FI89662C - Kopplingsfotsystem foer ytmonteringskomponenter, ytmonteringskomponent och monteringsfoerfarande foer dessa - Google Patents

Description

8966,:

Pintaliitoskomponenttien kytkentäjalasto, pintaliitoskomponentti ja niiden asennusmenetelmä Kopplingsfotsystem för ytmonteringskomponenter, 5 ytmonteringskomponent och monteringsförfarande för dessa

Keksinnön kohteena on elektroniikan pintaliitostekniikassa käytettävien 10 pintaliitoskomponenttien kytkentäjalasto, jonka kytkentäjalat käsittävät kytkentäpiikin, johon pintaliitoskomponentin sähköjohdin kytketään, joka pintaliitoskomponentti käsittää eristeainetta olevan osan tai osat, joiden aukkojen ja/tai urien yhteyteen kytkentäjalat kiinnitetään ura-uloke-ja/tai kitkaliitoksella ja jotka kytkentäjalat käsittävät 15 liitososan, joka tulee juotettavaksi piirilevyn kytkentänastan yhteyteen.

Lisäksi keksinnön kohteena on elektroniikan komponentti kuten kela, muuntaja tai kytkin, jonka komponentin piirilevyä vasten tulevassa 20 sivussa on eristeainetta olevat osat, jotka on varustettu sellaisilla aukoilla tai urilla, joihin on työnnettävissä pääasiallisesti kitkaliitoksella kiinnitettävät kytkentäjalat.

Lisäksi keksinnön kohteena on myös kytkentäjalastoa ja/tai komponenttia 25 soveltava pintaliitoskomponentin asennusmenetelmä.

Elektroniikassa käytetään ns. pintaliitostekniikkaa (SMA - Surface Mounted Assembly) ja tähän tekniikkaan erityisesti kehitettyjä pintaliitoskomponentteja (SMD - Surface Mounted Device). SMA:ssa komponentit 30 asennetaan ja juotetaan piirilevyn pinnalle eikä niitä kiinnitetä komponentin kytkentäjohtimilla piirilevyyn tehtyjen reikien läpi.

Eräissä pintaliitoskomponenteissa (SMD) kuten keloissa, muuntajissa ja kytkimissä tarvitaan erityisiä kytkentäjaikoja, joilla sähkökytkennät 35 SMD:n ja piirilevyn vastaavien nastojen välillä tapahtuvat juotoslii-toksin. Näiden komponenttien ennestään tunnetuissa kytkentäjaloissa ja niitä soveltavissa pintaliitoskomponenteissa on kuitenkin ilmennyt 3 9 6 6 l 2 useita epäkohtia ja kehittämistarpeita, jotka ovat antaneet aiheen esillä olevaan keksintöön.

Pintaliitostekniikassa käytetyssä eräässä ennestään tunnetun kelan täi 5 muuntajan kelarungossa on kaksi yhdensuuntaista runkopienaa, jossa oleviin läpireikiin piikkimäiset kytkentäjalat työnnetään, minkä jälkeen kytkentäjalat taivutetaan siten, että taivutetusta kytkentäjalan ulkopäästä muodostuu kontaktiosa, joka tulee juotosvaiheessa kiinnitetyksi piirilevyn pintakontaktin kytkentäpintaa vasten.

10

Edellä selostetussa tunnetussa pintaliitoskomponentissa ja sen kytken-täjaloissa on useita epäkohtia, jotka johtuvat pääasiallisesti siitä, että kytkentäjalat on taivutettava kelarungon runkopienaa vasten. Kytkentäjaikojen taivutusvaihe on ylimääräinen työvaihe ja siinä ai-15 kaansaadut kytkentäpinnat eivät ole tarkkamittaisia eivätkä tasomaisia. Lisäksi taivutus aiheuttaa omat rasituksensa kytkentäjalkojen ympärillä olevalle kelarungon muovimateriaalille. Korkeita lämpötiloja kestävät muoviraaka-aineet ovat yleensä varsin hauraita ja ne joutuvat edellä mainittuja kytkentäjalkoja käytettäessä suhteellisen suurille voimille 20 alttiiksi.

Tunnettujen kytkentäjalkojen kontaktipinnan aseman ja suuruuden vaihtelut aiheuttavat epätarkkuutta myös komponentin asennuksessa ja lisäävät kytkentävirheiden mahdollisuutta ja mitoitustoleranssien suuruutta.

