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I.C. - Fassung für Halbleiter
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Gegenstand der Erfindung ist eine I.C.-Fassung für Halbleiter, wie
diese bei der Leiterplattenbestückung Verwendung finden. Derartige I.C.-Fassungen
werden für die Serienfabrikation als sog. Produktionssockel auf Leiterplatten gelötet.
In die Produktionssockel werden Halbleiter eingebracht. Dieses Verfahren bietet
den Vorteil, daß die Halbleiter nicht direkt in die Leiterplatten eingelötet werden
müssen.
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Der I.C.-Produktionssockel besteht aus einem Isolierkörper, z.B. aus
hochisolierendem Kunststoff, in dessen Kammern Kontakte eingepresst werden, in deren
Kontakträume die Verbindungsstecker eines Halbleiters eingeführt werden können.
Es gibt die unterschiedlichsten Bauarten und Bauformen; bei allen bekannten Ausführungsformen
wird jedoch mit vorgespannten Kontaktfedern gearbeitet.
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Die Packungsdichte der Halbleiter erfordert eine geringe Baugröße
der Produktionssockel. Sie müssen von vier Seiten reihbar anzuordnen sein.
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Hierbei ist die Bauhöhe sehr beschränkt. Außerdem werden hohe Anforderungen
an die elektrischen und mechanischen Eigenschaften gestellt.
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In dem zur Verfügung stehenden sehr begrenzten Raum müssen Miniaturkontakte
mit vorgespannten Kontaktfedern Platz finden, Um die elektrischen Bedingungen zu
erfüllen und die Halbleiter vor dem Lösen und Herausfallen durch Vibrationen und
andere nachteilhafte Umgebungsbedingungen zu bewahren, wird mit relativ hohen Federkräften
auf geringstem Raum gearbeitet.
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Die bekannten I.C.-Fassungen haben folgende Nachteile: Die Kontaktgebung
der Verbindungsstecker über stark vorgespannte Federkontaktschenkel führt verhältnismäßig
oft zu Beschädigungen an den Kontaktstellen. Hohe Einsteck- und Ausziehkräfte können
insbesondere bei vielpoligen Verbindungen zu Beschädigungen der Bauteile führen.
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Bei Vibrationen in ungünstigen Frequenzbereichen können die Federschenkel
durch sekundäre Eigenschwingungen ihre Haltekraft verlieren. Herausfallen der
Halbleiter
oder zumindest Kontaktschwankungen sind die Folge. Speziell im Luft- und Raumfahrtbereich
sowie bei der Galvanotechnik und in anderen wichtigen Anwendungsbereichen muß daher
bisher vielfach auf die Verwendung von I.C.-Fassungen verzichtet werden.
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Die Langzeitfunktion von Kontaktfedern für I.C.-Fassungen unter umgebungsbedingten
Einflüssen wie Hitze, Kälte, agressive Industrieatmosphäre, Luftfeuchtigkeit u.s.w.,
ist häufig nicht gewährleistet.
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Die Tatsache, daß mit hohen Federkräften auf geringstem Raum gearbeitet
werden muß, erfordert in vielen Fällen die Verwendung hochwertiger Spezialkontakt-Werkstoffe,
Edelmetall, Edelmetallplattierungen und demzufolge komplizierte Fertigungsmethoden.
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Durch die konstruktionsbedingte Form der verschiedenen Kontaktfedern
ist eine sichere Kontaktgabe erst im unteren Bereich der zur Verfügung stehenden
Einstecktiefe möglich. Dies erhöht das Ausfallrisiko zusätzlich.
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Besonders hochwertige Produktionssockel der "Dual-in-line"-Reihe werden
aus mehreren Kontaktteilen zusammengesetzt, wobei in eine gedrehte Außenhülse eine
vergoldete Innenfeder eingepresst wird. Daraus resultieren zusätzliche Spannungsverluste
und Korrosionsgefahr.
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Ein weiterer Nachteil der sogenannten Billigsockel besteht in der
Gefahr, daß der Verbindungsstecker hintersteckt werden kann, d.h., daß der Verbindungsstecker
beim Einführen hinter oder neben die Kontaktschenkel der Steckverbinderkontakte
gelangt.
