DE3337840A1

DE3337840A1 - Befestiger fuer platten von gedruckten schaltungen

Info

Publication number: DE3337840A1
Application number: DE19833337840
Authority: DE
Inventors: Francis C. St. Charles Ill. Peterson; William G. Elgin Ill. Rodseth; William A. Geneva Ill. Spring
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1983-10-18
Publication date: 1984-04-19
Also published as: GB2129629B; IT1206328B; IT8323339A0; GB8327847D0; CA1211228A; JPS59132193A; FR2534767B1; ES283351Y; US4523883A; GB2129629A; FR2534767A1; ES283351U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Technik der Befestigung von Gegenständen an einer Platte für gedruckte Schaltungen. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Befestigung von Energietransistoren und deren zugeordneten Wärmefallen an aus Fasermaterial hergestellten Platten für gedruckte Schaltungen.

Im allgemeinen sind Platten für gedruckte Schaltungen aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Auf der Oberfläche der Platten liegen große Mengen ziemlich feiner und thermisch empfindlicher Schaltkreisanordnungen. Die Verwendung von allgemein parallel zur Ebene der Platte angeordnetem Fasermaterial neigt zu einer Verringerung der Auswirkungen thermischer Expansion und Kontraktion auf in der Ebene liegende Schaltkreiseinrichtungen. Jedoch wird infolgedessen der thermische Wärmeausdehnungskoeffizient in einer Richtung lotrecht zu der Ebene der Platte bedeutend erhöht. Daher ist die sichere Befestigung von Gegenständen an Platten für gedruckte Schaltungen zu einem Problem geworden. Das Problem ist besonders akut im Falle von Energietransistoren und den ihnen zugeordneten Wärmefallen, da im Interesse einer Ableitung ausreichender Wärmemengen durch die Wärmefalle ein enger und ununterbrochener Kontakt zwischen dem Energietransistor und der Wärmefalle aufrechterhalten werden muß. Dies Problem wird weiter erschwert durch die Tatsache, daß Energietransistoren aufgrund ihrer Auslegung häufigen thermischen Wechselbean-

spruchungen unterliegen. Diese Wechselbeanspruchung verursacht eine Ausdehnung und ein Zusammenziehen benachbarter Materialien, Infolgedessen kann sowohl die thermische als auch die elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Befestigers, welcher die Befestigung von Gegenständen an Platten gedruckter Schaltungen erleichtert und verbessert.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung eines Befestigers, der in der Lage ist, einen thermischen und elektrischen Kontakt zwischen Gegenständen im Umfeld der Platte einer gedruckten Schaltung aufrechtzuerhalten.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in einem Befestiger, der leicht an der Platte einer gedruckten Schaltung befestigt werden kann.

Insbesondere verlängert ein Befestiger gemäß der Erfindung die Lebensdauer eines Energietransistors.

Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäß vorgesehene Befestiger einen leichten Austausch des Energietransistors.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens der Befestigung eines Energietransistors mit einer zugeordneten Wärmefalle an der Platte einer gedruckten Schaltung.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden durch Verwendung eines Befestigers erfüllt, der einen allgemein rohrförmigen Körper aufweist, welcher an einem Ende mit einem Flansch versehen und zur Aufnahme einer Schraube geeignet ist. Der Befestiger hat ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende und ist über einen Teil seiner länge mit einem vieleckigen Querschnitt versehen. Der Flansch ist an dem offenen Ende des rohrförmigen Körpers angeordnet und weist einen einstückig an ihn angeformten Federteller auf, der sich in Richtung von" dem geschlossenen Ende fort weitet. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Flansch Verzahnungen, die den Durchstrom von Lot von einer Seite der Platte der gedruckten Schaltung zur anderen gestatten. Der Befestiger schafft mit seinem einstückig angeformten Federteller ausgezeichnete Einspanncharakteristika innerhalb eines weiten Bereichs thermischer Bedingungen, da der Einschluß von Faserraaterial vermieden wird. Und doch wird die mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Befestiger und der Platte für die gedruckte Schaltung durch die verschiedenen strukturellen Merkmale des im Anschluß hieran beschriebenen Befestigers verbessert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Befestigers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Endansicht des Befestigers gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. h eine Darstellung des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Befestigers bei seiner Verwendung zur Befestigung eines Energietransistors und einer Wärmefalle an der Platte für eine gedruckte Schaltung.

