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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf lottragende
Artikel beziehungsweise Bauteile, wie beispielsweise Vorrichtungen,
die zum Verbinden von elektronischen Bauteilen miteinander verwendet
werden, elektrische Zuleitungen, Anschlüsse, elektromagnetische Abschirmungen,
und außerdem
auf ein Verfahren zum Zurückhalten
einer Lotmasse bei derartigen lottragenden Artikeln beziehungsweise
Bauteilen.
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Hintergrund
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Es
ist häufig
notwendig und wünschenswert, ein
Bauteil mit einem anderen Bauteil elektrisch zu verbinden. Beispielsweise
wird ein mehrpoliges Bauteil, wie beispielsweise ein Verbinder,
häufig
mit einem Substrat, wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte,
elektrisch verbunden, sodass die Kontakte oder Anschlüsse des
Bauteils sicher an Kontaktinseln befestigt sind, die auf dem Substrat
ausgebildet sind, um eine elektrische Verbindung dazwischen bereitzustellen.
Eine bevorzugte Technik zum sicheren Befestigen der Bauteilanschlüsse an den Kontaktinseln
besteht darin, ein Lötmaterial
zu verwenden.
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In
der elektronischen Geräteindustrie
ist eine bedeutende Notwendigkeit die schnelle und genaue Montage
von Zuleitungen, Anschlüssen
und Kontakten mit Kontaktinseln von gedruckten Leiterplatten (PCBs
= Printed Circuit Boards) und anderen Substraten. Für die Zweckmäßigkeit
des Verbindens derartiger Elemente wurde zuvor offenbart, das Löten ihrer Verbindung
durch Sichern eines Lötblocks
oder einer Lötmasse
an einem der Elemente zu ermöglichen, sodass,
wenn in Eingriff mit dem anderen Element positioniert und erwärmt, das
geschmolzene Lot die benachbarten Oberflächen beider Elemente abdecken
wird, um, wenn abgekühlt,
eine Lötverbindung, die
sowohl eine mechanische Kopplung als auch eine elektrische Verbindung
zwischen den Elementen bereitstellt, zu bilden.
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Ein
Nachteil des Verwendens von Lotmassen besteht darin, dass die Lotmassen
zuerst gebildet werden müssen,
um die passenden Abmessungen aufzuweisen, und dann die Lotmassen
mit lothaltenden Elementen (z. B. Lötklammern) gekoppelt werden
müssen,
bevor der Lotaufschmelzvorgang durchgeführt wird. In dem Fall, wobei
die lothaltenden Elemente in der Form einer Reihe von klauenähnlichen
Strukturen sind, die als Teil von Klammern ausgebildet sind, die
entlang eines Trägerstreifens
beabstandet sind, werden die klauenähnlichen Strukturen zuerst
durch Biegen von Abschnitten der Klammer gebildet, und dann muss
eine Lotmasse in einer klauenähnlichen
Struktur angeordnet werden. Dies kann eine zeitaufwendige Aufgabe
sein.
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Aus
der
US-Patentschrift 6,115,913 ist
ein Substrat mit einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Öffnungen
bekannt, denen jeweils eine Lötkugel
zugeordnet ist, die auf einer Seite des Substrats angeordnet ist
und auf der entsprechenden Öffnung
sitzt. Die Lötkugeln
werden erhitzt, sodass ein Teil von ihnen durch die jeweilige Öffnung fließt.
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Was
jedoch benötigt
wird, ist ein alternatives Verfahren zum Halten einer Lotmasse auf
einer lottragenden Vorrichtung beziehungsweise an einem Bauteil,
sodass die Lotmasse sicher durch die lottragende Vorrichtung beziehungsweise
durch das Bauteil gehalten wird; das Verfahren sollte jedoch weder übermäßig komplex
noch zeitaufwendig sein. Ebenso wird ein entsprechendes Bauteil
zum elektrischen Verbinden benötigt.
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Zusammenfassung
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Ein
Verfahren zum sicheren Zurückhalten
einer Lotmasse an einem lottragenden Artikel beziehungsweise Bauteil
mit einer ersten Fläche
und einer zweiten Fläche
wird gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 10 bereitgestellt. Das Verfahren umfasst folgende
Schritte: (a) Bilden einer Vielzahl von Öffnungen in dem lottragenden
Artikel beziehungsweise Bauteil; (b) Anordnen (einer Länge) der
Lotmasse entlang der ersten Oberfläche, sodass sich die Lotmasse über mindestens
einige der Vielzahl von Öffnungen
erstreckt; und (c) Bilden einer Vielzahl von Lötnieten durch Komprimieren
beziehungsweise Eintreiben von Abschnitten der Lotmasse in mindestens einige
der Vielzahl von Öffnungen,
sodass sich jeder der komprimierten beziehungsweise eingetriebenen Lotmassenabschnitte
durch die Öffnung
und über
die zweite Fläche
hinaus erstreckt, um jeweils einen nietkopfartigen Lotkopfabschnitt
zu bilden, sodass die gesamte Lotmasse an dem lottragenden Artikel
beziehungsweise Bauteil gehalten wird.
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Ein
vorteilhaftes Bauteil zum elektrischen Verbinden mit einer Vorrichtung
zeichnet sich durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale aus.
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Die
Vielzahl der Öffnungen
kann an einem Rand des Körpers
oder in einem mittleren Abschnitt zwischen Rändern ausgebildet sein. Das
vorliegende Verfahren zum Bilden von Lötnieten bildet eine wirksame
jedoch einfache Art und Weise zum sicheren Zurückhalten der Lotmasse vor und
während
eines Verbindungsvorgangs, wobei der lottragende Artikel mit einem
anderen Element, wie beispielsweise einem Substrat, z. B. einer
gedruckten Leiterplatte, verbunden wird, oder wobei der lottragende
Artikel auf eine andere Art und Weise verwendet wird.
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Der
lottragende Artikel kann ein lottragendes Bauteil in der Form vieler
herkömmlicher
Bauteile sein, die ausgestaltet sind, um eine Lotmasse zu erhalten.
