PROCESS AND DEVICE FOR SEVERING CONDUCTIVE PATHS

Abstract: In the case of printed circuit boards which are suitable for making subsequent changes in connections, in each case two superimposed terminal surfaces (1, 2) on the outer layers are electrically conductively connected to one another by a conductive path (3). If a terminal surface (1) or a wrapping pin (4) soldered therein is then required as a supporting point for a wiring change, the connection to the other terminal surface (2) must be interrupted, i.e. the conductive path (3) must be severed reliably, without damage to the printed circuit board. To this end, contact is made with the terminal surfaces (1, 2) or, if required, also with the wrapping pin (4) with the aid of electrodes (5, 8), the conductive path (3) being completely burned through by resistance heating. A current pulse suitable for the resistive burning through is generated in this case by a control unit (12) connected to the electrodes (5, 8). <IMAGE>

Description: Verfahren und Einrichtung zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Bei Leiterplatten müssen häufig nachträgliche Verbindungs änderungen hergestellt werden. Aus diesem Grund sind auf den Aussenlagen der Leiterplatten jeweils zwei gegenüberliegende Anschlussflächen durch einen Leiterbahnsteg miteinander verbunden, wobei je nach Ausführung der Leiterplatte in eine Anschlussfläche ein Wrapstift eingelötet sein kann. Die Anschlussfläche oder der Wrapstift sind dabei als Stützpunkt für eine spätere Änderungsverdrahtung vorgesehen. Ist dann eine Änderung notwendig, so wird der entsprechende Leiterbahnsteg durchgetrennt. Das Trennen selbst erfolgt dabei durch mechanisches Entfernen der Leiterbahnstege, beispielsweise durch Abschaben mit Hilfe eines Spezielwerkzeugs. Ein mechanisches Trennen durch Bohren oder Fräsen ist ebenfalls möglich. Bedingt durch die manuelle Tätigkeit besteht die Gefahr, dass die Leiterbahnstege nicht vollständig durchgetrennt werden oder dass daneben oder darunterliegende Leiterbahnen beschädigt werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen anzugeben, bei welchem ohne die Gefahr einer Beschädigung der Leiterplatte ein vollständiges Durchtrennen gewährleistet ist. Ausserdem soll eine für dieses Verfahren geeignete Ein richtung zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen geschaffen werden. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei einer gattungsgemässen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Leiterbahnstege durch elektrische Widerstands erwärmung sicher durchgebrannt werden können und hierbei weder eine Beschädigung der Leiterplatten noch das Entstehen von Kurzschlüssen durch Metallpartikel zu befürchten sind. Für dieses Widerstandsdurchbrennen sind lediglich Elektroden zur Kontaktierung der Anschlussflächen oder Wrapstifte und eine geeignete Stromquelle erforderlich. Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird den Elektroden ein Stromimpuls zum Durchbrennen des Leiterbahnsteges zugeführt. Amplitude und Dauer des Stromimpulses können dann auf einfache Weise und den jeweiligen Erfordernissen entsprechend so gewählt werden, dass ein sicheres Durchbrennen der Leiterbahnstege gewährleistet ist. Gemäss - einer zweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Trennbereich vor dem Durchtrennen des Leiterbahnsteges mit einer Schutzflüssigkeit benetzt. Diese Schutzflüssigkeit bindet dann beim Trennvorgang entstehende Metallpartikel und schützt die freigelegte Oberfläche der Leiterplatte vor einem möglichen Niederschlag der beim Widerstandsdurchbrennen freigesetzten Stoffe. Ausserdem müssen bei Verwendung einer Schutzflüssigkeit die Elektroden weniger häufig gereinigt werden. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung sind die Elektroden an ein Steuergerät angeschlossen, durch welches Stromimpulse auslösbar sind. Amplitude und Dauer der Stromimpulse können dann auf einfache Weise den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden. Vorzugsweise ist eine Elektrode als gegen eine Anschlussfläche drückbare Zangenelektrode ausgebildet. Eine derartige Zangenelektrode kann dann gegen die Anschlussfläche gedrückt werden oder einen aus der Anschlussfläche führenden Wrapstift fassen. Insbesondere kann dann auch mindestens eine Elektrode um die als Zangenelektrode ausgebildete Elektrode drehbar sein. Nach der Kontaktierung eines Wrapstiftes durch die Zangenelektrode können dann durch Drehen der gesamten Einrichtung um die Zangenelektrode in beliebiger Richtung von der Anschlussfläche wegführende Leiterbahnstege durch die andere Elektrode erfasst werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Elektroden unabhängig voneinander heb- und senkbar sind. Hierdurch wird eine sichere Kontaktierung der