Die Erfindung betrifft eine selbsttragende, ein- oder beidseitig mit Leiterbahnen versehene und mit elektrischen Schaltungselementen bestückte Leiterplattenanordnung, insbesondere für elektronische Regelgeräte.
Ein- oder beidseitig bedruckte Leiterplatten, die nebst der elektrischen Verbindung gleichzeitig auch die Halterung der verhältnismässig schweren elektrischen Schaltungselemente wie Transformatoren, Potentiometer usw. übernehmen, sind bekannt. Bekannt ist es auch, die Leiterplatte als flexible, dünne Folie oder als starre gebogene Platte auszubil- den. In beiden Fällen ist man bestrebt, für eine bestimmte Schaltung mit möglichst wenig Platz auszukommen. Bei den flexiblen Folien müssen zur Erlangung der mechanischen Festigkeit zusätzliche Tragelemente vorgesehen werden, und es besteht die Gefahr, dass die Folie an den Biegestellen bei unsachgemässer Behandlung bricht.
Wenn aus Platzgründen eine Schaltung in mehrere untereinander verdrahtete, in verschiedenen Ebenen angeordnete Leiterplatten unterteilt wird, dann ist die Zugänglichkeit zu den einzelnen Komponenten vielfach erschwert. Bei Schaltungen für Regelgeräte ist es oft nötig, in der Produktion die Toleranzen der einzelnen Schaltungselemente in der Gesamtschaltung abzugleichen. Dazu wird an jeder fertig bestückten Leiterplattenanordnung der nötige Wert bestimmter Schaltungselemente, zum Beispiel eines Widerstandes, durch Messung bestimmt, um dann einen Widerstand der gemessenen Grösse einlöten zu können. Ist nun die Gesamtschaltung auf verschiedene Leiterplatten verteilt, dann müssen diese zum Abgleich unter sich zur Gesamtschaltung ergänzt werden.
Anschliessend an das Abgleichen muss dann in der weiteren Montage dafür gesorgt werden, dass die gemeinsam abgeglichenen Teile auch im Fertiggerät zusammen kommen.
Dies stellt einen grossen Aufwand dar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine selbsttragende Leiterplattenanordnung zu schaffen, bei welcher selbst Transformatoren oder ähnliche schwere Elemente ohne zusätzliche Massnahmen von der Leiterplatte allein getragen werden, die aber trotzdem in mehreren Ebenen platzausnützend untergebracht werden kann und bei der für den Schaltungsabgleich und die Kontrolle jedes Schaltelement zugänglich ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die eine Einheit bildende elektrische Schaltung in Form einer gedruckten Schaltung auf mindestens zwei Plattenteilen so unterteilt ist, dass die einzelnen Plattenteile durch Schlitze voneinander getrennt und nur noch durch schmale Bruchstellen zusammengehalten sind, dass innerhalb dieser Bruchstellen keine leitenden Bahnen der gedruckten Schaltung vorhanden sind und dass biegsame leitende Verbindungen zwischen den einzelnen Plattenteilen vorhanden und so ausgebildet sind, dass sie zwischen diesen einzelnen Plattenteilen auch dann aufrechterhalten bleiben, wenn nach dem Brechen der vorgesehenen Bruchstellen die sich bildenden Plattenteile nicht mehr in der gleichen Ebene angeordnet sind.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Weich nung. Es bedeuten:
Fig. 1 eine dreiteilige Leiterplatte im Grundriss, vor dem Einlöten der leitenden Verbindungen,
Fig. 2 eine Teil-Seitenansicht einer Leiterplatte mit eingelöteter leitender Verbindung vor dem Abbrechen der Leiterplatte,
Fig. 3 zwei Formen von Drahtbügeln als leitende Verbindung,
Fig. 4 und 5 zwei Varianten ab Band gestanzter Blech streifen, zur Verwendung als leitende Verbindungen, in vergrössertem Masstab,
Fig. 6 ein im Schnitt dargestelltes Detail einer Befestigung zweier nach dem Abbrechen zusammengesteckter Leiterplatten,
Fig. 7 eine weitere Befestigungsmöglichkeit der Leiterplatten durch Löten,
Fig.
8 eine Seitenansicht der Leiterplattenanordnung in einem fertig montierten Gerät, ohne Andeutung der elektrischen Schaltungselemente mit biegsamen leitenden Verbindungen nach Fig. 2 und 3.
Eine in der Fig. 8 in montiertem Zustand dargestellte Leiterplattenanordnung 1 besteht aus einer gedruckten Leiterplatte 2 nach der Fig. 1, die ihrerseits in drei Plattenteile 3, 4 und 5 unterteilt ist. Diese Leiterplatte 2 besteht in bekannter Weise aus festem Isoliermaterial und ist einseitig oder beidseitig mit Leiterbahnen 6 versehen. An zwei Stellen weist die Leiterplatte 2 Schlitze 7 und 8 so auf, dass die Plattenteile 3, 4 und 5 nur noch an Bruchstellen 9 und 10 zusammengehalten sind. An diesen Bruchstellen 9, 10 befinden sich keine Leiterbahnen 6.
