FI91204B

FI91204B - Menetelmä sähkölaitteen piirilevyjen kytkemiseksi toisiinsa sekä menetelmällä aikaansaatu kytkentä

Info

Publication number: FI91204B
Application number: FI911334A
Authority: FI
Inventors: Pekka Lonka
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1994-02-15
Also published as: FI911334A; GB2253952A; FI911334A0; GB2253952B; US5268819A; FI91204C; GB9204892D0

Description

91204

Menetelmä sähkölaitteen piirilevyjen kytkemiseksi toisiinsa sekä menetelmällä aikaansaatu kytkentä - Förfarande för sam-mankoppling av kretsskivor vid en elapparat samt en medelst förfarandet ästadkommen koppling 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä sähkölaitteen piirilevyjen kytkemiseksi toisiinsa, jossa menetelmässä kaksi päällekkäistä piirilevyä liitetään toisiinsa runko-osan ja siitä 10 ulkonevia piikkejä käsittävällä liitinrimalla juottamalla rima piikeistä kiinni toiseen levyistä ja kytkemällä piikkien avulla toiseen levyyn kuuluvaan vastakappaleeseen.

Sähkölaitteessa, kuten esim. autopuhelimessa, piirilevyjen 15 välisen kytkennän tarkoituksena on muodostaa sähköinen kontakti levyillä olevien yksittäisten komponenttien, kuten transistorien, vastusten ja mikropiirien välille. Kontakti voi välittyä esim. ylemmällä piirilevyllä olevasta komponentista levyn pinnassa olevaa johdinta myöten juotoskohtaan, 20 tästä juotoksen muodostavan metallin kautta liitinriman piikkiin, siitä edelleen alempaan piirilevyyn kiinnitettyyn vastakappaleeseen ja tästä lopuksi alemman piirilevyn pinnassa olevaa johdinta pitkin levyllä olevaan toiseen komponenttiin.

25

Piirilevyjen välisen kontaktin muodostava liitinrima muodostuu tyypillisesti tankomaisesta runko-osasta ja rinnakkaisista, runko-osasta kampamaisesti ulkonevista piikeistä. Ylempi piirilevy voi tällöin olla varustettu piikkiriviä 30 vastaavilla aukoilla, joiden läpi liitinriman piikit työnnetään alempaan piirilevyyn kuuluvassa vastakappaleessa oleviin koloihin tai vastaaviin. Liitinriman kiinnitys on tapahtunut juottamalla piikit ylemmän piirilevyn alapuolelta kiinni mainittuihin levyssä oleviin aukkoihin.

35

Edellä mainittu menetelmä on käytännössä ollut hankala ja aikaa vievä, sillä kun komponenttien kiinnitys piirilevyihin on voinut tapahtua koneellisilla juotosmenetelmillä, kuten 2 aalto- tai reflow-juotosmenetelmillä, on liitinriman piikkien kiinnijuottaminen piirilevyssä oleviin aukkoihin jouduttu suorittamaan erikseen käsityönä. Ainoa koneellinen juotosmenetelmä, jota voitaisiin käyttää nykyisten liitinri-5 mojen kiinnitykseen, on robottijuotos, joka ei kuitenkaan tule kysymykseen hitautensa takia.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa ratkaisu, joka mahdollistaa sekä komponenttien että liitinriman kiinnijuotit) tamisen koneellisesti siten, että hankalalta käsinjuottami-selta vältytään. Keksinnölle on tunnusomaista se, että liitinrima juotetaan kiinni piirilevyyn piikeistä, jotka on juotoskohdissa taivutettu levyn pinnan suuntaisiksi.

15 Keksinnön mukaan sekä komponenttien, kuten transistorien, vastusten tai mikropiirien, että liitinriman kiinnitys piirilevyyn voi tapahtua yhdellä ja samalla juotosmenetel-mällä, kuten esim. juotospastaa käyttävällä reflow-menetelmällä . Edullisimmin kaikki piirilevylle tulevat juotokset 20 tehdään levyn samalle puolelle samanaikaisesti. Työ on tällöin nopeaa ja tehokasta samalla, kun erilaisten juotos-laitteiden tarve pienenee, millä saavutetaan huomattava kustannussäästö.

