DE3236229C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 4.

Baugruppen mit integrierter Schaltung besitzen in der Regel eine große Anzahl von eng beabstandeten Anschlüssen, die mit Stromleitern auf der gedruckten Schaltungsplatte zu verbinden sind. Werden herkömmliche, gelötete Verbindungen verwendet, ist das Ersetzen einer Baugruppe, z. B. das Auswechseln einer schadhaft gewordenen Baugruppe, schwierig und zeitraubend, insbes. wegen der Vielzahl von Verbindungen, die gleichzeitig unterbrochen werden müssen. Ein derartiger Vorgang des Ablötens kann die gedruckte Schaltungsplatte beschädigen und die Baugruppe unbrauchbar machen.

Es ist bereits bekannt, zwischen Träger und Verbinder Federkontaktanordnungen vorzusehen, welche mit den Anschlüs­ sen der Baugruppe in Eingriff kommen und so geschaltet sind, daß sie eine Kontaktgabe mit Stiften ergeben, die ihrerseits mit der gedruckten Schaltungsplatte verlötet sind. Auf diese Weise kann eine Baugruppe nach Art eines Buchsenverbinders auf einfache Weise ersetzt werden. Ein Nachteil der Anwendung lötfreier Verbindungen besteht jedoch darin, daß die Be­ triebssicherheit reduziert wird, da lötfreie Verbindungen im allgemeinen weniger zuverlässig arbeiten als Lötverbindungen.

Aus der US-PS 37 53 211 ist bereits eine Verbindungsvorrich­ tung für integrierte Schaltungen bekannt, bei der Flansche eines Abdeckteiles so über die Seitenwände eines Gehäuses geschoben werden, daß die in den Seitenwänden angeordneten federnden Kontakte in elektrische Verbindung mit Anschlüssen an den Flanschen verschiebbar sind. Hierbei erfolgt jedoch kein Verlöten oder Ablöten der Kontakte.

Des weiteren ist aus der DE-OS 25 54 965 eine elektrische Kompaktschaltungsanordnung bekannt, bei der die Schaltungs­ platten aus Halbleiterscheiben gebildet sind, die metalli­ sierte Durchgangsverbindungen und Leiterzüge zur Personali­ sierung der auf ihnen angeordneten, integrierte Schaltungen enthaltenden Halbleiterplättchen aufweisen, und die mittels metallischer, zugleich als elektrische Anschlüsse dienender Verbindungsstücke durch Lötverbindungen freitragend über der Trägerplatte angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren so weiterzubilden, daß das Lösen von Lötverbindungen ebenso einfach und schnell erreicht wird, wie dies bei lötfreien Verbindungen der Fall ist, und daß eine Funktionsprüfung wie auch das Auswechseln fehlerhaf­ ter Baugruppen auf einfache Weise durchführbar ist, bevor die Lötverbindungen vorgenommen werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 sowie mit einem Verfahren nach dem Kennzeichen des Anspruches 4 erreicht.

Mit einer derartigen Vorrichtung bzw. mit einem derartigen Verfahren werden die Vorteile der zuverlässigen Arbeitsweise von Lötverbindungen mit praktisch der gleichen Einfachheit und Geschwindigkeit der Trennung erreicht, wie dies für Verbindungen möglich ist, die durch Druck allein hergestellt werden.

Des weiteren ist es mit der Erfindung möglich, eine Funk­ tionsprüfung durchzuführen, bevor die Kontaktelemente mit den Kontaktflächen des Chipträgers verlötet werden. Beispiels­ weise kann, nachdem der Druckrahmen angehoben worden ist, um die Kontaktelemente mit den Kontaktflächen in Eingriff zu bringen, der Chipträger auf der gedruckten Schaltungsplatte befestigt und mit ihr verbunden werden. Damit kann während dieser Stufe die gesamte Schaltanordnung geprüft werden, und es können fehlerhafte Teile vor Durchführen des Lötvorganges ausgeschieden werden.

