SE519344C2 - Medel och förfarande för att modifiera kretskort - Google Patents

Description

25 30 . ...- . O o .nu 0 2 _ . . .

Det har också föreslagits att göra nämnda modifieringar genom att integrera kopparinsätt- ningar i PCB:n för att uppnå en effektiv uteffekt på mer än tio gånger mer jämfört med vad som kan uppnås med ett traditionellt förfarande. Kopparinsättningarna förhindrar också ef- fektivt uppträdandet av lödmaterial på andra ställen än i lödstället. 1 var och en av SE 0004894-2 och PCT/SEOO/01349 (WO 01/01738), som har ingivits med samma uppfinnare och sökande som i föreliggande ansökan, beskrivs ett förfarande för att tillhandahålla modifierade terrniska viahål i ett kretskort av ovan närnnt slag och ett kretskort som inkluderar viahål ordnade i överensstämmelse med ovan nämnda förfarande.

Ett problem förknippat med att tillhandahålla modifierade kretskort är att, givet kunskap där- om, det hittills varit ganska tidskrävande och komplicerat att uppnå de fördelar som bereds av patentansökningama ovan i manuellt utförda steg för varje modifierad PCB. Följaktligen vore det önskvärt att utföra nämnda modifieringar automatiskt och företrädesvis genom ett medel ordnat att integrera nämnda kopparinlägg i PCB:n som ett naturligt processteg under PCB-tillverkningen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åtminstone reducera ovan nämnda problem.

Detta uppnås med ett medel och ett förfarande för att utföra modifieringar av kretskort enligt ' patentkrav 1 och patentkrav 17, respektive. Fördelaktiga utvecklingar och förbättringar upp- träder i beskrivningen och i de oberoende patentkraven.

En fördel den föreliggande uppfinningen erbjuder är att metallinläggen snabbt och lätt kan monteras i viahålen i PCB:n.

En annan fördel som den föreliggande uppfinningen erbjuder är att PCB:n är fastklämd runt viahålet under insättnings- och defonneringsstegen, vilket skyddar kretsen från att bli dela- minerad och förstörd. 10 15 20 25 30 519 344 .. 3 Ytterligare en fördel som den föreliggande uppfinningen erbjuder är att denna tillverknings- process kan utföras som ett naturligt steg i PCB-tillverkningsprocessen.

Graden av defonnering hos ett metallinlägg kan justeras genom att kontrollera lufttrycket och kompressionsmedlens aktiveringsfrekvens, vilket är en fördel.

Som sig bör, gör medlen enligt föreliggande uppfinning det möjligt att sätta in olikstora in- satser i PCB:er av skiftande tjocklek.

Företrädesvis kan följden av toleranser i PCB-tjocklek reduceras betänkligt genom fastkläm- ningsoperationen.

SAMMANFATTNING AV RITNINGARNA F ig. 1 är en vy sedd framifiån av insatsmaskinen för kopparkulor delvis avsnittsvis, Fig. 2 visar insatsmaskinen för kopparkulor sedd från sidan, Fig. 3 visar uppifrån botten av den rörliga behållaren i ett första läge, Fig. 4 är ett periferisnitt av Fig. 3 i upptörstorad skala som visar en kula i den stängda ut- loppsöppningen, Fig. 5 är en sidovy i tvärsnitt av bottendelen av behållaren i Fig. 3, roterad 90° moturs, Fig. 6 visar uppifrån botten av den rörliga behållaren i ett andra läge, Fig. 7 är ett uppförstorat periferisnitt av F ig. 6 som visar en harnrad kula i den öppna ut- loppsöppningen, Fig. 8 är en sidovy i tvärsnitt av den undre delen av behållaren i Fig. 6, roterad 90° moturs, Fig. 9 visar olika steg av en insatsprocedur av ett viahål med kulformade metallinlägg, och F ig. 10 visar olika steg av en insatsprocedur av ett viahål format på annat sätt med metallin- lägg i form av utsträckta kulor.

DETALJERAD BESKRIVNING En maskin 1 för att integrera metallinlägg i viahål tillhandahålles genom ett kretskort (PCB), innefattande en motordriven X-Y-platta 2 med PCB:n längst upp. En basplatta 3 är fast vid X-Y-plattan vinkelrätt mot dess arbetsyta 2 och en stödplatta 4 är ordnad att kunna förflyttas i parallellt förhållande till nämnda basplatta 3. Till exempel kan stödplattan 4 och basplattan 3 vara sammanlänkade genom icke visade styrskensmedel av vanligt fabrikat. En roterbar 10 15 20 25 30 -non ou . o non! I behållare 6 för metallinlägg är fäst vid en axel 8, vilken är upphängd och svängbar i en blockkonsul 10, vilken i sin tur är fäst på stödplattan 4. I dess botten 11, är nämnda behållare 6 utrustad med en utloppsöppning 12, som är stängbar med hjälp av en metallplatta 14.