25 Tämä puolestaan lisää komponentin tilantarvetta piirilevyllä. Tunnettuahan on, että pintaliitostekniikassa komponentin ei tarvitse olla tarkasti paikallaan, vaan sijoitusaseman variaatiot ovat mahdollisia tietyissä toleransseissa, joiden ylitykset huomattavasti lisäävät kytkentävirheiden todennäköisyyttä.

30

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota uusia ratkaisuja edellä kosketeltuihin ongelmiin.

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen pintaliitoskom-35 ponentin kytkentäjalasto, jota käytettäessä ei tarvita taivutus- ja ka-librointityövaiheita.

3 89 66/

Keksinnön lisätarkoituksena on saada aikaan sellainen pintaliitoskomponentin kytkentäjalasto ja pintaliitoskomponentti, jota käytettäessä voidaan kytkentäjaikojen liitosalueen mittoja entisestään pienentää ja täten saavuttaa raaka-ainesäästöjä.

5

Keksinnön lisätarkoituksena on saada aikaan sellainen pintaliitoskomponentti ja sen kytkentäjalasto, jolla on saavutettavissa entistä parempi mittatarkkuus niin, että SMD:n tilantarve piirilevyllä voidaan minimoida.

10

Keksinnön erityistarkoituksena on saada aikaan sellainen pintaliitoskomponentti ja sen kytkentäjalasto, jotka ovat sovitettavissa toisiinsa niin, että kytkentäjalat ovat luotettavasti kiinnitettävissä SMD:iin siten, että saadaan aikaan hyvin mittatarkat pintaliitokset.

15

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada pintaliitosmenetelmä, joka on edullisesti sovellettavissa kyseisten pintaliitoskomponenttien automaattisissa asennuslinjoissa.

20 Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön mukaiselle pintaliitoskomponentin kytkentäjalastolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kytkentäjalat käsittävät ennen niiden kiinnitystä olennaisesti valmiiksi muotoillun kytkentäpiikin ja kytkentäsormen tai -sormet ja että kytkentäjalkojen liitososien ulko-25 pinnoista on muodostettu ilman taivutusvaihetta mittatarkka pintalii-tospinnasto, joka on pääasiassa yhdessä tasossa.

Keksinnön mukaiselle pintaliitoskomponentille on pääasiallisesti tunnusomaista se, että komponenttina on pintaliitoskomponentti, johon on 30 kytkentäjaloista ilman niiden taivutusvaihetta muodostettu mittatarkka, pääasiassa yhdessä tasossa oleva kytkentäpinnasto.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: . . 35 9 9 6 6 ϊ.

h stanssataan nauhamaisesta tai levymäisestä johdemateriaalista kytkentä-jalkojen nauhajono, johon yksittäiset kytkentäjalat liittyvät heikennys- tai kaulaosan välityksellä, 5 työnnetään mainitussa levyssä kiinni olevat kytkentäjalat yksi tai useampi kerrallaan kiinnitysosistaan pintaliitoskomponentin vastaaviin aukkoihin, irrotetaan kiinnitetyt kytkentäjalat muusta levyosasta ja suoritetaan 10 seuraava pintaliitoskomponentin kytkentäjaikojen asennusvaihe.

Tärkeä keksinnön etu on se, että saavutetaan entistä parempi komponentin kytkentäjalkojen kytkentäpintojen mittatarkkuus. Täten tilantarve piirilevyllä voidaan minimoida.

15

Keksinnön mukaista kytkentäjalastoa, SMD:a ja menetelmää, sovellettaessa komponentin korkeita lämpötiloja kestäviksi takoitetut ja täten yleensä hauraat muovimateriaalit eivät joudu suurille voimille alttiiksi kytkentäjalkoja asennettaessa, koska kytkentäjalkoja ei ole tarpeen 20 muotoilla ja kalibroida sen jälkeen kun se on asennettu SMD:n muovirun-koon, jonka pintakaan ei joudu näin ollen vaurioille alttiiksi. Täten voidaan komponentin liitosalueiden mittoja pienentää ja saavuttaa sitäkin kautta raaka-ainesäästöjä.

25 Keksintö soveltuu käytettäväksi manuaalisessa asennuksessa tai erilaisissa automaattisissa asennusmenetelmissä ja -laitteissa, joissa asennus tapahtuu joko yksi tai useampi kytkentäjaika kerrallaan.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 30 oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin sovellusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

Kuvio IA esittää aksonometrisenä kuvantona keksinnön mukaista kytkentä-jalkaa.

