home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ CP/M / CPM_CDROM.iso / cpm / gendoc / wirewrap.doc < prev    next >
Internet Message Format  |  1985-07-01  |  18KB

  1. Date: Thursday, 27 June 1985
  2. From: Larry J. Huntley
  3. Re:   One-of-a-Kind Systems (LONG!  Ph. Nos., Addresses)
  4.  
  5. I tried to reach a lot of the people who contacted me by mail, but 
  6. without a lot of success, so I will now subject the net to this 
  7. volume of verbiage.  I know this is long and some of it is redundant, 
  8. but I'm trying to answer a lot of different questions which I got as 
  9. a result of my previous postings.  Have patience.
  10.  
  11.  
  12. The cut-strip-wrap tools we have been using here are manufactured by 
  13. Swiss Precision, Inc in Palo Alto.  The representative goes by the 
  14. name of OEM Associates in Sunnyvale.
  15.  
  16. The one we're currently using is for 30-ga wire, and makes a modified 
  17. wrap (the first 1-2 turns of the wire have insulation on them.) It's 
  18. called "CSMW", part no. 23430.  
  19.  
  20. I recommend you contact OEM (408/374-0381) so that they can direct 
  21. you to the representative or distributor in your area.  These things 
  22. are listed in the current catalogs (Contact East for one) but at 
  23. outrageous prices ($221.65.)  The last ones I bought came from 
  24. Coastal Marketing in Canoga Park; they were around $185.
  25.  
  26. There is one caveat -- you need to be careful concerning the wire 
  27. that you use with these bits.  If the insulation adheres to the wire 
  28. too well, you will get wraps where the wire is not completely 
  29. stripped, i.e. small strands of insulation will be wrapped around the 
  30. post along with the conductor.  Regular Alpha Wire 30-ga. Kynar 
  31. insulated wire-wrap wire seems to be okay.  There is a special wire 
  32. made for these bits called Ad-Wrap; it's made by (are you ready?) 
  33. Advance Wire Co. As Howard Hull noted, you do have to be careful as 
  34. to what happens to the ends of the wire that the bit cuts off.  Most 
  35. of the time it falls into the forest of pins and wires on the wiring 
  36. side of the board.  Sometimes it's just insulation, sometimes it's 
  37. bare wire. Turn the board over and tap these guys out every once in 
  38. while and be sure to visually inspect the board after wrapping.  Of 
  39. course, you do that anyway, right?
  40.  
  41. Now, on to back-force guns.  I don't know if these can be retro-
  42. fitted onto existing guns, and if it can, if it's a factory 
  43. modification or not.  Since I found out about them, I have always 
  44. bought tools with the back-force nosepiece fitted.  I would call the 
  45. manufacturer of your particular gun and ask.  Once again, if you're 
  46. buying new guns, expect to pay about $10 additional for these 
  47. widgets.
  48.  
  49. Here are some phone numbers; I hope they are of use.  
  50.  
  51. Swiss Precision Inc.            Gardner-Denver
  52. 415/493-0440                    616/842-0200
  53. Manufacturer of the             Wrapping tools and Equipment
  54. "Cut, strip and wrap" bit.
  55.  
  56. OEM Associates                  OK Machine & Tool
  57. 408/374-0381                    212/994-6600
  58. Rep. for Above                  More Tools
  59.  
  60. Coastal Marketing               Standard Pneumatic
  61. 714/241-7112                    702/329-6311
  62. Distributor for Hand tools      More w/w tools
  63. and production Equipment
  64.  
  65. Advance Wire & Cable            Alpha Wire & Cable
  66. 415/592-4550                    201/925-8000
  67. Makers of "Ad-Wrap" wire        Makers of wire
  68.  
  69. Contact East
  70. 617/272-5051
  71. Seller of Tools and Equipment
  72.  
  73. (Some basic comments on wiring techniques follow)
  74.  
  75. Wire-Wrap:
  76.  
  77. The components are interconnected with (usually) 30 gauge or 
  78. (sometimes) 26 gauge silver-plated annealed solid copper wire.  The 
  79. wire is insulated with one of several plastics, usually Kynar.  The 
  80. insulation is stripped off each end of the wire and the bare 
  81. conductor is wrapped around a tin-or gold-plated socket/pin (post.) 