Die Leiterplatte 2 ist in dem in der Fig. 1 gezeigten Zustand in bekannter Weise mit den nötigen, in der Zeichnung nicht dargestellten, elektrischen Schaltungselementen be stückt. Der Plattenteil 3 ist für die Aufnahme eines relativ schweren Transformators vorgesehen. Dieser wird an zwölf Lötpunkten 11 gehalten. Beidseitig der Schlitze 7 und 8 sind einander gegenüberstehende Lötpunktpaare 12 angeordnet.
In der Fig. 1 ist beim Schlitz 9 ein solches Paar mit 12 bezeichnet. Die verschiedenen Lötpunktpaare 12 werden durch je eine biegsame leitende Verbindung 13 miteinander verbunden, siehe Fig. 2. Diese leitende Verbindung kann aus einer Drahtschlaufe 14a oder 14b gemäss der Fig. 3 bestehen, am besten eignet sich dafür isolierter Bronzedraht. Je eine solche Drahtschlaufe ist in jedes Lötpunktpaar einzeln eingelegt. Die leitenden Verbindungen können auch gemäss der Fig. 4 aus lamellenförmig gestanzten und mit ihren Enden in die Plattenteile 3, 4, 5 eingelöteten Blechstreifen 17 bestehen: Aus einem Blechband 15 ist ein in der Fig 4 schraffiert gezeichneter Ausschnitt 16 ausgestanzt. Durch einen entsprechenden Vorschub des Blechbandes 15 beim Stanzen bilden sich lamellenförmige Blechstreifen 17, die im Beispiel der Fig. 4 durch je einen Steg 18 zusammengehalten werden.
Im Beispiel der Fig. 5, dem eine andere Form des Ausschnittes 16 zugrunde liegt, sind die Blechstreifen 17 durch je zwei Stege 18a und 18b zusammengehalten. Der Vorschub a entspricht dem gegenseitigen Abstand zweier Lötpunktpaare 12. Mit ihren verjüngten Ansätzen 19 passen die Blechstreifen 17 in entsprechende Bohrungen der Leiterplatte 2 innerhalb der Lötpunktpaare 12.
Die Leiterplatte 2 weist, wie in der Fig. 1 ersichtlich ist, Kerben 20 und im Bereich der Schlitze 7 und 8 in die Kerben 20 passende Vorsprünge 21 so auf, dass die Plattenteile 3,4, 5 im rechtwinklig zueinander montierten Zustand gemäss der Fig. 8 eine gegenseitig bestimmte Lage einnehmen.
In zwei Bohrungen 22 des Plattenteiles 4 sind, wie in der Fig. 6 ersichtlich ist, zwei Vierkantsäulen 23 eingenietet.
Eine in ein Gewinde der Vierkantsäule 23 passende Schraube 24 bildet die Befestigung des Plattenteiles 4 mit den Plattenteilen 3 bzw. 5. Eine weitere Befestigungsmöglichkeit zeigt die Fig. 7. Die sich durchdringenden Plattenteile sind an einzelnen Stellen oder auf der ganzen Länge verlötet
Die beiden freien Enden der beiden Plattenteile 3 und 5 sind in einer Grundplatte 25 befestigt (Fig. 8).
Durch die beschriebene Anordnung wird es möglich, eine später in mehreren Ebenen einzubauende Leiterplattenanordnung vorerst als zusammenhängende Leiterplatte in einer Ebene zu fertigen. Diese wird sodann mit allen Kompo nenten bestückt. Auf der gleichen Leiterplattenseite werden die biegsamen leitenden Verbindungen 13 zwischen den einzelnen Plattenteilen in die entsprechenden Lötpunktpaare gesteckt. Da sich die Schaltungselemente sowie die leitenden Verbindungen 13 auf der gleichen Seite der Leiterplatte 2 befinden, kann der Lötvorgang durch Tauch- oder Schwallöten erfolgen. Bei Verwendung der gemäss Fig. 4 ab Band gestanz ten Blechstreifen 17 als leitende Verbindungen 13, gemäss der Fig. 2, werden nach dem Einlöten die zwischen den Blechstreifen 17 vorhandenen Stege 18 weggeschnitten.
