DE3703727A1 - Vorrichtung zur befestigung eines bauelements auf einer printplatte - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist seit langem bekannt, elektrische Schaltungen da­ durch auf Print- oder Leiterplatten oder einer sonstigen geeigneten Unterlage aufzubauen, daß in entsprechender Weise vorbereitete elektrische oder elektronische Bau­ elemente auf der Bauelementenseite einer solchen Print­ platte angeordnet und mit ihren elektrischen Anschluß­ drähten durch Bohrungen der Printplatte hindurchge­ führt werden, wobei diese Bohrungen auf der gegenüberlie­ genden Printplattenseite (Leiterbahnenseite) auf entspre­ chende, beispielsweise durch Kupferkaschierung gebildete Leiterbahnen treffen, so daß die Befestigung des Bauele­ mentes dann dadurch erfolgt, daß an dieser Stelle die An­ schlußdrähte mit den Leiterbahnen verlötet werden, wobei natürlich gleichzeitig die elektrische Kontaktgabe ge­ währleistet ist.

Erleichtert wird die Montage der elektrischen oder elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte durch eine entsprechende, üblicherweise auch automatische Vorberei­ tung, indem die Anschlußdrähte der Bauelemente, also Tran­ sistoren, Chips oder insbesondere auch Widerstände, Kon­ densatoren u. dgl. auf entsprechende Länge abgebogen wer­ den. Man steckt dann einen solchen Widerstand mit seinen beiden abgebogenen Anschlußdrähten durch die entsprechend zugeordneten Löcher der Printplatte, muß dann allerdings auf der Printplattenrückseite die Anschlußdrähte umbie­ gen, da man erst nach dem Umbiegen das Verlöten der An­ schlußdrähte vornehmen kann. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß zum Verlöten die Printplatte umgedreht werden muß und ohne vorher auf der Leiterbahnenseite umge­ bogene Anschlußdrähte würden dann mindestens einige der durchgesteckten Bauelemente wieder herausfallen. Nach dem Verlötungsschritt müssen die Anschlußdrähte dann noch abgeschnitten werden. Dies ist umständlich und natür­ lich auch arbeitsintensiv, wobei bei sehr vielen Anwen­ dungsgebieten solche endmontierten Printplatten, insbe­ sondere wenn sie in Geräte eingebaut werden müssen, die häufigen Erschütterungen oder sonstigen Umgebungs­ einflüssen unterliegen, mit einer Vergußmasse versehen werden, und zwar auf der Bauelementenseite, so daß die auf der Printplatte befestigten elektrischen oder elektro­ nischen Bauelemente von der Vergußmasse, die ein Epoxyd­ harz oder ein ähnliches Material sein kann, überdeckt und geschützt sind.

Der offensichtliche Nachteil bei einer solchen Verarbei­ tung einer Printplatte oder eines Printplattenausschnitts besteht dann allerdings darin, daß die in der Vergußmasse sitzenden Bauelemente nicht mehr herausgelöst werden kön­ nen, nicht nur weil sie von der Vergußmasse überdeckt und daher schwierig aufzufinden sind, sondern weil auch auf der Leiterbahnenseite die umgebogenen Anschlußdraht­ enden ein Herausziehen mindestens erheblich erschweren, wenn nicht ganz verhindern, und zwar auch dann, wenn die ent­ sprechenden Lötaugen freigesaugt werden.

Besonders problematisch sind diese Umstände dann, wenn die Printplatte eines oder mehrere Bauelemente trägt, die mit hoher oder höchster Genauigkeit dimensioniert sein müs­ sen, beispielsweise bestimmte Abgleichwiderstände, die einen ganz genau vorgegebenen Wert aufweisen müssen. Wird bei der Montage einer solchen Printplatte beispiels­ weise mit einem oder mehreren Abgleichwiderständen der Abgleich ungenau vorgenommen, was auch bei bestem Fach­ personal gelegentlich auftritt, oder ergeben sich nachträg­ lich Änderungen oder sonstige, nicht vorher berücksichtig­ te Einflußgrößen wie Temperaturschwankungen, Alterung u. dgl., dann verbleibt bisher die einzige Möglichkeit, den ganzen Printplatten-Baustein wegzuwerfen, also unter Inkaufnahme entsprechend hoher Kosten als Ausschuß zu be­ handeln, auch wenn beispielsweise nur ein einziger Ab­ gleichwiderstand ausgetauscht werden müßte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteilen zu begegnen und eine Vorrichtung zu schaffen, die bestimmten Bauelementen, vorzugsweise Abgleichwider­ ständen auf Printplatten zugeordnet wird und einen (nachträg­ lichen) Austausch dieses Bauelements aus der Printplatte auch dann erlaubt, wenn die Printplatte fertig montiert und gegebenenfalls sogar auf der Bauelementenseite schon die Vergußmasse aufgebracht ist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß eine wirkungsvolle Montagehilfe für auf Printplatten angeord­ nete elektrische Bauelemente, beispielsweise für einen Widerstandsabgleich, geschaffen ist, die das Auswechseln des Bauelements auch bei eingefüllter Vergußmasse ermög­ licht.

