mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungsplatte
nach dem Oberbegriff des Anspruches 4.
Baugruppen mit integrierter Schaltung haben üblicherweise eine große Anzahl von eng beabstandeten Anschlüssen, die mit
Stromleitern auf der gedruckten Schaltungsplatte verbunden werden müssen. Wenn herkömmliche gelötete Verbindungen verwendet werden, ist die Auswechslung einer Baugruppe, die beispielsweise
dadurch erforderlich wird, daß die Baugruppe schadhaft geworden ist, schwierig und zeitraubend, insbesondere
wegen der großen Anzahl von Unterbrechungen, die gleichzeitig vorgenommen werden müssen. Ein derartiger Vorgang des Ablötens
kann die gedruckte Schaltungsplatte beschädigen und die Baugruppenanordnung unbrauchbar machen.
Es ist bereits bekannt, zwischen Träger- oder Verbinder Vorrich- tungen vorzusehen, die Federkontakte aufnehmen,
welche mit den Anschlüssen der Baugruppe in Eingriff kommen und so geschaltet sind, daß sie eine Kontaktgabe mit Stiften
ergeben, die ihrerseits mit der gedruckten Schaltungsplatte verlötet sind. Auf diese Weise kann eine Baugruppe nach Art
eines Buchsenverbinders auf einfache Weise ersetzt werden. Ein Nachteil bei der Anwendung lötfreier Verbindungen besteht
jedoch darin, daß die Betriebssicherheit geringer wird, da
lötfreie Verbindungen im allgemeinen weniger zuverlässig arbeiten als Lötverbindungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß diese
Nachteile überwunden werden.
Gemäß der Erfindung wird dies mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 sowie mit einer
Vorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches erreicht.
Bei vorliegender Erfindung werden die Vorteile der zuverlässigen Arbeitsweise von Lötverbindungen mit praktisch der
gleichen Einfachheit und Geschwindigkeit der Trennung erreicht wie dies für Verbindungen möglich ist, die durch Druck allein
hergestellt werden.
Ein weiterer Vorteil nach vorliegender Erfindung besteht darin, daß die Funktionsprüfung ausgeführt werden kann, bevor die
Kontaktelemente mit den Kontaktflächen des Chipträgers verlötet
werden. Beispielsweise kann, nachdem der Druckrahmen angehoben worden ist, um die Kontaktelemente mit den Kontaktflächen in
Eingriff zu bringen, die Chipabstützanordnung auf der gedruckten
Schaltungsplatte befestigt und damit verbunden werden.
Somit kann bei dieser Stufe die gesamte Schaltplattenanordnung geprüft werden und es können fehlerhafte Teile vor der Durchführung
des Lötvorganges ausgeschieden werden.
Das Druckbauteil kann auf dem Abstützbauteil so befestigt sein, daß es eine Gleitbewegung ausführt, oder aber es kann als.
lösbares Anklemmbauteil ausgebildet sein. Zur Betätigung des Druckbauteiles kann eine mechanische Vorrichtung verwendet
werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Nachstehend wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Befestigen einer Baugruppe mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß der Erfindung in Form
eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, teilweise herausgebrochen j um die Wirkungsweise sichtbar zu
machen,
Fig. 2 eine Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 3a bis 3e abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Abstützanordnung 1 mit
integrierter Schaltung dargestellt, die einen Kontaktelementrahmen 2 mit einem erhabenen Teil 3 aufweist. Die Kontaktelemente
4, die aus Federmaterial, z.B. Phosphorbronze bestehen, sind in Schlitzen 5 in dem erhabenen Teil 3 der
Abstützung 1 angeordnet. Die Kontaktelemente 4 sind so ausgebildet,
daß sie einen von den Schlitzen 5 nach außen verlaufenden rampenförmigen Teil 6 und einen oberen Teil mit einem
umgebogenen Ende 7 ergeben. Einige der Kontaktelemente 4 sind aus Gründen der besseren Übersicht weggelassen. Die Kontaktelemente
4 sind so nach außen federnd angeordnet, daß die umgebogenen Enden 7 von der Oberfläche des erhabenen Teiles
abstehen. Die entgegengesetzten Enden der Kontaktelemente 4 verlaufen innerhalb von Aussparungen 8 durch den Rahmen 2
hindurch und enden in Stiften 9, die in Löcher in den Stromleitern
einer gedruckten Schaltungsplatte einsetzbar sind. Die Stifte 9 ergeben, wenn sie mit den Stromleitern verlötet sind,
Verbindungen und dienen auch zur Abstützung der Anordnung 1 auf der gedruckten Schaltungsplatte.