Beispielsweise kann das lottragende Bauteil eine elektrische Zuleitung,
ein mit einer elektrischen Vorrichtung verbundener Anschluss, ein
Verbinder zum elektrischen Verbinden erster und zweiter elektrischer
Vorrichtungen, eine Klammer, eine elektromagnetische Abschirmung
etc. sein. In der Summe ist das vorliegende Verfahren auf eine Anzahl
von Anwendungen anwendbar, wobei eine Lotmasse gehalten und sicher
in einer Vorrichtung zurückgehalten wird,
um eine elektrische und mechanische Verbindung bei Lotaufschmelzen
bereitzustellen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorhergehenden und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
leichter aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung und den Zeichnungen von veranschaulichenden Ausführungsformen
der Erfindung offensichtlich, in denen zeigen:
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1 eine
explodierte perspektivische Ansicht einer Zuleitung, die gebildet
ist, um eine Lotmasse zu halten, und einer Form, die verwendet wird, um
eine Vielzahl von Lötnieten
zu bilden, die die Lotmasse an dem Zuleitungskörper zurückhalten;
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2 eine
Querschnittsseitenansicht der Baugruppe von 1 mit einem
ersten beispielhaften Werkzeug, das diskrete Abschnitte der Lotmasse in
die Form komprimiert, um Lötnieten
zu bilden;
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3 eine
Querschnittsseitenansicht der Baugruppe von 1 mit einem
zweiten beispielhaften Werkzeug, das diskrete Abschnitte der Lotmasse in
die Form komprimiert, um Lötnieten
zu bilden;
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4 ein
Endaufriss der Zuleitung von 1, die die
Lotmasse zeigt, die daran durch die Bildung von Lötnieten
entlang einer Länge
der Lotmasse gehalten wird;
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5 ein
Endaufriss der Zuleitung von 4, die eine
optionale Prägevorrichtung
zeigt, die verwendet wird, um die Lotmasse koplanar mit einem unteren
Rand der Zuleitung zu machen;
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6 eine
perspektivische Ansicht der Zuleitung von 5, die an
einem elektrischen Bauteil, wie beispielsweise einer gedruckten
Leiterplatte, positioniert wird, bevor ein Lotaufschmelzvorgang durchgeführt wird;
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7 ein
Endaufriss der Zuleitung von 6, die sicher
an dem elektrischen Bauteil angebracht ist, nachdem der Lotaufschmelzvorgang durchgeführt wurde;
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8 eine
perspektivische Ansicht der Zuleitung und des elektrischen Bauteils
von 7;
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9 eine
explodierte perspektivische Ansicht einer Zuleitung gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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10 ein
Seitenaufriss einer lottragenden Randklammer für eine gedruckte Leiterplatte,
die zur Oberflächenmontage
auf einem Substrat angepasst ist;
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11 ein
Seitenaufriss einer beispielhaften Verbinderbaugruppe, wobei eine
Vielzahl von lottragenden Kontakten in einem Verbindergehäuse angeordnet
ist, um eine elektrische Verbindung zwischen zwei teilweise gezeigten
elektronischen Vorrichtungen bereitzustellen.
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12 ein
Seitenaufriss eines beispielhaften Schaltungsbauteils, das lottragende
Anschlüsse aufweist
und zur Oberflächenmontage
auf einem Substrat angepasst ist;
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13 eine
obere Draufsicht einer elektromagnetischen Abschirmung gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform;
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14 ein
Seitenaufriss der elektromagnetischen Abschirmung von 13;
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15 eine
Querschnittsansicht der elektromagnetischen Abschirmung von 13,
die bezüglich
einem elektrischen Bauteil, wie beispielsweise einer gedruckten
Leiterplatte, positioniert ist; und
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16 eine
Querschnittsansicht der elektromagnetischen Abschirmung von 15,
die sicher an dem elektrischen Bauteil angebracht wird, nachdem
ein Lotaufschmelzvorgang durchgeführt wurde.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Bei
den ersten verschiedenen, hier beschriebenen Ausführungsformen
ist der lottragende Artikel in der Form eines lottragenden Bauteils
zur Verwendung bei elektrischen Anwendungen. Mit Bezug zuerst auf 1 bis 2 und 4 wird
eine einzelne Zuleitung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
allgemein bei 10 angegeben. Die Zuleitung 10 kann
durch eine beliebige Anzahl herkömmlicher Techniken,
einschließlich
Bilden der Zuleitung 10 durch Stanzen von einem leitenden
Streifen (z. B. Berylliumkupfer oder ein ähnliches, nachgiebiges und
leitendes Material) gebildet wird. Jede Zuleitung 10 umfasst
einen länglichen
Streifen 12 (der an einem Ende an einem Trägerstreifen
(nicht gezeigt) befestigt sein kann), der an einem Ende an einem
länglichen
Körper 20 befestigt
ist. Der längliche
Körper 20 umfasst
eine Vielzahl von Schlitzen oder Öffnungen 30, die in
dem Körper 20 entlang
einer Länge
ausgebildet sind. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Schlitze 30 an
einem unteren Rand 22 des Körpers 20 ausgebildet
und werden durch ein offenes erstes Ende an dem unteren Rand 22 und
ein geschlossenes zweites Ende festgelegt. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist das zweite Ende des Schlitzes 30 abgerundet; es ist
jedoch ersichtlich, dass der Schlitz 30 ausgebildet sein
kann, um jede beliebige Anzahl von Formen, d. h. eine verjüngte Form
oder eine rechteckige Form etc., aufzuweisen. Die Schlitze 30 können mittels
einer beliebigen Anzahl herkömmlicher
Techniken, einschließlich
des Bildens der Schlitze 30 durch ein Stanzverfahren, gebildet
werden. Die Schlitze 30 können ebenfalls an vorgeschriebenen
Stellen ausgebildet sein, sodass der Abstand zwischen benachbarten
Schlitzen gesteuert wird. Der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 30 kann
der Gleiche für
alle Schlitze 30 sein, oder der Abstand zwischen einigen
Schlitzen 30 kann sich mit Bezug auf den Abstand zwischen
anderen Schlitzen 30 verändern.
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Die
Zuleitung 10 wird aus einem geeigneten leitenden Material
gebildet und weist eine Dicke auf, die sich abhängig von der Anwendung verändern kann.
