DE10084996B4

DE10084996B4 - Lottragender Körper zur Verwendung bei Lötvorgängen

Info

Publication number: DE10084996B4
Application number: DE10084996A
Authority: DE
Inventors: Joseph S. Cachina; James R. Zanolli
Original assignee: NAS Interplex Industries Inc
Current assignee: NAS Interplex Industries Inc
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: GB0205160D0; DE10084996T1; GB2372154B; WO2001022785A1; CN1668168A; CN1390437A; WO2001022785A9; AU7609500A; CN1668168B; DE10084996B8; GB2372154A; CN1203733C

Abstract

Lottragender Körper (100) zur Verwendung beim elektrischen Verbinden mindestens eines ersten Kontakts (140) einer ersten elektronischen Einrichtung (150) mit mindestens einem zweiten Kontakt einer zweiten elektronischen Einrichtung (160), wobei der Körper Folgendes umfasst:
ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, wobei in der ersten Oberfläche mindestens eine Nut (115, 117) zusammen mit mindestens einem ersten Durchgangsloch (110) ausgebildet sind, wobei das Substrat so angepasst ist, dass es zwischen den ersten und den zweiten elektronischen Einrichtungen (150, 160) räumlich angeordnet ist, wobei jede Nut (115, 117) verschieden und beabstandet von dem ersten Durchgangsloch (110) ist, so dass die zwei nicht miteinander in Verbindung sind und das erste Durchgangsloch (110) so angepasst ist, um einen ersten Kontakt (140) aufzunehmen; und
mindestens einen Längenabschnitt (130) aus Lotmaterial, der in der mindestens einen Nut (115, 117) angeordnet ist, so dass das Lotmaterial (130) von dem ersten Durchgangsloch...

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Einrichtungen zum Verbinden von Verbindern oder anderen elektrischen Komponenten miteinander und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erleichtern des Lötens erster elektronischer Einrichtungen, wie etwa Verbindern, an zweite elektronische Einrichtungen, wie etwa Leiterplatten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es ist oftmals notwendig und wünschenswert, eine Komponente mit einer anderen Komponente elektrisch zu verbinden. So wird oftmals beispielsweise eine Komponente mit mehreren Anschlüssen, wie etwa ein Verbinder, elektrisch mit einem Substrat, wie etwa einer Leiterplatte, verbunden, so daß die Anschlüsse der Komponente zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen auf dem Substrat ausgebildeten Kontaktinseln sicher an diesen befestigt sind. Eine bevorzugte Technik zum sicheren Befestigen der Komponentenanschlüsse an den Kontaktinseln besteht darin, ein Lotmaterial um einen bestimmten Bereich herum zu verwenden, wie etwa ein Loch, der in der Regel einen Komponentenanschluß empfängt. Die Komponentenanschlüsse können oftmals in Form leitender Stifte vorliegen, die in den in dem Substrat ausgebildeten Löchern empfangen werden. Das Lotmaterial, z. B. Lotpaste, wird allgemein um jedes Kontaktloch herum aufgetragen und dann erhitzt, nachdem der leitende Stift in dem Kontaktloch empfangen ist und sich durch dieses erstreckt. Durch das Erhitzen der Lotpaste wird bewirkt, daß diese um den leitenden Stift und das Kontaktloch herumfließt. Durch das Abkühlen der Lotpaste wird der leitende Stift sicher an einer der auf dem Substrat ausgebildeten Kontaktinseln befestigt.
Wenngleich die Verwendung von Lotpaste bei einigen Anwendungen effektiv ist, so gibt es eine Reihe von Anwendungen, bei denen die Verwendung von Lotpaste wegen einer Reihe von Faktoren unerwünscht ist, zu denen beispielsweise das Design sowohl der Komponentenanschlüsse und des Substrats selbst zählt. Außerdem wird durch die Verwendung von Lotpaste im allgemeinen kein ausreichendes Lotvolumen zum richtigen Verbinden der Komponentenanschlüsse und der Kontaktinseln bereitgestellt.
Ein alternativer Ansatz bei der Verwendung von Lotpaste ist in dem eigenen US-Patent Nr. 5,875,546 , das unter Bezugnahme in vollem Umfang hier aufgenommen ist, beschrieben. Die in dieser Literaturstelle dargelegte Einrichtung umfaßt ein Array von lothaltenden Clips, das ohne weiteres von Hand oder maschinell an ein entsprechendes Array von Verbinder- oder anderen Komponentenanschlüssen angebracht wird. Die Clips werden in der Regel durch Prägestanzen ausgebildet, wodurch die Kosten und die Komplexität des Gesamtlötvorgangs ansteigen.
Aus der US 50 29 748 ist ein lottragender Körper zum Verbinden mindestens eines ersten Kontaktes einer ersten elektronischen Einrichtung mit mindestens einem zweiten Kontakt einer zweiten elektronischen Einrichtung bekannt, wobei der lottragende Körper einen Substratkörper umfasst, der zwischen der ersten und der zweiten elektronischen Einrichtung plazierbar ist.
