DE8809267U1 - Halter für einen Schmelzeinsatz - Google Patents

Description

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Flaßkuhle 6
Postfach 2448
5810 Witten/Ruhr

Anmelderin: Wio'>.mann-Werke GmbH

5810 Witten/Ruhr

Bezeichnung: Halter für einen Schmelzein

satz

Die Erfindung betrifft einen Halter für einen Schmelzeinsatz, der aus zwei Klipps besteht, die jeweils an die Anschlüsse einer Leiterplatte lötbar sind, und in die der Schmelzeinsat2 mit seinen Kontakten einsetzbar ist.

Derartige Halter sind in den unterschiedlichsten Formen bekannt. Neben Haltern mit einer Trägerplatte aus Kunststoff oder Keramik gibt es Klipps, die einzeln mit Hilfe von Lotfüßchen in die Löcher von Leiterplatten eingelötet werden. Die Löcher der Leiterplatten sind von vornherein so gelegt und beabstandet, daß später ein Schmelzeinsatz in die beiden Klipps eingerastet werden kann.

In zunehmendem Maße werden Leiterplatten nach der sogenannten SMD-Technik (Surface Mounted Device) bestückt, bei der die einzelnen elektrischen oder elektronischen Bauteile keine Füßchen oder Drähtchen zum Anlöten mehr aufweisen, sondern an ihrer Unterseite bzw. seitlich Metallbereiche tragen, die unmittelbar auf freiliegende Leiterbereiche der Leiterplatte aufgelötet werden. Dabei unterscheidet man zwei Lötverfahren; beim Schwallbadlöten werden alle Bauteile einer Leiterplatte auf diese

IC äüfytiklebt., und anschließend wird die Leiterplatte in Uberkopflage durch eine Lotwelle geführt. Dabei kommt es ohne weiteres Zutun zu der gewünschten Kontaktierung zwischen den Bauteilen und der Leiterplatte. Bei dem Reflow-Verfahren werden die Bauteile in vorher aufgebrachte, kleinste Mengen von Lötpaste eingedrückt, die die erforderliche Haftung gegen Verrutschen sicherstellt. Anschließend wird die Leiterplatte insgesamt erwärmt, wobei die Lötpaste zu Lot zerfließt.

Die bisherigen Klipps, in die Schmelzeinsatze an Leiterplatten eingerastet werden können, eignen sich nicht für eine SMD-Bestückung ein^f-.r Leiterplatte, da sie die bereits beschriebenen Lötfüßchen tragen. Selbst die Entfernung dieser Lötfüßchen würde noch nicht zu einem Ergebnis führen, da die restliche Gestaltung und vor allen Dingen die Vorfixierung für das Löten nicht gewährleistet ist.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, einen Halter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er für die Bestückung einer Leiterplatte nach SMD-Technik geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß jeder Klipp eine in sich ebene, flach auf der Leiterplatte aufliegende Anlötfläche aufweist, und daß zur Ausrichtung jedes Klipps während des Anlötens der Schmelzeinsatz bereits eingesetzt ist- Selbstverständlich kann

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werden, wegen der rationellen Bestückuny einer Leiterplatte steht jedoch das Einsetzen der Einsatzoriginale in die Klipps im Vordergrund.

Ausführungsformen für das Reflow-Verfahren können besonders einfach gestaltet werden, da nicht der gesamte Halter, der aus den beiden Klipps und dem Schmelzeinsatz besteht, in ein Lotbad eintaucht, sondern lediglich die zwischen den Anlötflächen und der Leiterplatte eingebrachte Lötpaste zum Schmelzen gebracht wird. Es brauchen also inshp.snndfirp. keinfi Vnrkfihrungp.n dafür ge?t-.roffe?n zu wp.rdp.n_; daß es zu keiner Verlötung zwischen dem Schmelzeinsatz und den Klipps kommt. Wenn hingegen eine Ausführung für das Schwallbadverfahren hergestellt werden soll, werden die Klipps außerhalb der Anlötfläche einschließlich eines unmittelbar benachbarten Randbereiches und jeder Kontakt des Schmelzeinsatzes mit einem Lötstopplack oder einer Silikonschicht überzogen, so daß sich an diesen Stellen kein Lot absetzen kann.

