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Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft integrierte
Schaltungsbausteine; und spezieller betrifft sie Verfahren zum Abschneiden
von Eingabe/Ausgabe-Säulen
auf einem integrierten Schaltungsbaustein auf eine vorherbestimmte
Länge.
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Nach dem Stand der Technik sind integrierte Schaltungsbausteine
offenbart worden, welche ein Gehäuse
umfassen, das einen integrierten Schaltungschip vollständig umgibt
und vielfache Eingabe/Ausgabe-Säulen
einschließt,
welche sich senkrecht von dem Gehäuse erstrecken. Jede Eingabe/Ausgabe-Säule ist
durch mikroskopische Leiter innerhalb des Gehäuses des integrierten Schaltungsbausteins
an dem integrierten Schaltungschip angeschlossen, und folglich stellen
die Eingabe/Ausgabe-Säulen
das Mittel bereit, durch welches elektrische Signale zu dem Chip
gesendet und von diesem empfangen werden.
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Ein Verfahren zum Formen der Eingabe/Ausgabe-Säulen auf
dem Gehäuse
des integrierten Schaltungsbausteins ist nach dem Stand der Technik beschrieben
in US-Patent 5.454.159. In diesem Patent veranschaulichen die 6 und die 7 eine Schablone,
welche eine Vielfalt von zylinderförmigen Löchern aufweist, die ein Muster
für die
Eingabe/Ausgabe-Säulen
bereitstellen. Diese Schablone wird so auf das Gehäuse des
integrierten Schaltungsbausteins gelegt, dass die Löcher der
Schablone mit Positionen auf dem Gehäuse des Bausteins ausgerichtet
sind, an denen die Eingabe/Ausgabe-Säulen geformt werden sollen.
Dann werden die Löcher
in der Schablone mit Lötmittelkugeln
gefüllt,
und die Anordnung mit der Schablone auf dem Gehäuse des Bausteins wird durch
einen Bandofen geschickt, wo die Lötmittelkugeln geschmolzen werden
und wieder fest werden.
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Nachdem die Eingabe/Ausgabe-Säulen auf dem
integrierten Schaltungsbaustein wie oben beschrieben geformt worden
sind, können
sie an eine gedruckte Schaltung angeschlossen werden, indem die
offenen Enden der Eingabe/Ausgabe-Säulen an jeweilige E/A-Anschlussflächen auf
der gedruckten Schaltung gelötet
werden. In diesem Schritt hat das Lötmittel, welches verwendet
wird, eine niedrigere Schmelztemperatur als die Lötmittelkugeln,
aus welchen die Säulen
gefertigt wurden, so dass die Säulen in
einem festen Zustand bleiben.
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Jedoch können vor einem derartigen Lötschritt
alle Eingabe/ Ausgabe-Säulen
auf eine vorherbestimmte Länge
abgeschnitten werden. Eine solche Abschneideoperation wird durchgeführt, um alle
Eingabe/Ausgabe-Säulen
auf die gleiche Länge zurechtzuschneiden
und dadurch sicherzustellen, dass die Enden aller Eingabe/Ausgabe-Säulen einen Kontakt
mit ihren zugehörigen
E/A-Anschlussflächen auf
der gedruckten Schaltung herstellen.
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Ein Apparat nach dem Stand der Technik, welcher
verwendet worden ist, um Eingabe/Ausgabe-Säulen auf einem integrierten
Schaltungsbaustein abzuschneiden, ist in der 1 gezeigt. Dieser Apparat umfasst eine
Scherplatte 10 und eine Klinge 11. Die Scherplatte 10 hat
eine Vielfalt von Löchern 10a, welche
zu dem Muster der Eingabe/Ausgabe-Säulen auf dem integrierten Schaltungsbaustein
passen; und jene Säulen
werden durch die Löcher 10a durchgelassen,
wie in der 1 gezeigt.
Dann wird, um die Eingabe/Ausgabe-Säulen abzuschneiden, eine Oberfläche 11a einer
Klinge bündig
gegen die Scherplatte 10 platziert, aus welcher die Eingabe/Ausgabe-Säulen herausragen;
und während
die Klinge in dieser Position gehalten wird, wird die Klinge gegen die
Scherplatte durch die Eingabe/Ausgabe-Säulen gleiten gelassen.