Nämnda metallplatta är fäst vid den nedre delen av stödplattan 4 för att ligga an mot nämnda botten 11 på nämnda behållare 6 och därigenom täcka nämnda utloppsöppning 12 när den befinner sig i ett första läge (Fi g. 3-5). 'Metallplattan 14 är i sin tur utrustad med ett utlopps- hål 16, som är beläget i ett andra läge. Medelst en manövreringspinne 18 förbunden med ax- eln 8, är behållaren 6 svängbar under inverkan av en svängbehållarcylinder 20 och ljäderver- kan av ett icke visat fjädennedel. Följaktligen är nämnda utloppsöppning 12 förflyttningsbar mellan nämnda första och andra position och placerad i rak linje med utloppshålet 16 i det andra läget. Då både utloppsöppningen 12 och utloppshålet 16 är borrade med diametrar som är identiska med viahålets, kan ett metallinlägg formgivet för viahålet passera genom viahå- ier (Fig. 6-8).

Utloppsöppningen 12 är ordnad i en ringformig skuldra 22 hos den utvändiga bottnen av be- hållaren 6 angränsande till en cylindrisk vägg 24 hos densamma. Utloppsöppningen utvidgar sig i en trattliknande hålighet 26 på insidan av bottnen 11. Nämnda hålighet 26 är krökt och utsträckt med radier på 12-18° parallellt med den cylindriska väggen 24 och utloppsöppning- en 12 är borrad genom bottnen 11 i ena änden av den krökta håligheten 26.

Ett komprimeringsmedel 27 innefattar en slutningscylinder 28, basplattan 3, stödplattan 4 och skuldran 22 hörande till behållarens 6 undre del. Slutningscylindem 28 är sammanbun- den mellan basplattan 3 och stödplattan 4 och beroende på dess rådande aktivering, förflyttas skuldran 22 hos nedre delen av behållaren 6 i och ur kontakt med PCB:n längst upp på X-Y- plattan. Följaktligen pressas i dess kontakt med PCB:n skuldran 22 mot nämnda PCB med en förutbestämd klämkraft (Fl), som kan justeras genom att variera lufttrycket som matas till nämnda slutningscylinder 28.

Ett stampverk 30 är ordnat för rörelse fram och tillbaka i en stamphållare 32 monterad på stödplattan 4. Nämnda stampverk är utformat med ett huvud 34 och en drifisfärdig ände 36, som är placerade i rak linje med utloppshålet 16 i metallplattan 14 och utfonnade att defor- mera ett metallinlägg för att passa och fastna i viahålet med hjälp av en fallharmnare 38. En hammarcylinder 40 är fäst vid stödplattan 4 och förbunden med fallharnrnaren 38, som är i 10 15 20 25 30 o un» 5 , . . . rak linje med stampverket 30. Fallhanunaren är ordnad att harnra på huvudet 34 hos stamp- verket med en kraft F2 som beror på mängden lufttryck som släppts in i hammarcylindem 40. Graden av deformering av ett metallinlägg kan justeras genom att kontrollera lufttrycket och den aktiverande frekvensen hos hamrnarcylindern. Stampverket 30 är utrustat med ett i återställningsmedel svängningsbart monterat på stödplattan 4. Återställningsmedlet är utfor- mat som en hävarm 42, som vid dess ena ände är ordnad att pådrivas av en drivdetalj 44, fäst vid basplattan 3, när stödplattan 4 återvänder, vid urladdning av slutningscylindern 28.

Nämnda hävarm 42 är vid dess andra gaffelfonnade ände, ordnad att samtidigt lyfta upp stampverket 30 genom att gripa under dess huvud 34. Följaktligen är stampverket 30 för- flyttningsbart från sitt arbetsläge med driftsänden 36 i utloppen 12; 16 av botten- och metall- plattan till dess startläge med driftsänden 36 något över botten av den krökta håligheten 26.