  82. The post is 0.025" square and is usually die-cut such that the 
  83. corners are VERY sharp and they "bite" into the conductor as it wraps 
  84. around the post.  This results in a phenomenon called "cold-flow" 
  85. where the wire slowly comes into more intimate contact with the post 
  86. with time.  Very reliable.  The average wrapped connection includes
  87. 8 - 10 wraps around the post, so you get about 40 gas-tight 
  88. connections on each pin.  The Military and computer industry use the 
  89. method extensively. 
  90.  
  91. Wire-wrapping wire can be bought in bulk (on spools) or in pre-cut, 
  92. pre-stripped lengths ranging from 1" to 2 feet or so.  There are 
  93. completely manual tools (you cut, you strip, you spin the tool to 
  94. make the wrap), battery/A.C./pnuematic hand-held wrapping guns (you 
  95. cut, you strip, you pull the trigger ), semi-automatic wrapping 
  96. machines and fully automatic numerically-controlled (NC) wrapping 
  97. machines.  There is also a wire-wrapping bit made to fit into the 
  98. hand-held tools called "Cut Strip and Wrap" which you insert the end 
  99. of the wire into and as you make the wrapped connection it cuts the 
  100. wire to length, strips off the insulation and makes the wrap. Neat 
  101. and quick.  The people we have here who do this for a living like 
  102. them a lot.
  103.  
  104. Advantages:  Quick, relatively inexpensive, easy to repair or make 
  105. changes to the boards (unwrap tools are available), well accepted by 
  106. industry.
  107.  
  108. Problems:  Not really suitable for full-scale production because 
  109. unless each board is fully automatically wrapped, you have to 
  110. consider each board as a new entity; errors may have occurred in the 
  111. wrapping of the individual board and finding the errors on one board 
  112. won't help you find them on the next - they may not be there or they 
  113. may be different.  If a wire goes around a pin along its length 
  114. somewhere and is streched too tightly, the corner of the pin may cut 
  115. through the insulation, causing a short.  You won't be able to see 
  116. it, and even if you do a continuity ckeck of the board, just moving 
  117. it around may cause it vanish (temporarily.)  Best advice: use 
  118. wrapping vendors of good reputation and be wary of any board that 
  119. acts "funny."
  120.  
  121. Recommendations:  Go for the highest quality everything you can 
  122. swing.  The best sockets are made with machined pin/terminals with 
  123. spring inserts.  There are a few manufacturers that make boards with 
  124. pins permanently swaged into the boards; components plug into one 
  125. side of the board, wrapped interconnect is done on the other side.  
  126. Real neat.  If you intend to wrap things yourself, you're going to 
  127. have to practice.  It looks and sounds easy, but it's not. My hat is 
  128. off to the people who can do it 8 hours a day and go home and NOT 
  129. beat the kids and kick the dog.
  130.  
  131. Vendors:      Augat              Boards, sockets, pins.
  132.               Mupac              Boards
  133.               Garry              Sockets and pins
  134.  
  135.  
  136. Slit-n-wrap:
  137.  
  138. Forget it.  A cheap version of wire-wrap where the extremely thin 
  139. insulation is slit by the tool as the wire is (always) hand-wrapped 
  140. around the pin.  Unfortunately, the insulation is also slit by every 
  141. other blasted thing on the board.  "The hobbyist's wire-wrap."  I 
  142. don't know of anyone, hobbyist or not, who has used it more than 
  143. once.  Once was more than enough.
  144.  
  145.  
  146. Solder Wrap:
  147.  
  148. More of the same.  Extremely fine wire (32-36 gauge) covered with yet 
  149. thinner insulation and a coating of solder.  Wrap the wire around the 
  150. pin, cut it off, touch it with a soldering iron, and VIOLA!...a mess. 
  151. Basically non-reworkable, produces shorts if you look at it cross-
  152. eyed. Save your money for beer and pizza or something better.
  153.  
  154.  