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Die
Schlitze 30 sind ausgestaltet, um eine Lotmasse 40 entlang
des unteren Rands 22 des Körpers 20 zurückzuhalten,
um zu erlauben, das der Körper 20 elektrisch
mit einer anderen Vorrichtung, Oberfläche oder dergleichen als Ergebnis
des Durchführens
eines Lötvorgangs
verbunden wird. Die Lotmasse 40 umfasst vorzugsweise einen
Lötdraht,
der eine ausreichende Länge
aufweist, um sich zu einer Länge
des Körpers 20 zu
erstrecken und in den Schlitzen 30 auf eine Weise gefangen
und zurückgehalten
werden kann, die hier nachstehend ausführlich beschrieben wird. Wie
am besten in 2 und 4 gezeigt
ist, wird die Lotmasse 40 entlang des unteren Rands 22 des
Körpers 20 durch
Bilden einer Reihe von Lötnieten,
die allgemein bei 50 angegeben sind, in den Schlitzen 30 zurückgehalten.
Die verformbaren Eigenschaften der Lotmasse 40 ermöglichen,
dass sie ohne weiteres an ausgewählten
Abschnitten davon komprimiert werden kann, um die Lötnieten 50 zu
bilden, wie in den Figuren gezeigt ist.
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Immer
noch mit Bezug auf 1 bis 2 und 4 wird
ein Verfahren zum sicheren Halten der Lotmasse 40 entlang
des Körpers 20 bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst zuerst ein Bilden der Schlitze 30 in
dem Körper 20 mit
den oben beschriebenen herkömmlichen
Techniken. Nachdem die Schlitze 30 an dem unteren Rand 22 ausgebildet sind,
wird eine Länge
der Lotmasse 40 gegen eine Fläche 23 des Körpers 20 angeordnet,
sodass sich die Lotmasse 40 über die Schlitze 30 erstreckt.
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Ein
Werkzeug wird dann verwendet, um die Lötnieten 50 durch Komprimieren
von Abschnitten der Lotmasse 40 in die Schlitze 30 zu
bilden. Bei einer ersten Ausführungsform
wird ein erstes Werkzeug 60 verwendet. Das Werkzeug 60 ist
in der Form einer oder mehrerer Stanzformen oder Dornen, die jeweils
in der Form eines verlängerten
Körpers 62 mit einem
distalen Ende 64 sind, das die Lotmasse 40 kontaktiert
und ein Segment der Lotmasse 40 in einen jeweiligen Schlitz 30 komprimiert.
Vorzugsweise wird ein Dorn (Stanzform) 62 für jeden
Schlitz 30 vorgesehen. Gemäß dieser Ausführungsform
weist das distale Ende 64 Abmessungen auf, die geringer
als die Abmessungen des Schlitzes 30 sind, wodurch ermöglicht wird,
dass das distale Ende 64 mindestens teilweise in den Schlitz 30 während der
Bildung der Lötniete 50 eindringt.
Gemäß der dargestellten
beispielhaften Ausführungsform
ist der Dorn 62 ein stabähnliches Element mit einem
kreisförmigen
oder allgemein kreisförmigen
Querschnitt. Der Durchmesser des Dorns 62, insbesondere
des distalen Endes 64, ist somit geringer als der Durchmesser
des Schlitzes 30, wodurch ermöglicht wird, dass das distale Ende 64 in
dem Schlitz 30 aufgenommen werden kann.
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Das
Werkzeug 60 wird dann positioniert, sodass jeder Dorn 62 in
axialer Ausrichtung mit einem Schlitz 30 ist, wobei das
jeweilige distale Ende 64 der Lotmasse 40 gegenüberliegt
und geringfügig
davon beabstandet ist. Das Werkzeug 60 ist vorzugsweise Teil
eines automatisierten Systems, das computergesteuert ist, sodass
das Werkzeug 60 in die korrekte Position bewegt werden
kann, um die Lötniete 50 zu bilden.
Beispielsweise kann das Werkzeug 60 ein Teil eines pneumatisch
betätigten
Systems sein, wobei das Werkzeug 60 pneumatisch von einem
Controller angetrieben wird, der in Kommunikation mit einem Computersystem
ist, das die Position des Werkzeugs 60 und ebenfalls die
Position des Körpers 20 überwacht.
Das computergesteuerte System ist ausgestaltet, sodass die relativen
Positionen zwischen den Schlitzen 30 und einer Vielzahl
von Dornen 62 bestimmt und/oder gesteuert werden. Dies
ermöglicht, dass
der Körper 20 und
die Dornen 62 in ordnungsgemäßer Ausrichtung mit Bezug zueinander
platziert werden.
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Das
Werkzeug 60 kann durch andere Arten von Systemen neben
einem pneumatischen System angetrieben werden, und es ist ebenfalls
ersichtlich, dass das Werkzeug 60 manuell angetrieben werden kann.
Es ist ebenfalls ersichtlich, dass, wenn das Werkzeug 60 Teil
eines automatisierten Systems ist, eine Anzahl von Dornen 62 in
einer Reihe angeordnet und mit einem einzelnen Trägerelement
verbunden werden können,
sodass die Bewegung des Trägerelements
die Bewegung aller verbundenen Dornen 62 in die gleiche
Richtung bewirkt. Das Werkzeug 60 wird dann von der ersten
axial ausgerichteten Position in die in 2 dargestellte
zweite Position getrieben. Bei der zweiten, erweiterten, Position wird
das Werkzeug 60 getrieben, sodass jedes distale Ende 64 die
Lotmasse 40 kontaktiert, die über einen Schlitz 30 ausgebildet
ist. Durch Treiben des Dorns 62 in dieses Segment der Lotmasse 40 wird die
Lotmasse 40 in den Schlitz 30 komprimiert, sodass
die Lotmasse 40 den ganzen oder einen wesentlichen Bereich
des Schlitzes 30 belegt. Ein Abschnitt der Lotmasse 40,
die in den Schlitz 30 komprimiert wird, erstreckt sich
tatsächlich über eine
zweite Fläche 25 des
Körpers 20,
wie in 2 dargestellt. Dieser Abschnitt bildet einen Lötkopf 54.