Ferner ist vorteilhaft, daß die Abstandshalterung, die das jeweilige kritische Bauelement auf der Printplatte in bestimmter Weise aufnimmt und lagert, auf das Bauelement mindestens eine Klemm-, vorzugsweise aber eine Verra­ stungswirkung ausübt, so daß ein solches "austauschgefähr­ detes" Bauelement in seine Halterung auf der Printplatte eingeschnappt werden kann und durch die Halterung in die­ ser Position fixiert wird. Es ist daher auch nicht notwendig, bei diesem Bauelement vor dem Verlötungsschritt auf der Printplattenrückseite die Anschlußdrahtenden umzubiegen, denn durch das Einrasten oder Einschnappen in die Halte­ rung wird das Bauelement auf jeden Fall festgehalten und auf seinem Platz fixiert. Die Vorbereitung für das Ein­ setzen des Bauelements in die Printplatte kann daher, vorzugs­ weise im automatischen Ablauf, also unter Verwendung be­ stimmter Zurichtmaschinen, so erfolgen, daß schon von diesen Automaten die Anschlußdrähte auf die richtige Länge ge­ schnitten und entsprechend abgebogen werden, so daß nach dem Einrasten in die Halterung die Anschlußdrähte ledig­ lich um ein solches Stück über die Printplattenrückseite (Leiterbahnenseite) herausragen, daß ein einwandfreies Verlöten möglich ist. Dies ist von erheblichem Vorteil, da sich hierdurch eine preisgünstigere Fertigung er­ gibt, es braucht nachträglich nicht abgebogen zu werden und der Schneideschritt des abgebogenen und verlöteten Bauelementanschlußdrahtes entfällt völlig.

Vorteilhaft ist ferner, daß die Abstandshalterung für das kritische Bauelement so ausgelegt ist, daß es mindestens das Bauelement selber, also dessen Hauptkörper, über der Vergußmasse hält, so daß dann, wenn ein Austausch vorge­ nommen werden muß, lediglich auf der Printplattenrück­ seite die Lötaugen freigesaugt und dann von der Bauele­ mentenseite aus durch Erfassen des Bauelements, gegebe­ nenfalls mit einem entsprechend ausgebildeten Instrument, dieses von seiner Position abgezogen werden kann. Ein solches Abziehen ist möglich, unabhängig davon, ob die Anschlußdrähtchen des kritischen Bauelements von Ver­ gußmasse umgeben sind oder nicht, wobei eine vorteilhafte Ausführungsform vorliegender Erfindung darin besteht, für diese Anschlußdrähtchen Führungskanäle vorzusehen, die Einführungshilfen bilden und die entweder ein Zusetzen mit Vergußmasse in diesem Bereich verhindern oder auch so ausgebildet werden können, daß die Vergußmasse die Füh­ rungskanäle für die Anschlußdrähte ausfüllt, diese aber aus der Vergußmasse beim Ziehen am Bauelement Problem­ los herausgezogen werden können. Es bleiben dann offene Kanäle zurück, in die dann ein anderes, richtig abgegli­ chenes oder gewünschtes Bauelement eingeführt und in der üb­ lichen Weise befestigt und verlötet werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Abstandshalters in Ver­ bindung mit einem üblichen Vergußrahmen bei einer Print­ platte, wobei der Abstandshalter als einstückiges Teil des Vergußrahmens ausgebildet ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Befestigungsvorrichtung für ein kritisches Bau­ teil auf einer Printplatte, die ein Austauschen des Bauteils auch nach Einbringen der Vergußmasse ermöglicht, in einer Teilschnittdarstellung im Längsschnitt und

Fig. 2 die Befestigungsvorrichtung der Fig. 1 in einer Quer­ schnittdarstellung längs der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 zum besseren Verständnis eine Draufsicht auf einen Printplatten-Baustein mit Vergußrahmen, der in einem bestimmten Bereich die Abstandshalterung für das kritische Bauteil bildet.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, bei einer mit verschiedenen Bauelementen bestückten Print­ platte eine Problemlose Austauschmöglichkeit für ein "aus­ tauschkritisches" Bauelement vorzusehen, indem an der Printplatte, vorzugsweise in einstückiger Ausbildung eines der Printplatte zugeordneten Vergußrahmens ein Abstands­ halter angeordnet wird, der das kritische Bauteil über dem Niveau der aufzubringenden Vergußmasse hält und gleichzeitig dafür sorgt, daß das Bauteil mit seinen Zuleitungsdrähten maßgerecht bis zur Printplattenrückseite geführt und auf der Bauelementenseite eingerastet, jedenfalls festgehal­ ten werden kann, was für den nachfolgenden Lötvorgang wichtig ist.

