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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung sogenannter gedruckter Schaltungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von elektrischen Verdrah- tungen, wie sie im allgemeinen unter der Bezeichnung "gedruckte Schaltungen" bekannt sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zuerst aus einem Vorrat an elek- trisch leitendem Material Streifen hergestellt werden, welche mindestens zwei seitliche Lappen besitzen und so gestaltet sind, dass sie elektrische Verbindungsleiter für elektrische Stromkreise bilden kennen, dann diese Streifen auf der ersten Seite eines Trägers aus Isoliermaterial dadurch befestigt werden, dass die Lappen durch in diesem Träger befindliche Löcher hindurchgesteckt werden, dass darauffolgend elektrische Elemente, wie Widerstände, Kondensatoren od. dgl. auf der zweiten Seite des Trägers angeordnet werden und die Anschlussdrähte dieser Elemente durch zugehörige Löcher im Träger hindurchgesteckt werden und schliesslich die Anschlussdrähte der Elemente mit den Streifen durch Lötung elektrisch verbunden werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch drei Verfahrensstufen für die Herstellung dieser Art von gedruckten Schaltungen, die Fig. 2a - 2c eine solche gedruckte Schaltung selbst, die Fig. 3a-3d eine Einrichtung zum wahlweisen Ausstanzen von Lappen al1 dem Leiterstreifen, Fig. 4 eine andere Einrichtung zum Ausschneiden und Formen der Lappen und Fig. 5 eine Darstellung der fliessenden Fertigung mit selbsttätig arbeitenden maschinellen Einrichtungen zur Herstellung dieser Art von gedruckten Schaltungen.
Die Fig. 1 zeigt im einzelnen einen flachen Metallstreifen 1, aus dem der eigentliche Leiter gebildet wird, und der im folgenden immer als Leiterstreifen bezeichnet werden wird, wie er durch Formung und Einschnitte, z. B. durch eine Folgestanze gebildet ist. Der Leiterstreifen ist an beiden Längskanten in gleichen Abständen derart eingeschnitten, dass sich zwei Reihen von Metallappen 2 bilden. Die Metalllappen haben gleiche Abmessungen und liegen in der Ebene des Leiterstreifens.
Ein flacher isolierender Träger 3 zeigt eine Anzahl von Löchern, die auf Koordinatenlinien angeordnet sind, die rechtwinkelig aufeinanderstehen. Diese der Befestigung der Leiterstreifen dienenden Löcher sind mit 4 und 5 bezeichnet. Der Lochabstand und der Abstand der Lappen des Leiterstreifens stimmen überein. Die Löcher, die in der Fig. 1, wie z. B. bei 4, als Kreise dargestellt sind, sind dazu bestimmt, die Lappen der Leiterstreifen aufzunehmen, während die Löcher, die als schwarz ausgefüllte Kreise, z. B. bei 5, dargestellt sind, die Lötenden von Bauelementen der Schaltung, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren oder Verbindungsleitungen aufnehmen. Da die Löcher gleiche Abmessungen haben, so können sie sowohl für die Durchführung der Lötenden als auch der Lappen der Leiterstreifen verwendet werden.
Bei 6 und 7 ist die Lage der Leiterstreifen dargestellt, wenn sie bereits auf dem Träger 3 montiert sind.
Die Leiterstreifen, die zunächst gleich grosse und in gleichen Abständen an beiden Längskanten angeordnete Lappen besitzen, werden durch weiteres wahlweises Ausschneiden von Lappen derart bearbeitet, dass sich ein Leiterstreifen wie bei 8 in der Fig. 1 ergibt, der nur noch wenige dem Lochschema des Trägers 3 und der Schaltung angepasste Lappen 9 besitzt. Diese Lappen werden dann aus der Ebene des Leiterstreifens rechtwinkelig herausgebogen, wie das bei 10 dargestellt ist. Dieser Streifen ist auch bereits auf die erforderliche Länge von dem Vorratsstreifen 8 abgeschnitten. Der Leiterstreifen 10 wird dann mit den gebogenen Lappen voran in die Trägerplatte eingelegt, deren Lochanordnung mit der Anordnung der
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Lappen des Leiterstreifens 10 an dieser Stelle übereinstimmt.