Aus Gründen des Korrosionsschutzes und der Kontaktsicherheit sind die Kontakte von Schmelzeinsätzen und auch die Klipps oftmals mit Zinn überzogen. Damit es beim Erwärmen im Schwall^vad oder beim Erwärmen gemäß dem Reflow-Verfahren zwischen jedem Klipp und jedem Kontakt des Schmelzeinsatzes wegen dieser Zinnplattierung zu keiner Verlötung kommt, kann die Kontaktstelle des Klipps mit einer Aluminiumplattierung versehen oder vernickelt sein, wodurch das Anlöten in jedem Fall zuverlässig verhindert wird. Abweichend davon können die Kontakte des Schmelzeinsatzes und die Kontaktstellen der Klipps durch Vergolden, Versilbern oder Vernickeln gegen ein gegenseitiges Anlöten geschützt werden.

Das beim Schwallbadverfahren erforderliche Fixieren des Halters auf der Leiterplatte, die ja in Überkopflage durch das Lotbad geführt wird, kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Entweder hat der Schmelzeinsatz einen Flächenbereich an seiner äußeren Kontur, der dasselbe Niveau einnimmt wie die Anlötflächen der Klipps, oder

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die Anlötflächen jeden Xlipps überschreiten den Leiter bereich der Leiterplatte, der für die Befestigung der Sicherung vorgesehen ist, zumindest in einer Richtung, so daß ein Teil der Anlötfläche auf dem Isolierstoff der Leiterplatte aufsteht; an dieser Stelle kann die Klebung erfolgen.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Im Zuge dieser Erläuterung werden zusätzliche Weiterbildungen der Erfindung vorgestellt. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht bei geschnittener Leiterplatte durch einen Halter gem.

der Erfindung im Zusammenhang mit einem Schmelzeinsatz, der aus einem Glasröhrchen mit zwei Kontaktkappen besteht,
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Figur 2 eine Stirnansicht des Halters gemäß der Figur 1,

Figur 3 eine Draufsicht auf ein Metallband, aus dem ein zum Halter gehöriger Klipp

ausgestanzt wird,

Figur 4 eine Querschnittsansicht durch ein

weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Schmelz

einsatz, dessen Kontakte sich auf ein und derselben Seite befinden und drahtförmig ausgebildet sind,

Figur 5 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der Figur 4,

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Figur 6 eine Stirnansicht eines weiteren

Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Figur 7 eine Draufsicht auf das Ausführungs

beispiel gemäß der Figur 6·

Das in der Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Halters gemäß der Erfindung besteht aus einem Schmelzeinsatz 1, der üblicherweise aus einem Glas- oder Keramikröhrchen mii zwei stirnseitigen Metallkappen als Kontakten 2 besteht. Zur Aufnahme der Kontakte 2 ist der Schmelzeinsatz 1 jeweils in einen Klipp 3 eingesetzt, der hauptsächlich aus einer Spange 4 (Figur 2) und aus einem Fuß 5 besteht.

Die Unterseite des Fußes 5 bildet eine Ari.lötf lache, mit der der Klipp 3 flach auf dem Leiterbereich 7 einer Leiterplatte 6 aufliegt.

In den Figuren 1, 2 und 4 bis 6 sind die Leiterbereiche 1 als Doppelstrich wiedergegeben, auf denen sich das Lot 8 in der durch die Oberflächenspannung bedingten Weise ausbildet. Dabei ergibt sich eine Anhäufung von Lot 8 an den Randbereichen. Es ist jedoch davon auszugehen, daß zwischen der Unterseite jedes Fußes 5 und dem Leiterbereich 7 ebenfalls ein hauchdünner Lotfilm vorhanden ist.

Die aus dem Schmelzeinsatz 1 und den beiden Klipps 3 gebildete Einheit wird beispielsweise cius einem Blistergurt mit Hilfe eines Automaten herausgenommen und auf die vorgegebene Stelle der Leiterplatte 6 aufgesetzt. Diese Einheit muß also nicht nach dem Löten der Klipps 2 erst mit einem Schmelzeinsatz 1 versehen werden, vielmehr befindet sich dieser bereits als Bestandteil des Halters während des Lötens innerhalb der Einheit. Bedingung dabei ist selbstverständlich, daß der zwischen den Kontakten 2 im Inneren verlaufende Schmelzdraht durch die Wärmebehandlung des Anlötens nicht beschädigt wird bzw. den

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Leitübergang zu den Kontakten 2 verliert.