In der Darstellung der Fig. 1 ist die Printplatte mit 10 und die von ihr ausgehende bzw. an ihr angeordnete Ab­ standshalterung mit 11 bezeichnet. Die Abstandshalterung kann ein separates, auf der Printplatte aufzusetzendes und gegebenenfalls mit ihr entsprechend zu verbindendes separates Bauteil, beispielsweise ein auf die Leiterplatte 10 aufgebrachtes Kunststoffteil sein; sie kann aber auch ein einstückiges Teil eines sich auf der Leiterplatte befindenden Vergußrahmens sein und ist es bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel auch mit Vorzug.

Der Vergußrahmen ist in Fig. 3 mit 12 bezeichnet und besteht üblicherweise aus einer kastenförmigen Grundstruktur mit in bestimmten Bereichen gegebenenfalls offenen Bodenplat­ te und einer Umrandung, die geschlossen ausgebildet ist und bis zu einer bestimmten Höhe reicht; diese Umrandung ist in Fig. 3 mit 12 a bezeichnet und dient beim Vergießen der Printplatte der Aufnahme der zunächst noch flüssigen Vergußmasse, die, wie für sich gesehen bekannt, die auf der Bauelementenseite angeordneten elektrischen oder elektronischen Bauelemente und Bauteile umgibt und über­ deckt, nach dem Aushärten gleichzeitig schützt und fixiert. Die Vergußmasse ist vorzugsweise ein elastischer Poly­ urethan-Formstoff; in den Fig. 1 und 2 ist sie mit 13 be­ zeichnet, und die Höhe oder das Niveau, bis zu welcher die Vergußmasse in den Vergußrahmen eingefüllt ist, mit 14.

Der grundsätzliche Aufbau der Abstandshalterung ist so beschaffen, daß bei der Montage ein problemloses Einführen der Anschlußdrähte des kritischen, insofern also aus­ tauschgefährdeten Bauteils und eine sichere Fixierung des Bauteils in vorgegebener Höhe und auch gegen ein Her­ ausfallen beim Umdrehen der Printplatte, etwa zum Verlöten der Anschlußdrähtchen auf der Rückseite, möglich ist. Es sei daher schon an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die im folgenden erläuterten Einzelelemente der Ab­ standshalterung lediglich bevorzugte Ausgestaltungen sind und den erfindungsgemäßen Rahmen nicht in dieser Hinsicht einschränken.

Bei dem Ausführungsbeispiel sind zwei säulenförmige Ein­ führungshilfen 15 a, 15 b für die Anschlußdrähte vorgesehen, zwei mittlere Abstützungen 16 a und 16 b, auf denen das kritische Bauelement 17 aufliegt, sowie auf der einen Seite des Bauelements ein Gegenhalter 18 und auf der anderen, diesem gegenüberliegenden Seite ein Haltesteg 19, vorzugs­ weise mit einer Rastnase 20.

Man erkennt, daß auf diese Weise eine das kritische Bauele­ ment 17 allseitig in der vorgegebenen Position fixierende Halterung gebildet ist, wobei die beidseitigen säulenar­ tigen Einführungshilfen jeweils eine innere Durchtritts­ bohrung 20 für den zugeordneten elektrischen Anschlußdraht 21 a bzw. 21 b des Bauelements, in diesem Falle Abgleichwi­ derstands, aufweisen, die sich nach oben trompeten- oder kegel­ förmig, wie bei 22 gezeigt, zur Erleichterung der Einfüh­ rung erweitert.

Eine solche, das kritische Bauelement fixierende Ab­ standshalterung ermöglicht als Montagehilfe etwa für einen Widerstandsabgleich die problemlose Befestigung von vorge­ schnittenen und vorgebogenen Bauelementen, beispielsweise Widerständen für den Abgleich, wobei das Bauelement 17 mit seinen beiden in der richtigen Abstandsbeziehung zum Bauelement und zueinander sowie zu den Durchführungskanälen 20 vorgebogenen und auch schon auf Länge geschnittenen Anschlußdrähten einfach in die Halterung von oben eingeführt und unter Zurückweichen der Rastnase 20 eingeklipst und verrastet wird. Der verbleibende Montageschritt betrifft dann lediglich noch das Verlöten der Anschlußdrähte auf der Leiterplattenrückseite, wie bei 23 gezeigt.