Die US 50 46 957 offenbart einen Substratkörper mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, der mindestens ein Segment von Lotmaterial besitzt, welches sich in einer im dem Substratkörper ausgebildeten Lotöffnung findet.
Aus der US 46 41 426 ist weiterhin ein lottragender Körper bekannt, der eine Substratkörper aufweist mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, wobei der Substratkörper durch den Substratkörper ausgebildete Öffnungen zur Aufnahme elektrischer Kontakte einer elektrischen Einrichtung aufweist.
Es ist wünschenswert, eine alternative Einrichtung und ein alternatives Verfahren zum Auftragen von Lot auf Verbinder oder dergleichen bereitzustellen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine derartige Einrichtung und ein derartiges Verfahren werden durch die in den Ansprüchen 1 und 10 beschriebenen lottragenden Körper sowie durch das im Anspruch 14 beschriebene Verfahren bereitgestellt.
Der lottragende Körper, oder auch Wafer genannt, ist so ausgelegt, daß er ein Lotmaterial bereitstellt, das bei einem Lötvorgang zum elektrischen Verbinden einer ersten elektronischen Einrichtung mit einer zweiten elektronischen Einrichtung verwendet wird. Der lottragende Wafer kann aus einer Reihe von Materialien ausgebildet sein, und bevorzugt ist der lottragende Wafer aus einem nichtleitenden Material ausgebildet. Der lottragende Wafer kann beispielsweise aus einem Thermokunststoff, einem thermisch fixierenden Kunststoff usw. ausgebildet sein. Durch den lottragenden Wafer sind mehrere Durchgangslöcher ausgebildet, um das Löten elektrischer Anschlüsse oder Kontakte der ersten elektronischen Einrichtung zu erleichtern. Bei einem Ausführungsbeispiel bestehen die elektrischen Anschlüsse oder Kontakte aus Stiften, die sich von der ersten Komponente aus nach außen erstrecken. Die erste elektronische Einrichtung besteht bevorzugt aus einem elektronischen Verbinder, und die zweite elektronische Einrichtung besteht aus einer Leiterplatte.
Die Kontakte der ersten elektronischen Einrichtung bestehen in der Regel aus leitenden Stiften. Die Stifte der ersten elektronischen Einrichtung sind üblicherweise in einer bestimmten Art Muster über die Oberfläche der ersten elektronischen Einrichtung hinweg angeordnet. So kann beispielsweise eine herkömmliche erste elektronische Einrichtung eine Anzahl von Reihen und Spalten von Stiften aufweisen, die so ausgelegt sind, daß sie ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von Anschlüssen der ersten elektronischen Einrichtung mit in der zweiten elektronischen Einrichtung, z. B. einer Leiterplatte, angeordneten elektrischen Kontakten bereitstellen. Der Wafer enthält dementsprechend erste Durchgangslöcher, oder auch Stiftlöcher genannt, deren Ort und Abstand dem Ort und Abstand der Stifte der ersten elektronischen Einrichtung entsprechen. Dadurch kann der Wafer derart mit der ersten elektronischen Einrichtung gekoppelt werden, daß die Stifte in den Stiftlöchern des Wafer empfangen werden und sich durch diese erstrecken. Somit ist der Wafer zwischen der ersten und zweiten elektronischen Einrichtung angeordnet.
Der Wafer enthält auch mehrere durch ihn hindurch ausgebildete zweite Durchgangslöcher (Durchgangslöcher). Die Durchgangslöcher sind in Reihen auf beiden Seiten jedes Stiftlochs ausgebildet. Der Wafer enthält weiterhin Nuten, die über und unter jeder Reihe von Stiftlöchern parallel zu dieser verlaufen. Die Länge jeder der Nuten wird in gleichmäßig beabstandeten Intervallen durch die Durchgangslöcher geschnitten. Bevorzugt und gemäß diesem einen Ausführungsbeispiel sind die Nuten nur auf einer einzigen Oberfläche des Wafer ausgebildet.
Eine Länge von Lotmasse, die allgemein der Form einer Nut entspricht, wird in einer der Nuten gesichert. Mit anderen Worten wird die Lotlänge in die Nut gelegt. Weil es mehrere Nuten gibt, gibt es auch mehrere, sich über die Oberfläche des Wafer erstreckende Lotlängen. Mit einer Presse oder einem Prägestempel werden danach die Lotlängen bei jedem Durchgangsloch durchtrennt. Zu diesem Punkt enthält der Wafer Stiftlöcher, wobei über und unter jedem Stiftloch ein Lotsegment angeordnet ist. Die Lotsegmente sind bevorzugt zwischen den nächsten benachbarten Durchgangslöchern angeordnet.