Anschlussflächen oder eines Wrapstiftes ermöglicht. Ausserdem können dann bei einer nicht drehbaren Einrichtung mit insgesamt drei Elektroden je nach Lage der beiden Anschlussflächen die mittlere Elektrode und die eine äussere Elektrode oder die mittlere Elektrode und die andere äussere Elektrode zur Kontaktierung der zugeordneten Anschlussflächen bzw. Wrapstifte abgesenkt werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die durchzutrennenden Leiterbahnstege teils nach einer und dann wieder nach der anderen Seite angeordnet sind und ein Drehen der gesamten Leiterplatte vermieden werden soll. Vorzugsweise sind die Elektroden im Teilungsabstand der Anschlussflächen nebeneinander angeordnet, wodurch die Kontaktierung der Anschlussflächen oder Wrapstifte weiter erleichtert wird. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung ist in mindestens eine Elektrode ein Zuführkanal für eine Schutzflüssigkeit eingebracht. Uber diesen Zuführkanal kann dann auf einfache Weise die Schutzflüssigkeit in den Bereich der Trennstelle geleitet werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine prinzipielle Darstellung des Widerstandsdurchbrennens von Leiterbahnstegen, Figur 2 einen durch Widerstandsdurchbrennen in einem Leiterbahnsteg erzeugten Trennspalt und Figur 3 eine Einrichtung zum Widerstandsdurchbrennen von Leiterbahnstegen in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Figur 1 zeigt auf der Aussenlage einer nicht näher dargestellten Leiterplatte angeordnete Anschlussflächen. 1 und+2, die durch einen Leiterbahnsteg 3 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. In die erste Anschlussfläche 1 ist ein im Querschnitt quadratischer Wrapstift 4 eingelötet, der als Stützpunkt für eine mögliche Änderungsverdrahtung vorgesehen ist. Ist eine derartige Änderung notwendig, so muss der Leitèrbahnsteg 3 durchgetrennt werden. Hierzu kontaktiert eine erste Elektrode 5 den Wrapstift 4, wobei diese Kontaktierung in der Zeichnung durch zwei Pfeile 6 angedeutet ist. Für den Fall, dass kein Wrapstift 4 vorhanden ist und die erste Anschlussfläche 1 direkt als Stützpunkt für eine Änderungsverdrahtung dient, kann die erste Elektrode 5 die erste Anschlussfläche 1 auch direkt kontaktieren, was in der Zeichnung durch zwei Pfeile 7 angedeutet ist. Die zweite Anschlussfläche 2 wird mit Hilfe einer zweiten Elektrode 8 kontaktiert, wobei diese Kontaktierung in der Zeichnung durch einen Pfeil 9 angedeutet ist. Die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 8 sind über Leitungen 10 bzw. 11 an ein Steuergerät 12 angeschlossen. Wird nun über dieses Steuergerät 12 ein Stromimpuls ausgelöst, so ergibt sich in dem in den Stromkreis eingeschalteten Leiterbahnsteg 3 eine Widerstandserwärmung und bei entsprechender Abstimmung der anliegenden Spannung auf Material und Querschnitt des Leiterbahnsteges 3 ein Widerstandsdurchbrennen des Leiterbahnsteges 3. Durch dieses Widerstandsdurchbrennen wird gemäss Figur 2 in den Leiterbahnsteg 3 ein Spalt 13 der Breite b eingebracht, wobei in Figur 2 die Anschlussfläche 1 ohne Wrapstift dargestellt ist. Bei erfolgreichen Durchtrennungen von Leiterbahnstegen 3 aus Kupfer mit verzinnter Oberfläche und einem Querschnitt von 0,03 mm2 wurden folgende Messwerte ermittelt: Spannung : 2,5 - 4,0 V Strom : ca. 350 A Impulsdauer : ca. 0,5 - 1,0 ms Breite b des Spaltes 13 : 0,1 - 0,3 mm Figur 1 zeigt in strichpunktierter Darstellung, dass die Anschlussfläche 1 über einen Leiterbahnsteg 14 mit einer der Anschlussfläche 2 gegenüberliegenden Anschlussfläche 15 verbunden sein kann. In diesem Fall muss dann anstelle des Leiterbahnsteges 3 der Leiterbahnsteg 14 durchgetrennt werden. Hierzu kann dann die zweite Elektrode 8 -wie es durch die Pfeile 21 angedeutet ist- um 1800 um die erste Elektrode 5 gedreht werden. Es ist aber auch möglich die Anschlussfläche 15 mit Hilfe einer strichpunktiert dargestellten dritten Elektrode 16 zu kontaktieren. Um diese flexible Anpassung an die jeweilige Lage der zu durchtrennenden Leiterbahnstege 3 bzw. 14 zu ermöglichen, sind die erste Elektrode 5, die zweite Elektrode 8 und die dritte Elektrode 16 mechanisch unabhängig voneinander beweglich und dementsprechend unabhängig voneinander mit der zugeordneten Anschlussfläche bzw. dem zugeordneten Wrapstift kontaktierbar. Figur 3 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung eine Einrichtung zum Widerstandsdurchbrennen von Leiterbahnstegen. Auf der Aussenlage einer Leiterplatte 17 sind die Anschlussflächen 1 und 2 zu erkennen, die über den Leiterbahnsteg 3 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Eine strichpunktiert dargestellte Anschlussfläche 15 kann gemäss Figur 1 über einen Leiterbahnsteg 14 mit der Anschlussfläche 1 verbunden sein, wobei dieser Leiterbahnsteg 