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Als Nachteil hat sich auch erwiesen, daß die zur Leiterplatte hin
offenen Aufnahmekammern immer wieder beim Einlöten flüssiges Lot und Lötdämpfe in
die Kontaktzonen eindringen lassen und dadurch einen sicheren Kontaktschluß verhindern.
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Ein Problem, das hauptsächlich bei hochwertigen I.C.-Präzisionsfassungen
auftritt, ist das Aufschwimmen beim automatischen Einlöten im Lötbad. Die Ursache
ist in der abgesetzten, gedrehten Außenhülse zu suchen. Diese Außenhülse hat einen
Absatz zwischen Lötanschluß und Hülsenmittelteil. Dieser Absatz übernimmt die Zentrier-
und Auflagefunktion des I.C.-Sockel gegenüber der Leiterplatte. Er schließt durch
die Übergangsschräge die Leiterplattenbohrung von oben dicht ab, was durch das heißte
Lot zu einem Aufschwimmen des gesamten I.C.-Sockels führen kann.
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Bekannt sind schließlich zur mechanischen Klemmung der Verbindungsstecker
Längskeilverschiebungen mit diagonalen Gleitflächen in selbsthemmender Bauweise
und ferner verschiedene Arten von Exzenterbetätigungen. Diese Klemmtechniken sind
teuer in ihrer Herstellung. Außerdem erfordern diese I.C.-Fassungen, bedingt durch
die komplizierte Klemmechanik, eine unerwünschte Größe und sind nicht mehr anreihbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine I.C.-Fassung aufzuzeigen, die folgende
Eigenschaften auf sich vereinigt: - Der Kontaktschluß aller Verbindungsstecker des
Halbleiters soll gleichzeitig und durch mechanische Klemmung erfolgen.
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- Das Ein- und Ausstecken der Verbindungsstecker des Halbleiters soll
zuverlässig, ohne Kraftaufwand und Reibung an den Kontaktstellen möglich sein.
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- Der Kontaktschluß soll absolut sicher sein, ohne Rücksicht auf Vibrationen
und andere umgebungsbedingte Einflüsse.
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- Auch bei hoher Steckhäufigkeit soll ein einwandfreier Kontaktschluß
gewährleistet sein.
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- Auf teuere Kontakt-Materialien und Edelmetallbeschichtungen sowie
auf komplizierte Herstellverfahren soll Verzicht geleistet werden können.
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- Die Kontaktgabe soll zuverlässig bereits im oberen Teil des Steckverbinders
stattfinden.
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- Der einzelne Kontakt soll aus einem Stück bestehen.
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- Die Kontakte dürfen nicht hintersteckbar sein.
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- Die Fassung soll von unten absolut lötdicht abgeschlossen sein.
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- Der Kontakt soll am Lötpfosten so ausgeführt sein, daß er beim automatischen
Löten im Lötbad nicht aufschwimmen kann.
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- Die I.C.-Fassung soll eine geringe Bauhöhe aufweisen und von allen
Seiten reihbar sein.
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- Größe und Form von Prüf- und Teilsockeln sollen der Größe und Form
der Produktionssockel entsprechen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe überraschend wirkungsvoll, einfach
und damit besonders kostengünstig in der Weise, daß anstelle der bisher gebräuchlichen
Federkontakte der Kontaktschluß über eine Druckkontaktgebung mit zwei Klemmplatten
erfolgt, die durch ein Drehschubgelenk miteinander verbunden sind. Hierbei pressen
die Arretier- und Druckansätze der Klemmplatten alle Kontaktschenkel einer I.C.-Fassung
gleichzeitig gegen die zuvor eingeführten Verbindungsstecker des Halbleiters, die
dadurch gegen die Abstützflächen des Sockels gepresst werden. Die Verbindungsstecker
werden somit unter großem seitlichen Druck sicher geklemmt.
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Um ein unbeabsichtigtes Öffnen der Klemmplatten vollkommen auszuschließen,
werden diese Klemmplatten beim Schließen mit Hilfe des Drehschubgelenks über ihren
größten Druckpunkt hinaus nach unten gedrückt, bis sie am Mittelteil des Sockels
(in offener V-Form) fest anliegen und verriegelt sind.