Die Stiftköpfe der ersten elektronischen Einrichtung werden danach derart in die Stiftlöcher des Wafer eingeführt, daß die Stifte auf der Seite des Wafer austreten, die die Lotsegmente trägt. Die die Lotsegmente tragende Seite des Wafer wird dann an einer Leiterplatte plaziert, und das Lot wird erhitzt und schmilzt auf, wodurch die elektronische Einrichtung an der Leiterplatte gesichert wird. Der Wafer bleibt zwischen der sicher angebrachten ersten elektronischen Einrichtung und der Leiterplatte angeordnet. Bei dieser ersten Anwendung der vorliegenden Erfindung wird der vorliegende lottragende Wafer mit Durchgangslocheinrichtungen, wie etwa der oben beschriebenen Leiterplatte, verwendet. Durchgangslocheinrichtungen sind Einrichtungen mit einer Reihe von durch sie hindurch ausgebildeten Löchern zum Empfangen eines anderen leitenden Glieds, wie etwa leitender Stifte. Es versteht sich, daß der Wafer neben Leiterplatten auch mit einer Reihe anderer Durchgangslocheinrichtungen verwendet werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unten anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiligenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wafer (lottragender Körper) mit durch ihn hindurch angeordneten Stiftlöchern (erste Durchgangslöcher);
2 eine perspektivische Seitenansicht des Wafer von 1;
3 eine Draufsicht auf den Wafer von 1, auf dem zusätzlich lothaltende Nuten ausgebildet sind;
4 eine Draufsicht auf den Wafer von 3, durch den zusätzlich Durchgangslöcher (zweite Durchgangslöcher) angeordnet sind;
5 eine Querschnittsansicht des Wafer von 4 entlang der Linie 5-5;
6 eine Draufsicht auf den Wafer von 5, wobei die lothaltenden Längen unterteilt worden sind und
7 eine Seitenansicht des Wafer von 6, wobei die Stifte einer elektronischen Einrichtung durch die jeweiligen Stiftlöcher des Wafer hindurchgesteckt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Gemäß einem Aspekt erleichtert die vorliegende Erfindung den Prozeß des Anlötens elektrischer Anschlüsse oder Kontakte einer elektronischen Einrichtung an eine Oberfläche einer zweiten elektronischen Einrichtung unter Verwendung eines lottragenden Körpers (Wafer). Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die elektrischen Kontakte leitende Stifte, und die zweite elektronische Einrichtung umfaßt eine Leiterplatte. Die 1 bis 3 veranschaulichen ein Verfahren zur Ausbildung eines Wafer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Wafer 100 bereitgestellt und aus einer beliebigen Anzahl geeigneter Materialien und bevorzugt aus einem nichtleitenden Material ausgebildet. Der Wafer 100 kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Material, einem thermisch fixierten Kunststoff usw. ausgebildet sein. Durch den Wafer 100 sind Stiftlöcher 110 (erste Durchgangslöcher 110) ausgebildet. Es versteht sich, daß das Stiftloch 10 nicht unbedingt eine Ringform aufweisen muß, und das Stiftloch 10 besteht im allgemeinen aus in dem Wafer 10 ausgebildeten kleinen Löchern. Der Ort und der allgemeine Abstand der Stiftlöcher 110 werden durch den Ort und den Abstand von Stiften einer an einer zweiten elektronischen Einrichtung, z. B. einer Leiterplatte (7) zu montierenden ersten elektronischen Einrichtung (7) bestimmt. Es versteht sich deshalb, daß die Stiftlöcher 110 je nach der Anzahl der Stiftlöcher 110 und ihrem Ort entsprechend einer beliebigen Anzahl von Mustern angeordnet sein können. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Stiftlöcher 110 in horizontalen Reihen entlang einer ersten Achse und vertikalen Spalten entlang einer zweiten Achse angeordnet und mit einer vorbestimmten Entfernung voneinander beabstandet. Die erste Achse erstreckt sich allgemein über eine Länge L des Wafer 100, und die zweite Achse erstreckt sich allgemein über eine Breite W des Wafer 100. Die erste Achse ist somit bevorzugt länger als die zweite Achse. Die Stiftlöcher 110 beispielsweise sind in einem vorbestimmten Mittenausmaß entlang der ersten Achse und einem vorbestimmten Ausmaß entlang der zweiten Achse beabstandet, um eine elektrische Einrichtung mit entsprechend beabstandeten Stiften aufzunehmen.
Zudem entsprechen die Länge und Breite des Wafer 100 allgemein der Länge und Breite der auf der zweiten elektronischen Einrichtung zu montierenden ersten elektronischen Einrichtung. Die Tiefe oder Dicke des Wafer 100 beträgt bevorzugt etwa 0,030 Zoll. Dieses Maß dient jedoch nur zur Veranschaulichung.