Der Befestiger gemäß der Erfindung wird im allgemeinen bei in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt. Der Befestiger enthält einen rohrförmigen Körper 16 mit einem offenen Ende 12 und einem geschlossenen Ende i4. An seinem offenen Ende ist der Befestiger mit einem Flansch 22 versehen. Der rohrförmige Körper 1.6 hat einen vieleckigen Querschnitt 18, welcher im wesentlichen an dem geschlossenen Ende i4 beginnt und sich über einen erheblichen Teil der Länge des rohrförmigen Körpers erstreckt. Über einen geringeren Abschnitt seiner Länge hat der rohrförmige Körper einen kreisförmigen Querschnitt 20. Der kreisförmige Querschnitt befindet sich in der Nähe des offenen Endes des Befestigers. Der Flansch 22 enthält Verzahnungen 2h, Jede Verzahnung erzeugt eine Zone 25 von verminderter Dicke, wie in Fig. J gezeigt. Der Flansch 22 enthält außerdem einen konischen Federteller 30 und einen Innenflanschabschnitt 26. Der rohrförmige Körper weist Innengewinde 32 und äußere facettierte Schraubflächen 19 auf.

Fig. 3 zeigt die allgemein gekrümmte Querschnittsform des Flansches 22. Der Innenflanschabschnitt 26 ist eine bogen-

.../10

förraige Verlängerung des rohrförmigen Körpers. Die bogenförmige Gestalt des Innenflanschabschnitts erzeugt einen ausgenommenen Bereich oder einen Umfangskanal 29 für den Innenfluß von Luft und Lot während der Reinigungs- und Verbindungsvorgänge. Angrenzend an den Innenflanschabschnitt befindet sich ein bogenförmiger Anschlagabschnitt 28 und bildet eine Verlängerung desselben. Die Verzahnungen 2k "sind intermittierend auf dem Anschlagabschnitt 28 angeordnet und bilden Zuträger oder Kanäle 27 für den Austritt von Flüssigkeiten während des Reinigens und Verbindens. Der konische Federteller 30 bildet eine einstückige im wesentlichen radiale Verlängerung des Anschlagabschnitts 28. Der Federteller 30 erstreckt und weitet sich in axialer Richtung erheblich weiter als der Innenflansch abschnitt 26 von dem geschlossenen Ende des rohrförmigen Körpers fort, um eine elastische Durchbiegung des konischen Federtellers zu ermöglichen. Der Innenflanschabschnitt 26 wirkt daher als ein Anschlag zur Begrenzung der Durchbiegung des konischen Federtellers 30·

Fig. k zeigt den Befestiger in der Umgebung einer Platte für eine gedruckte Schaltung. Der Befestiger 10 wird gemeinsam mit einer Schraube 68 verwendet, um einen Energietransistor 60 und eine Wärmefalle 62 an der Platte 6k für die gedruckte Schaltung zu befestigen. Die Schraube 68 wird durch ein in dem Transistor 60 gebildetes Loch 61 und durch ein in der Wärmefalle 62 gebildetes Loch 63 eingesetzt. Sodann wird die Schraube in das offene Ende 12 des Befestigers 10 eingesetzt.

.../11

Beim Vorwärtsbewegen, der Schraube in die Innengewinde 32 hinein wird der konische Federteller 30 durchgebogen, was eine Einspannbeziehung zwischen dem Kopf 69 der Schraube 68 und dem Flansch 22 verursacht. Der Innenflanschabschnitt 26 verhindert eine übermäßige Beanspruchung des konischen Federtellers 30. Die Wärmefalle 62 und der Tranistor 60 werden in sicherem Kontakt miteinander gehalten, um die richtige Wärmeleitfähigkeit sicherzustellen, wodurch Wärme von dem Transistor 60 über die Wärmefalle 62' vernichtet werden kann. In ähnlicher Weise wird der Energietransistor in festem Kontakt mit dem Kopf 69 und der Schraube 68 gehalten. Dies ist von Bedeutung, weil bei zahlreichen Transistoren ein Anschluß in das Gehäuse des Transistors eingebaut ist, wodurch eine gute elektrische Verbindung des Transistors 6O mit der Platte über die Schraube 68 zu einer bedeutenden Überlegung wird. Der Flansch 22 des Befestigers begünstigt daher die Leistung des Transistors durch Verbesserung sowohl der thermischen als auch der elektrischen Eigenschaften des aus Transistor, Wärmefalle und der Platte für die gedruckte Schaltung bestehenden Einbaus.