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Große Zentrierschrägen erleichtern das Einlegen der Verbindungsstecker
des Halbleiters.
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Zum Öffnen der Kontakte werden die beiden Klemmplatten mit Hilfe von
aus ihnen seitlich herausragenden Betätigungsansätzen bis über den größten Druckpunkt
hochgezogen, wonach die Klemmplatten automatisch bis auf ihre Höhenanschläge auffedern.
Die Höhenanschläge sind so ausgebildet, daß sie die Bewegung des Drehschubgelenkes
in Öffnungsrichtung begrenzen, so daß ein Herausfallen der Klemmplatten vermieden
wird. Nach der Öffnung liegen die Verbindungsstecker des Halbleiters völlig frei
zwischen den Kontaktschenkeln.
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Wenn die erfindungsgemäße I.C.-Fassung als Test- und Prüfsockel Verwendung
finden soll, wobei zahlreiche Öffnungs- und Schließbewegungen durchgeführt werden
müssen, können die Betätigungsansätze über einen zusätzlichen Hebel mit Betätigungsknopf
bewegt werden.
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Der Kontakt kann statt mit einem auch mit zwei Kontaktschenkeln ausgestattet
werden, die aus zwei Teilen geschweißt oder aus einem Teil gebogen hergestellt werden
können.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 : Schnitt durch die I.C.-Fassung mit Klemmverriegelung
(offen) Fig. 2 : Schnitt durch die I.C.-Fassung mit Klemmverriegelung (geschlossen)
Fig. 3 : Seitenansicht des Kontakts Fig. 4 :Vorderansicht des Kontakts Fig. 5 :
Seitenansicht der Klemmplatten mit Drehschubgelenk Fig. 6 : Draufsicht auf die Klemmplatte
Fig. 7 : Schnitt durch den Isolierkörper
Fiq. 8 : Draufsicht auf
den Isolierkörper Fig. 9 : zweischenkliger Kontakt geschweißt Fig. 10 : zweischenkliger
Kontakt gebogen Fig. 11 : Schnitt durch eine montierte Einheit aus Halbleiter, I.C.-Fassung
und Leiterplatte Fig. 12 : Vorderansicht im Bereich der Lötung Fig. 13 : Querschnitt
durch Lötung Fig. 14 : Vorderansicht einer I.C.-Fassung als Test- und Prüfsockel,
zusätzlich ausgestattet mit Betätigungsmechanik Fig. 15 : wie 14, jedoch in der
Draufsicht.
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Isolierkörper 1 mit Seitenwangen 18, Abstützflächen 19 und Mittelteil
14 in offener V-Form, nimmt an seinen beiden Längsseiten jeweils eine Reihe von
Kontakten 7 auf, die in entsprechender Aufnahmekammern 16 untergebracht werden.
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Seitenwangen 18 erhalten zum leichteren Einführen des Verbindungssteckers
26 des Halbleiters 25 Zentrierschrägen 17.
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Kontakt 7 wird bei einer erfindungsqemäß bevorzugten Ausführungsform
einstückig ausgebildet, wobei Kontaktschenkel 8 mit Einführunqs- und Halteradius
9, der mit Querrillen 10 versehen ist, zwischen seiner dem Verbindungsstecker 26
zugewandten Seite und Abstützfläche 19 den Kontaktraum 21 bilden. An Kontaktschenkel
8 schließt sich Mittelteil 14 in rechteckiger Ausführung mit Verankerungshaken 11
und übergangsabsatz 13 an. Löt- und Wrapanschluß 12 mit quadratischem Querschnitt
ist mit Endverjüngung 15 ausgestattet.
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Für bestimmte Zwecke kann Kontakt 7 mit Kontaktraum 21 auch zweischenklig
ausgebildet werden, wobei der zweite Schenkel entweder angeschweißt oder Kontakt
7 aus einem Materialstück gebogen wird (Fig. 9 und 10).
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Klemmplatten 2 sind über ein Drehschubgelenk 3 miteinander verbunden.
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Drehschubgelenk 3 wird zum Öffnen und Schließen über die beiden Betätigungsansätze
5 bewegt, die von Rastbolzen 6 gehalten werden.
