DE102004052495B4 - Leiterplatte zum Aufbau beliebiger Schaltungen mit SMD Bauelementen - Google Patents

Leiterplatte zum Aufbau beliebiger Schaltungen mit SMD Bauelementen Download PDF

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Abstract

Leiterplatte zum universellen Aufbau von elektronischen Schaltungen mit SMD-Bauteilen, wobei die Leiterplatte aufweist:
– parallel verlaufende Leiterstreifen (23, 24) auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Leiterplatte, wobei die Leiterstreifen (23) auf der Vorderseite zu den Leiterstreifen (24) auf der Rückseite um einen Winkel > 0°, vorzugsweise um 90° verdreht angeordnet sind
– mit den Leiterstreifen (23) der Vorderseite verbundene erste Lötpunkte (27) in Form von Anschlussflächen für 2-polige SMD-Gehäuse
– jedem ersten Lötpunkt (27) ein zweiter Lötpunkt (26) in Form einer Anschlussfläche für 2-polige SMD-Gehäuse beanstandet zugeordnet ist und jeder zweite Lötpunkt (26) über eine Durchkontaktierung (25) mit mindestens einem der Leiterstreifen (24) auf der Rückseite verbunden ist.
Dadurch gekennzeichnet dass
– die ersten Lötpunkte (27) breiter als die Leiterstreifen (23) der Vorderseite ausgeführt sind