Fig. k zeigt auch, wie der Befestiger an der Platte für die gedruckte Schaltung befestigt ist. Der rohrförmige Körper 16 hat Schraubflächen 19» die in der bevorzugten Ausführungsform mit den Verzahnungen 2k fluchten, um den Durchfluß von Flüssigkeiten von einer Seite der Platte zur anderen zu

.../12

fördern. Vor dem Löten kann Druckluft zur Entfernung von Verunreinigungen zur Anwendung kommen, die sich, um den Befestiger herum angesetzt haben. Von den Verzahnungen 2k gebildete Durchgangswege 27 gestatten einen freien Durchfluß von Luft und Lot, wodurch somit eine bessere elektrische und mechanische Verbindung ermöglicht wird.

Bei dem Befestiger gemäß der Erfindung kann durch verschiedene Löttechniken eine elektrische Verbindung zu beiden Seiten der Platte für die gedruckte Schaltung hergestellt werden, jedoch wird dies insbesondere beim Vellenlöten erleichtert. Der Durchfluß von Lot zu beiden Seiten der Platte für die gedruckte Schaltung ist von Bedeutung, weil in zahlreichen Situationen die Schaltkreiseinrichtung 70 auf beiden Seiten der Platte 6k angeordnet ist.

Durch die Ermöglichung des Flusses von Lot zu beiden Seiten der Platte wird auch der Reibungskontakt zwischen dem Lot und der Platte verbessert. Die facettierten Oberflächen 19 des vieleckigen Querschnitts 18 des rohrförmigen Körpers verhindern eine Drehbewegung des Befestigers innerhalb des gehärteten Lotes, das zur Verbindung des Befestigers mit der Platte verwendet wird, da sie mit dem gehärteten Lot in Eingriff kommen. Das Antiumlauf merkmal wird begünstigt durch die Verzahnungen Zk, die auch in das gehärtete Lot eingreifen.

.../13

Es wird auch, in Betracht gezogen, jedoch nicht gezeigt, daß der Abschnitt des Federtellers 30» welcher die ¥ärmefalle berührt, mit Eingriffsmitteln versehen werden könnte, welche die Neigung hätten, eine relative Drehbewegung zwischen dem Befestiger und der Wärmefalle zu verhindern. Dies würde im Sinne einer Bewahrung der Integrität der Lötverbindung bei Entfernung der Schraube wirksam sein.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verzahnungen Zk ein Mittel zur Überwachung der Steifigkeit des konischen Federtellers bilden. Durch Verminderung der Dicke des Flansches 22 an der Zone 25 kann die Steifigkeit der Feder modifiziert und der Durchbiegungsmodus überwacht werden.

Die Verzahnungen 2h haben daher drei verschiedene Funktionen. Erstens, sie gestatten den Durchfluß von Luft und Lot von einer Seite der Platte der gedruckten Schaltung zur anderen um den Befestiger herum. Zweitens, sie bilden ein Mittel zur Steuerung der Steifigkeit und der Feststellung der Durchbiegung des konischen Federtellers. Drittens, sie wirken unterstützend mit bei der Verhinderung eines Umlaufs des Befestigers, da sie den Eingriff des Flansches in das Lot 67 begünstigen.

Es ist außerdem zu beachten, daß der kreisförmige Querschnitt 20 an dem offenen Ende des rohrförmigen Körpers Λβ geeignet ist, den Gewindeschneidvorgang zu erleichtern, durch den Gewinde 32 in dem rohrförmigen Körper gebildet werden. Das

Gewindeschneiden wird erleichtert, weil der Außendurchmesser des kreisförmigen Querschnitts wenigstens so groß ist wie der größte Außendurchmesser des sechseckigen Querschnitts 18. In der bevorzugten Ausführungsform ist der kreisförmige Querschnitt tangential zu den Punkten, welche den Hauptdurchmesser des sechseckigen Querschnitts bilden. Dies begünstigt die richtige Ausrichtung eines Gewindeschneidwerkzeugs, so daß die Gewinde richtig in dem sechseckigen Abschnitt des Befestigers ausgebildet werden können.

¥ährend die Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist doch offensichtlich, daß für Fachleute auf diesem Gebiet zahlreiche Alternativen, Abwandlungen und Veränderungen auf der Hand liegen. Demgemäß soll die Erfindung alle derartigen Alternativen, Abwandlungen und Veränderungen umfassen, die in den Gedanken und Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.

