DE2223195B2

DE2223195B2 - Verfahren und vorrichtung zum nichtthermischen loesen mechanischer verbindungen

Info

Publication number: DE2223195B2
Application number: DE19722223195
Authority: DE
Inventors: Kailash Chandra Johnson City Kapur Kishen Narain Vestal Martin Byron Dale Apalchm Shipley John Frank Endwell NY Joshi (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-29
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1973-05-17
Also published as: GB1357066A; AU4245972A; IT953758B; FR2143967B1; JPS522111B1; DE2223195A1; BR7204264D0; CA957908A; SE388322B; DE2223195C3; FR2143967A1

Description

mechanischen Geber verbunden ist.

Damit werden die Vorteile erzielt, daß bei Anwendung dieses einfachen und billigen Verfahrens me-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 40 chanische Verbindungen und insbesondere elektrinichtthermischen Lösen mechanischer Verbindungen sehe Bauteile und Tafeln bzw. Karten mit gedruckten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Schaltungen individuell und selektiv auf nichtthermi-

Aus den USA.-Patentschriften 3 488 240, sehe Weise entfernt werden können, wobei weder be-3 499 808, 3 523 360 und 3 536 243 sind bereits nachbarte Schaltelemente noch die Platte oder Karte Vorrichtungen und Methoden für die Verbindung 45 selbst beschädigt werden.

von Teilen mit mechanischen Schwingungen im Ul- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen im

traschallfrequenzbereich bekannt. Nicht bekanntge- einzelnen erläutert. Es zeigt

worden ist seither jedoch die Verwendung derartiger Fig. 1 eine auseinandergezogene Ansicht der er-

Schwingungsenergie zum Lösen bzw. Trennen me- findungsgemäßen Vorrichtung zum Lösen einer elekchanischer Verbindungen. 50 trischen Erdungsschiene von einer Platte oder einer

Der heutige Trend beim Bau von datenverarbei- Tafel mit gedruckten Schaltungen vermittels Ultratenden Systemen geht in Richtung auf Miniaturisie- schall,

ren und Mikrominiaturisieren. Die neue Technologie F i g 2 eine maßstabgerechte Darstellung einer

wird von einer Vergrößerung der Anzahl der Schalt- weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen kreise und einer Verkleinerung der Packung dieser 55 Vorrichtung zum Lösen eines elektrischen Verbin-Schaltkreise begleitet. Die Herstellung der daraus re- dungsstiftes von einer Tafel mit gedruckten Schaltunsultierenden Karten und Tafeln bzw. Platten für die gen vermittels Ultraschall und

gedruckten Schaltungen ist extrem teuer. Weiterhin F i g. 3 eine maßstabgerechte Darstellung der erergeben sich bei der Reparatur und beim Austausch findungsgemäßen Aufspannvorrichtung, die mit L^T1-von Bauteilen auf den dicht besetzten Karten und "ο traschall ein elektrisches Modul mit Bauteilen von Tafeln bzw. Platten große Probleme. Häufig sind einer Platte oder Tafel mit gedruckten Schaltungen Bauteile, Drähte und elektrische Anschlußstifte mit- löst.

einander verlötet, und ein Auftrennen der Verbin- In der Ausführungsform der Erfindung gemäß

düngen macht die Anwendung von Hitze zum F i g. 1 ist eine Platte oder Tafel für gedruckte Schal-Schmelzen des Lotes erforderlich. Wenn die benach- 65 tungen dargestellt, auf der sich eine Vielzahl der verbarten Bauteile auf der gedruckten Schaltungskarte schiedenen elektrischen Bauelemente befinden kann, oder -tafel und insbesondere elektronische Bauteile Viele heute verwendete Tafeln für gedruckte Schalwie Transistoren, Chips u. ä. der hohen Temperatur tungen enthalten beispielsweise eine Erdungsschiene

10, die an mehreren Stellen 12 an der Tafel für ge- In einer in Fig. 2 dargestellten alternativen Ausdruckte Schaltungen 11 befestigt ist. In der vorlie- führungsform der Erfindung ist die Teilansicht einer genden Ausfiihrungsform der Erfindung haben die Tafel für gedruckte Schaltungen 11 mit einem durch Erdungsschienen 10 die Form von />U«-förmigen Ka- die Tafel geführten elektrischen Anschlußstift 20 genälen, die steckbare elektrische Verbindungen auf- 5 zeigt. Gewöhnlich werden Anschlußstifte dieses Typs nehmen können. Zum Lösen einer Erdungsschiene mit der Tafel für gedruckte Schaltungen verlötet. In

