DE9413494U1

DE9413494U1 - Anordnung zur Verbindung elektrischer Anschlüsse sowie Vorrichtung zur Vorbehandlung drahtförmiger elektrischer Anschlüsse für eine derartige Anordnung

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Publication number: DE9413494U1
Application number: DE9413494U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-08-22
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2004-08-23

Description

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Beschreibung

Anordnung zur Verbindung elektrischer Anschlüsse sowie Vorrichtung zur Vorbehandlung drahtförmiger elektrischer An-Schlüsse für eine derartige Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung elektrischer Anschlüsse eines elektronischen Bauelements mit Leiterbahnen einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Vorbehandlung drahtförmiger elektrischer Anschlüsse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

In der heutigen Leiterplattenfertigung sind oberflächenmontierte Bauelemente (SMD - Surface Mounted Device) verbreitet, deren elektrische Anschlüsse mit ebenen, an der Oberfläche der Leiterplatte liegenden Anschlußstellen verlötet werden. Eine übliche Form elektrischer Anschlüsse eines oberflächenmontierbaren elektronischen Bauelements ist der sogenannte GuIIwing-Anschluß, bei dem ein Anschlußdraht S-förmig zur seitlich gegenüber dem Bauelementekörper versetzt angeordneten Anschlußstelle hin gebogen ist, so daß er mit dem einen Endabschnitt nahezu parallel zur Leiterplatte aus dem Bauelement ekörper austritt und im Bereich des anderen, vom Bauelementekörper weggerichteten Endabschnitts auf der Anschlußstelle aufliegt. Der auf der Anschlußstelle aufliegende Endabschnitt verläuft dabei ebenfalls nahezu parallel zur Leiterplatte. Die Anschlußdrähte werden vom Bauelementehersteller üblicherweise verzinnt und zur Einhaltung der vorgegebenen Maßtoleranzen durch Stanzen auf die Sollänge gebracht . Auch die Anschlußstelle auf der Leiterplatte ist mit Zinnlot beschichtet. Beim Lötvorgang wird das Zinn auf dem Anschlußdraht sowie auf der Anschlußstelle verflüssigt und verläuft ineinander. Aufgrund der Oberflächenspannung des Zinnlots bildet sich in dem Bereich, in dem sich der Anschlußdraht aufgrund seiner S-förmigen Biegung von der An-

schlußstelle entfernt, eine Hohlkehle, die beim anschließenden Abkühlen bestehenbleibt. Das durch den Stanzvorgang gekürzte Pin-Ende nimmt dabei kein Zinn an, da seine Oberfläche im Bereich der Abscherung nicht mit Zinn vorbeschichtet war. Die Qualität einer solchen Lötstelle ist nur schwer zu bewerten, da sich die Lothohlkehle auf der Innenseite befindet und durch den Anschlußdraht verdeckt wird. Die Breite der Anschlußstelle entspricht etwa der Breite des Anschlußdrahts, so daß die Lothohlkehle im Bereich der Seiten kaum sichtbar ist. Die Weiterentwicklung der Fertigungsprozesse hat zu einer Verringerung des Rasters, in dem sich benachbarte Anschlüsse oberflächenmontierbarer Bauelemente befinden, auf weniger als 0,8 mm geführt. Lothohlkehlen auf der Innenseite von Anschlüssen, die sich in einer Anschlußreihe zwischen anderen Anschlüssen befinden, können somit auch von der Seite nur schwer erkannt werden. Bei kleineren Rasterabständen wird eine visuelle Prüfung dieser Lötstellen sogar unmöglich. Eine Abhilfe wäre eine Bewertung der Lötstellen mit einer Nadel, die von Hand hinter den Anschlußdrähten bis zur betreffenden Hohlkehle geführt wird. Diese Art der Lotstelleninspektion ist aber sehr aufwendig und daher in den meisten Fällen nicht wirtschaftlich. Zudem ist diese Auswertung bei Bauelementen mit mehr als 20 Anschlüssen nicht mehr durchführbar, da sie auf einer Seite nur auf die ersten drei bis vier Lötstellen anwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verbindung elektrischer Anschlüsse eines elektronischen Bauelements mit Leiterbahnen einer Leiterplatte zu schaffen, die eine wirtschaftliche Herstellung und Prüfung von Flachbaugruppen mit oberflachenmontierbaren Bauelementen selbst bei kleinem Rasterabstand der Anschlüsse ermöglicht. Eine zweite Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Vorbehandlung drahtförmiger elektrischer Anschlüsse für eine derartige Anordnung zu erstellen.