Die Stiftlöcher 110 können durch Verwendung einer beliebigen der in der Technik bekannten Verfahren, einschließlich z. B. der Verwendung eines Stanzstempels, durch den Wafer 100 ausgebildet werden. Die Stiftlöcher 110 können aber auch bei der Herstellung des Wafer 100 ausgebildet oder geformt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird darin eine perspektivische Seitenansicht des Wafer 100 gezeigt, in der zwei Paare der Nuten 115 und 117 zu sehen sind, die sich auf beiden Seiten jeder Reihe der Stiftlöcher 110 entlang der ersten Achse des Wafer 100 erstrecken. Obwohl die Nuten 115 und 117 mit einer halbzylindrischen Form gezeigt sind, ist zu verstehen, daß die Form der Nuten 115 und 117 jede beliebige Form aufweisen kann. Die Form der Nuten 115 und 117 entspricht bevorzugt der Form einer Lotlänge 130 (4), die, wie unten ausführlicher beschrieben wird, in jede der Nuten 115 und 117 einzulegen ist.
Die Nuten 115 und 117 werden unter Verwendung eines beliebigen der in der Technik bekannten Verfahren, einschließlich z. B. die Verwendung einer Ätzung oder eines Stanzstempels, in dem Wafer 100 ausgebildet. Die Nuten 115 und 117 können aber auch bei der Herstellung des Wafer 100 ausgebildet werden. So können die Nuten 115 und 117 beispielsweise während eines Formprozesses, mit dem der Wafer 100 hergestellt wird, ausgebildet werden. Die Nuten 115 und 117 können vor, während oder nach der Plazierung der Stiftlöcher 110 ausgebildet werden.
Unter Bezugnahme auf 3 wird dort der Wafer 100 veranschaulicht, dessen durch ihn verlaufende Durchgangslöcher 120 (zweite Durchgangslöcher 120) so entlang der ersten Achse angeordnet sind, daß mindestens ein Durchgangsloch 120 auf beiden Seiten jedes Stiftlochs 110 liegt. Jedes Durchgangsloch 120 erstreckt sich wie gezeigt ausreichend entlang der zweiten Achse, daß es eine der Nuten 115 bzw. 117 umfaßt. Die Durchgangslöcher 120 werden unter Verwendung eines beliebigen der oben zur Ausbildung der Stiftlöcher 110 und der Nuten 115 und 117 beschriebenen Verfahren ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Lotsegmente 135 zu dem Wafer 100 hinzugefügt, um ein Lotmaterial bereitzustellen, mit dem die erste und zweite elektronische Einrichtung sicher aneinander befestigt werden, wie unten beschrieben wird. Die 4 bis 6 veranschaulichen das Verfahren des Hinzufügens von Lotsegmenten 135 zu dem Wafer 100.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird darin der Wafer 100 mit den in den Nuten 115 und 117 plazierten Lotlängen 130 veranschaulicht. Die Lotlängen 130 enthalten eine beliebige der in der Technik bekannten Lötverbindungen und sind bevorzugt so geformt, daß sie sicher und formangepaßt in die Nuten 115 und 117 eingelegt werden. Mit anderen Worten umfassen die Lotlängen 130 bevorzugt längliche Streifen aus Lotmaterial, die komplementär zu den Nuten 115 und 117 geformt sind. In dem vorliegenden Beispiel, wie insbesondere in 5 dargestellt und gezeigt, sind die Lotlängen 130 dementsprechend zylindrisch geformt, um in die halbzylindrisch geformten Nuten 115 und 117 wie in 2 sicher zu passen.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 4 wird gezeigt, daß jedes Paar von Lotlängen 130 über eine Reihe von Durchgangslöchern 120 liegt. Auf diese Weise wird eine Presse oder eine Stanze mit entsprechend der Form und Position von Durchgangslöcher 120 an dem Wafer 100 ausgeformten und beabstandeten Stempeln dazu verwendet, Lotlängen 130 bei jedem der Durchgangslöcher 120 abzutrennen.
6 zeigt den Wafer 100, nachdem die Lotlängen 130 wie oben beschrieben zur Ausbildung mehrerer Lotsegmente 135 abgetrennt worden sind. Wie gezeigt weist jedes Stiftloch 110 ein Lotsegment 135 auf, das auf beiden Seiten des Stiftlochs 110 liegt. Da jedes Lotsegment 135 durch die Nut 115 oder 117 sicher gehalten wird, kann der Wafer 100 in jeder Position gehalten werden, die erforderlich ist, um einem bestimmten Herstellungsprozeß oder einer bestimmten Maschinerie, die verwendet werden (z. B. Lotseite weist nach oben, weist zur Seite, weist nach unten usw.), zu entsprechen.