10 von einer dicht besetzten Tafel für gedruckte

Schaltungen 11 wird erfindungsgemäß eine spezielle

Aufspannvorrichtung 13 benötigt. Die Aufspannvor- __

richtung 13 paßt zwischen die beiden Schenkel des io 20 ist mit einer Schraube 22'in der Aufspannvorrich-

»U«-förmigen Kanals der Erdungsschiene 10 und ist tune 21 befestigt. Die Aufspannvorrichtung 21 sitzt

mit Schrauben 14 befestigt. Die Aufspannvorrichtung " - - - ^ , ,

13 wiederum ist an einem konusförmigen Dorn 15

diesem Falle hat eine spezielle Aufspannvorrichtung 21 ein konisches Loch, in das der elektrische Anschlußstift 20 verschiebbar paßt. Der Anschlußstift

befestigt, der mit einem Ultraschallgeber 16 starr

auf"einem mit dem Ultraschallgeber 16 verbundenen konusförmigen Dorn 15. Der Anschlußstift 20 kann

__o __ durch Ultraschallenergie vorzugsweise in Richtung

verbunden ist. _{15 der} p_{feile 18 ge}]_{öst un(}j entfernt werden. Tests haben

Beim Lösevorgang des elektrischen Bauteils drük- gezeigt, daß die Tafeln für gedruckte Schaltungen bei ken Vorspannungsvorrichtungen 17, die «ich in einer Anwendung dieser Ultraschalltechnik nicht beschäfesten Position relativ zu dem Ultraschaügeber 16 d'mt werden.

befinden, die Tafel für gedruckte Schaltungen 11 und In anderen Tests wurden die Anschlußstifte 20 aus

relativ leichtem Druck vom Ultraschallgeber 16 weg. 20 der Tafel für gedruckte Schaltungen 11 mit einer Er-Bei Erregung des Ultraschallgeber«! 16 mit Ultra- regung<=bewegung in transversaler Richtung oder schallfrequenz treten Schwingungen in Richtung der planparallel zu der Tafel für gedruckte Schaltungen Pieilel8auf. U entfernt. Der Vorgang verlief bei Verwendung

Beim empirischen Tasten des erfindungsgemä3en von Frequenzen zwischen 40 bis 7OkHz zufrieücn-Ultraschallapparates wurden zum Entfernen von auf a= stellend.

Tafeln für gedruckte Schaltungen 11 befestigten Er- In Fig.3 ist noch eine weitere Ausführungsform

dungsschienen 10 Frequenzen zwischen "Ϊ2 und eines Moduielementes 30 dargestellt, das mit Modul-3OkHz benutzt. Das System wurde in jedem Falle anschlußstiften 31 auf der Tafel für gedruckte Schalübgestimmt, und die Bewegungen in der Nähe der be- lungen 11 befestigt ist. Hier ist eine Aufspannvorfesligten Schnittstelle wurden durch ein Laserinterfe- 30 richtung 32 befestigt, die das Modulelement 30 faßt, rometer überwacht. Die Trennung der Erdungs- Die Aufspannvorrichtung ist wiederum mit dem koschiene 10 von der Tafel für gedruckte Schaltungen nusförmigen Dorn 15 verbunden, und das Modul 30 11 kann innerhalb weniger Sekunden erreicht wer- kann von der Tafel für gedruckte Schaltungen 11 den, und diez ur Unterstützung des Prozesses aufge- durch Anwendung von Ultraschallerregung vorzugsbrachte Druckbeanspruchung, (gewöhnlich weniger 35 weise in Richtung der Pfeile 18 gelöst uni entfernt als 9 kg) ist viel geringer als diejenige, die für eine werden.

echte mechanische Trennung (ungefähr 45 kg) aulge- Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen der

bracht werden muß. Teste haben gezeigt, daß mecha- Erfindung wird Ultraschallenergie an Stelle von nischc Trennungen den elektrischen Verbindungsste- Hitze als Trennmedium verwendet. Während bei Angen und den benachbarten Bereichen der Tafeln für 40 wendung der aufgezeigten Technik die Trennung gedruckte Schaltungen schweren Schaden zufügen aufeinander befestigter Teile mit einern_ Minimum an

und diese Tafeln für gedruckte Schaltungen in einen ~

Zustand versetzen, der für das Wiedereinsetzen und Anschließen einer neuen Erdungsschiene nicht mehr geeignet ist. Die durch die Anwendung von Ultra- 45 schall erzielte Trennung der elektrischen Elemente von der Erdungsschiene 10 ergab im wesentlichen keinen Schaden an der Tafel für gedruckte Schaltungen 11. Die Tafeln sind für das Wiederanschließen

der Elemente der Erdungsschiene geeignet und an- 50 werden, wobei der Ultraschallapparat in einem weinehmbare Reparaturen können vorgenommen wer- ten Frequenzbereich sinusförmig gewobbelt wird. Bei den. diesem Vorgang tritt in jeder Schleife die Resonanz-