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Ein Problem mit dem Apparat von 1 ist jedoch, dass auf einer
mikroskopischen Ebene Oberfläche 11a der
Klinge von Natur aus einen bestimmten Grad an Rauheit besitzt; und ähnlich hat
die Oberfläche
der Scherplatte, aus welcher die Eingabe/Ausgabe-Säulen
herausragen, ebenfalls einen bestimmten Grad an Rauheit. Folglich
existiert von Natur aus ein kleiner Spalt zwischen der Klinge 11 und
der Scherplatte 10.
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Somit kann, wenn die Klinge 11 durch
die Eingabe/Ausgabe-Säulen hindurch
gedrückt
wird, eine kleine Menge Trümmer
von den Säulen
in dem Spalt zwischen der Klinge und der Scherplatte gefangen werden.
Diese Trümmer
werden sich als eine Verschmierung auf der Oberfläche 11a der
Klinge aufhäufen,
während
jede Eingabe/Ausgabe-Säule abgeschnitten
wird. Diese Verschmierung wiederum produziert Defekte an den Schnittenden
der Säulen, solche
wie diejenigen, welche in 5 und 6 gezeigt sind, und welche
ausführlicher
in "Ausführliche Beschreibung"
beschrieben werden.
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Ebenfalls nach dem Stand der Technik
zeigt US-Patent 5.324.892 ein Verfahren zur Formung von offenen
Enden an Eingabe/Ausgabe-Säulen
(28, 30, 32), welche sich von einem Gehäuse (12) einer elektronischen
Komponente erstrecken. Jedoch erwähnt das Patent '892 nicht das
Problem der Verschmierung, wie oben diskutiert, welches während des
Abschneidens auftreten kann und Defekte an den Schnittenden der
Säulen
produzieren kann; noch schlägt
das Patent irgendeine bestimmte Konfiguration der Schneideklinge
vor, welche das Problem vermindert.
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Entsprechend ist eine primäre Aufgabe
der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Abschneiden der Eingabe/Ausgabe-Säulen auf
einem integrierten Schaltungsbaustein bereitzustellen, durch welches
die obigen Defekte eliminiert werden.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden Eingabe/Ausgabe-Säulen auf
einem integrierten Schaltungsbaustein durch die folgenden Schritte
abgeschnitten: Bereitstellen einer Scherplatte, welche eine Stärke hat,
die kleiner ist als die Länge
der Säulen,
und welche jeweilige Löcher
aufweist, um alle der Säulen
aufzunehmen; Einfügen
der Säulen
in die Löcher,
bis ein Abschnitt der Säulen über die
Scherplatte herausragt; Platzieren einer Klinge mit einer Schneidekante
in einem spitzen Winkel von mindestens zwei Grad so gegen die Scherplatte,
dass nur die Schneidekante der Klinge die Scherplatte berührt; und
Gleiten der Schneidekante der Klinge gegen die Scherplatte und durch
den Abschnitt der Säulen,
welcher über
die Scherplatte herausragt, während
die Klinge in dem spitzen Winkel gehalten wird.
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Wenn die Eingabe/Ausgabe-Säulen wie oben
beschrieben abgeschnitten worden sind, ist eine bedeutende Eigenschaft,
welche solche Säulen erwerben,
dass ihre Schnittenden frei von irgendwelchen trichterähnlichen
Ausschnitten sind. Außerdem ist
eine andere wichtige Eigenschaft, welche die Eingabe/Ausgabe-Säulen erwerben, wenn sie wie
oben beschrieben abgeschnitten werden, dass die Schnittenden der
Säulen
frei von irgendwelchen Graten sind. Diese Eigenschaften sind offensichtlich
aus der Betrachtung von 4,
welches eine Mikrofotografie des Endes einer Eingabe/Ausgabe-Säule ist,
welche wie oben beschrieben abgeschnitten worden ist.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
einen Apparat, durch welchen Eingabe/Ausgabe-Säulen
auf einem integrierten Schaltungsbaustein nach dem Stand der Technik
abgeschnitten worden sind.
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2 zeigt
einen Apparat, durch welchen Eingabe/Ausgabe-Säulen
auf einem integrierten Schaltungsbaustein gemäß der vorliegenden Erfindung
abgeschnitten werden.
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3A ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des Apparates von 2,
welche eine Scheideklinge zeigt, unmittelbar bevor sie eine der Eingabe/Ausgabe-Säulen abschneidet.