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Vorzugsweise
wird eine Form 67 bereitgestellt, um den Lötkopf 54 in
eine gewünschte
Form, z. B. eine hemisphärische
Form, zu formen. Die Form 67 weist somit eine Reihe von
Hohlräumen 69 auf, die
dort entlang ausgebildet sind, wobei die Hohlräume 69 beabstandet
sind, sodass die Hohlräume 69 axial
mit den Schlitzen 30 ausgerichtet sind. Diese Ausrichtung
ermöglicht,
dass die komprimierte Lotmasse 40, die in den Schlitz 30 und über die
zweite Fläche 25 gerichtet
ist, in den Hohlraum 69 aufgenommen wird. Der Hohlraum 69 ist
somit nur bestimmt, die Lotmasse 40 aufzunehmen, die sich über die
zweite Fläche 25 erstreckt,
und diese Lotmasse 40 in einen hemisphärisch geformten Kopf (oder
eine andere Kopfform) zu formen. Mit anderen Worten zwingt der Hohlraum 69 die
Höhe und
den Fluss der Lotmasse 40 in einen hemisphärisch geformten
Kopf. Bei dieser Ausführungsform
weist der Hohlraum 69 somit eine kreisförmige Kraterform mit nur einer
geringen Tiefe auf, da die Menge der Lotmasse 40, die in
einen Zustand komprimiert wird, der sich über die zweite Fläche 25 erstreckt,
bezogen auf die Gesamtmasse der Lotmasse typischerweise nicht so
groß ist.
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Nachdem
das Werkzeug 60 in seine zweite Position getrieben wurde,
um zu veranlassen, dass ein Segment der Lotmasse 40 in
den Schlitz 30 komprimiert wird, wird das Werkzeug 60 dann
von der Lotmasse 40 zurückgenommen,
und die Zuleitung 10 wird von der Form 67 zurückgezogen.
Die Lotmasse 40 ist somit nicht länger in einer einzelnen Ebene
entlang der ersten Fläche 23 enthalten,
sondern eine Lötniete 50 wird
vielmehr gebildet und durch einen Spindelabschnitt 52,
der im Allgemeinen in dem Schlitz 30 angeordnet ist, und
den Kopf 54, der im Allgemeinen auf der zweiten Fläche 25 des
Körpers 20 ausgebildet
ist, definiert. Wenn von der Seite der ersten Fläche 23 aus betrachtet,
weist die Lotmasse 40 eine Reihe von ausgenommenen Abschnitten
auf, die axial mit jeweiligen Schlitzen 30 ausgerichtet sind,
und wenn von der entgegengesetzten Seite der zweiten Fläche 25 aus
betrachtet, ist eine Reihe von beabstandeten Köpfen 54 sichtbar.
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Durch
Komprimieren der Lotmasse 40 in die Schlitze 30 wird
die Lotmasse 40 wirksam entlang des unteren Rands 22 des
Körpers 20 gehalten,
und die Zuleitung 10 ist zur Befestigung an einer Vorrichtung
oder Oberfläche
bereit. Optional, und wie in 4 bis 5 gezeigt,
wird die Lotmasse 40 mittels einer herkömmlichen Prägevorrichtung 19 geprägt. Bei
einem herkömmlichen
Prägevorgang
wird eine Kraft von der Vorrichtung 19 in die durch Pfeile 29 angegebenen
Richtung gegen die entlang der ersten Fläche 23 angeordnete
Lotmasse 40 und den entlang der zweiten Fläche 25 angeordneten
Köpfen 54 angelegt,
um die Lotmasse 40 zu komprimieren, wodurch veranlasst
wird, dass die Lotmasse 40 koinzidenter mit dem unteren
Rand 22 des Körpers 20 wird. Mit
anderen Worten nimmt die Ko-Planheit zwischen dem unteren Rand 62 und
der Lotmasse 40 zu. Der Prägevorgang verringert somit
das Ausmaß,
mit der sich die Lotmasse 40 unter dem unteren Rand 22 erstreckt.
Dies erzeugt eine bessere Lötverbindung,
da der untere Rand 22 die Oberfläche ist, die eine andere Oberfläche kontaktiert
und die mit dieser verbunden ist.
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1 und 3 veranschaulichen
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
zum Zurückhalten
der Lotmasse 40 entlang des unteren Randes 22 des
Körpers 20.
Diese Ausführungsform
ist der vorhergehenden Ausführungsform
mit der Ausnahme sehr ähnlich,
dass die Abmessungen des Werkzeugs bezogen auf den Schlitz 30 unterschiedlich
sind. Genauer gesagt wird bei dieser Ausführungsform ein Werkzeug 70 verwendet.
Das Werkzeug 70 ist dem Werkzeug 60 dadurch ähnlich,
dass beide bei einem Stanzprozess verwendet werden; das Werkzeug 70 weist
jedoch Abmessungen auf, die wesentlich größer als die Abmessungen des
Schlitzes 30 sind. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
ist das Werkzeug 70 aus einer Anzahl von Stanzformen oder Dornen 72 gebildet,
die alle vorzugsweise untereinander verbunden sind, sodass alle
Dorne 72 gleichmäßig bewegt
werden können.
Wie in 3 gezeigt, ist der Durchmesser des Dorns 72 wesentlich
größer als
der Durchmesser des Schlitzes 30, und daher komprimiert,
wenn das Werkzeug 70 in die erweiterte zweite Position
getrieben wird, jeder Dorn 72 die hochverformbare Lotmasse 40,
sodass ein Abschnitt der Lotmasse 40 in den Schlitz 30 und über die
zweite Fläche 25 gerichtet
wird. Die Form 67 ist ebenfalls vorzugsweise benachbart
dem Körper 20 positioniert,
wobei die Hohlräume 69 mit
den Schlitzen 30 ausgerichtet sind, sodass jeder Hohlraum 69 die
Lotmasse 40 in den Kopf 54 formt.
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Nachdem
das Werkzeug 70 zu seiner zweiten Position getrieben wurde,
um zu veranlassen, dass ein Segment der Lotmasse 40 in
den Schlitz 30 komprimiert wird, wird das Werkzeug 70 dann
von der Lotmasse 40 zurückgenommen,
und die Zuleitung 10 wird von der Form 67 zurückgezogen.