Zur Vermeidung dieses erst im eingebauten Zusnand durchführba ren Arbeitsganges besteht folgende Möglichkeit:
Die entsprechend der Fig. 5 an je zwei Stegen 18 noch zusammenhängenden Blechstreifen 17 werden bis maximal zur Breite b der Fig. 5 ein- oder beidseitig mit einem hochfle- xiblen Kunststoffüberzug versehen. Es kann dieser in Form eines Klebebandes, durch Spritzen oder Aufwalzen angebracht werden. Durch diesen Kunststoffüberzug werden die Blechstreifen 17 so zusammengehalten, dass die Stege 18 vor dem Einlöten weggestanzt werden können. Auf diese Art erhält man einzelne, aus voneinander isolierten Blechstreifen 17 bestehende leitende Verbindungen 13. Von diesen kann nun mit der Schere die nötige Anzahl Blechstreifen abgeschnitten und zum Löten in die Leiterplatte eingesteckt werden.
Nach dem Löten erfolgt der Abgleich bzw. die Funktionskontrolle der ganzen Schaltung. Dank der Anordnung der Leiterplatte in einer Ebene können mit einer einfachen Vorrichtung die für den elektrischen Abgleich und die Kontrollen nötigen Punkte auf der Leiterplatte abgegriffen und allfällige Reparaturen durchgeführt werden. Nach bestandener Funktionskontrolle werden die Platten an den Bruchstellen 9, 10 entzweigebrochen. Dank der Biegsamkeit der eingelöte- ten leitenden Verbindungen 13 ist es nun möglich, die Platten teile 3 und 5 gegenüber dem Plattenteil 4 um 900 abzuwinkeln und so zusammenzustecken, dass die Ansätze 21 des Plattenteiles 4 in die Kerben 20 der Plattenteile 3 bzw. 5 zu liegen kommen.
In dieser Stellung werden die Plattenpaare 3 und 4 bzw. 4 und 5 noch zusätzlich mit je einer Schraube 24 zusammengeschraubt (Fig. 6) oder an dazu vorgesehenen, nicht der elektrischen Stromzuführung dienenden Stellen verlötet (Fig. 7). Die Leiterplattenseite mit den elektrischen Schaltungselementen kommt in dem sich bildenden U-förmigen Rahmen gegen innen zu liegen. Die Anordnung dieser Schaltungselemente ist so getroffen, dass diese den zur Verfügung stehenden Raum gut ausnützen, ohne sich dabei gegenseitig zu behindern.
The invention relates to a self-supporting circuit board arrangement, provided with conductor tracks on one or both sides and equipped with electrical circuit elements, in particular for electronic control devices.
Printed circuit boards on one or both sides which, in addition to the electrical connection, also hold the relatively heavy electrical circuit elements such as transformers, potentiometers, etc., are known. It is also known to design the circuit board as a flexible, thin film or as a rigid, curved plate. In both cases the aim is to get by with as little space as possible for a specific circuit. In the case of flexible foils, additional support elements must be provided to achieve mechanical strength, and there is a risk that the foil will break at the bending points if handled improperly.
If, for reasons of space, a circuit is divided into several printed circuit boards that are wired together and arranged in different levels, then access to the individual components is often more difficult. In the case of circuits for control devices, it is often necessary in production to adjust the tolerances of the individual circuit elements in the overall circuit. For this purpose, the required value of certain circuit elements, for example a resistor, is determined by measurement on each fully assembled circuit board arrangement in order to be able to solder in a resistor of the measured size. If the overall circuit is now distributed over different circuit boards, then these must be added to the overall circuit for comparison.
Subsequent to the adjustment, it must then be ensured in the further assembly that the jointly adjusted parts also come together in the finished device.
This represents a great effort.
The object of the invention is to create a self-supporting circuit board arrangement in which even transformers or similar heavy elements are carried by the circuit board alone without additional measures, but which can still be accommodated in several planes in a space-utilizing manner and in which for the circuit adjustment and the Control every switching element is accessible.
This object is achieved according to the invention in that the electrical circuit forming a unit is subdivided in the form of a printed circuit on at least two plate parts in such a way that the individual plate parts are separated from one another by slots and only held together by narrow fractures, so that no conductive ones within these fractures Tracks of the printed circuit are present and that flexible conductive connections are present between the individual plate parts and are designed in such a way that they are maintained between these individual plate parts even if the plate parts that are formed are no longer arranged in the same plane after the intended breaking points have been broken are.
Further details emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the soft voltage. It means:
Fig. 1 is a three-part circuit board in plan, before soldering the conductive connections,
2 shows a partial side view of a circuit board with a soldered conductive connection before the circuit board is broken off,
3 shows two forms of wire brackets as a conductive connection,
4 and 5 two variants of sheet metal strips stamped from the strip, for use as conductive connections, on an enlarged scale,
6 shows a sectional detail of a fastening of two printed circuit boards plugged together after breaking off,
7 shows a further possibility of fastening the circuit boards by soldering,
Fig.
8 is a side view of the circuit board arrangement in a fully assembled device, without any indication of the electrical circuit elements with flexible conductive connections according to FIGS. 2 and 3.