■'\

Claims

Ansprüche :

[1. Befestiger zur Verwendung beim Zusammenbau eines Gegenstandes mit einer eine Öffnung aufweisenden Platte einer gedruckten Schaltung, gekennzeichnet durch a) einen allgemein rohrförmigen Körper, der zum Einsetzen in die Öffnung geeignet ist, b) einen von dem Körper getragenen, radial verlaufenden Flansch, c) Lüftungseinrichtungen zur Ermöglichung einer Entfernung von Fremdkörpern aus Bereichen angrenzend an den Befestiger und zum Durchfluß von Strömungsmittel, das zur Reinigung des Befestigers und zur Verbindung des Befestigers mit der Platte benutzt wird.

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter beim Europäischen Pntentamt neniBPhd PlHnIc AO Hambure, Nr. 05/28 4Θ7 (BLZ 2OO 70000) · Postscheck Harnburg 2842-206
2. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch einen Federteller enthält.
3. Befestiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller konisch und in Richtung von der Platte
fort erweitert ist.
k. Befestiger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch einen ersten Abschnitt unmittelbar angrenzend an den Körper aufweist, der einen Anschlag zur Begrenzung der Durchbiegung des Federtellers vorsieht.
5. Befestiger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungseinrichtung einen durch den genannten ersten Abschnitt gebildeten, auf dem Umfang ausgenommenen Bereich einschließt, der den "Durchfluß von Strömungsmitteln um
den Befestiger herum vorsieht.
6. Befestiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch einen mittleren Anschlagabschnitt zwischen
dem Federteller und dem ersten Flanschabschnitt enthält und die Lüftungseinrichtungen Verzahnungen in dem Arischlagabschnitt enthalten, um einen Strom der Strömungsmittel radial nach außen zuzulassen.
7« Befestiger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Eingriffs-

mittel zur Verhinderung eines Umlaufs des Befestigers innerhalb des zur Verbindung des Befestigers mit der Platte der gedruckten Schaltung verwendeten gehärteten Lotes.
8. Befestiger nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsmittel Abschnitte des Flansches enthält.
9· Befestiger nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsmittel einen .Abschnitt des Körpers mit einem vieleckigen Querschnitt enthält.
10. Befestigereinbau, gekennzeichnet durch die folgenden in Kombination wirksamen Teile: a) eine Platte für eine gedruckte Schaltung, b) einen Energietransistor, c) eine Wärmefalle zur Ableitung der durch den Transistor erzeugten Wärme, d) Befestigungsmittel zum elastischen Festklemmen des Transistors und der Wärmefalle in direktem und ununterbrochenem und ausreichendem Kontakt miteinander zum Widerstand gegenüber häufigen thermischen Arbeitstakten, ohne die thermische und elektrische Konduktivität zwischen ihnen zu beeinträchtigen.
11. Einbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel eine Schraube mit einem Kopf und einen elastischen Federteller enthält, der einstückig mit dem rohrförmigen Körper ausgebildet ist.
12. Einbau nach. Anspruch 10, gekennzeichnet durch Lüftungseinrichtungen zur Ermöglichung einer Entfernung von Fremdkörpern aus Bereichen angrenzend an den Befestiger sowie zum Durchfluß von Strömungsmitteln zur Verwendung bei der Reinigung des Befestigers und zur Verbindung des Befestigers mit der Platte.
13· Verfahren zur'Befestigung eines Energietransistors und einer Wärmefalle an einer Platte für gedruckte Schaltungen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Insteilungbringen des Halses einer Kopfschraube durch eine Öffnung in dem Transistor und in der Wärmefalle, die kleiner ist als der Kopf der Schraube, jedoch größer als der Hals, b) Befestigen eines langgestreckten rohrförmigen Befestigers an einem Teil des Halses, der sich durch den Transistor und die Wärmefalle hindurcherstreckt, wobei der Befestiger an seinem einen Ende einen angeformten Federverriegelungsflansch aufweist, c) Anziehen der Mutter und Schraube, so daß diese Verriegelungseinrichtung den Energietransistor und die Wärmefalle in Klemmeingriff miteinander hält, d) Einsetzen der langgestreckten Mutter in die in der Platte für gedruckte Schaltungen vorhandene Öffnung, e) Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen der Mutter und der Platte für die gedruckte Schaltung, wodurch der Transistor und die Wärmefalle trotz häufiger thermischer Arbeitstakte in engem Kontakt miteinander und mit der Platte für gedruckte Schal -

tungen gehalten werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Herstellung der elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen der Mutter und der Platte für gedruckte Schaltungen ein Wellenlöten beinhaltet.

15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung auf beiden Seiten der Platte für gedruckte Schaltungen hergestellt wird.