Zur Lösung der ersten Aufgabe weist die neue Anordnung der eingangs genannten Art die Merkmale des Anspruchs 1 auf. In den Unteransprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausführungsformen der Anordnung angegeben. Die zweite Aufgabe wird durch die neue Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Lötstelle mit einem Anschlußdraht, dessen Ende durch Benetzung mit einem Flußmittel vorbehandelt wurde,

Figur 2 eine Lötstelle mit einem Anschlußdraht, dessen Endabschnitt durch Biegung vorbehandelt wurde,

Figur 3 eine Draufsicht auf einen Bestückplatz mit alternierend angebrachten Anschlußstellen und 0 Figur 4 eine Vorrichtung zur Biegung der Anschlußdrähte.

Bei der Lieferung elektronischer Bauelemente mit Gullwing-Anschlüssen sind die Enden der Anschlußdrähte meist gestanzt und danach weder bearbeitet noch chemisch behandelt. In Figur 1 ist schematisch eine Lötstelle dargestellt, mit der ein elektrischer Anschluß 1 eines elektronischen Bauelementes 2 mit Leiterbahnen einer Leiterplatte 3 verbunden ist. Der elektrische Anschluß 1 ist als S-förmig gebogener Draht ausgebildet, dessen Endabschnitt 4 nahezu parallel zur Leiter-0 platte 3 verläuft. Vor der Bestückung wurde das Ende 5 des Anschlusses 1 durch Benetzen mit Flußmittel oder durch Verzinnen vorbehandelt. Dadurch hat sich beim Lötvorgang zwischen dem elektrischen Anschluß 1 und einer Anschlußstelle 6, die durch eine Kupferauflage der Leiterplatte 3 gebildet wird und zuvor mit einer Zinnauflage versehen wurde, eine von außen gut sichtbare Hohlkehle 7 gebildet. Diese ist selbst

bei kleinen Rasterabständen der Anschlüsse deutlich sichtbar. Somit kann eine visuelle Lötstelleninspektion effektiv, schnell und wirtschaftlich sinnvoll durchgeführt werden. Eine weitere Hohlkehle 8, die sich aufgrund der Oberflächen-Verzinnung des elektrischen Anschlusses 1 durch den Hersteller bildet, ist auf der Innenseite, d. h. der dem Körper des elektronischen Bauelements 2 zugewandten Seite, durch den Anschluß 1 verdeckt. Eine visuelle Überprüfung der Hohlkehle 8 ist nur beschränkt möglich und erübrigt sich, wenn bereits durch eine visuelle Überprüfung der Hohlkehle 7 eine sichere elektrische Verbindung durch die Lötstelle gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Anschlußstelle bei der erfindungsgemäßen Anordnung schmäler ausgeführt werden kann, da auf die Kontrolle einer Hohlkehle an der Seite des Anschlusses 1, die sich bei einer Anschlußstelle, die breiter als der elektrische Anschluß 1 ist, ausbilden würde, ebenfalls verzichtet werden kann. Dadurch wird die Gefahr einer Zinnbrückenbildung, d. h. eines Kurzschlusses benachbarter Anschlußstellen durch Lötzinn, verringert.