Es wurde eingangs bereits erwähnt, daß bei der Anwendung des Schwallbadlötverfahrens die Kontaktstelle zwischen jedem Klipp 3 und dem Kontakt 2 des Schmelzeinsatzes 1 mit Hilfe eines Lötstopplackes oder eines sonstigen Überzuges geschützt werden muß. Dieser überzug kann bereits im Herstellungsverfahrens jedes Klipps 3 aufgebracht werden. Das Herstellungsverfahren wird insbesondere aus der Figur 3 deutlich. Es sei hervorgehoben, daß die beschriebene Variante zu einem Klipp gemäß der Figur 2 führt, wobei der Zuschnitt in derselben Höhe wiedergegeben ist wie der spätere Klipp in der Figur 2.

Zunächst wird aus einem Metallband 10 durch Stanzen eine Vielzahl von halbfertigen Klipps gebildet, die aus der Spange 4 und dem Fuß 5 bestehen. An der Stelle, an der sich später der Kontakt 2 des Schmelzeinsatzes 1 befindet, ist noch ein Stütz- und Füllstreifen vorhanden, der später bei der Vereinzelung der Klipps durch Stanzen entfernt wird. Die späteren Trennlinien sind durch eine strichpunktierte Linie 11 jeweils markiert.

Nach dem Stanzen der in der Figur 3 wiedergegebenen Form erfolgt das Biegen zur Bildung des Fußes 5, und anschliessend wird beispielsweise eine galvanische Verzinnung vorgenommen. Erst im Anschluß daran erfolgt das Vereinzeln und Freistanzen entlang den Schneidlinien 11. Nun wird der Schmelzeinsatz 1 eingesetzt, woran sich noch eine Verpackung in einen Blistergurt anschließen kann. Bei der Verwendung dieser Einheit für das Schwallbadverfahren wird noch vor dem Verpacken in einen Blistergurt ein Lötstopplack an den Kontaktstellen zwischen jedem Klipp 3 und jedem Kontakt 2 aufgesprüht. Dabei dürfen selbstverständlich die Anlötfläche jedes Fußes 5 und die unmittelbar angrenzenden Bereiche keinen Kontakt mit dem Lötstopplack oder einem Silikonüberzug bekommen.

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Dieselbe Behandlung kann auch für das Reflow-Verrahren eingesetzt werden, wobei jedoch möglicherweise das Ineinanderlaufen der galvanischen Verzinnung des Klipps 3 mit der des Kontaktes 2 nicht ganz verhindert werden kann. Um diesbezüglich vollkommene Sicherheit zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Kontaktstellen mit einer Aluminiumplattierung (nicht dargestellt) zu versehen, so daß es wegen der hochschmelzenden Passivschichten auf dem Aluminium zu keiner Zusammenlötung kommen kann. Falls dabei wegen der Stanzkante die Aluminiumplattierung Tiicht genügend zur Geltung kommt, kann die Kontaktstelle zu einer Lippe 9 (Figur 7) hochgebogen werden, so daß Flächenbereiche, die zuverlässig aluminiumplattiert sind, als Kontaktflächen dienen.

Da die Anwender derartiger Halter eine Verzinnung zumindest des Anlötbereiches fordern, kann auch die Herstellung eines Klipps 3 gemäß den Figuren 1 und 2, beschrieben anhand der Figur 3, folgendermaßen vorgenommen werden:

Das noch ungestanzte Metallband 10 wird partiell mit einem Lötstopplack behandelt, und zwar in dem Bereich oberhalb der gestrichelten Linie in Figur 3. Anschließend wird die in der Figur 3 wiedergegebene Form gestanzt. Nach dem Biegen entlang der gestrichelten Linie zur Bildung des Fußes 5 und der Spange 4 erfolgt eine galvanische Verzinnung im Bereich des Fußes 5. Anschließend wird der Stütz- und Füllstreifen entlang den strichpunktierten Linien 11 entfernt, worauf zwei Klipps auf einen Schmelzeinsatz aufgerastet werden. Die Stanzkanten sind lackfrei, da die Stanzung nach dem Aufbringen des Lackes erfolgt ist. Um an dieser Stelle den übergangswiderstand möglichst gering zu halten,kann eine selektive Versilberung der Kanten erfolgen, wobei der Lötstopplack als Maske dient. Die bereits verzinnten Bereiche tauchen bei der Versilberung nicht in das Silberbad ein; andernfalls müßten sie gesondert geschützt werden.