Die Lotmasse 40 ist somit nicht länger in einer einzelnen Ebene
entlang der ersten Fläche 23 enthalten,
sondern eine Lötniete 50 wird
gebildet und durch den Spindelabschnitt 52, der im Allgemeinen
in dem Schlitz 30 angeordnet ist, und den Kopf 54,
der im Allgemeinen auf der zweiten Fläche 25 des Körpers 20 ausgebildet
ist, definiert. Wie bei der ersten Ausführungsform weist die Lotmasse 40 eine
Reihe von ausgenommenen Abschnitten auf, die axiale mit jeweiligen
Schlitzen 30 ausgerichtet sind, nachdem das Werkzeug 70 entfernt
wird, und von der Seite der gegenüberliegenden zweiten Fläche 25 aus
betrachtet ist eine Reihe von beabstandeten Köpfen 54 sichtbar.
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Durch
Komprimieren der Lotmasse 40 in die Schlitze 30 wird
die Lotmasse 40 entlang des unteren Rands 22 des
Körpers 20 wirksam
gehalten, und die Zuleitung 10 ist für die Befestigung an einer
Vorrichtung oder Oberfläche
bereit. Die Lotmasse 40 kann mit einem herkömmlichen
Prägevorgang
geprägt werden,
wie hier zuvor mit Bezug auf 5 beschrieben
wurde.
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6 bis 8 veranschaulichen
die Positionierung der Zuleitung 10 an einem elektrischen Bauteil 90,
wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, das mindestens
einen leitenden Bereich bzw. Insel 92 aufweist, bei dem
gewünscht
wird, dass ein Abschnitt (z. B. der untere Rand 22) der
Zuleitung 10 angelötet
wird. Das elektrische Bauteil 90 ist eine im Allgemeinen
planare Vorrichtung, und der untere Rand 22 ist bündig gegen
die planare Oberfläche
des elektrischen Bauteils 90 angeordnet und erstreckt sich über diese.
Die Zuleitung 10 erstreckt sich über eine oder mehrere Kontaktinseln 92,
die axial über dem
Bauteil 90 ausgebildet sind. Durch Durchführen des
oben beschriebenen Prägevorgangs
resultiert ein besserer Sitz zwischen dem unteren Rand 22 und dem
elektrischen Bauteil 90 und insbesondere dessen Kontaktinseln 92.
Wenn die Zuleitung 10 gegen das elektrische Bauteil 90 sitzt,
ist die Zuleitung 10 vorzugsweise senkrecht zu dem elektrischen
Bauteil 90 orientiert. Ein Lotaufschmelzvorgang wird durchgeführt, der
zu dem Aufschmelzen der Lotmasse 40 führt, um eine sichere elektrische
Verbindung zwischen der Zuleitung 10 und dem elektrischen
Bauteil 100 festzulegen. Als Ergebnis des Lötvorgangs
wird die Lotmasse an sowohl der ersten Fläche 23 als auch den
Lötköpfen 54 auf
der zweiten Fläche 25 aufgeschmolzen,
wie in 7 und 8 gezeigt.
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9 veranschaulicht
noch eine weitere beispielhafte Zuleitungsausführungsform. Die Zuleitung 10' ist der Zuleitung 10 mit
der Ausnahme ähnlich, dass
die Öffnungen
oder Schlitze 30 dort nicht an einem Rand ausgebildet sind;
sondern dass sie vielmehr entfernt von dem unteren Rand 22 ausgebildet sind.
Mit anderen Worten ist der Körper 20' vollständig um
die Öffnungen 30 ausgebildet.
Bei der dargestellten Ausführungsform
weisen die Öffnungen 30 kreisförmige Formen
auf; die Öffnungen 30 können jedoch
eine beliebige Anzahl anderer Formen aufweisen. Die Lotmasse 40 ist
auf der ersten Fläche 23 über den Öffnungen 30 angeordnet,
und dann wird eines der Werkzeuge 60, 70 (2 und 3)
verwendet, um eine Reihe von Lötnieten
zu bilden, um die Lotmasse 40 sicher mit dem Körper 20' zu verbinden.
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Die
obigen Verfahren zum Zurückhalten
einer Lotmasse in einem lottragenden Bauteil, die hier offenbart
werden, sind nicht auf die Anwendung auf elektrische Zuleitungen,
Kontakte und Anschlüssen begrenzt,
sondern können
vielmehr auf jedes Bauteil angewendet werden, das ausgestaltet ist,
eine Lotmasse zu tragen. Beispielsweise findet, wie in 10 gezeigt,
das vorliegende Verfahren Anwendung bei einer anderen Art von Zuleitung 100 für eine gedruckte
Leiterplatte 120, wobei die Zuleitung zur Oberflächenmontage
auf einem Substrat 130 angepasst ist. Genauer gesagt weist
die Zuleitung 100 einen länglichen Körperabschnitt 102 auf,
der einen ersten lottragenden Abschnitt 104 aufweist, der
an einem ersten Ende davon ausgebildet ist, und einen zweiten lottragenden
Abschnitt 106, der an einem zweiten Ende davon ausgebildet
ist. Jeder der lottragenden Abschnitte 104, 106 ist
im Aufbau dem Körper 20 der
Zuleitung 10 von 1 dadurch ähnlich oder
identisch, dass jeder der lottragenden Abschnitte 104, 106 eine
Vielzahl von Schlitzen 30 aufweist.
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Die
Lotmasse 40 (z. B. ein Lötdraht) wird in den Schlitzen
komprimiert, um die Lötnieten 50 auf die
gleiche Weise zu bilden, wie oben beschrieben, um zwei lottragende
Abschnitte 104, 106 bereitzustellen, die jeweils
eine sicher entlang einer Länge davon
zurückgehaltene
Lotmasse 40 aufweist. Optional umfasst die Zuleitung 100 einen
nachgiebigen Finger 108. Der nachgiebige Finger 108 umfasst
eine Krümmung 110 entgegengesetzt
der Lotmasse 40, um eine federnde Lücke zwischen der Lotmasse 40 (und
dem distalen Ende der Finger 30) und der Krümmung 110 bereitzustellen,
in die die Leiterplatte oder ein anderes Substrat 120 eingefügt werden
kann. Die Leiterplatte 120 weist einen leitenden Bereich
bzw. Insel 122 auf, bei dem erwünscht ist, einen Abschnitt (z.