25 Keksinnön mukaan liitinriman piikeissä on edullisesti noin 90° kulman muodostavat taipeet, jolloin piikit ovat työnnettävissä taipeitaan myöten ylemmässä piirilevyssä oleviin aukkoihin niin, että piikkien kärjet työntyvät aukkojen läpi alempaan piirilevyyn kuuluvaan vastakappaleeseen. Tämän 30 sovitusvaiheen jälkeen suoritetaan piikkien juottaminen taipeiden vierestä kiinni ylemmän piirilevyn yläpintaan.

Keksinnön kohteena on myös edellä kuvatulla menetelmällä aikaansaatu piirilevyjen välinen kytkentä, jossa päällekkäi-35 set piirilevyt ovat liitettyinä toisiinsa liitinrimalla, joka käsittää runko-osan sekä joukon tästä ulkonevia piikkejä siten, että rima on juotettuna piikeistä kiinni toiseen levyistä ja kytkettynä piikkien kautta toiseen levyyn kuulu- li 3 91204 vaan vastakappaleeseen. Kytkennälle on keksinnön mukaan tunnusomaista se, että liitinrima on juotettu kiinni piirilevyyn piikeistä, jotka on juotoskohdissa taivutettu piirilevyn pinnan suuntaisiksi.

5

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää erään keksinnön mukaisesti konstruoidun 10 sähkölaitteen ylempää piirilevyä päältä nähtynä, kuvio 2 esittää päällekkäisiä, liitinrimalla toisiinsa liitettyjä piirilevyjä leikkauksena II-II kuviosta 1, ja kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaisessa kytkennässä käytettyä liitinrimaa.

15

Kuvioiden 1 ja 2 mukainen konstruktio, joka voi kuulua esim. autopuhelimeen, muodostuu kahdesta päällekkäisestä piirilevystä 1, 2, joihin on kiinnitetty juotosten 3 avulla sähköisiä komponentteja 4, jotka voivat olla esim. transistoreja, 20 vastuksia tai mikropiirejä. Piirilevyt 1, 2 on kytketty toisiinsa liitinrimalla 5, joka yhdessä alempaan piirilevyyn 2 kuuluvan vastakappaleen 6 ja levyjen pintoja myöten kulkevien johdinten 7 kanssa muodostaa halutut sähköiset kontaktit eri levyillä olevien komponenttien 4 väleille.

25

Liitinriman 5 muoto käy parhaiten selville kuviosta 3. Liitinrima 5 käsittää suoran, tankomaisen runko-osan 8 sekä joukon siitä ulkonevia rinnakkaisia piikkejä 9. Piikit 9 on taivutettu porrasmaisesti mutkalle siten, että kukin 30 piikki käsittää suoran kärkiosan 10, taipeen 11, jossa piikki muodostaa 90° kulman, taivetta seuraavan keskiosan 12, toisen 90° kulman muodostavan taipeen 13 sekä tätä seuraavan tyviosan 14, joka piikin kärkiosan suuntaisena läpäisee liitinriman tankomaisen rungon 8.

35

Kuvion 2 mukainen päällekkäisten piirilevyjen 1, 2 välinen kytkentä on aikaansaatu työntämällä liitinriman 5 piikkien 9 kärkiosat 10 taipeita 11 myöten ylemmässä piirilevyssä 1 4 oleviin aukkoihin 15, jolloin piikkien kärjet ovat työntyneet alemmassa piirilevyssä 2 olevassa vastakappaleessa 6 mainittujen aukkojen alla sijaitseviin koloihin. Kunkin piikin 9 keskiosa 12 sijaitsee tällöin ylemmän piirilevyn 5 1 pintaa vasten, ja piikki on tältä levyn pinnan suuntaisel ta osuudelta kiinnitettynä levyyn juotoksella 16, joka oleellisesti vastaa juotoksia 3, joilla sähköiset komponentit 4 on kiinnitetty piirilevyihin. Mainittu juotos 16 muodostaa tällöin osan sähköistä kontaktia, jolla ylemmällä 10 piirilevyllä 1 oleva yksittäinen komponentti 4 on johtimen 7, liitinrimaan 5 kuuluvan piikin 9, vastakappaleen 6 ja alemmalla piirilevyllä 2 olevan johtimen 7 kautta sähköisesti yhdistettynä alemmalla levyllä olevaan komponenttiin.