7 zeigt eine elektronische Einrichtung 150, bei der sich Stifte 140 von einer ersten Oberfläche 151 davon erstrecken. Die erste elektronische Einrichtung 150 kann eine beliebige Anzahl geeigneter Einrichtungen umfassen, die elektrisch mit einer zweiten elektronischen Einrichtung 160 verbunden werden sollen. Als Beispiel und gemäß einem Ausführungsbeispiel umfaßt die erste elektronische Einrichtung 150 einen elektrischen Verbinder und die zweite elektronische Einrichtung 160 eine Leiterplatte (Durchgangslocheinrichtung). Die Stifte 140 umfassen leitende Stifte, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen nicht gezeigten Anschlüssen der ersten elektronischen Einrichtung 150 und entsprechenden elektronischen Komponenten der zweiten elektronischen Einrichtung 160 dienen. Die Stifte 140 werden in jeweiligen Stiftlöchern 110 des Wafer 100 angeordnet. Wie in 7 gezeigt, ist der Wafer 100 derart positioniert, daß die Lotsegmente 135 nach unten weisen. Die Lotsegmente 135 werden durch ihre formschlüssige Verbindung mit den Nuten 115 und 117 festgehalten.
Nachdem die erste elektronische Einrichtung 150 und die Stifte 140 ausreichend weit in den Wafer 100 und die Stiftlöcher 110 eingeführt worden sind, kann die Seite des Wafer 100 mit den freiliegenden Lotsegmenten 135 auf die zweite elektronische Einrichtung 160 mit Stiftlöchern 110 gelegt werden, die dem Abstand und der Größe der Stiftlöcher 110 entsprechen. Die Lotsegmente 135 werden danach erhitzt, was bewirkt, daß die Lotsegmente 135 um die Stifte 140 und die Stiftlöcher 110 herum zusammen mit anderen Oberflächen der zweiten elektronischen Einrichtung 160 wieder aufschmelzen. Während die Lotsegmente 135 abkühlen, werden die Stifte 140 an der zweiten elektronischen Einrichtung 160 gesichert, was zu einer sicheren elektrischen Verbindung zwischen der ersten und zweiten elektronischen Einrichtung 150, 160 führt. Nach dem Wiedererhitzen und Abkühlen der Lotsegmente 135 bleibt der Wafer 100 zwischen der ersten elektronischen Einrichtung 150 und der zweiten elektronischen Einrichtung 160 gelötet. Es versteht sich dabei, daß die Lotsegmente 135 erhitzt werden, nachdem die erste und zweite elektronische Einrichtung 150, 160 aneinander gebracht worden sind.
Es wird nun auf die 1 bis 7 verwiesen. Es versteht sich, daß das Vorsehen von Durchgangslöchern 120 zum Gestatten des Abtrennens von Lotlängen 130 auch dazu dient, um jeden der Stifte 140 herum eine Menge an Lotmaterial zu definieren. Durch Vorsehen von zwei Lotsegmenten 135 neben jedem der Stiftlöcher 110 wird mit anderen Worten eine definierte Menge an Lotmaterial für das Löten eines Stifts 140 an einen entsprechenden Abschnitt der zweiten elektronischen Einrichtung 160 bereitgestellt. Das Abtrennen der Lotlängen 130 reduziert die Masse des beim Lötvorgang verwendeten Lotmaterials, wodurch die Wahrscheinlichkeit sinkt, daß es während des Heizprozesses zu einer großen gelöteten Masse kommt. Das Abtrennen der Lotlängen 130 verhindert außerdem, daß benachbarte Kontaktstellen verarmen. Mit anderen Worten ist die Erhitzung von Kontakten oftmals nicht gleichförmig, und ein Kontakt (Stift 140) wird stärker erhitzt und zieht sogar Lotmaterial von einer oder mehreren benachbarten Stellen. Dies bewirkt, daß dem einen oder den mehreren benachbarten Kontakten das Lotmaterial entzogen wird, was zu einer ineffektiven Lötung dieser Kontakte führt. Indem um jeden Stift 140 herum eine definierte Menge an Lotmaterial angeordnet wird, wird das Lotmaterial effektiv in örtliche Segmente unterteilt, die für das Löten eines jeweiligen Stifts 140 verwendet werden. Der Heizprozeß erzeugt somit um die Stifte 140 herum anstelle einer einzigen großen gelöteten Masse voneinander beabstandete gelötete Massen, und die mit herkömmlichen Techniken verbundenen Lotentzugsstellen werden eliminiert.