B. den lottragenden Abschnitt 104) der Zuleitung 100 anzulöten. Die
Nachgiebigkeit des Fingers 108 dient dazu, die Zuleitung 100 in
Position an der Leiterplatte 120 zurückzuhalten, bevor das Löten abgeschlossen
ist, und wenn das Lot bei Anwendung von Wärme schmilzt, dient der Finger 108 dazu,
zu ermöglichen,
dass sich der untere Rand des Körpers 20 in
Kontakt mit dem leitenden Bereich 122 bewegt, um einen
guten elektrischen Kontakt zwischen der Zuleitung 100 und
der Leiterplatte 120 bereitzustellen, wenn sich das Lot
erneut verfestigt. Bei dieser Ausführungsform wirkt die Zuleitung 100 als
eine Randklammer für
die Leiterplatte 120, und das Anschlussende der Zuleitung 100 kann
geeignet in eine Anzahl von Weisen, wie beispielsweise als ein Stift zur
Einführung
in eine Kontaktsteckerbuchse oder als ein Wickelverdrahtungspfostenabschluss
oder als eine weitere lötbare
Anordnung (wie in 10 gezeigt), zur Verbindung
mit anderem Gerät
ausgebildet sein.
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Genauer
gesagt enthält
das Anschlussende der Zuleitung 100 von 10 ebenfalls
eine lötbare Anordnung
in der Form des lottragenden Abschnitts 106, der im Wesentlichen
der gleiche wie der lottragende Abschnitt 104 an dem entgegengesetzten Ende
der Zuleitung 100 ist. Der lottragende Anschlussabschnitt 106 kann
zur Oberflächenmontage der
Leiterplatte 120 auf dem zusätzlichen Substrat 130 zur
Verbindung mit einer leitenden Fläche 132 des Substrats 130 verwendet
werden.
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Mit
Bezug nun auf 11, wird die/das lotzurückhaltende
Anordnung/Verfahren der vorliegenden Anmeldung verwendet, um eine
Lotmasse in einem Kontakt 200 (d. h. Anschlussstift) zu
halten, der einen Teil eines Verbinders 210 zum elektrischen
Verbinden einer ersten elektronischen Vorrichtung 220 mit einer
zweiten elektronischen Vorrichtung 230 bildet. Der Verbinder 210 umfasst
eine vorbestimmte Anzahl von Kontakten 200, die in einem
vorbestimmten Muster angeordnet sind. Jedes Ende 202 jedes
Kontakts 200 umfasst mindestens eine Lotmasse 40,
die durch Bilden von Lötnieten 50 gehalten
wird. Die Bildung der Lötnieten 50 ist
vorzugsweise dem ähnlich oder
identisch, das hier mit Bezug auf die Zuleitung 10 von 1 beschrieben
wird, und daher werden diese Merkmale nicht erneut ausführlich beschrieben.
Der Verbinder 210 umfasst ein Gehäuse 212 mit einer
ersten Oberfläche 213 und
einer gegenüberliegenden
zweiten Oberfläche 214.
Vorzugsweise ist der Verbinder 210 ein im Allgemeinen planares
Element, sodass die erste und zweite Oberfläche 213, 214 planare
Oberflächen
sind, die parallel zueinander liegen.
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Das
Gehäuse 212 umfasst
ein longitudinales Kreuzelement 215, das zwischen den ersten
und zweiten Oberflächen, 213, 214 ausgebildet
ist. Das Kreuzelement 215 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 216,
die darin zum Aufnehmen der Vielzahl von Kontakten 200 ausgebildet
sind. Die Kontakte 200 erstrecken sich durch die Öffnungen 216,
sodass die Enden 202 der Kontakte 200 unter der
zweiten Oberfläche 214 hervorstehen,
und gegenüberliegende Enden 203 der
Kontakte 200 stehen über
der ersten Oberfläche 213 hervor,
um zu ermöglichen,
dass die Enden 202 getrennt mit Anschlüssen 222 oder dergleichen
der ersten elektronischen Vorrichtung 220 verbunden werden.
Bei der beispielhaften Ausführungsform
umfasst jedes Ende 203 ein Merkmal, das ermöglicht,
dass die erste elektronische Vorrichtung 220 getrennt mit
dem Kontakt 200 an dessen Ende 203 verbunden werden
kann. Beispielsweise kann das Ende 203 ein Paar von vorgespannten
Kontaktgabeln 209 aufweisen, die den Anschluss 222 der ersten
elektronischen Vorrichtung 220 aufnehmen. Der Anschluss 222 kann
zwangsweise zwischen den Gabeln 209 aufgenommen werden,
um eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss 222 und dem
Kontakt 200 bereitzustellen. Andere Arten von verbindenden
Mechanismen können
an dem Ende 203 bereitgestellt werden, um eine trennbare
Verbindung zwischen der ersten elektronischen Vorrichtung 220 und
dem Kontakt 200 bereitzustellen.
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Das
Ende 202 des Kontakts ist ausgestaltet, um elektrisch mit
der zweiten Vorrichtung 230 verbunden zu sein, um eine
elektrische Verbindung zwischen Kontakten 232 (oberflächenmontierte
Lötinseln)
der zweiten elektrischen Vorrichtung 230 und der Lotmasse 40 an
dem Ende 202 des Kontaktes 200 bereitzustellen.
Die Enden 202 der Kontakte 200 erstrecken sich
einen ausreichenden Abstand über die
zweite Oberfläche 214 hinaus,
um zu ermöglichen,
dass die Lotmasse 40 komprimiert wird, um die Lötnieten 50 in
den Schlitzen 30 zu bilden. Somit werden bei einer Ausführungsform
die zweiten geschlossenen Enden der in dem Ende 202 ausgebildeten Schlitze 30 nahe
oder an der zweiten Oberfläche 214 des
Verbinders 210 ausgebildet. Nachdem die Lotmasse 40 entlang
des unteren Rands jedes Kontakts 200 zurückgehalten
wird, und die Kontakte 200 bezogen auf die Kontakte 232 angeordnet sind,
wird jede Lotmasse 40 erwärmt und schmilzt an einem Kontakt 232 auf,
und beim Kühlen
wird eine elektrische Verbindung gebildet.