14 in der Darstellung nach Figur 3 bereits durchgetrennt sein soll und daher nicht mehr zu erkennen ist. Die der ersten Anschlussfläche 1 zugeordnete erste Elektrode 5' ist als Zangenelektrode mit parallel öffnenden Backen ausgebildet, die entweder federnd gegen die An schlussfläche 1 gedrückt werden kann oder einen in die Anschlussfläche 1 eingelöteten Wrapstift 4 zur Kontaktierung zu fassen vermag. Dabei sind beide Backen der ersten Elektrode 5' über die Leitung 10 an das Steuergerät 12 angeschlossen. Die der zweiten Anschlussfläche 2 zugeordnete zweite Elektrode 8' besitzt die Form eines Zylinders, der zur Kontaktierung federnd gegen die zweite Anschlussfläche 2 gedrückt werden kann. Die zweite Elektrode 8' ist dabei über die Leitung 11 an das Steuergerät 12 angeschlossen. Ferner ist zu erkennen, dass in Längsrichtung ein Rohr 18 exzentrisch in die zweite Elektrode 8' eingesetzt ist. Dieses Rohr 18 bildet einen Zuführkanal 19 für eine durch einen Pfeil 20 angedeutete Schutzflüssigkeit. Die Schutzflüssigkeit 20, bei der es sich vorzugsweise um eine alkoholische Flüssigkeit handelt, wird vor dem Widerstandsdurchbrennen über den Zuführkanal 19 zugeführt, so dass sie beim Trennvorgang auftretende Metallpartikel binden kann und die freigelegte Oberfläche der Leiterplatte 17 gegen Niederschläge schützen kann. Falls erforderlich, ist auch noch eine der Anschlussfläche 15 zugeordnete dritte Elektrode 16' vorhanden, die in Figur 3 strichpunktiert dargestellt ist. Die dritte Elektrode 16' ist dann ebenfalls als Zylinder ausgebildet und parallel zur zweiten Elektrode 8' über die Leitung 11 an das Steuergerät 12 angeschlossen. Die Elektroden 5', 8' und 16' sind in unabhängig voneinander heb- und senkbaren Halterungen befestigt, die in Figur 3 nicht dargestellt sind. Dabei können beispielsweise die Elektroden 8' und 16' durch die Halterung der Elektrode 5' isoliert und längsverschieblich hindurchgeführt sein. Das vorstehend beschriebene Widerstandsdurchbrennen von Leiterbahnstegen ist bei allen Kunststoffplatten mit metallischen Leitern mit und ohne zusätzliche Oberflächen einsetzbar. 10 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen, die auf den Aussenlagen von Leiterplatten jeweils zwei Anschlussflächen elektrisch leitend miteinander verbinden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die dem durchzutrennenden Leiterbahnsteg (3, 14) zugeordneten Anschlussflächen (1, 2, 15) mit Hilfe von Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16') kontaktiert werden und dass den Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16') ein Strom zugeführt wird, durch welchen der Leiterbahnsteg (3, 14) zwischen den Anschlussflächen (1 und 2 bzw. 1 und 15) durch Widerstandserwärmung vollständig durchgebrannt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass den Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16') ein Stromimpuls zum Durchbrennen des Leiterbahnsteges (3, 14) zugeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass der Trennbereich vor dem Durchtrennen des Leiterbahnsteges (3, 14) mit einer Schutzflüssigkeit (20) benetzt wird. 4. Einrichtung zum Durchtrennen von Leiterbahnstegen, die auf den Aussenlagen von Leiterplatten jeweils zwei Anschlussflächen elektrisch leitend miteinander verbinden, g ek e n n z e i c h n e t durch mindestens zwei an eine Stromquelle anschliessbare und mit den Anschlussflächen (1, 2, 15) und/oder darin eingesetzten Wrapstiften (4) kontaktierbare Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16'). 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass die Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16') an ein Steuergerät (12) angeschlossen sind, durch welches Stromimpulse auslösbar sind. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , dass eine Elektrode (5; 5') als gegen eine Anschlussfläche (1) drückbare Zangenelektro- de ausgebildet ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass eine Elektrode (8; 8') um die als Zangenelektrode ausgebildete Elektrode (5; 5') drehbar ist. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch g e k e n n z ei c h n e t , dass die Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16') mechanisch unabhängig voneinander hebund senkbar sind. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass die Elektroden (5, 8, 16; 5', 8', 16') im Teilungsabstand der Anschlussflächen (1, 2, 15) nebeneinander angeordnet sind. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in mindestens eine Elektrode (8') ein Zuführkanal (19) für eine Schutzflüssigkeit (20) eingebracht ist.

Inventors: DEDERER, GUENTER, DIPL.-ING. (FH), THORWARTH, RUEDIGER, Dederer, Günter, Dipl.-Ing. (FH), Thorwarth, Rüdiger
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: H05K3
IPC codes: H05K3