In der Ausführungsform nach Figur 2 ist ein elektrischer Anschluß 9 eines elektronischen Bauelements 10 vor der Bestückung derart gebogen, daß sein Endabschnitt 11 nicht parallel zu einer Anschlußstelle verläuft. Da sein Ende 12 von der Anschlußstelle weg nach oben gerichtet ist, bildet sich unterhalb des Endes 12 eine Hohlkehle 13, die von außen gut sichtbar ist. Eine Vorbehandlung des Endes 12 durch Verzinnen oder Benetzen mit Flußmittel ist in diesem Fall vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zwischen dem Endabschnitt 11 und der Anschlußstelle auf der Leiterplatte etwa 1 bis 10°. Dadurch wird mit wenig Lot bereits eine gut sichtbare Hohlkehle 13 erreicht. Die Biegung des Anschlusses 9 kann preisgünstig mit dem Stanzvorgang bereits beim Hersteller vorgenommen werden.

Die Erwerbskosten für ein derart vorbereitetes elektronisches Bauelement sind zwar für einen Leiterplattenhersteller ge-

ringfügig höher, durch die Zeiteinsparung sowohl bei der Fertigung als auch bei der Qualitätskontrolle wird dieser Aufwand aber mehr als kompensiert. Ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Figur 2 wird auch hier eine geringere Breite der Anschlußstelle möglich und die Gefahr der Zinnbrückenbildung verringert.

Eine weitere Verbesserung wird durch die Anordnung nach Figur 3 erreicht. Anschlußstellen 14 und 15 sind dort nicht in einer Reihe nebeneinander, sondern alternierend gegeneinander versetzt plaziert. Bei dieser Ausführungsform können für Anschlußstellen nach Art der Anschlußstelle 14 kürzere elektrische Anschlüsse und nach Art der Anschlußstelle 15 längere elektrische Anschlüsse Verwendung finden. Es ist aber auch möglich, gleiche elektrische Anschlüsse vorzusehen und diese einheitlich entweder entsprechend Anschluß 1 in Figur 1 oder entsprechend Anschluß 9 in Figur 2 vorzusehen. Die Anschlußstelle 14 würde dann jeweils der rechten Hälfte der in den Figuren 1 oder 2 dargestellten, die Anschlußstelle 15 der linken Hälfte der in den Figuren gezeigten Anschlußstellen entsprechen. Durch diese Anordnung der Anschlußstellen wird die Gefahr der Zinnbrücken minimiert und bei einheitlich ausgeführten elektrischen Anschlüssen jede zweite Lötstelle, bei verschieden langen elektrischen Anschlüssen sogar jede Lötstelle visuell leicht überprüfbar. Obwohl bei einer einheitlichen Ausführung der elektrischen Anschlüsse bei der An-. schlußstelle 14 die Lothohlkehle innen liegt und damit schlecht sichtbar ist, kann eine sichere Verbindung durch die Lötstelle weitgehend gewährleistet werden, wenn beim Biege-0 Vorgang diese Anschlüsse mit ihrer Auflagefläche weiter nach unten zur Leiterplatte hin gebogen werden und lediglich an der äußeren Anschlußstelle 15 eine Sichtprüfung vorgenommen wurde.

In Figur 4 ist eine Vorrichtung dargestellt, die zur Vorbehandlung eines drahtförmigen elektrischen Anschlusses 16 ei-

nes elektronischen Bauelementes 17 durch Biegen geeignet ist. Sie weist eine Saugvorrichtung 18 auf, durch welche das elektronische Bauelement 17 in die Vorrichtung einlegbar ist. Ein Tragelement 19 dient zur horizontalen Ausrichtung des elektronischen Bauelements 17, so daß der elektrische Anschluß 16 etwa auf einer Tischplatte 20 zu liegen kommt. Wenn der elektrische Anschluß 16 beim Einlegevorgang gegen einen Startschalter 21 stößt, wird ein pneumatischer Antrieb 22 betätigt, der eine Schubstange 23 ausfährt. Die Schubstange 23 ist mit einem ersten Keil 24 versehen, dessen schräge Fläche zur Umlenkung der Bewegungsrichtung mit einer schrägen Fläche eines zweiten Keils 25 zusammenwirkt. Der zweite Keil 25 ist an einem Gegenlager 26 befestigt, das sich beim Einlegen des elektronischen Bauelementes 17 unterhalb der Kante der Tischplatte befindet und beim Ausfahren der Schubstange 23 um einen gewissen, dem gewünschten Biegewinkel des elektrischen Anschlusses 16 entsprechenden Betrag über diese Kante angehoben wird. Gleichzeitig wird dann ein Niederhalter 27 um eine Drehachse 28 geschwenkt, um den elektrischen Anschluß 16 0 im Bereich seines Endabschnitts am gewünschten Auflagepunkt an die Tischplatte 20 zu drücken. Eine Feder 29 dient zur Begrenzung der Andruckkraft und ein Endschalter 30 zur Begrenzung des Hubweges des Gegenlagers und damit zur Einstellung der Biegestärke. Nach erfolgtem Biegevorgang wird der pneumatische Antrieb 22 wieder abgeschaltet, so daß die Schubstange 23 zurückfährt und das elektronische Bauelement 17 mit der Saugvorrichtung 18 entnommen werden kann.