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Bei
einer in 12 dargestellten noch weiteren
Ausführungsform
wird ein Schaltungsbauteil bzw. Vorrichtung 300 bereitgestellt.
Das Schaltungsbauteil umfasst ein oder mehrere Anschlüsse 310,
die jeweils mit Schaltungselementen in der Vorrichtung 300 auf
jede geeignete Art und Weise verbunden sind. Die Anschlüsse 310 weisen
Anschlussenden 312 auf, die jeweils mindestens eine Lotmasse 40 tragen.
Das Anschlussende 312 ist ausgebildet, um eine Vielzahl
von Schlitzen (ähnlich
der Zuleitung 10 von 1) aufzuweisen,
die die Lotmasse 40 aufnehmen und halten, indem Lötnieten 50 in
den Schlitzen ausgebildet werden.
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Die
Vorrichtung 300 mit ihren Anschlüssen 310 kann dann
auf ein Substrat 320 platziert werden, das elektrische
leitende Bereiche oder Inseln 322 aufweist, wobei auf jeder
dieser ein Anschluss 310 platziert wird, wobei die Lotmasse 40 in
Kontakt mit dem leitenden Bereich 322 ist. Es ist offensichtlich, dass
danach durch geeignetes Anwenden von Wärme die Lotmasse 40 geschmolzen
wird und sich bei Verfestigung eine zuverlässige elektrische und mechanische
Verbindung zwischen dem Anschluss 310 und dem leitenden
Bereich 322 bildet.
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Es
ist ersichtlich, dass die beispielhafte lotzurückhaltende Anordnung und das
Verfahren zum Halten einer Lotmasse in einem lottragenden Bauteil
der vorliegenden Anmeldung bei einer beliebigen Anzahl von Anwendungen,
einschließlich
als ein Anschlussabschnitt von anderen Formen von Zuleitungen, Anschlüssen, Kontakten
und Verbindern verwendet werden kann. Die vorliegenden Ausführungsformen sind
lediglich beispielhaft, und das Verfahren zum Zurückhalten
einer Lotmasse durch Bilden einer Reihe von Lötnieten kann bei den meisten
Anwendungen verwendet werden, bei denen Lot gehalten wird.
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Bei
noch einer weiteren Ausführungsform kann
der lottragende Artikel in der Form eines Artikels sein, der mit
einem anderen Artikel sicher zu verbinden ist. Bei dieser Ausführungsform
muss die Lotmasse 40 nicht notwendigerweise eine elektrische Brücke von
einem Bauteil zu einem anderen Bauteil bereitstellen, sondern kann
einfach wirken, um eine strukturelle Verbindung zwischen den beiden
Bauteilen bereitzustellen. Mit anderen Worten umschließt diese
Anwendung die herkömmlichen
Anwendungen, bei denen eine Lotmasse als ein Mittel verwendet wurde,
um eine starke strukturelle Verbindung zwischen zwei Artikeln bereitzustellen.
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13 bis 16 veranschaulichen
eine beispielhafte Anwendung, wobei die Lotmasse verwendet wird,
um eine strukturelle Verbindung zwischen zwei Artikeln bereitzustellen.
In 13 bis 16 wird
eine elektromagnetische Abschirmung gemäß einer ersten beispielhaften
Ausführungsform allgemein
bei 400 angegeben. Die elektromagnetischen Abschirmung 400 umfasst
eine obere Wand 420, die eine obere Oberfläche 422 definiert
und gegenüberliegende
Seitenwänden 430 und
gegenüberliegende
Endwände 440 umfasst.
Wenn die elektromagnetische Abschirmung 400 an einer Bauteilseite eines
elektronischen Bauteils, wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte
(PCB) (nicht gezeigt), angebracht wird, kehrt sich die obere Oberfläche 422 der
oberen Wand 420 von dem elektronischen Bauteil weg. Vorzugsweise
wird die elektromagnetische Abschirmung 400 als ein unitäres Element
ausgebildet, und daher werden die gegenüberliegenden Seitenwände 430 und
die gegenüberliegenden
Endwände 440 vorzugsweise
einstückig
mit der oberen Wand 420 ausgebildet.
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Wie
bei der Ausführungsform
von 14 dargestellt ist, umfasst die elektromagnetische
Abschirmung eine Vielzahl von Schlitzen 459, die entlang
einer jeweiligen Seitenwand 430 ausgebildet sind. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform werden
die Schlitze 459 an jeder der gegenüberliegenden Seitenwände 430 bereitgestellt.
Die Schlitze 459 werden entlang einer Länge der Seitenwand 430,
vorzugsweise an deren unteren Rand 432 ausgebildet und
durch ein offenes erstes Ende an dem unteren Rand 432 und
ein geschlossenes zweites Ende festgelegt. Bei der dargestellten
Ausführungsform
ist das geschlossene zweite Ende des Schlitzes 459 abgerundet;
es ist jedoch offensichtlich, dass der Schlitz 459 ausgebildet
sein kann, um eine beliebige Anzahl von Formen, d. h. eine rechteckige
Form, durch ein planares zweites Schlitzende aufzuweisen.
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Wie
in 13 und 14 gezeigt,
ist jede Seitenwand 430 an ihrem oberen Ende mit der oberen
Wand 420 verbunden, wobei die Seitenwand 430 vorzugsweise
im Wesentlichen senkrecht zu der oberen Wand 420 ist. Der
untere Rand 432 der Seitenwand 430 ist vorzugsweise
in der gleichen Ebene wie ein unterer Rand 442 jeder der
Endwände 440 enthalten.
Die unteren Ränder 432, 442 sind
Masse-kontaktierende Oberflächen,
da diese Wände 432, 442 das
elektronische Bauteil (nicht gezeigt) kontaktieren und gegen dieses
sitzen, wenn die elektromagnetische Abschirmung 400 an
dem elektrischen Bauteil angebracht wird.