35 8 9 662 5

Kuvio IB esittää samaa kuin kuvio IA kytkentäjalan kytkentähaarukan puolelta katsottuna.

Kuvio 1C esittää samaa kuin kuviot IA ja IB sivulta nähtynä.

5

Kuvio ID esittää samaa kuin edelliset kuviot päältäpäin nähtynä.

Kuvio IE esittää edellisten kuvioiden mukaista kytkentäjalkaa kelarun-koon asennettuna osittain leikattuna kuvantona.

10

Kuvio 1F esittää samaa kuin kuvio IE päältäpäin nähtynä.

Kuviot 2A,2B,2C,2D,2E ja 2F esittävät keksinnön toista toteutusmuotoa saman kirjaimen omaavan kuvion esittäessä toisiaan vastaavia kuvantoja.

15

Kuviot 3A.3B.3C ja 3D havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän peräkkäisiä vaiheita.

Aluksi selostetaan kuvioihin 1A-1F viitaten keksinnön tällä hetkellä 20 edullisimmaksi arvioitu toteutusmuoto. Kuvioissa on keksintöä selostettu niin, että SMD:na siinä on kelan tai muuntajan runko 30, johon tulee molemmin puolin neljä kytkentänastaa, jotka muodostuvat keksinnön mukaisista kytkentäjaloista 10;20. Kuvioissa esitetyissä kelarungoissa 30 on päätylaippa 33, sylinteriosa 31, jonka päälle kela K tai kelat tule-25 vat, runkolaippa 34 ja siihen liittyvät runkopienat 32a ja 32b, johon kytkentäjalastot 10;20 kiinnitetään kitkaliitoksella. Kitkaliitoksen asemesta tai ohella voidaan käyttää kyseisessä liitoksessa erilaisilla nystyillä tai hampailla toteutettuja ura-ulokeliitoksia.

30 Kuvioissa 1A-1D esitetty kytkentäjaika 10 käsittää kytkentäpiikin 11, jonka päässä on laajennusosa 12. Kytkentäpiikin 11 ympärille juotetaan kiinni SMD:n kytkentäjohdin 40 (kuvio 1F). Jalassa 10 on liitäntäsormet 13a,13b, joiden välityksellä jalka 10 kiinnitetään esim. kelarungon 30 runkopienoihin 32a,32b kuvioiden IE ja 1F mukaisesti.

35 8 9 66/ 6

Jalka 10 on tehty metallia olevasta levymateriaalista esim. kuviossa 3B esitetystä levyrainasta 100 stanssaamalla ja taivuttamalla levyn tasossa olevien sormien 13a ja 13b ulkopuolelle kontaktikeskisormi 14 niin, että sormien 13a,13b ja 14 väliin muodostuu kiinnityshaarukka 15. Kon-5 taktisormen 14 taivutusosa, jolla se liittyy jalkaan 10, on esitetty viitenumeroin 14a. Sormien 13a,13b ulkosivuissa on kiilamaiset uloke -osat 16, joiden terävä ulkosärmä lukitsee sormet 13a,13b luotettavasti kelarungon 30 kytkentäpienojen 32a,32b kiinnitysuriin 35, joiden sijoitus ja muotoilu näkyy parhaiten kuvioista IE ja 1F.

10

Keksinnössä on olennaisena uutena piirteenä se, että kytkentäjalat 10 saadaan kiinnitetyksi telarungon 30 tai muun vastaavan SMD:n muovirun-gon yhteyteen ilman taivutustyövaiheitä helposti ja luotettavasti niin, että jalaston 10 kontaktisormesta 14 muodostuvat sähköiset kytkentä-15 pinnat S. Nämä kytkentäpinnat S ovat mittatarkasti samassa tasossa T-T, joka on yhdensuuntainen kelarungon 30 pinnan 36 tason kanssa. Kuvion 1C mukaisesti kytkentäjalan 10 sähköinen kytkentä muodostetaan piirilevyn 51 kytkentänastan 50 kytkentäpinnan C kanssa mainittujen tasopintojen C ja S välisenä pintaliitoksena sinänsä tunnetussa esim. höyryfaasi- tai 20 infrapunajuotosvaiheessa.