Claims

Schutzansprüche

1. Anordnung zur Verbindung elektrischer Anschlüsse (9) eines elektronischen Bauelements (10) mit Leiterbahnen einer Leiterplatte, wobei

- die Leiterbahnen mit ebenen, an der Oberfläche der Leiterplatte liegenden Anschlußstellen versehen sind und

- drahtform!ge elektrische Anschlüsse (9) des Bauelements

(10) zur seitlich gegenüber dem Bauelementekörper versetzt angeordneten Anschlußstelle hin gebogen sind und im Bereich ihres vom Bauelementekörper weggerichteten Endabschnitts

(11) auf der Anschlußstelle aufliegen und mit dieser verlötet sind,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Endabschnitt (11) eines; elektrischen Anschlusses (9) derart vorbehandelt ist, daß das Lot zwischen der Anschlußstelle und dem elektrischen Anschluß (9) eine von außen gut sichtbare Hohlkehle (13) bildet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Ende (5) des drahtförmigen elektrischen Anschlusses (1) durch Verzinnen oder Benetzen mit einem Flußmittel

vorbehandelt ist.
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3. Anordnung nach Anspruch 1 oder" 2, dadurch gekennzeichnet ,

- daß der Endabschnitt (11) des drahtförmigen elektrischen Anschlusses (9) durch Biegen derart vorbehandelt ist, daß das Ende (12) des Anschlusses nach oben von der Anschlußstelle weggerichtet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß im Bereich des Endabschnitts (11) eine 90°-Biegung vorgesehen ist, so daß ein kurzer Teil des Endabschnitts (11) senkrecht nach oben gerichtet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Neigungswinkel zwischen Endabschnitt (11) und der Anschlußstelle auf der Leiterplatte 1 bis 10° beträgt.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß mehrere elektrische Anschlüsse des elektronischen Bauelements in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und

- daß die Anschlußstellen (14, 15) paarweise gegeneinander versetzt sind, so daß das Lot alternierend eine Hohlkehle zwischen der Anschlußstelle (14, 15) und dem elektrischen Anschluß bildet, die an der einen Anschlußstelle (15) von außen gut sichtbar ist und sich an der anderen Anschlußstelle (14) durch den Anschluß verdeckt auf der Innenseite befindet.

7. Vorrichtung zur Vorbehandlung drahtförmiger elektrischer Anschlüsse (IS) für eine Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet,.

- daß sie ein ebenes Tragelement (19) auf einer Tischplatte (20) aufweist zur horizontalen Ausrichtung einer ebenen Grundfläche eines Bauelementegehäuses (17), so daß die Anschlüsse (16) etwa auf der Tischplatte (20) zu liegen kommen,

0 - daß ein Niederhalter (27) vorhanden ist zum Andrücken der Anschlüsse (16) im Bereich ihrer Endabschnitte an die Tischplatte (20) und

- daß ein Gegenlager (26) für die Enden der Anschlüsse (16) vorhanden ist, das zum Biegen der Endabschnitte über die Ebene der Tischplatte (20) hinausragt.