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Höhenanschläge 23 am Drehschubgelenk 3 verhindern, daß Klemmplatten
2 bei der Öffnung zu weit aufspringen. Jede Klemmplatte 2 ist im Bereich der Kontaktschenkel
8 mit Arretier- und Druckansätzen 4 versehen, die die Aufgabe haben, Verbindungsstecker
26 des Halbleiters 25 im Kontaktraum 21 fest einzuklemmen, sobald Klemmplatten 2
über deren größten Druckpunkt hinaus mit Mittelteil 14 des Isolierkörpers 1 in Kontakt
gebracht werden. Arretier- und Druckansätze 4 sind so ausgebildet, daß ein seitliches
Verrutschen der
Klemmplatten 2 ausgeschlossen ist. Klemmplatten
2, vorzugsweise hergestellt aus hochisolierendem Kunststoff, werden über die beiden
Rastbolzen 6 miteinander verbunden. Drehschubgelenk 3 ermöglicht die Drehung der
beiden Klemmplatten 2 um den Mittelpunkt des Rastbolzens 6 und die Verschiebung
der Klemmplatten 2 zum Schließen und Öffnen der Kontakträume 21. Wenn die erfindungsgemäße
I.C.-Fassung für Halbleiter als Test- und Prüfsockel Verwendung finden soll, können
erforderlichenfalls die Betätigungsansätze 5 mit einem Hebel 30 versehen werden,
der über in ihm angebrachte Mitnehmer 31 in Langlochform über Betätigungsknopf 32
die Öffnungs- und Schließbewegung erleichtert.
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Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen I.C.-Fassung für Halbleiter
sind darin zu sehen, daß 1. durch mechanische Druckbeaufschlagung ein hoher Kontaktdruck
gleichmäßig auf alle Verbindungsstecker des Halbleiters ausgeübt wird, 2. durch
die große Kontaktöffnung bei geöffneten Klemmplatten ein Einlegen und Herausnehmen
des Halbleiters leicht und ohne Reibung möglich ist, 3. absolute Kontaktsicherheit
auch durch Vibrationen und Umgebungseinflüsse wie Temperaturschwankungen, Industrieatmosphäre
u.ä. nicht beeinträchtigt werden kann, 4. die Klemmplatten auch bei eingelötetem
Isolierkörper, jederzeit einfach und schnell auswechselbar sind, 5. bei Kontaktfertigung
auf teuere Spezialkontaktfedermaterialien, wie z.B.
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Kupfer-Berylium, Edelmetallplattierungen und Goldauflagen etc. verzichtet
werden kann, 6. die Herstellung der Kontakte denkbar unkompliziert und kostengünstig
ist und keine technischen Risiken birgt, 7. die Kontaktgabe bereits sicher im oberen
Bereich des Kontaktschenkels gegeben ist, durch die Querrillen im Kontaktbereich
der Kontaktschenkel zusätzlich eine absolut sichere Kontaktgabe auch bei oxidierten
Verbindungssteckern gewährleistet, 8. der Kontakt durchgehend aus einem Stück besteht
und damit Übergangsverluste vermieden werden, 9. der Einzelkontakt durch seine feste
Anlage an den Klemmplatten nicht hintersteckbar ist.
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10. die Einführschrägen am Isolierkörper die Einführung der Verbindungsstecker
wesentlich erleichtern, 11. die I.C.-Fassung durch das feste Einpressen der Kontakte
absolut dicht gegen das Eindringen von Lötmitteln und flüssigem Lot wird, 12. die
Reihbarkeit von allen Seiten gewährleistet ist, und durch das erfindungsgemäße platzsparende
Klemmsystem in geschlossenem und verriegeltem Zustand die Bauhöhe von Produktionssockeln
nicht überschritten wird, 13. durch den quadratischen Querschnitt des Lötanschlußes
ein Aufschwimmen der I.C.-Fassung beim automatischen Löten im Lötbad nicht stattfinden
kann, weil das flüssige Lot seitlich genug Platz findet, um an den Lötpfosten entlang
an die Oberseite der Leiterplatten zu gelangen, 14. Produktionssockel und Test-
und Prüfsockel durch ihre gleichartige Formgebung erstmalig untereinander austauschbar
sind.