Metallinläggen som används för att fylla ut viahålen i PCB:n är företrädesvis symmetriska metallkroppar och behållaren 6 drivs för distribution av ett metallinlägg åt gången genom utloppen. De symmetriska metallkroppar-na utgörs, med fördel, av sfäriska metallkulor och lämpligen är de sfäriska metallkuloma kopparkulor. Kopparkulor är lätta att tillverka med så små toleranser som omkring +-20 um. Fig. 9 visar olika steg a-c hos en insatsprocedur av ett viahål med ett kulforrnat metallinlägg. Som fiarngår av Fig. 9a är viahålet relativt brett jäm- fört med tjockleken hos PCB:n och av Fig. 9b framgår att en sfärisk kula passar i viahålet.

Fi g. 9c visar att en sfärisk kula har deforrnerats av maskinen, enligt uppfinningen, för att nästan helt fylla ut viahålet.

Fig. 10 visar olika steg a-c av en insatsprocedur av ett viahål format på annat sätt med ett metallinlägg i form av en utsträckt kula. Som framgår av Fig. lOa är detta viahål relativt smalt i jämförelse med tjockleken hos PCB:n och i Fig. lOb visas att en utsträckt kula passar i viahålet. Fig. lOc visar att en utsträckt kula har deformerats av maskinen, i enlighet med uppfinningen, för att nästan helt fylla ut också detta viahål.

DRIFT Maskinen 10 fimgerar på följ ande sätt för att sätta in och deformera ett metallinlägg eller en kopparkula. Den motordrivna X-Y-plattan 2 med PCB:n längst upp ställs in för att positione- ra ett utvalt viahål under den roterbara behållaren 6 som invändigt är fylld med metallkulor.

Metallplattan 14 hindrar kuloma från att ramla ut genom utloppsöppningen 12 i bottnen 11 10 5 19 3 4 4.: 5:1; vu! I 6 på behållaren under rörelse hos X-Y-plattan. Behållaren 6 är sammanfogad med PCB:n för att hålla denna stilla med hjälp av den tryckluftsdrivna slutningscylindern 28. Med hjälp av svängbehållarcylindern 20 roteras sedan behållaren 6 några grader, till exempel 15 °, så att bara en kula kan falla genom utloppshålet 16 i metallplattan 14 in i det tomma hålet i PCB:n.

Stampverket 30, trycklufisdrivet av hammarcylindern 40 via fallhammaren 38, hamrar på kulan för att deformera den så att den kan passera via hålet i PCB:n. Antalet harnmarslag kan justeras genom att ändra lufitrycket. Sedan roteras behållaren 6 tillbaks till sitt startläge, in- nebärande att metallplattan 14 hindrar kulan att ramla ut under nästa rörelse hos X-Y-plattan, för att positionera ett nytt utvalt viahål under behållaren 6. Slutningsyclindern urladdas och X-Y-plattan flyttas till nästa läge. Även om ovanstående medel och förfarande hänför sig till insättning av metallinlägg i PCB:ns viahål, kan nämnda metallinlägg insättas i vilket lämpligt utformat hål i PCB:n som helst.

Claims (17)

10 15 20 25 30 | ç : 1 en . n 519 344 o un' I PATENTKRAV

1. Medel (1) för att modifiera kretskort för att minska det tenniska och elektriska mot- ståndet från den ena sidan till den andra hos ett kretskort (PCB) genom att integrera me- tallinlägg i viahål tillhandahållna genom nämnda PCB, innefattande en motordriven X-Y- platta (2) med PCB:n längst upp, kännetecknat av att nämnda X-Y-platta (2) är justerbar att positionera ett utvalt viahål i ett förutbestämt läge i rak linje med en stängbar utloppsöppning (12) hos en rörlig behållare (6) för metallinlägg, som är ordnad för att klämma åtminstone en del av PCB:n angränsande till nämnda viahål mot arbetsytan hos nämnda X-Y-platta och för att mata in ett metallinlägg i nämnda viahål, och kompressionsmedel (27) för att komprimera nämnda metallinlägg till rätt form och för att deforrnera det så att det passar med viahålet.

2. Medel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att behållaren (6) är fäst vid en axel (8), som är svängningsbart upphängd i en blockkonsol (10) på en stödplatta (4) som är ordnad att vara förflyttningsbar i parallell relation till basplattan (3), som är fäst vid X-Y-plattan vinkel- rätt mot dess arbetsyta (2).

3. Medel enligt patentkrav 2, kännetecknat av att behållaren (6), med hjälp av stöd- plattan (4) och beroende på slutningscylindem (28), är förflyttningsbar längs ett styrskene- medel på basplattan (3) för att positionera en bottendel (22) hos behållaren i och ur kontakt med PCB:n längst upp på X-Y-plattan.

4. Medel enligt patentkrav 3, kännetecknat av att nämnda bottendel (22) hos behålla- ren (6) i dess kontaktläge med PCB:n är tryckbar mot nämnda PCB med en förutbestämd klämkraft (Fl).