Ist die Abstandshalterung 11, hier mit ihren Einzelelemen­ ten 15 a, 15 b, 16 a, 16 b, 18 und 19 Teil eines auf der Print­ platte 10 aufgebrachten Vergußrahmens 12, dann kann nach der erfolgten Montage auch der restlichen Bauelemente auf der Printplatte die Vergußmasse 13 eingebracht und bis zur Höhe 14 aufgefüllt werden. In der Darstellung der Fig. 3 ist die Abstandshalterung in der linken unteren Ecke angedeutet; ihre Teilelemente sind einstückige, nach oben gerichtete Fortsätze des Vergußrahmens 12.

Man erkennt bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, daß die Höhe 14 der eingefüllten Vergußmasse (elastischer Polyurethan-Formstoff) die Höhe der beidseitigen säulenartigen Einführungshilfen 15 a, 15 b nicht übersteigt, so daß es alternativ möglich ist, wie hier dargestellt, daß die Vergußmasse nicht in die inneren Durchtrittskanäle der Einführungshilfen eindringt.

Es ist aber auch möglich, lediglich die inneren Abstützun­ gen 16 a, 16 b, die hier die Form von senkrecht nach oben ra­ genden Stegen des Vergußrahmens aufweisen, noch weiter nach oben zu positionieren mit entsprechender Verlänge­ rung auch des Gegenhalters 18 und des Haltestegs 19, so daß die Vergußmasse auch in die Durchtrittskanäle 20 eindringt; ein solches Eindringen ist allerdings auch durch kapillares Hochziehen und Eindringen von anderer Stelle möglich, ohne die soeben erwähnten Dimensionsänderungen der Ab­ standshalterungselemente. Ein Auffüllen auch der Durchtritts­ kanäle 20 für die elektrischen Anschlußdrähte 21 a, 21 b und damit ein Umgeben derselben ebenfalls mit Vergußmasse ist jedenfalls unkritisch, da die Abstandshalterung den eigentlichen Widerstandskörper, allgemein also das Bauele­ ment oberhalb des Vergußmassenpegels hält und die An­ schlußdrähte auch problemlos aus der Vergußmasse in den Ein­ führungshilfen herausgezogen werden können, nachdem auf der Rückseite die Lötaugen 23 freigesaugt worden sind. Ein Auswechseln des Bauteils bei eingeführter Vergußmasse ist daher jederzeit, auch nach vollständiger Montage und gegebenenfalls Einbau des Printplatten-Bausteins in ein Gerät, also nachträglich möglich.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Befestigung eines gegebenenfalls aus­ zutauschenden oder zu ersetzenden elektrischen oder elektronischen Bauelements, insbesondere Abgleichwi­ derstand, an einer Print- oder Leiterplatte, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von der Printplatte (10) ausgehend eine Abstandshalterung (11) vorgesehen ist, die das Bau­ teil (Abgleichwiderstand 17) in vorgegebener Höhe über der Printplatte (10) fixiert, wobei dessen elektri­ sche Anschlußdrähte (21 a, 21 b) bis zur gegenüberlie­ genden Leiterbahnenseite der Printplatte (10) nach un­ ten geführt und dort verlötet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung ein auf der Printplatte aufgebrachtes, separates Kunststoffteil für die Bau­ elementpositionierung ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung (11) mit ihren Teilelementen ein einstückiges Teil eines mit der Printplatte verbundenen Vergußrahmens (12) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstandshalterung (11) das Bau­ element von unten tragende und im Abstand zur Print­ platte haltende Abstützungen (16 a, 16 b) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungen nach oben gerichtete, stegartige Erstreckungen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halterung (11) Verrastungs­ mittel (19, 20) für das Bauelement (Abgleichwider­ stand 17) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrastungsmittel aus einem Haltesteg (19) mit Rastnase (20) bestehen und daß dem Haltesteg (19) ge­ genüberliegend auf der anderen Seite des Bauelements ein Gegenhalter (18) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Einführungshilfen (15 a, 15 b) für die elektrischen Anschlußdrähte des Bauelements vorge­ sehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungshilfen säulenartige, von der Print­ platte ausgehende und in Richtung auf das Bauelement (17) verlaufende Erstreckungen sind, mit inneren Durch­ trittskanälen (20) für die Durchführung der Anschluß­ drähte (21 a, 21 b) bis zur Printplattenrückseite.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungshilfen erweiterte Einlaßöffnungen aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandshalterung bzw. deren Elemente in der Höhe so bemessen sind, daß das Bauelement ober­ halb des Vergußmassenniveaus gehalten ist.