A printed circuit board arrangement 1, shown in the assembled state in FIG. 8, consists of a printed circuit board 2 according to FIG. 1, which in turn is divided into three plate parts 3, 4 and 5. This circuit board 2 consists in a known manner of solid insulating material and is provided with conductor tracks 6 on one or both sides. The circuit board 2 has slots 7 and 8 at two points in such a way that the plate parts 3, 4 and 5 are only held together at break points 9 and 10. There are no conductor tracks 6 at these break points 9, 10.
The circuit board 2 is in the state shown in Fig. 1 in a known manner with the necessary, not shown in the drawing, electrical circuit elements be pieces. The plate part 3 is intended to accommodate a relatively heavy transformer. This is held at twelve solder points 11. Opposite pairs of soldering points 12 are arranged on both sides of the slots 7 and 8.
In FIG. 1, such a pair is designated by 12 in the slot 9. The various pairs of soldering points 12 are each connected to one another by a flexible conductive connection 13, see FIG. 2. This conductive connection can consist of a wire loop 14a or 14b according to FIG. 3; insulated bronze wire is best suited for this. Such a wire loop is inserted individually into each pair of soldering points. The conductive connections can also consist, according to FIG. 4, of sheet-metal strips 17 punched in lamellar form and soldered with their ends into the plate parts 3, 4, 5: A cutout 16, shown hatched in FIG. 4, is punched out of a sheet-metal strip 15. By a corresponding advance of the sheet metal strip 15 during punching, lamellar sheet metal strips 17 are formed, which in the example of FIG. 4 are each held together by a web 18.
In the example of FIG. 5, which is based on a different shape of the cutout 16, the sheet metal strips 17 are held together by two webs 18a and 18b. The advance a corresponds to the mutual distance between two pairs of soldering points 12. With their tapered projections 19, the sheet metal strips 17 fit into corresponding bores in the printed circuit board 2 within the pairs of soldering points 12.
As can be seen in FIG. 1, the printed circuit board 2 has notches 20 and, in the area of the slots 7 and 8, projections 21 which fit into the notches 20 so that the plate parts 3, 4, 5 in the state mounted at right angles to one another according to FIG 8 occupy a mutually determined position.
As can be seen in FIG. 6, two square columns 23 are riveted into two bores 22 of the plate part 4.
A screw 24 fitting into a thread of the square column 23 forms the fastening of the plate part 4 with the plate parts 3 or 5. Another fastening possibility is shown in FIG. 7. The penetrating plate parts are soldered at individual points or over the entire length
The two free ends of the two plate parts 3 and 5 are fastened in a base plate 25 (FIG. 8).
The described arrangement makes it possible to manufacture a printed circuit board arrangement to be installed later in several levels initially as a cohesive printed circuit board in one level. This is then equipped with all components. On the same side of the circuit board, the flexible conductive connections 13 between the individual plate parts are plugged into the corresponding pairs of soldering points. Since the circuit elements and the conductive connections 13 are located on the same side of the circuit board 2, the soldering process can be carried out by dip or wave soldering. When using the sheet metal strips 17 punched from the tape according to FIG. 4 as conductive connections 13, according to FIG. 2, the webs 18 present between the sheet metal strips 17 are cut away after soldering.
To avoid this operation, which can only be carried out after the installation, the following possibility exists:
The sheet metal strips 17, which are still connected on two webs 18 according to FIG. 5, are provided with a highly flexible plastic coating on one or both sides up to a maximum width b of FIG. 5. This can be attached in the form of an adhesive tape, by spraying or rolling on. This plastic coating holds the sheet metal strips 17 together in such a way that the webs 18 can be punched away before soldering. In this way, individual conductive connections 13 consisting of sheet metal strips 17 isolated from one another are obtained. From these, the necessary number of sheet metal strips can now be cut off with scissors and inserted into the circuit board for soldering.
After soldering, the entire circuit is calibrated or checked. Thanks to the arrangement of the circuit board in one plane, the points on the circuit board required for electrical adjustment and controls can be tapped with a simple device and any repairs can be carried out. After the functional check has been passed, the plates are broken in two at the break points 9, 10. Thanks to the flexibility of the soldered conductive connections 13, it is now possible to bend the plate parts 3 and 5 by 900 relative to the plate part 4 and put them together so that the lugs 21 of the plate part 4 fit into the notches 20 of the plate parts 3 and 5, respectively come to lie.
In this position, the plate pairs 3 and 4 or 4 and 5 are additionally screwed together each with a screw 24 (FIG. 6) or soldered at points provided for this purpose that are not used for electrical power supply (FIG. 7). The side of the printed circuit board with the electrical circuit elements comes to lie on the inside in the U-shaped frame that is being formed. The arrangement of these circuit elements is such that they make good use of the available space without interfering with one another.