Der lottragende Wafer 100 der vorliegenden Erfindung überwindet viele der mit den Einrichtungen des Stands der Technik verbundenen Mängel. Zunächst weist der Wafer 100 ein relativ einfaches, aber dennoch effektives Design auf. Da das Lotträgermedium ein thermoplastisches Material ist, bleibt nach dem Aufschmelzen der Lotsegmente 135 kein leitendes Material an den Kontakten (Stiften 140) hängen. Zweitens sind thermoplastische Materialien in der Regel preiswerter als die zum Herstellen anderer Löthilfseinrichtungen verwendeten metallischen Materialien. Drittens führt dies zu reduzierten Herstellungskosten, da die Einfachheit der vorliegenden Erfindung es einem Operator gestattet, den Wafer 100 leichter und schneller an der ersten elektronischen Einrichtung 150 anzubringen. Viertens stellt der Wafer 100 außerdem durch Ausbilden der Lotsegmente 135 in den Nuten 115 und 117 um die jeweiligen Stifte 140 herum vergrößerte Lotvolumen bereit. Dieses größere Lotvolumen liefert mehr Lotmaterial für jede zwischen den Einrichtungen 150, 160 ausgebildete Lötverbindung, wodurch die Qualität jeder der Lötverbindungen verbessert wird. Fünftens stellt die vorliegende Erfindung einen engeren Anschlußleiterabstand bereit, da die Kontakte (Stifte 140) der ersten elektronischen Einrichtung 150 näher beieinander liegen können, als dies möglich gewesen wäre, wenn andere Lothilfsmittel verwendet würden. Sechstens gestattet der lottragende Wafer 100, daß auf ihm unregelmäßige Lötmuster ausgebildet werden. Dadurch können die Lotsegmente 135 an gewüschten Stellen auf dem Wafer 100 ausgebildet werden. Somit kann die Stelle der Lotsegmente 135 je nach der spezifischen Anwendung und je nach der Konfiguration einer oder mehrerer der ersten und zweiten elektronischen Einrichtung 150, 160 kundenspezifisch zugeschnitten werden.
Je nach der jeweiligen Anwendung sind verschiedene Variationen des lottragenden Wafer 100 möglich. So kann beispielsweise für jede Reihe von Stiftlöchern (erste Durchgangslöcher 110) nur eine einzige Lotlänge 130 und eine einzige Nut bereitgestellt werden. Auf dem Wafer 100 können auch weniger oder mehr als zwei Reihen von Stiftlöchern 110 bereitgestellt werden. Außerdem sind die Durchgangslöcher 120 möglicherweise nicht notwendig, wenn die Lotlängen 130 so segmentiert werden, daß die Lotteile zwischen den gewünschten Segmenten entfernt werden können, beispielsweise über einen Schneid- und Vakuumentfernprozeß. Zudem können die Stiftlöcher, Durchgangslöcher und Nuten je nach der jeweiligen Anwendung jede erforderliche Form annehmen.
Es versteht sich, daß der Wafer 100 in einer Reihe von Formen verteilt werden kann. Wenn beispielsweise die Spezifikationen einer gegebenen Anwendung bekannt sind, kann der Wafer 100 so geschnitten werden, daß er eine gewünschte Länge und Breite aufweist, damit der Wafer 100 zwischen der ersten und zweiten elektronischen Einrichtung 150, 160 angeordnet ist, ohne daß sich der Wafer 100 entweder über die erste oder zweite elektronische Einrichtung 150, 160 hinaus erstreckt. Der Wafer 100 kann aber auch auf Rollen aufgewickelt und dann an eine Reihe von Herstellern für Verbinder und elektrische Komponenten zur Nachrüstung ihrer bestehenden oder zukünftigen Produkte geliefert werden. Das Design des Wafer 100 gestattet somit Vielseitigkeit, weil es nicht nur für eine spezifische Anwendung kundenspezifisch hergestellt werden kann, sondern auch gestattet, daß der Wafer 100 in einer Grundform geliefert und dann durch den Käufer nachgerüstet wird.
Es versteht sich, daß der Wafer 100, anstatt integral mit der ersten elektronischen Einrichtung 150 ausgebildet zu sein, durch eine beliebige Reihe von Techniken an der jeweiligen ersten elektronischen Einrichtung befestigt werden kann. So kann der Wafer beispielsweise Verriegelungsmerkmale aufweisen, die mit an der ersten elektronischen Einrichtung bereitgestellten komplementären Verriegelungsmerkmalen zusammenwirken, damit der Wafer sicher an der ersten elektronischen Einrichtung angebracht wird. Die erste elektronische Einrichtung kann auf diese Weise vermarktet und vertrieben werden, daß nämlich der Wafer zur Ausbildung einer Baugruppe an der ersten elektronischen Einrichtung angebracht und bevorzugt lösbar angebracht ist. Die Baugruppe wird dann an die zweite elektronische Einrichtung 160 angekoppelt und dann erhitzt, um zu bewirken, daß das Lotmaterial aufschmilzt und die jeweiligen Komponenten elektrisch verbindet.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen somit einen Wafer bereit, der zum Tragen von Lotmaterial ausgelegt ist, wobei beim Erhitzen und Plazieren des Wafer relativ zu der ersten und zweiten elektronischen Einrichtung das Lotmaterial dahingehend wirkt, daß es einen ersten Kontakt der ersten elektronischen Einrichtung sicher an einem zweiten Kontakt der zweiten elektronischen Einrichtung anbringt. Der Wafer kann vorteilhafterweise in einer Vielfalt von Umgebungen verwendet werden, einschließlich elektronischer Durchgangslocheinrichtungen und auch Oberflächenmontageanwendungen. Der Wafer weist ein einfaches und doch effektives Design mit einem vergrößerten Anwendungspotential relativ zu herkömmlichen Verbindungseinrichtungen auf.