Schließlich kann der Druckrahmen auf der Halterungsanordnung so befestigt werden, daß sie eine Gleitbewegung relativ zur Halterungsanordnung ausführt; alternativ kann eine lösbare Anklemmvorrichtung vorgesehen werden. Die Druckvorrichtung kann mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung betätigt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachstehend wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen einer Baugruppe mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß der Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, teilweise herausgebrochen, um die Wirkungsweise sichtbar zu machen,

Fig. 2 eine Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 3a bis 3e abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Halterungsanordnung 1 mit integrierter Schaltung dargestellt, die einen Kontaktelement­ rahmen 2 mit einem erhabenen Teil 3 aufweist. Die Kontakt­ elemente 4, die aus Federmaterial, z. B. Phosphorbronze be­ stehen, sind in Schlitzen 5 im erhabenen Teil 3 der Halterungs­ anordnung 1 angeordnet. Die Kontaktelemente 4 sind so aus­ gebildet, daß sie einen von den Schlitzen 5 nach außen gebogenen, rampenförmigen Teil 6 und einen oberen Kontaktteil mit einem umgebogenen Ende 7 ergeben. Einige der Kontaktelemente 4 sind aus Gründen der besseren Übersicht weggelassen. Die Kontakt­ elemente 4 sind so nach außen federnd angeordnet, daß die umgebogenen Enden 7 im druckfreien Zustand von der Oberfläche des erhabenen Teiles 3 abstehen. Die entgegengesetzten Enden der Kontaktelemente 4 verlaufen innerhalb von Aussparungen 8 durch den Rahmen 2 hindurch und enden in Stiften 9, die in Bohrungen in den Strom­ leitern einer gedruckten Schaltungsplatte einsetzbar sind. Die Stifte 9 ergeben, wenn sie mit den Stromleitern verlötet sind, stromleitende Verbindungen und dienen auch zur Abstützung der Halterungsanordnung 1 auf der gedruckten Schaltungsplatte.

Ein die Kontaktelemente aufnehmender Rahmen 10, der Bolzen 11 (einen an jeder Ecke) aufnimmt, ist mit der Halterungsanordnung 1 befestigt. Der Rahmen 10 kann z. B. aus formgepreßtem Kunst­ stoffmaterial bestehen, wobei die Bolzen 11 einstückig ausge­ bildet sind. Eine Druckvorrichtung in Form eines Druckrahmens 12, der ebenfalls aus Kunststoffmaterial formgepreßt sein kann, weist an jeder Ecke eine Öffnung zur Aufnahme der Bolzen 11 auf. Die Bolzen 11 sind in den Öffnungen im Gleitsitz geführt, damit der Druckrahmen 12 längs der Bolzen nach oben und unten bewegt werden kann.

Eine Baugruppe 13 mit integrierter Schaltung weist einen zuleitungsfreien Chipträger 14 und einen in diesem befestigten Chip mit integrierter Schaltung auf. Nicht dargestellte Verbindungen sind von dem Chip 15 an Kontaktflächen 16 heraus­ geführt, die um den Umfang des Chipträgers 14 herum angeordnet sind. Der Abstand derartiger Kontaktflächen kann z. B. 0,5 mm betragen. Schlitze in den Rändern des Chipträgers 14 erstrecken sich durch die Kontaktflächen 16 und sind im gleichen Abstand wie die Schlitze 5 in der Halterungsanordnung 1 versetzt. Somit sind die Schlitze 5, die Kontaktflächen 16 und die Schlitze 17 alle um den gleichen Abstand versetzt.

Im Betrieb wird der Druckrahmen 12 in die unterste Position gebracht, wie durch A angedeutet; in dieser Position liegt der Druckrahmen unterhalb nach außen gebogener Teile 6 der Kontaktelemente 4. In dieser Position können die Kontaktelemente 4 frei nach außen federn, so daß ihre Enden 7 sich von der Oberseite des erhabe­ nen Teiles 3 der Anordnung 1 abheben. Der Chipträger 14 wird auf die Oberseite des erhabenen Teiles 3 aufgesetzt, wobei die Schlitze 17 des Chipträgers und die Schlitze 5 der Halterungs­ anordnung 1 aufeinander ausgerichtet sind. Der Druckrahmen 12 wird dann angehoben, wie durch die strichpunktierte Linie des Rahmens bei B angedeutet, wobei ein Eingriff mit den nach außen gebogenen Teilen 6 der Kontaktelemente 4 während der Aufwärtsbewegung stattfindet, damit die oberen Enden der Kontaktelemente 4 in die Schlitze 5 und 17 hineinbewegt werden, wodurch die Enden 7 in Eingriff mit den Kontaktflächen 16 auf dem Chipträger 14 kommen. Die Enden 7 der Kontaktelemente 4 können nunmehr mit den Kontaktflächen 16 verlötet werden. Der Druckrahmen 12 wird nach dem Löten in der angehobenen Position gehalten und dient dann der Entlastung der Beanspruchung auf die gelöteten Verbindungen, die durch die Federkontaktelemente 4 aufgebracht werden kann. Schließlich kann die Anordnung auf der gedruckten Schaltungsplatte be­ festigt werden.