Derartige Leiterstreifen bedürfen wenigstens zweier solcher Lappen zur Montage in der Trägerplatte zur Festlegung ihrer Lage. Durch die Überein- stimmung der Loch- als auch Lappenabstánde lassen sich diese Leiterstreifen in alle den rechtwinkligen
Koordinaten des Trägers 3 zugeordneten Löcher einsetzen. Die Lappen und Löcher, die den Lappen zuge- ordnet sind, können also durch entsprechendes Ausschneiden so angeordnet werden, dass durch den Lei- terstreifen nur diejenigen Löcher belegt werden, die nicht von den Lötdrähten der Bauteile eingenommen werden. Die Lappen der Leiterstreifen sind so lang, dass sie, nach Durchführung durch die Löcher des
Trägers, auf der Rückseite umgebogen werden können.
Die Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung, die in der beschriebenen Art aus- geführt ist. Die stark ausgezogenen Linien stellen die vereinfacht dargestellten Leiterstreifen auf der Vorderseite der Trägerplatte dar. Die auf der Rückseite angeordneten Bauteile mit ihren Lötdrähten sind gestrichelt dargestellt. Die Fig. 2b und 2c zeigen eine schematische Teilseitenansicht in Richtung der Bauteile bzw. einen Teilquerschnitt, betrachtet senkrecht zur Lage der Bauteile. So stellt z. B. Rl einen Widerstand dar, dessen beide Lötenden 11 und 12 von der Rückseite der in der Fig. 2a fortgelassenen Trägerplatte durch die dazugehörigen Löcher hindurchgesteckt sind.
Es ist dies gut aus der Fig. 2c zu entneh- men, in der bei 13 der Leiterstreifen liegt, auf den die durch die Trägerplatte hindurchgesteckten und umgebogenen Lötenden aufgepresst sind. An dieser Stelle werden die Leiterstreifen mit den Lötenden verlötet. Die Bauteile liegen also auf der Rückseite 14 in Fig. 2c, während die Leiterstreifen auf der Vorderseite des Trägers 3 angeordnet sind. Zur Platzersparnis werden die Bauteile und ihre Lötenden quer zur Richtung der Leiterstreifen angeordnet.
Wenn also z. B. in Fig. 2c der Bauteil 15 auf der Trägerplatte 3 montiert werden soll, muss jedes Lötende 16 und 17 bei 18 und 19 derart umgebogen werden, dass die Lötenden durch die vorbereiteten Löcher hindurchgesteckt werden können. Diese Löcher liegen nun denjenigen Löchern benachbart, die für die Aufnahme der Lappen der Leiterstreifen bestimmt sind. Nach Einlegen der Leiterstreifen werden die auf der Vorderseite der Platte hervorstehenden Lötenden umgebogen, so dass sie auf dem Leiterstreifen aufliegen, worauf sie dann mit dem Leiterstreifen verlötet werden.
Will man zwei Leiterstreifen, z. B. 22 und 23 in Fig. 2a, miteinander verbinden, so verwendet man dazu einen Verbindungsleiter 24. Die Enden dieses Verbindungsleiters werden ebenso wie die Lötenden der Bauteile angeordnet und mit den Leiterstreifen verlötet. So ist in Fig. 2b ein Verbindungsleiter 25 auf der Trägerrückseite neben den Bauteilen 26 und 27 liegend an der Lötstelle 28 mit dem Leiterstreifen 29 verbunden. Elektrische Verbindungen zu andern elektrischen Geräten, z. B. mit einer Stromquelle, können durch gewöhnliche Drähte vorgenommen werden, die auch durch die Löcher zu führen sind. Die in den Figuren auf der Rückseite der Trägerplatte dargestellten Bauteile können auch mit Abstand von der Platte angeordnet sein. Die Lötungen erfolgen zweckmässig mit Hilfe der bekannten Tauchlötung.