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Die
elektromagnetische Abschirmung 400 ist aus einem geeigneten
Material ausgebildet, das Eigenschaften aufweist, die es der elektromagnetischen
Abschirmung 400 ermöglichen,
als eine elektromagnetische Abschirmung zu arbeiten, die elektromagnetische
Energie, z. B. ausgestrahlte RF-Signale, am Eindringen in das abgeschirmte
Volumen oder den abgeschirmten Bereich hindert, das/der unter der
elektromagnetischen Abschirmung 400 und zwischen der elektromagnetischen
Abschirmung 400 und der Bauteilseite des elektrischen Bauteils
definiert ist.
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Die
an jeder Seitenwand 430 ausgebildete Anzahl von Schlitzen 459 verändert sich
gemäß einer Anzahl
von Faktoren, die die Abmessungen der elektromagnetischen Abschirmung 400 und
die gewünschten
Anzahl von Lotaufrückhaltpunkten
umfassen. Die Endwände 440 können ebenfalls
eine Vielzahl von Schlitzen 459 aufweisen, die darin zum
Zurückhalten
einer oder mehrerer Lotmassen 40 ausgebildet sind.
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Nachdem
die Lotmasse 40 sicher in den Schlitzen 30 durch
Bilden der Lötnieten 50 zurückgehalten
wird, wird die elektromagnetische Abschirmung 400 auf einem
elektronischen Bauteil, wie beispielsweise der in 15 gezeigten
gedruckten Leiterplatte (PCB) 500, platziert. 15 zeigt
eine Querschnittsansicht der elektromagnetischen Abschirmung 400,
die auf der gedruckten Leiterplatte 500 platziert ist.
Die gedruckte Leiterplatte 500 enthält eine Anzahl von Inseln 510,
die aus einem lötfähigen Material
gebildet sind. Die gedruckte Leiterplatte 500 enthält ebenfalls
bestimmte empfindliche Elemente 520, d. h. Schaltungsbauteile,
die gegen unerwünschte
Emissionen abzuschirmen sind. Die elektromagnetische Abschirmung 400 ist
daher auf der gedruckten Leiterplatte 500 angeordnet, sodass
die Lotmasse 40 im Allgemeinen über den Inseln 510 angeordnet
ist, wie in 15 gezeigt. Die Lotmasse 40 wird
dann mittels herkömmlicher
Techniken, wie beispielsweise Anwenden von Wärme auf die Lotmasse, aufgeschmolzen.
Die Wärme
kann in jeder beliebigen Anzahl von Formen, einschließlich heißer Luft, zugeführt werden,
die auf die Lotmasse 40 gerichtet ist, oder die gesamte
Anordnung kann einer erhöhten Temperatur
ausgesetzt werden, was das Aufschmelzlöten verursacht, solange wie
die gedruckte Leiterplatte 500 nicht beschädigt wird.
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16 zeigt
die Lotmasse 40, nachdem sie aufgeschmolzen wurde, wodurch
eine sichere Lotverbindung zwischen der elektromagnetischen Abschirmung 400 und
der gedruckten Leiterplatte 500 erzeugt wird. Mit der elektromagnetischen
Abschirmung 400 an Ort und Stelle gesichert, deckt die
Abschirmung 400 die auf der gedruckten Leiterplatte ausgebildeten
empfindlichen Elemente 510 gegen etwaige benachbarte emittierende
Bauteilen ab.
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Wenn
die Entfernung der elektromagnetischen Abschirmung 400 notwendig
ist, kann die Lötverbindung
zwischen der elektromagnetischen Abschirmung 400 und der
gedruckten Leiterplatte 500 durch Erwärmen der Lotmasse 40 aufgebrochen werden,
um zu veranlassen, dass die Lotmasse 40 aufschmilzt. Die
elektromagnetische Abschirmung 400 wird dann entfernt,
und ein Zugriff auf die empfindlichen Elemente 510 wird
bereitgestellt. Wenn die elektromagnetische Abschirmung 400 erneut
anzuwenden ist, wird eine neue Lotmasse 40 (d. h. ein Lötdraht)
einfach zwischen den Fingern 450 mit der hier zuvor offenbarten
Technik verschachtelt. Nach Schließen der Finger 450,
sodass die Lotmasse 40 sicher zurückgehalten wird, wird die elektromagnetische
Abschirmung 400 ordnungsgemäß bezüglich der gedruckten Leiterplatte 500 positioniert,
und die Lotmasse 40 wird aufgeschmolzen, um die Lötverbindung
zwischen der elektromagnetischen Abschirmung 400 und der
gedruckten Leiterplatte 500 bereitzustellen.
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Es
ist ersichtlich, dass für
jede der hier offenbarten Anwendungen die Lotmasse 40 nicht
in der Form einer kontinuierlichen Länge eines Lötdrahtes sein muss, sondern
vielmehr in der Form von zwei oder mehr getrennten kleineren Lötdrahtsegmenten sein
kann.
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Somit
bietet das vorliegende Verfahren zum Zurückhalten einer Lotmasse in
einem lottragenden Bauteil mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren.
Beispielsweise umfassten herkömmliche Lotrückhalttechniken
die Verwendung einer Anzahl von Lotblöcken mit bestimmten Abmessungen,
während
das vorliegende Verfahren Lötdraht
verwendet, und somit werden weniger Lötelemente verwendet und die
Aufteilung des Lötdrahts
in Lotblöcke
wird eliminiert. Dies verringert Zeit und Kosten.
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Außerdem ist
ersichtlich, dass sich die Lotmasse 40 nicht über den
gesamten unteren Rand der Zuleitung oder dergleichen erstrecken
muss, sondern vielmehr eine kleinere Länge der Lotmasse 40 in
einigen, jedoch nicht allen Schlitzen 30 zurückgehalten
werden kann, die in der Zuleitung oder dergleichen ausgebildet sind.
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Obwohl
die Erfindung insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
derselben gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute ersichtlich,
dass verschiedene Änderungen
in Form und Einzelheiten daran durchgeführt werden können, ohne
vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.