Wenn es notwendig ist, den Chipträger 4 beispielsweise aufgrund eines Fehlers im Chip 15 zu entfernen, wird der Druckrahmen 12 in seine unterste Position bewegt, und die Kontaktelemente 4 werden durch Zuführen von Wärme, die die Lötverbindung zum Schmelzen bringt, von den Kontaktflächen 16 federnd wegbewegt, so daß ein einfaches Entfernen des Chip­ trägers möglich ist. Die Wärmeeinwirkung auf die gelöteten Verbindungen kann entweder insgesamt oder individuell, z. B. durch ein Lötwerkzeug, aufgebracht werden.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2 gehen die Kontaktelemente anstatt von der Unterseite der Chiphalterungsanordnung 1 zur Ausbildung von Kontaktstiften 9 von den Seiten der Halterungsanordnung aus, damit Leiter 18 entstehen, die an der Oberfläche der auf einer gedruckten Schaltungsplatte aufgebrachten Stromleiter angelötet werden können.

Die Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der Kontaktflächen bzw. Kontaktplatten 19 auf den Seiten des Chipträgers 14 anstatt auf der Oberseite ausgebildet sind. Der Gleitdruckrahmen 12 arbeitet in gleicher Weise wie vorbeschrieben, damit die Kontaktelemente 4 in Kontakt mit den an der Seite befestigten Kontaktflächen 19 gebracht werden.

Die Fig. 3c, 3d und 3e zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein anderer Druckrahmen verwendet wird. Der abgeänderte Druckrahmen 20 ist ein lösbarer Anklemmrahmen, der auf die Halterungsanordnung 1 abgesenkt wird. Der Rahmen 20 ist in der dargestellten Weise mit einem gekrümmten Profil geformt, das mit den Kontaktfedern in Eingriff kommt und beim Absenken des Rahmens die Kontaktfedern in Kontakt mit den Kontaktflächen 19 drückt. Im Rahmen 20 sind, wie in Fig. 3e dargestellt, Schlitze 21 vorgesehen, die mit dazu beitragen, die Kontaktelemente im Abstand zueinander ausgerichtet zu halten. Der Rahmen 20 wird in der abgesenkten Position belassen, um eine Entlastung der Beanspruchung für die gelöteten Verbindungen in gleicher Weise wie in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel zu erzielen.