Es werden Ultraschallfrequenzen oberhalb 20 kHz frequenz auf. Die Benutzung einer Technik mit fester vorgeschlagen, es können Frequenzen zwischen 10 Resonanzfrequenz ergibt jedoch eine befriedigendere bis 15OkHz verwendet werden. 55 Arbeitsweise.

Beschädigung erfolgt, kann in einigen Fällen Aufheizen oder Vorheizen des aufzuspannenden Werkzeugs das Loslösen bzw. Entfernen erleichtern.

Obwohl in den Tests geradlinige Bewegungen benutzt wurden, ist zu erwarten, daß auch mit Drehbewegungen ein zufriedenstellendes Lösen dieser Verbindungen erreicht werden kann.

Es kann auch eine »Wobbel«-Technik benutzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims

ι 2 ausgesetzt werden, die zum Schmelzen des Lotes er- Patentansorüche: forderlich ist, können sie funktionsmäßig beschädigt werden. Die Entfernung komplexer oder großer Tei-e

1. Verfahren zum nichtthermischen Lösen me- wie Erdungsschienen ist bei Verwendung von Hitze chanischer Verbindungen von Teilen, da- 5 zeitraubend und macht gewöhnlich das Substrat undurch gekennzeichnet, daß eines der brauchbar.

verbundenen Teile bis zum Lösen der Verbin- Ein weiteres Problem tritt dann auf, wenn das Lot

dung mechanischen Schwingungen im Ultra- zur Trennung der Verbindungen geschmolzen ist, m-

schallfrequenzbereich ausgesetzt wird. dem das geschmolzene Lot an ungewünschte Stellen

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- io fließt und dort elektrische Kurzschlüsse oder andere rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Schwierigkeiten verursacht.

daß eine Aufspannvorrichtung (13, 21, 32) zum Viele Versuche zur Lösung dieser und anderer da-

Aufspannen mindestens eines von einer Platte bei noch auftretender Probleme sind unternommen

(11) zu lösenden Elementes (10, 20, 30) vorgese- worden, haben jedoch nicht zu dem gewünschten Erhen ist und daß die Aufspannvorrichtung (13, 15 folg geführt.

21, 32) fest auf einem konusfönnigen Dorn (J5) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einsitzt, dessen anderes Ende zur Vibrationsübertra- faches und wirtschaftliches Verfahren zum Lösen gung fest mit einem amplitudensteuerbaren, im derartiger mechanischer Verbindungen und eine ein-Ultraschallfrequenzbereich arbeitenden mechani- fache und billige Vorrichtung zur Durchführung des sehen Geber (16) verbunden ist. 20 Verfahrens zu erstellen, bei denen diese Nachteile

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- nicht auftreten. Das Verfahren soll keine übermäßige kennzeichnet, daß mit der Aufspannvorrichtung und «-hadhafte Erwärmung der zu trennenden Teile (13) verbundene Vorspannungsvornchtungen erforderlich machen und soll in der Produktionslinie (17) vorgesehen sind, die zur Unterstützung des angewendet werden.

Lösevorgangs der Verbindung die Platte (11) re- 25 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eines der

lativ zum konischen Dorn (15) leicht abdrücken. verbundenen Teile bis zum Lösen der Verbindung

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, mechanischen Schwingungen im Ultraschallfrequenzdadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) eine bereich ausgesetzt wird.

Platte oder Tafel für gedruckte Schaltungen ist. Eine weitere Lösung besteht in einer Vorrichtung,

5. Verrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, 30 die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Aufspanndadurch gekennzeichnet, daß die zu lösenden vorrichtung zum Aufspannen mindestens eines von Elemente (10, 20. 30) in die Platte für gedruckte einer Platte zu lösenden Elementes vorgesehen ist, Schaltungen (11) eingelötete elektrische Bauele- und daß die Aufspannvorrichtung fest auf einem komente mit Anschlußstiften sind. nusförmigen Dorn sitzt, dessen anderes Ende zur Vi-

35 brationsübertragung fest mit einem amplitudensteuerbaren, im Ultraschallfrequenzbereich arbeitenden