  155. Scotch-somethingoranother:
  156.  
  157. This travesty was foisted on us by 3M, makers of cellophane tape, 
  158. Velcro, and numerous inhalable adhesives.  The sockets were a two-
  159. piece arrangement where you install the body on the top of the board 
  160. and a tulip contact on the bottom.  The interconnect was made by 
  161. forcing solid insulated wire into the appropriate contacts, just like 
  162. telephone patch boards. 2 or 3 insertions was about the limit; after 
  163. that the wire just fell out, or worse, became intermittant.  Quick, 
  164. easy, fun, and junk.  Requires special boards, special sockets, 
  165. special contacts, special wire, and special tools.  Guess who you buy 
  166. this stuff from.
  167.  
  168.  
  169. Multi-Wire:
  170.  
  171. A very nice system.  An epoxy-glass board is drilled to accept the 
  172. required component leads, plated thru-holes are made, and connections 
  173. are made to power and ground planes made of copper (0.001" or 0.002" 
  174. thick.)  A layer of adhesive is screened on and very fine wire (36 
  175. gauge) is routed to the appropriate holes to form the signal 
  176. interconnect.  Routing can be done on either or both sides.  After 
  177. the wire is routed, a solder mask is screened on and then the whole 
  178. assembly is cured to harden the adhesive and the mask. Now you have 
  179. the wiring sandwiched between the board and the solder-mask and held 
  180. in place by the adhesive.  Sockets can be used or contacts can be 
  181. installed in the holes or the components can be inserted directly 
  182. into the holes, and the board can be wave soldered.  Neat and clean.  
  183. The board is re-workable and the wiring can be impedance-controlled 
  184. for high-speed work. (I know of a 100K ECL system running at 100MHz 
  185. that uses Multi-Wire boards.) Twisted-pair conductors can be used.
  186.  
  187. Problems:  Not cost effective at small or very large volumes.  Enjoys 
  188. a middle position.  Probably best at the 500-piece range.  If you're 
  189. going to build 100 - 10,000 of something, talk to Multi-Wire.
  190.  
  191. Vendors:       Multi-Wire (A Division of Kollmorgen Corporation)
  192.                Hitachi  (A licensee of Multi-Wire, apparently)
  193.                Augat  (they call theirs Unilayer-II)
  194.  
  195.  
  196. Printed Circuits:
  197.  
  198. The old standby.  With good reason.  Nothing can beat the performance 
  199. and reliability of printed wiring.  Unfortunately, it is not without 
  200. its problems.  Be prepared to pay a few thousand dollars to have 
  201. artwork made to have 10 prototypes built, at another few thousand 
  202. bucks, to find what is wrong with the artwork so you can start over.  
  203. If you have to build more than 1000 of almost anything and you aren't 
  204. using PC's (NOT Personal Computers -- Printed Circuits!), you need to 
  205. re-evaluate what you're doing.  I have had printed circuits built 
  206. that were double-sided, with plated thru-holes, gold-plated edge 
  207. connectors, with solder plating, about 6" X 8" that were less than 
  208. $20 in small ( q < 10 ) quantities.  If you can create your own 
  209. artwork and supply the fabrication shop with all the required photo-
  210. tooling and NC tapes, the cost of a PWB can be disgustingly 
  211. reasonable.  In a university environment, a small PC shop could be 
  212. quite easily set up and support the needs of the CS, EE, Physics, 
  213. Industrial Engineering, and Physical Chemistry departments. Costs 
  214. increase with several factors.  If you need more density, you may 
  215. need more layers.  More layers calls for more dollars.  If you need 
  216. controlled impedance wiring, or fine-line lithography, or heavy power 
  217. planes, or strip-line structures, etc. etc., you get to pay more. All 
  218. in all, PWBs are the best solution when you can afford them and your 
  219. volume requires them.  The more you buy, the more you can afford, of 
  220. course.
  221.  
  222.  
  223. Stitch-Wiring:
  224.  