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3B ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnittes des Apparates von 2,
welche eine Schneideklinge zeigt, wie sie gerade eine der Eingabe/Ausgabe-Säulen abschneidet.
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3C ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnittes des Apparates von 2,
welche eine Schneideklinge zeigt, nachdem sie eine der Eingabe/Ausgabe-Säulen abgeschnitten
hat.
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4 ist
eine Mikrofotografie des Endes einer Eingabe/ Ausgabe-Säule, welche
gemäß der vorliegenden
Erfindung durch den Apparat von 2 abgeschnitten
wurde.
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5 ist
eine Mikrofotografie des Endes einer anderen Eingabe/Ausgabe-Säule, welche
mit dem Apparat nach dem Stand der Technik von 1 abgeschnitten wurde.
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6 ist
eine Mikrofotografie des Endes einer weiteren Eingabe/Ausgabe-Säule, welche
mit dem Apparat nach dem Stand der Technik von 1 abgeschnitten wurde.
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Ausführliche Beschreibung
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In der 2 bezeichnet
Bezugszeichen 20 einen integrierten Schaltungsbaustein,
welcher ein Gehäuse 20a hat,
das einen integrierten Schaltungschip (nicht gezeigt) vollständig umgibt,
und vielfache Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b hat,
welche sich senkrecht von dem Gehäuse 20a erstrecken.
Diese Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b sind
aus einer Zinn-Blei-Legierung gefertigt und haben einen Durchmesser
von 22 tausendstel Zoll. Jede Eingabe/ Ausgabe-Säule ist
durch mikroskopische Leiter (nicht gezeigt) innerhalb des Gehäuses 20a an
den integrierten Schaltungschip angeschlossen, und folglich stellen
die Säulen
das Mittel bereit, durch welches elektrische Signale zu dem Chip
gesendet und von diesem empfangen werden.
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Ebenfalls in der 2 bezeichnet Bezugszeichen 30 einen
Apparat, welcher gemäß der vorliegenden
Erfindung arbeitet, um die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b auf dem integrierten
Schaltungsbaustein 20 abzuschneiden. Dieser Apparat 30 schließt eine
flache rechteckige Grundplatte 31 ein; und von jeder Ecke
der Grundplatte 31 ragt ein Arm 32 senkrecht zu
der Grundplatte heraus. Diese vier Arme 32 halten eine
Scherplatte 33, welche jeweilige Löcher 33a aufweist,
durch welche alle Eingabe/ Ausgabe-Säulen herausragen. Außerdem hat
die Scherplatte 33 eine Stärke T, welche gleich der Länge ist, auf
welche die Eingabe/ Ausgabe-Säulen 20b abgeschnitten
werden sollen.
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Weiter eingeschlossen in den Apparat 30 ist ein
Klingenträger 34,
welcher auf der Grundplatte 31 gleitet und zwischen den
zwei Armen 32 auf der rechten Seite der Grundplatte hindurchgeht.
Dieser Klingenträger 34 hat
einen Schlitz 34a, welcher eine Stahlklinge 35 wie
eine Rasierklinge hält.
Außerdem ist
ein elastisches Glied 36 wie ein Gummiglied wie gezeigt
in den Schlitz zwischen der Klinge 35 und dem Klingenträger gedrückt.
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Ein besonderes Merkmal des Apparates 30 ist,
dass die Klinge 35 in dem Schlitz 34a so gehalten wird,
dass nur eine Schneidekante 35a der Klinge die Scherplatte 33 berührt und
ein spitzer Winkel θ von 10° zwischen
der Klinge 35 und der Scherplatte 33 an dem Berührungspunkt
vorhanden ist. Ein anderes besonderes Merkmal des Apparates 30 ist,
dass die Klinge 35 in dem Schlitz 34a so gehalten
wird, dass die Schneidekante 35a der Klinge durch die Scherplatte 33 abgelenkt
wird; und um diese Ablenkung ohne Biegen der Klinge zu verwirklichen,
drückt
das elastische Glied 36 die Scheidekante 35a der
Klinge 35 zusammen und drückt diese dadurch gegen die Scherplatte 33.
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Im Betrieb werden die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b auf
eine Länge
abgeschnitten, welche gleich der Stärke T der Scherplatte 33 ist,
einfach indem der Klingenträger 34 nach
links auf der Grundplatte 31 gleitet. Während dieser Gleitoperation
bleibt die Schneidekante 35a der Klinge 35 gegen
die Scherplatte 33 gedrückt
und geht durch die Säulen 20b an
der Stelle hindurch, wo sie aus der Scherplatte herauskommen.