Es kann z. B. zweckmäßig sein, eine mechanische Vorrichtung zum Anheben oder Absenken des Druckrahmens zu verwenden. Eine derartige mecha­ nische Vorrichtung kann beispielsweise ein Hebel oder eine durch Nocken betätigte Vorrichtung sein.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum verlöteten Befestigen einer Baugruppe mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungs­ platte, mit in Schlitzen angeordneten, federnd nachgiebi­ gen Kontaktelementen zwischen Anschlußstiften der Schaltungsplatte und Kontaktflächen an einem von der Baugruppe aufgenommenen Chipträger, wobei die Baugruppe nach Aufheben der Lötverbindungen von der Schaltungs­ platte abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die federnd nachgiebigen Kontaktelemente (4) in Schlitzen (5) der Halterungsanordnung (1) angeordnet sind und einen nach außen gebogenen, federnden Teil (6) sowie einen oberen Kontaktteil (7) aufweisen, der in seiner druckfreien Position außer Eingriff mit dem Chipträger (14) und in seiner druckbeaufschlagten Position in Kontakt mit der zugeordneten Kontaktfläche (16) des Chipträgers (14) steht,
• b) den federnd nachgiebigen Kontaktelementen (4, 6) eine heb- und senkbare Druckvorrichtung (12) zugeordnet ist, die in der untersten Position den druckfreien Zustand und in der obersten Position den druckbeauf­ schlagten Zustand der Kontaktelemente (4) ergibt, wobei im druckbeaufschlagten Zustand die Druckvorrich­ tung (12) den nach außen gebogenen Teil (6) in den zugeordneten Schlitz (5) nach innen drückt, und
• c) in der druckbeaufschlagten Position bei angehobener Druckvorrichtung (12) der obere Kontaktteil (7) und die zugeordnete Kontaktfläche (16) auf dem Chipträger (14) in Kontakt miteinander und mit dem zugeordneten stromleitenden Anschluß verlötbar angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung (12) ein die Baugruppe (13) um­ schließender, in Bolzen (11) der Halterungsanordnung (1) geführter Druckrahmen (12) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung (12) zum selektiven Ausüben eines Druckes auf die Kontaktelemente (4) als Anklemmrahmen (20) mit einem gekrümmten Profil ausgebildet ist, und daß das Profil so geformt ist, daß es fortschreitend mit den Kontaktelementen (4) beim Anheben bzw. Absenken des Anklemmrahmens in Eingriff kommt.

4. Verfahren zum verlöteten Befestigen einer Baugruppe mit integrierter Schaltung auf einer gedruckten Schaltungs­ platte, mit in Schlitzen angeordneten, federnd nachgiebi­ gen Kontaktelementen zwischen Anschlußstiften der Schaltungsplatte und Kontaktflächen an einem von der Baugruppe aufgenommenen Chipträger, bei dem jedes Kontaktelement nachgiebig so vorgespannt wird, daß in einer ersten Relativposition zwischen den stromleitenden Anschlüssen der Baugruppe mit integrierter Schaltung und der Kontaktvorrichtung eine elektrische Verbindung mit den stromleitenden Anschlüssen unterbrochen und in einer zweiten Relativposition ein elektrischer Kontakt ge­ schlossen bzw. aufrechterhalten wird, bei dem ein Druck auf die Kontaktvorrichtung ausgeübt wird, um die elektri­ sche Verbindung herzustellen, und bei dem die Druckvor­ richtung so betätigt wird, daß die Kontaktvorrichtung entgegen der federnden Nachgiebigkeit in elektrischen Kontakt mit den stromleitenden Anschlüssen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Druckvorrichtung in eine unterste Position gebracht wird, in der die Kontaktelemente frei nach außen federn und ihre kontaktgebenden Enden sich von der Kontaktstelle der Halterungsanordnung lösen,
• b) der Chipträger auf die Halterungsanordnung aufgesetzt wird sowie die Schlitze des Chipträgers und die Schlitze der Halterungsanordnung aufeinander ausge­ richtet werden,
• c) die Druckvorrichtung so weit angehoben wird, daß ein Eingriff mit den Kontaktelementen erfolgt und die Kontaktelemente in Eingriff mit den Kontaktflächen auf dem Chipträger gebracht werden, und
• d) die kontaktgebenden Enden der Kontaktelemente mit den Kontaktflächen auf dem Chipträger verlötet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Baugruppe von der gedruckten Schaltungs­ platte die Lötstellen zwischen den Kontaktelementen und den Kontaktflächen auf dem Chipträger abgelötet werden, daß die Druckvorrichtung nach abwärts in den druckfreien Zustand gebracht wird, so daß die Kontaktelemente sich von der Baugruppe weg nach außen federnd bewegen, und daß die Baugruppe von der Schaltungsplatte nach oben abgeho­ ben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe mit integrierter Schaltung vor dem Lötvorgang auf Funktion geprüft wird, indem die Druck­ vorrichtung einen Druck auf die federnd nachgiebigen Kontakte ausübt, daß die entsprechenden Prüfvorgänge auf die Baugruppe angewendet werden, daß bei Auftreten eines Fehlers die Druckvorrichtung so betätigt wird, daß die elektrischen Kontakte freigegeben werden und damit die Baugruppe entfernt werden kann, und daß im Falle eines einwandfreien Betriebes der Lötvorgang durchgeführt wird.