  225. This works almost like wire-wrap, except that the wiring is not 
  226. wrapped around a square pin but is spot-welded to the flat end of a 
  227. cylindrical pin.  The wiring is run continuously from an inverted 
  228. cone-shaped "capillary" tool which allows you to locate the wire with 
  229. respect to the top of the pin.  A foot pedal then brings the tool 
  230. into contact with the pin and an electric discharge is triggered.  
  231. The pressure cuts through the insulation and the discharge welds the 
  232. now-exposed conductor to the pin. The tool can then be raised and 
  233. moved to the next pin in sequence, or the wire can be severed and a 
  234. new "trace" begun.
  235.  
  236. Advantages:  The method is fast, reliable,  and results in a board 
  237. with a very low profile.  The wiring is reworkable, but not very 
  238. often on the same pin.  Used a lot by the military.
  239.  
  240. Problems:  The equipment is pretty scarce, the pins are costly (gold 
  241. plating), and each time you have to pull a wire from a pin, you tear 
  242. off some of the plating.  This limits the number of times a wire can 
  243. be welded to the pin. If you have access to such a machine and the 
  244. required sockets and such, it's hard to beat for building one or two 
  245. of something.  Otherwise, it's out of reach for us humans.
  246.  
  247.  
  248. Genuine Point-to-Point Wiring:
  249.  
  250. If you have to build one (1, unity, 1 each, only 1) of something, 
  251. it's really hard to beat point-to-point.  This is especially true if 
  252. it's the type of thing that is relatively simple and the design is 
  253. stable.  Put some sockets on a piece of Vector board, get a handful 
  254. of parts, some red, blue, green, yellow, black, and white wire (22 
  255. gauge, solid), some solder, wire cutters and strippers, band-aids, 
  256. can of Pepsi, beer, or spring water, bag of M&Ms, bag of Fritos, 
  257. trash can, aspirin, and a soldering iron and go build yourself a 
  258. circuit.  Keep a continuity tester around to see how you're doing as 
  259. you go along.  If you can get the so-called "Pad-per-hole" type of 
  260. board (has a copper pad surrounding every hole on the board, but 
  261. isolated from all other pads) you can solder the sockets right into 
  262. the board and then wire the leads to each other as required.  It may 
  263. not be neat, but it is the ultimate in reworkability and flexibility.  
  264. I have seen hand-built audio gear that sold for fabulous prices and 
  265. 18GHz millimeter wave communications gear built this way. If you're 
  266. careful, it can rival PWBs in performance and reliability. Highly 
  267. labor-intensive, hardware hackers love it.  Most industry types 
  268. wouldn't think of it.  Radio amateurs have been using it for as long 
  269. as there have been radio amateurs.
  270.  
  271.  
  272. Proto-Boards:
  273.  
  274. These aren't really a wiring methodology, but they fall into the 
  275. realm of hacking and cut-and-try design.  They are plastic blocks 
  276. with holes arranged in a 0.100" X 0.100" matrix that you push 
  277. component leads down into.  The holes are usually grouped into sets 
  278. of 5, so you get 4 common tie-points for every component lead.  You 
  279. then wire your circuit elements together with 20 or 22 gauge solid 
  280. wire.  You can change anything and everything.  Once you get the 
  281. circuit behaving like you want it, you go to one of the above 
  282. methods.  Or, if it's REALLY one of a kind, or a one-shot lab 
  283. experiment, you tear it down and build something else on the board.  
  284. Obviously, it's not a production, or pre-production, or prototype 
  285. method; it's sort of pre-prototype.  It's very useful, however, and 
  286. makes experimentation quite simple.  Proto-Boards are to hardware as 
  287. Forth is to software.  Look for them in hardware hobbyist catalogs.
  288.  
  289.  
  290. Basic Recommendations:
  291.  
  292. For Experimenting:  Proto-Boards, point-to-point.
  293.  
  294. Building 1: Point-to-point, wire-wrap
  295.  
  296. Building 2: Point-to-point, wrap-wrap
  297.  
  298. Building 10: Wire-wrap
  299.  
  300. Building 100: Wire-wrap (as long as someone else is doing the wrapping),
  301.               begin investigating Multi-wire or printed wiring
  302.  
  303. Building 500: Multi-Wire or PWB
  304.  