Für das Schwallbadlötverfahren empfiehlt sich die vorher vorgestellte Reihenfolge der Herstellung. Nach dem Aufstocken der Klipps, .auf-d^n ,S-chme'l^einsatz muß die Kontakt-

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stelle durch partielles Auflackieren eines Lötstopplackes geschützt werden, damit beim Durchfahren der Lotwelle an dieser Stelle keine bleibende Zinnverbindung ent&teht. Einzige Ausnahme bildet eine beidseitige Aluminiumplattierung, die unempfindlich gegen ein Verlöten durch das Schwallbad ist.

Gemäß einer weiteren Alternative kann ein bereits verzinntes Metallband 10 z.B. aus Kupfer eingesetzt werden, das durch das Stanzen entlang der Schnittstellen seine Zinnplattierung verliert. In diesen Bereichen können in galvanischen Bädern unter Abdeckung der verzinnten Bereiche Wi<Ael-, Silber- oder Goldschichten aufgetragen werden, die später die eigentliche Kontaktfläche zu den Kontakten 2 bilden. Die drei genannten Metalle sind gegenüber identischen Metallen unempfindlich aufgrund der wesentlich höheren Schmelztemperatur, wobei Nickel auch gegenüber sehr dünnen Zinnüberzügen beispielsweise an den Kontakten 2 eines Schmelzeinsatzes 1 relativ unempfindlich gegen ein Anlöten ist. Im übrigen kann annähernd jede Plattierung aufgebracht werden, die galvanisch oder durch Walzen oder Drucken aufbringbar ist, wobei bei galvanischem Aufbringen entweder mit Schutzlacken oder galvanischen Aufträgen in Reihenfolge gearbeitet wird oder durch partielles Eintauchen, wenn die Bereiche in dieser Weise leicht getrennt werden können; letzteres ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 der Fall.

In den Figuren 4 und 5 wird ein Halter gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Schmelzeinsatz 1 wi<äder~ gegeben, dessen Kontakte 2 aus verzinnten Kupferdrähten besteht, die zur Flächenvergrößerung außerhalb des Gehäuses flachgedrückt worden sind. Dadurch haben sie eine Kaltverfestigung erfahren, so daß sie quasi als Stifte eines Steckers verwendbar sind.

Hervorzuheben ist noch bei diesem Ausführungabeispiel, daß die Spange 4 jedes Klipps 3 in der funktionsge-

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mäßen Lage an dem Gehäuse des Schmelzeinsatzes 1 anliegt, so daß eine zuverlässige Ausrichtung der Anlötflächen

5 an jedem Fuß gewährleistet ist.

In den Figuren 6 und 7 ist die Bildung eines erfindungsgemMßen Halters unter Verwendung einer weiteren Schmelzeinsatztype wiedergegeben, bei der die Kontakte 2 geradlinig als rechteckförmige Platten aus den Stirnseiten austreten. Die Spange ist im Bereich der Kontaktflächen zu Lippen 9 aufgebogen, so daß sich jeder Kontakt nicht an der durch Stanzen entstandenen Schneidkante sondern an dem Flächenbereich des vormaligen Metallbandes 10 anlegt. Bei dieser Ausführungsform kommen Lackierungen, überzüge oder Plattierungen besonders gut zur Geltung.