15 Juotokset 16, jotka kiinnittävät liitinriman 5 piikit 9 ylempään piirilevyyn 1, ja juotokset 3, jotka kiinnittävät sähköiset komponentit 4 tähän levyyn, on keksinnön mukaan edullista muodostaa yhdessä ja samassa työvaiheessa esim. reflow-juotosmenetelmällä. Tällöin piirilevylle 1 asetetaan 20 verkko tms. aukoin varustettu suojakalvo, jonka päälle levitetään juotospastaa, jossa on juotokset muodostavaa metallia, kuten tinaa sekoitettuna juotteeseen. Kun suoja-kalvo tämän jälkeen poistetaan, jää piirilevylle juotospastaa kalvon aukkojen kohdille eli haluttuihin juotoskohtiin. 25 Sen jälkeen asetetaan sähköiset komponentit 4 ja liitinrima 5 paikoilleen piirilevylle niin, että juotospastan adheesio sitoo ne alustavasti paikoilleen. Kun piirilevy tämän jälkeen viedään uuniin, jota kuumennetaan kuumennusilmalla tai IR-säteillä, juotospastan sisältämä metalli sulaa samal-30 la, kun pastan muut komponentit palavat pois, jolloin metalli jälleen jähmettyessään muodostaa juotokset 3, 16, jotka kiinnittävät komponentit ja liitinriman lopullisesti paikoilleen.

35 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu edellä esimerkkinä esitettyyn, vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Il

Claims

1. Menetelmä sähkölaitteen piirilevyjen (1, 2) kytkemiseksi toisiinsa, jossa menetelmässä kaksi päällekkäistä piirilevyä liitetään toisiinsa runko-osan (8) ja siitä ulkonevia 5 piikkejä (9) käsittävällä liitinrimalla (5) juottamalla rima piikeistä kiinni toiseen levyistä (1) ja kytkemällä se piikkien avulla toiseen levyyn (8) kuuluvaan vastakappaleeseen (6), tunnettu siitä, että liitinrima (5) juotetaan kiinni piirilevyyn (1) piikeistä (9), jotka on juotoskohdis-10 sa (16) taivutettu levyn pinnan suuntaisiksi.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att taggama (9) löds p& kretskortet (1) väsentligt samtidigt med de elektriska komponenter (4) som skall lödas pä samma sidän av kortet. 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että piikit (9) juotetaan piirilevyyn (1) oleellisesti samanaikaisesti kuin levyyn sen samalle puolelle juotet- 15 tavat sähköiset komponentit (4).

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att de taggar (9) i kopplingsribban (5) som har bukter (11) med en vinkel av cirka 90° skjuts till öppningar (15) i 91204 7 det övre kretskortet (1) ända tili bukterna sä att taggarnas spetsar (10) skjuter sig genom öppningarna tili det tili det lägre kretskortet (2) hörande motstycket (6), varefter tag-garna löds invid bukterna fast vid det övre kretskortets 5 övre yta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitinriman (5) piikit (9), joissa on noin 90° kulman muodostavat taipeet (11), työnnetään taipeita 20 myöten ylemmässä piirilevyssä (1) oleviin aukkoihin (15) niin, että piikkien kärjet (10) työntyvät aukkojen läpi alempaan piirilevyyn (2) kuuluvaan vastakappaleeseen (6), minkä jälkeen suoritetaan piikkien juottaminen taipeiden vierestä kiinni ylemmän piirilevyn yläpintaan. 25

4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känneteck-nat av att lödningen utförs genom ett reflow-förfarande med hjälp av lödpasta. 10

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juottaminen tapahtuu juottopastan avulla reflow-menetelmällä.