Kuvioissa 2A-2F on esitetty keksinnön toinen toteutusmuoto, jossa käytetään pääasiallisest L-muotoista kytkentäjalkaa 20, joka kiinnitetään kelarungon 30 kiinnitysuriin 35', jotka avautuvat kuvioissa IE ja 1F 25 esitetystä poikkeavasti piirilevyn 51 puolelle. Kytkentäjalat 20 käsittävät kytkentäpiikin 21, jonka päässä on laajennusosa 22. Kytkentäpiik-kiin 21 on tehty sen levymateriaalin tasosta taivuttamalla osan 23 välityksellä kontaktisormi 24. Kontaktisormen 24 ulkopäässä on tasomainen kytkentäpinta S, joka tulee piirilevyn 51 kytkentänastan 50 kontak-30 tipintaa C vasten. Muilta osin rakenne on edellä selostetun kaltainen. Kuvioissa 2E ja 2F esitetyssä kelarungossa 30 on juuri jalan 20 osia 23 ja 24 vastaavat sopivan tiukat kiinnitysurat 35', joihin jalat 20 kit-kaliitoksella luotettavasti on kiinnitettävissä. Kitkaliitoksen asemesta voidaan liitos toteuttaa erilaisilla nystyillä tai hampailla.

35 8 9 66 2 7

Seuraavassa selostetaan kuvioihin 3A-3D viitaten keksinnön mukaista kytkentäjalastoa 10 ja SMD:a 30 soveltavan asennusmenetelmän päävaiheet.

5 Kuvion 3A ja 3B mukaisesti kytkentäjalasto 10 muodostetaan metallia olevasta levymäisestä rainasta 100, josta stanssataan kytkentäjalat 10', jotka liittyvät kaulan tai heikennysosan 111 välityksellä rainaan 110. Automaattisessa tai manuaalisessa työvaiheessa kytkentäjalasto 10' työnnetään kelarungon 30 pienojen 32a ja/tai 32b kiinnitysuriin 35 10 kuvion 3C mukaisesti, minkä jälkeen kohdasta 111 leikkaamalla saadaan komponentin 30 yhteyteen kiinnitetyt kytkentäjalat 10 erotetuksi levy-rainan 101 loppuosasta 110 kuvion 3D mukaisesti. Näin saadaan kytkentäjalat 10 nopeasti ilman kalibrointia ja taivutusvaiheita kytketyksi SMD:n 30 yhteyteen niin, että muodostuvat mittatarkat, samassa tasossa 15 T-T olevat kontaktipinnat S.

Keksinnön mukaista kytkentäjalastoa ja pintaliitoskomponenttia voidaan soveltaa myös edellä selostetusta poikkeavissa asennusmenetelmissä ja kytkentäjalat voidaan myös asentaa pintaliitoskomponenttiin yksitellen 20 ja manuaalisestikin.

Tässä yhteydessä on syytä korostaa, että edellä selostetun telarungon 30 lisäksi keksintöä voidaan soveltaa useissa erilaisissa SMD:ssa kuten kytkimissä tai muissa elektroniikan rakenneyksiköissä.

25

Kuvioissa 1A-1D esitetyn kytkentäjalan 10 eräänä tyypillisenä mitoitus -esimerkkinä on K x L x P - 1,3 x 1,5 x 45. On ymmärrettävää, että näin pienten osien käsittely, taivuttelu ja kalibrointi on hankalaa ja työlästä.

30

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

Claims (10)