Obwohl zu Veranschaulichungszwecken eine bevorzugte Ausführungsform offengelegt worden ist, versteht der Fachmann, daß viele Zusätze, Modifikationen und Substitutionen möglich sind, ohne von dem Schutzbereich und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims

Lottragender Körper (100) zur Verwendung beim elektrischen Verbinden mindestens eines ersten Kontakts (140) einer ersten elektronischen Einrichtung (150) mit mindestens einem zweiten Kontakt einer zweiten elektronischen Einrichtung (160), wobei der Körper Folgendes umfasst: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, wobei in der ersten Oberfläche mindestens eine Nut (115, 117) zusammen mit mindestens einem ersten Durchgangsloch (110) ausgebildet sind, wobei das Substrat so angepasst ist, dass es zwischen den ersten und den zweiten elektronischen Einrichtungen (150, 160) räumlich angeordnet ist, wobei jede Nut (115, 117) verschieden und beabstandet von dem ersten Durchgangsloch (110) ist, so dass die zwei nicht miteinander in Verbindung sind und das erste Durchgangsloch (110) so angepasst ist, um einen ersten Kontakt (140) aufzunehmen; und mindestens einen Längenabschnitt (130) aus Lotmaterial, der in der mindestens einen Nut (115, 117) angeordnet ist, so dass das Lotmaterial (130) von dem ersten Durchgangsloch (110) beabstandet liegt.
Lottragender Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Vielzahl an Nuten (115, 117), die in der ersten Oberfläche ausgebildet sind und eine Vielzahl an axial entlang einer Längsachse (L) des Substrats ausgerichteten ersten Durchgangslöchern (110) umfasst, mit einem Nutenpaar (115, 117), das eine Reihe der axial ausgerichteten ersten Durchgangslöcher (110) in Längsrichtung umgibt.
Lottragender Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe axial ausgerichteter erster Durchgangslöcher (110) zwischen dem Nutenpaar (115, 117) ausgerichtet ist, was dazu führt, dass das Lotmaterial (130) axial an gegenüberliegenden Punkten jedes ersten Durchgangloches (110) ausgerichtet ist.
Lottragender Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an Nuten (115, 117) parallel angeordnet sind.
Lottragender Körper nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120), die in dem Substrat so ausbildet sind, dass sich jedes der zweiten Durchgangslöcher (120) mit zwei Nuten (115, 117) schneidet, die das Nutenpaar (115, 117) definieren, das die ersten Durchgangslöcher (110) umgibt, wobei die zweiten Durchgangslöcher (120) so ausgebildet sind, dass eines der ersten Durchgangslöcher (110) zwischen einem Paar zweiter Durchgangslöcher (120) liegt.
Lottragender Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120) parallel angeordnet sind.
Lottragender Körper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120) senkrecht zu einer Längsachse jeder der zwei Nuten (115, 117), die das Nutenpaar definieren, ausgebildet sind.
Lottragender Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in jeder Nut (115, 117) angeordnetes Lotmaterial so segmentiert ist, dass ein Lotmaterialsegment (135) axial in der Nut (115, 117) zwischen einem Paar zweiter Durchgangslöcher (120) liegt.
Lottragender Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Länge von Lotmaterial (130) über die zweiten Durchgangslöcher (120) erstreckt, jedoch von den axial ausgerichteten ersten Durchgangslöchern (110) beabstandet bleibt.
Lottragender Körper (100) zum elektrischen Verbinden einer elektronischen Einrichtung mit einer Durchgangslocheinrichtung, umfassend: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; eine Vielzahl an ersten Durchgangslöchern (110), die durch das Substrat gebildet sind, zur Aufnahme erster elektrischer Kontakte (140) einer ersten elektronischen Einrichtung (150); Nuten (115, 117), die derart in der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, dass jedes erste Durchgangsloch (110) mindestens eine Nut (115, 117) enthält, die auf dessen ersten Seite gebildet ist und eine weitere Nut (115, 117), die auf dessen zweiten Seite gebildet ist; eine Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120), die im Substrat gebildet sind, wobei die zweiten Durchgangslöcher (120) so beabstandet sind, dass jedes zweite Durchgangsloch (120) ein Paar der Nuten (115, 117) schneidet, wobei jeweils eines der ersten Durchgangslöcher (110) zwischen zwei benachbarten zweiten Durchgangslöchern (120) liegt, wobei die zweiten Durchgangslöcher (120) zum Unterteilen der Nut (115, 117) in Nutsegmente dienen; und eine Vielzahl an Lotmaterialsegmenten (135), wobei jedes Lotsegment (135) innerhalb eines Nutsegments (115, 117) so angeordnet ist, dass jedes erste Durchgangsloch (110) ein Lotsegment (135) verschieden und beabstandet an der ersten Seite davon und ein anderes Lotsegment (135) verschieden und beabstandet an der zweiten Seite davon aufweist, um eine Lotverbindung zwischen den ersten elektrischen Kontakten (140) der ersten elektronischen Einrichtung (150) und der zweiten elektronischen Einrichtung (160) bereitzustellen, wenn die ersten elektrischen Kontakte (140) der ersten elektronischen Einrichtung (150) in Kontaktöffnungen der zweiten elektronischen Einrichtung (160) aufgenommen werden.