Ein die Kontaktelemente haltender Rahmen 10, der Dübel 11
(einen an jeder Ecke) aufnimmt, ist mit der Abstützanordnung befestigt. Der Rahmen 10 kann z.B. aus formgepreßtem Kunst-
stoffmaterial bestehen, u/obei die Dübel 11 einstückig ausgebildet
sind. Ein Druckbauteil in Form eines Rahmens 12, der
ebenfalls aus Kunststoffmaterial formgepreßt sein kann, weist an jeder Ecke ein Loch zum Eingriff mit den Dübeln 11 auf. Die
Dübel 11 sind in den Löchern im Gleitsitz geführt, damit der Druckrahmen 12 an den Dübeln nach oben und unten bevi/egt «/erden
kann.
Eine Baugruppe 13 mit integrierter Schaltung weist einen
zuleitungsfreien Chipträger 14 und einen innerhalb befestigten
Chip mit integrierter Schaltung auf. Nicht dargestellte Verbindungen von dem Chip 15 sind an Kontaktflächen 16 herausgeführt,
die um den Umfang des Chipträgers 14 herum angeordnet sind. Der Abstand derartiger Kontaktflächen kann z.B. 0,5 mm
betragen. Schlitze in den Rändern des Chipträgers 14 erstrecken sich durch die Kontaktflächen 16 und sind im gleichen Abstand
wie die Schlitze 5 in der Abstützanordnung 1 versetzt. Somit sind die Schlitze 5, die Kontaktflächen 16 und die Schlitze 17
alle um den gleichen Abstand versetzt.
Im Betrieb wird der Druckrahmen 12 in die unterste Position gebracht, wie durch A angedeutet; in dieser Position liegt der
Druckrahmen unterhalb der Rampen 6 der Kontaktelemente 4. In dieser Position können die Kontaktelemente 4 frei nach außen
federn, so daß ihre Enden 7 sich von der Oberseite des erhabenen Teiles 3 der Anordnung 1 abheben. Der Chipträger 14 wird
auf die Oberseite des erhabenen Teiles 3 aufgesetzt, wobei die Schlitze 17 des Chipträgers und die Schlitze 5 der Abstützanordnung
1 ausgerichtet sind. Der Druckrahmen 12 wird dann angehoben, wie durch die strichpunktierte Linie des Rahmens bei
B angedeutet, wobei ein Eingriff mit den Rampenteilen 6 der Kontaktelemente 4 während der Aufwärtsbewegung stattfindet,
damit die oberen Enden der Kontaktelemente 4 in die Schlitze 5 und 17 hineinbewegt werden, wodurch die Enden 7 in Eingriff mit
den Kontaktflächen 16 auf dem Chipträger 14 kommen. Die Enden 17 der Kontaktelemente 4 können nunmehr mit den Kontaktflächen
16 verlötet werden. Der Druckrahmen 12 wird nach dem Löten in
der angehobenen Position gehalten und dient dann der Entlastung
der Beanspruchung auf die gelöteten Verbindungen, die durch die Federkontaktelemente 4 aufgebracht werden kann. Schließlich
kann die Anordnung auf der gedruckten Schaltungsplatte befestigt werden.
Wenn es dann notwendig ist, den Chipträger 4 beispielsweise
aufgrund eines Fehlers im Chip 15 zu entfernen, wird der
Druckrahmen 12 in seine unterste Position bewegt, und die Kontaktelemente 4 werden durch Zuführen von Wärme, die die
Lötverbindung zum Schmelzen bringt, von den Kontaktflächen
federnd wegbewegt, so daß ein einfaches Entfernen des Chipträgers möglich ist. Die Wärmeeinwirkung auf die gelöteten
Verbindungen kann entweder insgesamt oder individuell, z.B. durch ein Löteisen, aufgebracht werden.