Sie gestattet, alle Lötstellen gleichzeitig zu verlöten.
Wenn erforderlich, können die Lappen an den Leiterstreifen nicht nur an den Längskanten, sondern auch an den Kanten an den Enden des Leiterstreifens angeordnet werden.
Um zu verhindern, dass sich die Leiterstreifen aus der Trägerplatte loslösen, bevor die Lötenden der
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bisherigen Darstellung die Löcher nur entweder für einen Lappen oder ein Lötende vorgesehen sind, so ist es auch möglich, in ein Loch sowohl einen Lappen als auch ein Lötende hineinzustecken.
In den Fig. l und 2 sieht man lie Streifen derart angeordnet, dass sie flach auf dem Träger aus Isoler- material liegen. Um Raum zu sparen, können diese Streifen auch hochkant angeordnet werden, derart, dass die Ebene der Streifen senkrecht auf den Träger aus Isoliermaterial steht und somit nur eine Längs- kante der Streifen den Träger aus Isoliermaterial berührt. Auch in diesem Falle werden die Lappen durch die Löcher hindurchgesteckt und, wie beschrieben, weiter verarbeitet.
Eine in der beschriebenen Art"gedruckte"Schaltung eignet sich ganz besonders für die automatische
Fertigung. Die verschiedenen Verfahrensschritte, wie das Bemessen der Leiterstreifen oder überhaupt elektrisch leitenden Materials, das wahlweise Ausschneiden von nicht verwendeten Lappen am Leiterstrei- fen, das Einsetzen der Leiterstreifen und der Lötenden der Bauteile in die Löcher, das Umbiegen und das
Löten, sind alle leicht zu ändern und können entsprechend der vorliegenden Schaltungsaufgabe mit
Leichtigkeit programmiert werden.
Eine Einrichtung, die das wahlweise Ausschneiden von einzelnen Lappen des Leiterstreifens gestattet, wird in den Fig. 3a-3b gezeigt und nachstehend beschrieben. Die Einrichtung besteht aus einem Druck- stempel 30, der die Druckplatte 31 bewegt. Die Druckplatte 31 besitzt zwei Auswahlriegel-Führungsge- häuse 32 und 33, die so angeordnet sind, dass sie die Bewegung des Druckstempels 30 nicht hindern. Je- des dieser Führungsgehäuse 32 und 33 hält eine Reihe von Auswahlriegeln fest, von denen in der Fig. 3a zwei Stück bei 34 und 35 dargestellt sind. In diesen Führungsgehäusen können die Auswahlriegel quer zur
Bewegungsrichtung des Druckstempels gleiten, wobei sie durch die bei 36 und 37 angedeuteten Führungsstangen gesteuert werden. Diese Führungsstangen können z.
B. durch elektromagnetische Einrichtungen betätigt werden, so dass die Auswahlriegel elektrisch gesteuert in die Mitte der Einrichtung hineingeschoben oder nach aussen gezogen werden können. Da sich unter den mittleren Enden der Auswahlriegel eine der Anzahl der nebeneinanderliegenden Auswahlriegel entsprechende Anzahl von in Druckrichtung verschiebbar angeordnete Schnittplatten 38 - 39 befinden, so wird die über den Druckstempel 30 ausgeübte Druckkraft nur dann kraftschlüssig auf die einzelnen Schnittplatten bei 38 und 39 übertragen, wenn die einzelnen Auswahlriegel nach innen vorgeschoben sind.
Die Schnittplatten 38 und 39 werden nämlich dann, da sie durch die Führungen 43 und 44 nur in Druckrichtung beweglich gehalten sind, beim Senken des Druckstempels vermittels der nach innen geschobenen Führungsstangen ebenfalls nach unten gedrückt.
Der auf der Grundplatte 47 angeordnete Schnittstempel 45 trägt den Leiterstreifen 46 derart, dass die an seinen Längskanten angeordneten Lappen unter den Schnittplatten 38 und 39 liegen. Wenn sich eine der Schnittplatten senkt, so schneidet sie den entsprechenden Lappen ab.