5. Medel enligt ett av patentkraven 3-4, kännetecknat av att utloppsöppningen (12) är ordnad i en ringfonnig skuldra (22) på yttersidan av bottnen (11) hos behållaren (6) angrän- sande till en cylindrisk vägg (24) hos densamma. 519 344,-=,..:. 8

6. Medel enligt patentkrav 5, kännetecknat av att utloppsöppningen (12) vidgar sig till en trattliknande hålighet (26) på innersidan av bottnen (11).

7. Medel enligt patentkrav 6, kännetecknat av att håligheten (26) är krökt och utsträck- er sig över radier på 12-1 8° parallellt med den cylindriska väggen (24).

8. Medel enligt patentkrav 7, kännetecknat av att utloppsöppningen ( 12) är borrad ge- nom bottnen (11) i en ände av den krökta håligheten (26).

9. Medel enligt patentkrav 8, kännetecknat av att metallplattan (14) är fäst vid stöd- plattan (4) och utrustad med ett utloppshål (16) med identisk diameter som utloppsöppningen (12) borrad genom bottnen (11), vars utloppshål ( 16) är i rak linje med en driftsfärdig ände (36) hos stampverket (30), som är ordnat för rörelse fram och tillbaka i en stamphållare (32) monterad på stödplattan (4).

10. Medel enligt patentkrav 9, kännetecknat av att en svängbehållarcylinder (20) är ord- nad att rotera nämnda behållare (6) att iörflytta nämnda utloppsöppning (12) mellan en första position, i vilken utloppsöppningen (12) stänges av metallplattan (14) och en andra position i vilken utloppsöppningen ( 12) är i rak linje med utloppshålet (16) i metallplattan, i vars andra läge den drifisfärdiga änden (36) hos stampverket (30) också är ordnad i rak linje med ut- loppsöppningen (12) och är ordnad att trycka på ett metallinlägg, som har passerat utlopps- öppningen och insättes i nämnda viahål i PCB:n, ett förutbestämt antal gånger.

11. ll. Medel enligt patentkrav lO, kännetecknat av att hammarcylindern (40) är fäst vid stödplattan (4) och förbunden med en fallhamrnare (3 8) i rak linje med stampverket (30) för att hamra på huvudet (34) hos stampverket beroende på hur mycket lufttryck som släpps in i hammarcylindem (40).

12. Medel enligt patentkrav 11, kännetecknat av att ett återföringsmedel för stampver- ket (30) format som en svängningsbart ordnad hävarm (42), vid en ände drives av en drivde- talj (44) fixerad vid stödplattan (4) vid en tillbakarörelse hos stödplattan (4), vid urladdning av slutningscylindem (28), nämnda hävarm (42) medelst dess andra, gaffelformade ände, är ordnad att samtidigt lyfta upp stampverket (30) från dess arbetsläge med den drifisfärdiga 5 19 3 4 4 š":š":š E fšjïj , i" i i .:.:f. i 9 änden (36) i utloppshålet (16) hos metallplattan till dess startläge med dess drifisfärdiga ände (36) över bottnen hos den krökta håligheten (26).

13. Medel enligt vilket som helst av de föregående patentkraven, kännetecknat av att metallinläggen är i form av syrnrnetriska metallkroppar och behållaren (6) drives för att dis- tribuera ett inlägg åt gången genom den stängningsbara utloppsöppningen (12).

14. Medel enligt patentkrav 13, kännetecknat av att de symmetriska metallkroppama utgörs av sfäriska metallkulor.

15. Medel enligt patentkrav 14, kännetecknat av att de sfäriska metallkulorna är kopp- arkulor.

16. Medel för att tillverka kretskort, kännetecknat av att innefatta kännetecknen hos vil- ket som helst av tidigare patentkrav l-15.

17. F örfarande för att tillverka modifierade kretskort för att minska det termiska och elektriska motståndet från en sida till en annan på kretskort (PCB) genom att integrera me- tallinlägg i viahål tillhandahållna genom nämnda PCB och genom att använda en motordri- ven X-Y-platta (2) med PCB:n längst upp, kännetecknat av följande steg: borrning av viahål i PCB:n, plätering av ett kopparlager på innerväggen av vart och ett av viahålen, insättning av ett metallinlägg i varje viahål och deformering av detta så att det passar och fastnar i viahålen med hjälp av en maskin (1) i enlighet med uppfinningen, plätering av ett kopparlager på PCB :ns sidor och tillverkning av mönster med hjälp av en fotografisk process.