Bei einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung nach
Fig. 2 gehen die Kontaktelemente anstatt von der Unterseite der
Chipabstützvorrichtung 1 zur Ausbildung von Kontaktstiften
von den Seiten der Abstützanordnung aus, damit Leiter 18
entstehen, die an der Oberfläche der auf einer gedruckten Schaltungsplatte aufgebrachten Stromleiter angelötet werden
können.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der Kontaktflächen bzw. Kontaktplatten 19 auf
den Seiten des Chipträgers 14 anstatt auf der Oberseite
ausgebildet sind. Der Gleitdruckrahmen 12 arbeitet in gleicher Weise wie vorbeschrieben, damit die Kontaktelemente 4 in
Kontakt mit den an der Seite befestigten Kontaktflächen 19 gebracht werden.
Die Fig. 3c, 3d und 3e zeigen eine andere Ausführungsform der
Erfindung, bei der ein anderer Druckrahmen verwendet wird. Der abgeänderte Druckrahmen 20 ist ein lösbarer Anklemmrahmen, der
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auf die Anordnung 1 abgesenkt wird. Der Rahmen 20 ist in der
dargestellten Weise mit einem gekrümmten Profil geformt, das
mit den Kontaktfedern in Eingriff kommt und beim Absenken des Rahmens die Kontaktfedern in Kontakt mit den Kontaktflächen 19
drückt. Im Rahmen 20 sind, wie in Fig. 3e dargestellt, Schlitze 21 vorgesehen, die mit dazu beitragen, die Kontaktelemente im
Abstand zueinander ausgerichtet zu halten. Der Rahmen 20 wird in der abgesenkten Position belassen, um eine Entlastung der
Beanspruchung für die gelöteten Verbindungen in gleicher Weise
vi/ie in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel zu erzielen.
Im Rahmen vorliegender Erfindung sind Abänderungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich. Zum Beispiel kann es
zweckmäßig sein, eine mechanische Vorrichtung zum Anheben oder Absenken des Druckrahmens zu verwenden. Eine derartige mechanische
Vorrichtung kann beispielsweise ein Hebel oder eine durch Nocken betätigte Vorrichtung sein.
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Leerseite
Claims (7)
1.) Verfahren zum Befestigen einer Baugruppe mit integrierter
Schaltung auf einer gedruckten Schaltungsplatte, wobei die Baugruppe mit integrierter Schaltung eine Vielzahl von
stromleitenden Anschlüssen zum Verbinden mit Stromleitern auf der gedruckten Schaltungsplatte besitzt, indem ein
Abstützbauteil mit einer Vielzahl von Kontaktvorrichtungen so ausgebildet wird, daß jeweils eine Kontaktvorrichtung in
der Nähe eines jeden stromleitenden Anschlusses positioniert
wird, wobei jeder der Kontakte nachgiebig so vorgespannt wird, daß in einer ersten Relativposition zwischen den
stromleitenden Anschlüssen der Baugruppe mit integrierter Schaltung und der Kontaktvorrichtung letztere nicht elektrisch
mit den stromleitenden Anschlüssen verbunden wird,
und in einer zweiten Relativposition dazwischen ein elektrischer Kontakt gebildet und zwischen den stromleitenden
Anschlüssen und der Kontaktvorrichtung aufrechterhalten
wird, wobei die Kontaktvorrichtung mit einem bestimmten der
Stromleiter auf der gedruckten Schaltungsplatte verbunden
wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Vorrichtung
ein Druck auf die Kontaktvorrichtung ausgeübt wird, um die elektrische Verbindung herzustellen, daß jede der Kontaktvorrichtungen
mit dem bestimmten Stromleiter der gedruckten Schaltungsplatte elektrisch verbunden wird, daß die Vorrichtung
zum Ausüben des Druckes so betätigt wird, daß die Kontaktvorrichtung entgegen der Nachgiebigkeit in elektrischen
Kontakt mit den stromleitenden Anschlüssen bewegt und jede Kontaktvorrichtung mit dem zugeordneten stromleitenden