5. Koppling mellan kretskorten (1, 2) som ästadkommits genom ett förfarande enligt n&got av de föreg&ende patentkraven, i vilken de ovanpä varandra belägna kretskorten är förbundna medelst en kopplingsribba (5) som omfattar en 15 stamdel (8) samt ett antal därifrän utskjutande taggar (9) s& att ribban är lödd fr&n taggarna fast vid det ena kortet (1) ooh kopplad medelst taggarna tili ett tili det andra kortet (2) hörande motstycke (6), kännetecknad av att kopp-lingsribban (5) har lötts fast vid kretskortet (1) vid 20 taggarna (9) vilka vid lödställena har böjts sk att de är parallella med kretskortets yta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisella mene telmällä aikaansaatu piirilevyjen (1, 2) välinen kytkentä, jossa päällekkäiset piirilevyt ovat liitettyinä toisiinsa liitinrimalla (5), joka käsittää runko-osan (8) sekä joukon tästä ulkonevia piikejä (9) siten, että rima on juotettuna 35 piikeistä kiinni toiseen levyistä (1) ja kytkettynä piikkien kautta toiseen levyyn (2) kuuluvaan vastakappaleeseen (6), tunnettu siitä, että liitinrima (5) on juotettu kiinni 6 piirilevyyn (1) piikeistä (9), jotka on juotoskohdissa (16) taivutettu piirilevyn pinnan suuntaisiksi.

5 91204

6. Koppling enligt patentkravet 5, kännetecknad av att pk kretskortet (1) stär utöver nämnda lödställen (16) för tag- 25 garna (9) även pä samma sidan av kortet väsentligt pä mot-svarande sätt lödda elektriska komponenter (4).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnettu sii-5 tä, että piirilevyssä (1) on mainittujen piikkien (9) juo- toskohtien (16) lisäksi levyn saunalle puolelle oleellisesti vastaavalla tavalla juotettuja sähköisiä komponentteja (4).

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen kytkentä, tunnettu 10 siitä, että liitinriman (5) piikeissä (9) on noin 90° kulman muodostavat taipeet (11), että piikit ovat taipeita myöten työnnettyinä ylemmässä piirilevyssä (1) oleviin aukkoihin (15), jolloin piikkien kärjet (10) ulottuvat aukkojen läpi alempaan piirilevyyn (2) kuuluvaan vastakappaleeseen (6), ja 15 että piikit on juotettu taipeiden vierestä kiinni ylemmän piirilevyn yläpintaan. 20 1. Förfarande för sammankoppling av kretskort (1, 2) hos en elapparat i vilket förfarande tvä ovanpä varandra belägna kretskort förbindes med varandra medelst en kopplingribba (5) som omfattar en stamdel (8) samt därifrän utskjutande taggar (9) genom att löda ribban frän taggama fast vid det 25 ena kortet (1) och koppia detsamma medelst taggama tili ett tili det andra kortet (2) hörande motstycke (6), känneteck-nat av att koppiingsribban (5) löds fast vid kretskortet (1) frän taggar (9), vilka vid lödställena (16) har böjts sä att de är parallella med kortytan. 30

7. Koppling enligt patentkravet 5 eller 6, kännetecknad av att taggarna (9) i koppiingsribban (5) har bukter (11) med 30 en vinkel av cirka 90°, att taggarna är ända tili bukterna skjutna tili öppningar (15) i det övre kretskortet (1) var-vid taggarnas spetsar (10) sträcker sig genom öppningarna tili ett tili det lägre kretskortet (2) hörande motstycke (6), och att taggarna är lödda invid bukterna fast vid det 35 övre kretskortets övre yta.