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Diese Scheideoperation wird ausführlich in 3A, 3B und 3C veranschaulicht.
In der 3A wird die Schneidekante 35a der
Klinge gezeigt, unmittelbar bevor sie damit beginnt, eine bestimmte
Eingabe/Ausgabe-Säule 20b-1 abzuschneiden.
In der 3B wird die Scheidekante 35 der
Klinge auf halben Weg durch die Eingabe/Ausgabe-Säule 20b-1 gezeigt.
In der 3C wird die Schneidekante 35a der
Klinge gezeigt, nachdem sie die Eingabe/Ausgabe-Säule 20-b vollständig durchgeschnitten hat
und einen Abschnitt 20b-1' dieser Säule entfernt hat.
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Wenn die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b wie oben
beschrieben abgeschnitten worden sind, ist eine bedeutende Eigenschaft,
welche derartige Säulen
erwerben, dass ihre Schnittenden frei von irgendwelchen trichterähnlichen
Ausschnitten sind. Diese Eigenschaft ist offensichtlich aus der
Betrachtung von 4, welche
eine Mikrofotografie des Endes einer Eingabe/Ausgabe-Säule 20b
ist, welche durch das oben beschriebene Verfahren abgeschnitten worden
ist.
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Zum Vergleich ist die 5 eine Mikrofotografie einer
Eingabe/Ausgabe-Säule,
welche durch den Apparat und das Verfahren nach dem Stand der Technik,
wie zuvor in "Hintergrund der Erfindung" beschrieben, abgeschnitten
wurde; und in der Mikrofotografie von 5 ist
ein trichterähnlicher
Ausschnitt deutlich zu sehen. Solche Ausschnitte sind unerwünscht, da
sie die Qualität
des integrierten Schaltungsbausteins 20 nachteilig beeinträchtigen.
Zum Beispiel kann ein Ausschnitt am Ende einer Eingabe/Ausgabe-Säule eine
Lötverbindung
zwischen diesem Ende der Säule
und einer E/A-Anschlussfläche auf
der gedruckten Schaltung schwächen.
Eine solche schwache Verbindung kann infolge Ermüdung unter normaler Temperaturkreislaufführung brechen, und
das führt
zu einem offenen Schaltkreis.
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Außerdem ist eine andere wichtige
Eigenschaft, welche die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b erwerben,
wenn sie gemäß der vorliegenden
Erfindung abgeschnitten werden, dass die Schnittenden der Säulen frei
von irgendwelchen Graten sind. Zum Vergleich ist die 6 eine Mikrofotografie einer
Eingabe/Ausgabe-Säule,
welche durch den Apparat und das Verfahren nach dem Stand der Technik,
wie zuvor in "Hintergrund der Erfindung" beschrieben, abgeschnitten
wurde; und in der Mikrofotografie von 6 ist
deutlich ein Grat zu sehen, wie er sich von der Kante der Säule erstreckt.
Solche Grate sind unerwünscht,
da sie verhindern, dass der integrierte Schaltungsbaustein 20 von
der Scherplatte 33 entfernt wird, nachdem die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b
abgeschnitten worden sind.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden
die trichterähnlichen
Ausschnitte und Grate an den Schnittenden der Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b beseitigt,
da nur die Schneidekante 35a der Klinge mit der Scherplatte 33 in
Berührung
kommt und der spitze Winkel θ zwischen
der Klinge 35 und der Scherplatte 33 vorhanden
ist. Wegen dieser Struktur geht die Schneidekante 35a der
Klinge sauber durch die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b hindurch, ohne dass sich
irgendwelche Rückstände von
den Säulen
auf der Klinge ansammeln oder darauf verschmiert werden.