Anschluß verlötet wird, daß der den elektrischen Kontakt ergebende Druck auf die Kontakte im Anschluß an den Lötvorgang
aufrecht erhalten wird, und daß immer dann, wenn es erforderlich ist, die Kontakte abzulöten, der Druck vor dem
Ablöten entfernt wird, so daß im Anschluß an einen Ablötvorgang
die Nachgiebigkeit der Kontaktvorrichtung automa-
tisch bewirkt, daß jede abgelötete Kontaktvorrichtung von dem zugeordneten stromleitenden Anschluß bei dessen Ablötung
wegfedert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Ausüben des Druckes auf die Kontaktvorrichtung
zur gleitenden Bewegung zu/ischen der den Druck ausübenden
Position und der den Druck freigebenden Position verschiebbar befestigt, ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Baugruppe mit integrierter Schaltung funktionsmäßig
vor dem Lötvorgang geprüft wird, indem die den Druck ausübende Vorrichtung einen Druck auf die nachgiebig
vorgespannten Kontakte ausübt, daß die entsprechenden Prüfvorgänge auf die Baugruppe angewendet werden, daß bei
Auftreten eines Fehlers die den Druck ausübende Vorrichtung so betätigt wird, daß die elektrischen Kontakte freigegeben
werden können und damit die Baugruppe entfernt werden kann, und daß im Falle eines einwandfreien Betriebes der Lötvorgang
durchgeführt wird.
4. Vorrichtung zur Befestigung einer Baugruppe mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungsplatte, wobei die
Baugruppe mit integrierter Schaltung eine Vielzahl von stromleitenden Anschlüssen zum Verbinden mit Stromleitern
auf der gedruckten Schaltungsplatte besitzt, gekennzeichnet durch ein Abstützbauteil (1) zur Aufnahme der Baugruppe (13)
mit integrierter Schaltung, eine Vielzahl von Kontaktelementen (4) zum elektrischen Verbinden mit den stromleitenden
Anschlüssen (16), die auf dem Abstützbauteil (1) befestigt sind, wobei jedes der stromleitenden Elemente so positioniert
ist, daß es in der Lage ist, mit einem zugeordneten stromleitenden Anschluß der Baugruppe mit integrierter
Schaltung zusammenzuarbeiten, wobei die Kontaktelemente in einer Richtung von dem Kontakt mit dem zugeordneten An-
Schlüssen «/eg nachgiebig vorgespannt sind, und eine Vorrichtung
(12) zum selektiven Ausüben eines Druckes auf die Kontaktelemente (4), so daß sie in Kontakt mit den zugeordneten stromleitenden Anschlüssen (16) gedruckt werden, um
ein Verlöten der Kontaktelemente mit den stromleitenden
Anschlüssen zu erleichtern und nach dem Verlöten die
Spannung an den verlöteten Stellen wegzunehmen, wobei die Vorrichtung (12)" von den Kontakte!ementen (4) weg so verschiebbar
ist, daß beim Verschmelzen der gelöteten Stellen
die Kontaktelemente in der Lage sind, sich von den stromleitenden Anschlüssen weg zu bewegen,damit ein Entfernen der
Baugruppe mit integrierter Schaltung von der gedruckten Schaltungsplatte erleichtert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (12) zum selektiven Ausüben eines Druckes auf
die Kontaktelemente (4) gleitend zwischen der den Druck ausübenden Position und der keinen Druck ausübenden Position
befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (12) zum selektiven Ausüben eines Druckes auf
die Kontaktelemente (4) eine Anklemmanordnung aufweist und einen Rahmen (20) mit einem gekrümmten Profil besitzt, der
fortschreitend mit den nachgiebig vorgespannten Kontaktelementen während der Befestigung der Anordnung in Eingriff
gebracht werden kann, wodurch ein Druck auf die Kontakte ausgeübt wird, wenn das gekrümmte Profil fortschreitend in
Eingriff damit kommt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die stromleitenden Anschlüsse (16) auf den Seitenwänden des Abstützbauteiles (1) vorgesehen sind.
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