Der Vorgang ist in den Fig. 3b-3d noch eingehender erläutert. Die Fig. 3d zeigt bei 40 und 41 in perspektivischer Darstellung zwei Sätze von einzelnen aneinandergereihten Schnittplatten, die, wie auf der einen Seite der Zeichnung angedeutet ist, durch die Führung 44 gehalten werden. Die Dicke der Schnittplatten entspricht dem Abstand der Lappen des Lappenstreifens. In Fig. 3b wird nun gezeigt, wie der Auswahlriegel 35 aus der Wirkungsflucht der Schnittplatte 39 herausgezogen ist. Wenn sich der Druckstempel 30 herabgesenkt hat, so ergibt sich das Bild nach der Fig. 3c. Der Auswahlriegel 34 hat als wahlweise zur Wirkung kommendes Kraftübertragungsglied die Schnittplatte 38 heruntergedrückt, wobei diese bei 48 einen Lappen auf der einen Seite des Leiterstreifens abgeschnitten hat.
Der Auswahlriegel 35 ist, da er herausgezogen war, zur Kraftübertragung auf die Schnittplatte 39 nicht zur Wirkung gekommen und hat diese also auch nicht betätigt. Der darunterliegende Lappen des Leiterstreifens bleibt dadurch also erhalten.
Das aufeinanderfolgende Ausstanzen vonleiterstreifen verschiedener Form erfordert die Betätigung der verschiedenen gesteuerten Führungsstangen und die Einrichtung ist daher besonders für die automatische Fertigung geeignet, die durch eine Programmsteuerung gelenkt wird.
Teile einer andern wahlweise zu betätigenden Lappens. tanze und eine Biegepresse zeigt die Fig. 4, zum Teil im Schnitt, in perspektivischer Darstellung. Die Schnittplatten 50, mit der Dicke einer Lappenbreite, sind je in einer Reihe beiderseitig des nicht gezeichneten Schnittstempels angeordnet. Auch von den Schnittplatten ist nur eine Reihe gezeichnet. Über den Schnittplatten liegen die Auswahlriegel 51, die von Schnitt zu Schnitt, wie oben dargelegt, durch einen Programmregler und entsprechende Betätigungsorgane durch Hereinschieben oder Herausziehen betätigt werden können. Der darüberliegende Druckstempel und die Druckplatte sind fortgelassen. Es werden nur die Schnittplatten nach unter gestossen, über die ein Auswahlriegel 51 zur Kraftübertragung hereingestossen ist.
Durch den Klemmenteil 52 wird der Leiterstreifen 53 in seiner Lage festgehalten.
Der ungestanzte Leiterstreifen wird durch Streifenförderung zur Stanze gebracht, gestanzt und dann
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zum Schnittstempel 54 der Biegepresse in Fig. 4 gefördert. Ein Stanzvorgang kann mehr Leiterstreifen aus- stanzen als eine kurze Leiterstreifenlänge. Es wird dies ermöglicht, wenn die Steuerung durch einen Pro- grammregler erfolgt.
In der Biegepresse werden die Lappen, die erhalten bleiben sollen, über dem Schnittstempel 54 durch die Fonnplatten 55 nach unten gebogen. Die Biegeflächen der Formplatten 55 sind bei 56 geschlitzt, um sie gerade zu führen. Ein Klemmstempel 57 verhindert, dass sich der Leiterstreifen vom Schnittstempel 54 abhebt.
Es ist möglich, dass in einer nicht gezeigten weiteren Einrichtung zur Montage der Leiterstreifen eine
Streifenförderung die Leiterstreifen in eine Einsetzvorrichtung trägt, in der der Leiterstreifen festgehalten wird, damit er in die Trägerplatte montiert werden kann. Dieser Leiterstreifen ist dann also durch einen
Trennschnitt von dem übrigen Streifen abgetrennt und bleibt zwischen zwei vertikalen Führungen auf einem zurückziehbaren Riegel liegen. Die Führungen werden auf die Trägeroberfläche gesenkt, damit diese die Lappen aufnehmen kann und die Ausrichtung der Leiterstreifen entsprechend der Löcher in der
Trägerplatte erhalten bleibt. Zwei oder mehrere von diesen maschinellen Einrichtungen können mitein- ander kombiniert werden.