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Zum Vergleich besteht bei dem Apparat
und dem Verfahren nach dem Stand der Technik, wie zuvor in "Hintergrund
der Erfindung" beschrieben, einmikroskopischer Spalt zwischen der
Scherplatte und der Klinge. Dieser Spalt erscheint, da die Oberfläche der
Scherplatte, aus welcher die Eingabe/Ausgabe-Säulen
herausragen, und die Oberfläche 11a der Schneideklinge
nicht perfekt aufeinander angepasst werden können. Folglich können sich,
wenn die Schneidekante der Klinge durch eine Eingabe/Ausgabe-Säule hindurchgeht,
Rückstände von
der Säule in dem
Spalt zwischen der Scherplatte und der Schneideklinge verfangen;
und für
jede Eingabe/Ausgabe-Säule,
die abgeschnitten wird, häuft
sich die Menge von Rückständen auf,
welche sich in dem Spalt verfangen. Diese Rückstände in dem Spalt bilden eine
Verschmierung auf der Schneideklinge, welche die trichterähnlichen
Ausschnitte, wie in der 5 gezeigt,
und die Grate, wie in der 6 gezeigt,
verursacht.
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Ein bevorzugtes Verfahren zum Abschneiden
von Eingabe/ Ausgabe-Säulen
auf einem integrierten Schaltungsbaustein gemäß der vorliegenden Erfindung
ist jetzt ausführlich
beschrieben worden; und ein bevorzugter Apparat zum Durchführen der Schritte
dieses Verfahrens ist ebenfalls ausführlich beschrieben worden.
Zusätzlich
können
jedoch viele Modifikationen an den Einzelheiten des veranschaulichten
Verfahrens und Apparates vorgenommen werden, ohne von der Natur
und dem Geist der Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel wurde in 2–3C der
integrierte Schaltungsbaustein 20 beschrieben, dass er
einen einzelnen integrierten Schaltungschip umgibt. Aber als eine
Alternative kann der Baustein 20 ein integrierter Schaltungsbaustein
mit mehreren Chips sein. Ähnlich
können
die Eingabe/Ausgabe-Säulen,
die abgeschnitten werden, sich von jedem beliebigen Typ einer elektronischen
Komponente erstrecken.
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Ebenfalls in 2–3C wurden die Eingabe/Ausgabe-Säulen 20b beschrieben,
dass sie im Wesentlichen aus einer Legierung aus Zinn und Blei bestehen.
Aber als eine Alternative können
die Säulen
außerdem
bei Bedarf im Wesentlichen aus anderen Materialien bestehen, wie
zum Beispiel Kupfer.
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Ebenfalls in 2–3C wurden die Eingabe/Ausgabe-Säulen beschrieben, dass sie
einen Durchmesser von 0,5588 mm (22 tausendstel Zoll) haben. Aber
als eine Alternative können
die Säulen jeden
gewünschten
Durchmesser haben. Ein praktischer Bereich für den Durchmesser der Säulen ist 0,127
bis 1,27 mm (5 bis 50 tausendstel Zoll).
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Ebenfalls in 2–3C wurde die Schneideklinge
beschrieben, dass sie im Wesentlichen aus Stahl besteht. Aber als
eine Alternative kann die Schneideklinge aus anderen Mate rialien hergestellt
werden, z. B. aus Keramik.
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Ebenfalls in 2–3C wurde der Winkel Q, welchen
die Klinge mit der Scherplatte bildet, als ein Winkel von 10° beschrieben.
Aber als eine Alternative kann dieser Winkel geändert werden; der Winkel θ ist begrenzt
darauf, mindestens 2° und
kleiner als 30° zu
sein. Ein Winkel θ von
mindestens 2° stellt einen
minimalen Zwischenraum zwischen der Klinge und der Scherplatte bereit.
Diese. Zwischenraum verhindert, dass Trümmer von den Eingabe/Ausgabe-Säulen die
Klinge 35 als eine Verschmierung angreifen, die die Defekte
von 5 und 6 verursacht.
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Ebenfalls in 2–3C wurde das elastische
Glied 36 beschrieben, aus Gummi gefertigt zu sein. Aber
als eine Alternative kann jedes elastische Material verwendet werden.
Weiter kann als eine andere Alternative das elastische Glied 36 ausgeschlossen
werden, solange die Klinge 35 dünn genug ist, dass sie sich
zwischen dem Punkt, wo sie den Schlitz 34a verlässt, und
der Schneidekante 35a biegt. Bei dieser Modifikation muss
man vorsichtig sein, um sicherzustellen, dass die Klinge sich nicht
so stark biegt, dass der Winkel θ unter
2° verringert
wird.
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Entsprechend sollte verstanden werden, dass
die Erfindung nicht begrenzt ist genau auf das Verfahren und die
Ausführungsform
von 2–3C, sondern durch die anliegenden
Ansprüche
definiert ist.