  305. More than 1000: PWBs
  306.  
  307.  
  308. General Comments:
  309.  
  310. Regardless of the method used, the most common error made is lack of 
  311. attention to power and ground supplies to the board.  The rules of 
  312. thumb are simple: 1) Heavy gauge conductors, as many as practical  2) 
  313. Plenty of decoupling capacitance to keep the power supply lines quiet 
  314. 3) Low inductance power supply leads 4) Well distributed power and 
  315. ground wiring.
  316.  
  317. Make a wiring list and spend some time doing the physical design of 
  318. your circuit.  I know this sounds trivial but it's easy to turn the 
  319. whole project into so much spaghetti without a little planning.  It's 
  320. also easy to turn the board into a near work of art with planning.  
  321. Use up a few sheets of a quadrille pad, and do it right.
  322.  
  323. Failure to observe any or all of these rules will only cause grief.  
  324. I saw a memory board where the write enable pulse vanished too soon 
  325. to ever write data into the memories due to ignoring 2 & 3.  On the 
  326. other hand, I've built wire-wrapped memory boards (BIG memory boards 
  327. - 22" X 16") that accessed in less than 35 nsecs and the pulses were 
  328. as clean as mountain water.  But I followed the rules.
  329.  
  330.  
  331. Some Addresses:
  332.  
  333. Multiwire Division
  334. Kollmorgen Corporation
  335. 3901 East La Palma Ave.
  336. Anaheim CA 92807
  337. 714 632-7770
  338.  
  339. Hitachi Chemical Company America Ltd.
  340. 1333 Lawrence Expressway  Ste. 265
  341. Santa Clara  CA  95051
  342. 408 244-2570
  343.  
  344. Augat Interconnection Systems Group
  345. 40 Perry Avenue
  346. P.O. Box 1037
  347. Attleboro  MA  02703
  348. 617 222-2202
  349.  
  350. OK Machine and Tool Corporation
  351. 3455 Conner St.
  352. Bronx  NY 10475
  353. 212  994-6600
  354.  
  355. Vector Electronic Co. Inc.
  356. 12460 Gladstone Ave.
  357. Sylmar  CA  91342-0336
  358. 818 365-9661
  359.  
  360. 3M/Electronics Products Division
  361. 225-1 3M Center
  362. N Saint Paul  MN  55144
  363. 612 733-7408
  364.  
  365.  
  366. Books:  Bell Labs once published a 3-Volume set called "The Physical 
  367. Design of Electronic Systems".  It's great.  (I don't know anyone who 
  368. can understand it, but it must be great.  It's from Bell Labs.)  It's 
  369. also not the book for stuff like this. 
  370.  
  371. Most of this stuff is half magic and half instinct.  I would 
  372. recommend trying to get subscriptions to trade journals.  Some of the 
  373. reasonable ones are "Electronic Packaging and Production", "Circuits 
  374. Manufacturing", "Insulation Circuits", "Connection Technology", 
  375. "Electri-Onics", "Micro-electronic Manufacturing and Testing", and 
  376. "Hybrid Circuit Technolgy".
  377.  
  378. There *is* a book called "Microelectronic Interconnection Methods" or 
  379. something like that around.  I think it was written for your basic 
  380. hobbyist ($9.95 paperback with slick front cover art having nothing 
  381. much to do with microelectronics or interconnections...)  I'll try to 
  382. track it down and determine real title and source.  That's the only 
  383. potentially reasonable book I can think of.  Unfortunately, not a lot 
  384. gets written concerning this topic.  Not very glamorous, I suspect.  
  385. More money to be made writing "Yet Another, Still Easier, Faster 
  386. Better, Effective, Upwardly-Mobile Guide to Using Lotus 1-2-3 (tm) 
  387. for The Management-Type with The Intellect of Your Average Crowbar." 
  388. Sigh.
  389.  
  390. 'brd 
  391. -- 
  392. Larry J. Huntley         Burroughs -(B)- Corporation
  393.                        Advanced Systems Group   MS-703
  394.                   10850 Via Frontera   San Diego, CA  92128
  395.                               (619)  485-4544
  396.