Anhand der Figur 7 wird gezeigt, daß sich der erfindungsgemäße Halter auch dann für das Schwallbadverfahren eignet, wenn kein einziger Teil des Halters die Leiterplatte

6 berührt bis auf die Anlötflächen der Füße 5. Für diesen Fall wird nämlich der Fuß so gewählt bzw. werden die Leiterbereiche 7 auf der Leiterplatte 6 so gelegt und ausgewählt, daß sich der Fuß 5 mit seiner Anlötfläche zumindest in einer Richtung über den Rand des Leiterbereiches hinaus erstreckt. Dadurch entsteht an dieser Stelle eine Anklebefläche, die für das Schwallbadlötverfahren benutzbar ist. Im übrigen kann selbstverständlich ein Gehäuse des Schmelzeinsatzes 1 so weit auf das Niveau der Anlötfläche an jedem Fuß heruntergezogen sein, daß eine Anklebung des Schmelzeinsatzes 1 an der Leiterplatte 6 möglich ist. Im Falle der Zerstörung des Schmelzeinsatzes 1 durch eine überspannung oder einen überstrom wird beim Auswechseln diese Klebeverbindung gewaltsam gelöst, was in der Regel leicht gelingt und nicht weiter stört. Der später zum Ersatz eingewechselte Schmelzeinsatz 1 wird dann selbstverständlich nicht angeklebt.

Die wiedergegebenen Ausführungsbeispiele enthalten Merk-

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male, die auch in anderer Kombination verwendbar sind. Zum Beispiel können die in der Figur 7 wiedergegebenen, aufgebogenen Lippen 9 auch in Verbindung mit den anderen AusfUhrungsbeispielen eingesetzt werden, wenn zum Beispiel eine Alumin j i'implattierung als Lothemmung vorgesehen worden ist. Es kommt lediglich darauf an, daß eine handhabbare Einheit aus zwei Klipps 3 und dem Schmelzeinsatz 1 nach dem Schwallbadverfahren oder dem Reflow-Verfahren einsetzbar ist, wobei es zu keiner Verlötung zwischen einem Klipp und einem Kontakt kommen soll. Selbstverständlich können auch die Kontakte 2 beispielsweise bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß den Figuren 6 und 7 plattiert sein, insbesondere aluminiumplattier⁴-, sein, um gegenüber verzinnten Klipps 3 das unbeabsichtigte Anlöten bei der Wärmebehandlung zu vermeiden.

Claims (11)

1. Schutzansprüche

   Halter für einen Schmelzeinsatz, bestehend aus zwei Klipps, die jeweils an die Anschlüsse einer Leiterplatte anlötbar sind und in die der Schmelzeinsatz mit seinen Kontakten einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Klipp (3) eine j &eegr; sich ebene, flach auf der Leiterplatte (6) aufliegende Ar "".öt fläche aufweist, und daß zur Ausrichtung jedes Klipps (3) während des Anlötens der Schmelzeinsatz (1) bereits eingesetzt ist.
2. 2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis auf die Anlötfläche und deren unmittelbar benachbarten Randbereiche jeder Klipp (3) und jeder Kontakt (2) des Schmelzeinsatzes (1) mit einem Lötstopplack oder einem Silikonüberzug versehen ist.
3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle zwischen jedem Klipp (3) und dem zugeordneten Kontakt (2) des Schmelzeinsatzes (1) mit einer Aluminiumplattierung versehen ist.
4. Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Klipp (3) aus einem mit Zinn überzogenen, federharten Metallband (10) besteht.
5. 5. Halter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Klipp (3) gestanzt und dann mit Zinn überzogen ist.
6. 6. Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kontakt (2) des Schmelzeinsatzes (1) im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig ausgebildet ist.
7. 7. Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in de< eingesetzten Lage des Schmelzeinsatzes (1) ein Flächenbereich mit seiner äußeren Kontur dasselbe Niveau einnimmt wie die Anlötflächex» der Klipps (3)
8. 8. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aniötfläche jedes Klipps (3) den Leiterbereich der Leiterplatte (6) zumindest in einer Richtung überschreitet.
9. 9. Halter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aluminiumplattierte Kontaktstelle jedes Klipps (3\ zu einer aus der Ebene des Klipps herausragenden Lippe (9) gebogen ist.
10. 10. Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Schmelzeinsatzes ein Brückenstück insbesondere aus temperaturbeständigem Kunststoff in die Klipps eingesetzt ist.
11. 11. Halter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (2) des Schmelzeinsatzes (1) mit einer Aluminiumplattierung vergehen ist.