Lottragender Körper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120) parallel angeordnet sind.
Lottragender Körper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120) senkrecht zu einer Längsachse jeder der Nuten (115, 117), die ein Paar definieren, ausgebildet sind.
Lottragender Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem nichtleitenden Material gebildet ist.
Verfahren zum elektrischen Verbinden eines ersten Kontakts (140) einer ersten elektronischen Einrichtung (150) mit einem zweiten Kontakt einer zweiten elektronischen Einrichtung (160), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Substrats mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; Bilden einer Vielzahl an ersten Durchgangslöchern (110) in dem Substrat, wobei die ersten Durchgangslöcher (110) zum Aufnehmen des ersten Kontakts (140) ausgebildet werden; Bilden mindestens einer Nut (115, 117) innerhalb der ersten Oberfläche, so dass jede Nut (115, 117) verschieden und beabstandet von jedem ersten Durchgangsloch (110) ist, so dass die Nut (115, 117) und das erste Durchgangsloch (110) nicht miteinander in Verbindung sind; Anordnen einer Länge von Lotmaterial (130) innerhalb mindestens einer Nut (115, 117), so dass die Länge von Lotmaterial (130) innerhalb der mindestens einen Nut (115, 117) gehalten wird, so dass das Lotmaterial (130) verschieden und beabstandet von dem ersten Durchgangsloch (110) ist; Positionieren der ersten elektronischen Einrichtung (150) relativ zu dem Substrat, so dass die Länge von Lotmaterial (130) benachbart zu dem ersten Kontakt (140) ausgerichtet ist; und Positionieren der zweiten elektronischen Einrichtung (160) relativ zu dem Substrat und der ersten elektronischen Einrichtung (150), so dass die ersten (140) und zweiten Kontakte benachbart zum dazwischen positionierten Substrat ausgerichtet sind; damit bei einem Erhitzen der Länge von Lotmaterial (130), zwischen dem ersten Kontakt (140) und dem zweiten Kontakt eine sichere Lotverbindung und ein elektrischer Weg ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: Bilden mindestens einer weiteren Nut (115, 117) in der ersten Oberfläche; und Anordnen mindestens einer zweiten Länge von Lotmaterial (130) innerhalb der mindestens einen weiteren Nut (115, 117), wobei jede weitere Nut (115, 117) verschieden und beabstandet von jedem ersten Durchgangsloch (110) ist, so dass die weitere Nut (115, 117) und das Durchgangsloch (110) nicht miteinander in Verbindungstehen.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nutenpaar (115, 117) derart geformt wird, dass es eine Reihe axial entlang einer Längsachse (L) des Substrats ausgerichteter erster Durchgangslöcher (110) in Längsrichtung umgibt.
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens des Nutenpaars (115, 117), so dass die Reihe axial ausgerichteter erster Durchgangslöcher (110) zwischen dem Nutenpaar (115, 117) angeordnet ist, was dazu führt, dass das Lotmaterial (130) an den gegenüberliegenden Punkten eines jeden ersten Durchgangslochs (110) axial angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt des parallelen Anordnens der Vielzahl an Nuten (115, 117).
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens einer Vielzahl an zweiten Durchgangslöchern (120) in dem Substrat, so dass sich jedes der zweiten Durchgangslöcher (120) mit den Nuten (115, 117) schneidet, die ein Nutenpaar (115, 117) definieren, die ein erstes Durchgangsloch (110) umgeben, wobei die zweiten Durchgangslöcher (120) so gebildet werden, dass ein erstes Durchgangsloch (110) zwischen einem Paar zweiter Durchgangslöcher (120) liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Durchgangslöcher (120) so ausgebildet werden, dass sie parallel zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Durchgangslöcher (120) senkrecht zu einer Längsachse einer jeden der das Nutenpaar (115, 117) bildenden Nuten (115, 117) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch den Schritt des Segmentierens des Lotmaterials (130), das in jeder Nut (115, 117) so angeordnet ist, dass ein Lotmaterialsegment (135) axial in einer Nut (115, 117) zwischen einem Paar zweiter Durchgangslöcher (120) liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Lotmaterial (130) so in die Nuten (115, 117) gelegt wird, dass es sich über die zweiten Durchgangslöcher (120) erstreckt, jedoch von den axial ausgerichteten ersten Durchgangslöchern (110) beabstandet bleibt.