1. Elektroniikan pintaliitostekniikassa (SMA) käytettävien pintaliitoskomponenttien (SMD) kytkentäjalasto (10;20), jonka kytkentäjalat 5 (10;20) käsittävät kytkentäpiikin (11;21), johon pintaliitoskomponentin (30) sähköjohdin (40) kytketään, joka pintaliitoskomponentti (30) käsittää eristeainetta olevan osan tai osat (32a,32b), joiden aukkojen ja/tai urien (35;35') yhteyteen kytkentäjalat (10;20) kiinnitetään ura-uloke-ja/tai kitkaliitoksella ja jotka kytkentäjalat (10;20) käsittävät 10 liitososan (14;24), joka tulee juotettavaksi piirilevyn (51) kytken-tänastan (50) yhteyteen, tunnettu siitä, että kytkentäjalat (10;20) käsittävät ennen niiden kiinnitystä olennaisesti valmiiksi muotoillun kytkentäpiikin (11) ja kytkentäsormen (24) tai -sormet (14) ja että kytkentäjaikojen (10;20) liitososien (14;24) ulkopinnoista on 15 muodostettu ilman taivutusvaihetta mittatarkka pintaliitospinnasto (S), joka on pääasiassa yhdessä tasossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentäjalasto, tunnettu siitä, että kytkentäjalasto (10;20) on tehty metallilevymateriaalista 20 stanssaamalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentäjalasto, tunnet-t u siitä, että kytkentäjalat (10) käsittävät samassa tasossa olevat liitäntäsormet (13a,13b) ja kontaktisormen (14), joiden välisen hahlon 25 (15) avulla kytkentäjalat (10) kiinnitetään SMD:n yhteyteen (kuviot 1A-1F).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kytkentäjalasto, tunnettu siitä, että kytkentäjalat (10) käsittävät kytkentäpiikin (11) kanssa 30 samassa tasossa olevat liitäntäsormet (13a,13b) ja niiden välisen kon-taktikeskisormen (14), joka on taivutettu levymateriaalin tasosta kiin-nityshahlon (15) muodostamiseksi (kuviot 1A-1F).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen kytkentäjalasto, tunnet-35 t u siitä, että kytkentäjaikojen (10) liitäntäsormien (13a,13b) ulkosivuissa on ulokeosat (16), sopivimmin kiilamaiset teräväsärmäiset 9 «96c^ ulokeosat, joilla kytkentäjalat (10) kiinnitetään luotettavasti SMD:n pintaliitoskomponentin (30) rungon (32a,32b) urien (35) yhteyteen.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentäjalasto, tunnet-5 t u siitä, että kytkentäjalat (20) käsittävät pääasiallisesti L-rauotoisen osan, jossa on kytkentäpiikki (21) ja sen tasosta taivutettu kontaktiosa (24), jonka ulkopinta toimii sähköisenä kytkentäpintana (S) (kuviot 2A-2F).

7. Elektroniikan komponentti (30) kuten kela, muuntaja tai kytkin, jonka komponentin piirilevyä (51) vasten tulevassa sivussa on eriste-ainetta olevat osat (32a,32b), jotka on varustettu sellaisilla aukoilla tai urilla (35;35'), joihin on työnnettävissä pääasiallisesti kitkalii-toksella kiinnitettävät kytkentäjalat (10;20), tunnettu siitä, 15 että komponenttina on pintaliitoskomponentti, johon on kytkentäjaloista (40;20) ilman niiden taivutusvaihetta muodostettu mittatarkka, pääasiassa yhdessä tasossa (T-T) oleva kytkentäpinnasto (S).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen elektroniikan komponentti, t u n -20 n e t t u siitä, että pintaliitoskomponentin (30) eristeainetta olevassa runko-osassa on tasopinta (36) sen piirilevyä (51) vasten tulevalla puolella ja että tätä tasopintaa (36) vasten on ilman taivutus-vaiheita työnnettävissä kytkentäjaikojen (10) kontaktisormet (14) (kuviot IE ja 1F). 25

8 8 9 612

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen kela- tai muuntajakomponentti, tunnettu siitä, että sen rungossa on päätylaippa (33), sylinte-riosa (31) kelaa tai keloja varten, sivupienat (32a,32b) ja niiden ulkosivuissa aukot ja/tai urat (35,35'), joihin kytkentäjalkojen 30 (10,20) liitososat (13a,13b,14,23,24) ovat kitkaliitoksella työnnettä vissä siten, että niiden kytkentäsormien (14,24) ulkotasopinnoista muodostuu keskenään samassa tasossa (T-T) oleva kytkentäpinnasto (S).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukaista kytkentäjalastoa ja/tai 35 jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukaista komponenttia soveltava pinta- 8 9 6 6 2 ίο liitoskomponentin asennusmenetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: stanssataan nauhamaisesta tai levymäisestä johdemateriaalista kytkenträ-5 jalkojen (10) nauhajono, johon yksittäiset kytkentäjalat (10) liittyvät heikennys- tai kaulaosan (111) välityksellä, työnnetään mainitussa levyssä (100) kiinni olevat kytkentäjalat (10) yksi tai useampi kerrallaan kiinnitysosistaan (13a,13b,14) pintaliitos-10 komponentin (30) vastaaviin aukkoihin (35), irrotetaan kiinnitetyt kytkentäjalat (10) muusta levyosasta (102) ja suoritetaan seuraava pintaliitoskomponentin (30) kytkentäjaikojen (10) asennusvaihe. 15 8 9 6 6 2 11