Die Trägerplatte wird zum Einrichten der Löcher unter die Einlegeführungen gelegt, um die entspre- chenden Lappen aufzunehmen. Darauf werden die Leiterstreifen mit den daran befindlichen Lappen in die Löcher der Trägerplatte eingesetzt, indem die Leiterstreifen durch den Einlegerahmen zur Träger- platte gedrückt werden. Während die Leiterstreifen flach gegen den Träger gedrückt werden, hebt sich unter der Trägerplatte eine Druckvorrichtung entsprechend der Länge des Leiterstreifens und biegt alle
Lappen gegen die Rückseite der Trägerplatte an.
Dieses Verfahren zur Herstellung von elektrischen Schaltungen nach Art der gedruckten Schaltungen ist besonders geeignet für das selbsttätige Fertigungsverfahren. Eine geeignete Anordnung einer Ausrüstung für selbsttätige Fertigung für diesen Zweck wird an Hand der Fig. 5 beschrieben. In dieser Ausrüstung werden zwei Arten von Bauteilen, nämlich Reihe 1 und Reihe 2 aus einem Vorratsbehälter zugeführt. Die Fig. 5 stellt eine Anordnung für eine selbsttätige Fertigungseinrichtung dar, vom Isolierträger ab bis zur zusammengestellten und gelöteten Schaltung entsprechend der Fig. 2. Die Steuerung erfolgt durch einen elektronisch arbeitenden Koordinator 69. Der Koordinator 69 kann z.
B. ein Band enthalten, auf dem ein Betätigungsprogramm aufgezeichnet ist, und es ist möglich, Anfang und Ende des Bandes zu verbinden, um eine ständige Wiederholung der Regelvorgänge zu erreichen. Die Trägerplatten werden zunächst zu einer Maschine 58 geführt, die die Platten auf das gewünschte Mass glättet. Die Trägerplatten laufen dann zu einer Bohrmaschine 59, welche. die den Koordinatenlinien zugeordneten Löcher bohrt, wobei es möglich ist, dass sie sowohl alle als auch nur ausgewählte Löcher bohrt. Die Trägerplatten wandern dann zu einer Einrichtung 60, die die Verbindungsleitungen für nach aussen gehende Verbindungen einsetzt. Die Trägerplatten erhalten dann ihre Leiterstreifen entsprechend der Darstellung in Fig. 1 durch die Einrichtung 61.
Mit dem nächsten Schritt werden in Einrichtung 62 die Trägerplatten mit Verbindungsleitungen zwischen den Leiterstreifen ausgerüstet und auch gleich umgebogen. Die Trägerplatten wandern dann in eine Einrichtung 63 und bzw. oder 64, in der Bauteile aus dem Behälter 68 und bzw. oder 67, die durch den Koordinator 69 ausgewählt sind, in die entsprechenden Lochpaare eingesetzt werden. Die Lötenden der Bauteile werden selbsttätig umgebogen, so dass sie mit den Leiterstreifen in Berührung kommen, wobei zweckmässigerweise die wärmeempfindlichen und die nicht wärmeempfindlichen Bauteile räumlich getrennt werden können. Die fertig geschalteten Trägerplatten wandern nun in die Löteinrichtung 65, die ein Zinnbad oder Strahlen von flüssigem Zinn enthalten und gelangen schliesslich in eine automatische Prüfeinrichtung 66.
Diese fertig geschaltete und geprüfte Schaltung nach Art der "gedruckten" Schaltungen kann dann mit andem Teilen zusammen in das Gerät eingebaut werden, von dem sie einen wesentlichen Teil bildet.
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