Description

  • Durch die einfache Bestückung mit Automaten haben sich Baugruppen mit SMD Bauteilen in der Großserienfertigung durchgesetzt. SMD steht für Surface Mounted Devices. Für Kleinserien oder Labormuster fehlt jedoch eine universelle Aufbautechnik, wie sie für bedrahtete Bauteile bekannt ist, die ohne Fädeldraht auskommt.
  • Die hier vorgestellte Erfindung löst das Problem mit einer universellen Leiterplatte, die es gestattet beliebige Schaltungen, nur durch systematisches Bestücken mit SMD Bauteilen auf der erfindungsgemäßen Leiterplatte, zu realisieren.
  • Stand der Technik:
  • US 64 69 494 B1 beschreibt eine Leiterplatte, mit parallel verlaufenden Leiterstreifen auf der Vorder- und Rückseite der Leiterplatte, die in einem Winkel von 90° angeordnet sind und über eine Durchkontakierung die Verbindung zwischen Vorder- und Rückseite hergestellt wird.
  • US 38 24 433 beschreibt Leiterplatten mit universeller Matrix und zusätzlich fest verdrahteten Bauelementen und Anschlüssen.
  • US 34 93 671 beschreibt die Montage von bedrahteten Bauelementen bei universellen Leiterplatten, bei denen Durchkontaktierungen die Verbindung zwischen oberen und unteren Leiterstreifen herstellen.
  • Ebenfalls zum Stand der Technik gehört 2, die den universellen Schaltungsaufbau ohne Fädeldraht mit einer Lochstreifenleiterplatte für bedrahtete Bauelemente zeigt. In der folgenden Beschreibung sind gleiche Bezugszeichen der 1, 2 und 5 für gleiche Bauteile, Knoten- und Anschlusspunkte gewählt. Alle Knotenpunkte 2, 17, 6, 5, 18, 19, 15 einer Schaltung – wie in 1 gezeigt – werden durchnummeriert. Jedem Knotenpunkt wird anschließend auf der Lochstreifenleiterplatte – wie in 2 – ein Streifen zugewiesen. Die Anschlussdrähte der bedrahteten Bauteile werden dann – wie in 2 – durch die Löcher in die entsprechenden Streifen gesteckt und angelötet. Weitere Fädeldrähte sind bei dieser Technik in der Regel nicht nötig.
  • Wegen der fehlenden Anschlussdrähte lässt sich diese Technik nicht bei SMD Bauteilen anwenden, da die Anschlussdrähte den Abstand zwischen den Streifen überbrücken müssen.
  • Die Lösung des Problems liegt in einer 2-seitigen Leiterplatte, die auf der einen Seite horizontale Leiterbahnen 24 und auf der anderen Seite vertikale Leiterbahnen 23 enthält. An den Kreuzungspunkten befinden sich Durchkontaktierungen 25 und Lötstellen 26, 27 für 2-polige SMD Bauteile, wobei die eine Lötstelle 26 über die Durchkontaktierung 25 mit einer horizontalen Leiterbahn 24 und die andere Lötstelle 27 mit einer vertikalen Leiterbahn 23 verbunden ist. Zusätzlich sind die horizontalen und vertikalen Leiterbahnen 23, 24 noch mit Lötstellen 46, 47 für weitere SMD Gehäuseformen verbunden. 4 zeigt eine Detailansicht und 6 zeigt eine mögliche Realisierung einer solchen Leiterplatte. Zur besseren Orientierung beim Bestücken können, wie in 3 gezeigt, Beschriftungen 20 für die horizontalen Leiterbahnen, Beschriftungen 21 für die vertikalen Leiterbahnen und Beschriftungen 22 für die Lötstellen, die sich nicht an den Kreuzungspunkten befinden, angebracht werden.
  • 5 zeigt nun wie durch einfaches Bestücken der Leiterplatte die Schaltung aus 1 realisiert wird. Die Vorgehensweise wird anhand der Bauteile Kondensator 12 und Transistor 9 beschrieben. Die horizontalen Streifen, die sich auf der Unterseite der Leiterplatte befinden, wurden den Knotenpunkten 2, 17, 6, 5, 18, 19, 15 der Schaltung zugeordnet. Der Kondensator 12 muss zwischen den Knoten 17 und 5 gelötet werden. Dazu Löten wir den Kondensator auf die Lötstellen am Kreuzungspunkt des horizontalen Leiterstreifens 17 und der senkrechten Hilfsleiterbahn 37. An dem Kreuzungspunkt des horizontalen Leiterstreifens 5 und der senkrechten Hilfsleiterbahn 37 löten wir den Null Ohm Widerstand 28. Um Bauteile mit anderen Gehäuseformen, wie z. B. den Transistor 9 in die Schaltung einzubauen, muss dieser aufpassende Lötpunkte gelötet werden. Die Null Ohm Widerstände 34, 35, 36 verbinden die horizontalen Leiterstreifen der Knoten 6, 5, 18 über die vertikalen Hilfsleiterbahnen 43, 44, 45 mit den Anschlusslötstellen für Transistor 9.
  • Bei diesem Aufbau ist es im übrigem egal, ob man die horizontalen Leitungen oder die vertikalen Leitungen den Knoten zuordnet. Das hängt nur davon ab, ob man mehr Knotenleitungen oder mehr Hilfsleitungen zum Verbinden mit den Bauteilen benötigt. Es ist weiterhin möglich auch bedrahtete Bauteile nach dem Stand der Technik mit zu verarbeiten, wenn die Durchkontaktierungen so groß gewählt werden, dass die Anschlussdrähte durch die Durchkontaktierungslöcher passen.
  • Die 7 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der verschiedene Regionen mit unterschiedlich großen Lötstellen für die 2-poligen SMD Bauteile an den Kreuzungsstellen ausgestattet sind.
  • 8 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der mehrere Lötpunkte für unterschiedliche Gehäuseformen ineinander geschachtelt sind und sich teilweise dabei überlappen.
  • 9 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der mehrere Lötpunkte für unterschiedliche SMD Gehäuseformen parallel geschalten sind.
  • Die 10 und 11 zeigen eine bevorzugte Ausgestaltung, die es erlaubt, verschieden große zweipolige SMD Bauteile an den Kreuzungspunkten zu platzieren.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist, dass man einige der Leiterstreifen der Vorderseite und/oder Rückseite zu den Lötaugen für Stecker und/oder Kabel führt.
  • Weiterhin lässt sich die erfindungsgemäße Leiterplatte als nützliches Testfeld einer größeren Schaltung, z. B. dem Entwicklungsboard eines Mikroprozessors, ausführen.
    • 1
    Versorgungsanschluss
    2
    Knotenpunkt: Versorgungsanschluss, Widerstand 3, Widerstand 4 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    3
    Widerstand 3
    4
    Widerstand 4
    5
    Knotenpunkt: Widerstand 3, Widerstand 11, Kondensator 12, Transistor 9 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    6
    Knotenpunkt: Widerstand 4, Kondensator 7, Transistor 9 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    7
    Kondensator 7
    8
    Ausgangsanschluss
    9
    Transistor 9
    10
    Widerstand 10
    11
    Widerstand 11
    12
    Kondensator 12
    13
    Eingangsanschluss
    14
    Masseanschluss
    15
    Knotenpunk: Masseanschluss, Widerstand 11, Widerstand 10 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    16
    Masseanschluss
    17
    Knotenpunkt: Eingangsanschluss, Kondensator 12 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    18
    Knotenpunkt: Transistor 9, Widerstand 10 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    19
    Knotenpunkt: Ausgangsanschluss, Kondensator 7 sowie der dazugehörige Leiterstreifen
    20
    Nummerierung der horizontalen Leiterstreifen
    21
    Nummerierung der vertikalen Leiterstreifen
    22
    Nummerierung der Lötanschlüsse für weitere Bauteile die nicht auf den Kreuzungspunkten liegen
    23
    Leiterstreifen auf Leiterplattenvorderseite
    24
    Leiterstreifen auf Leiterplattenrückseite
    25
    Durchkontaktierung um die elektrische Verbindung von der Leiterplattenrückseite zur Leiterplattenvorderseite herzustellen
    26
    Die Lötstelle für das zweipoligen SMD Bauteil an den Kreuzungspunkten, die über die Durchkontaktierung mit dem Leiterstreifen auf der Leiterplattenrückseite verbunden ist.
    27
    Die Lötstelle für das zweipolige SMD Bauteil an den Kreuzungspunkten, die mit dem Leiterstreifen auf der Leiterplattenvorderseite verbunden ist.
    28
    Null Ohm Widerstand 28
    29
    Null Ohm Widerstand 29
    30
    Null Ohm Widerstand 30
    31
    Null Ohm Widerstand 31
    32
    Null Ohm Widerstand 32
    33
    Null Ohm Widerstand 33
    34
    Null Ohm Widerstand 34
    35
    Null Ohm Widerstand 35
    36
    Null Ohm Widerstand 36
    37
    Hilfsleiterbahn 37
    38
    Hilfsleiterbahn 38
    39
    Hilfsleiterbahn 39
    40
    Hilfsleiterbahn 40
    41
    Hilfsleiterbahn 41
    42
    Hilfsleiterbahn 42
    43
    Hilfsleiterbahn 43
    44
    Hilfsleiterbahn 44
    45
    Hilfsleiterbahn 45
    46
    Lötanschlusspunkte für andere Gehäuseformen an die Leiterstreifen auf der Leiterplattenvorderseite
    47
    Lötanschlusspunkte für andere Gehäuseformen an die Leiterstreifen auf der Leiterplattenrückseite

Claims (8)

  1. Leiterplatte zum universellen Aufbau von elektronischen Schaltungen mit SMD-Bauteilen, wobei die Leiterplatte aufweist: – parallel verlaufende Leiterstreifen (23, 24) auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Leiterplatte, wobei die Leiterstreifen (23) auf der Vorderseite zu den Leiterstreifen (24) auf der Rückseite um einen Winkel > 0°, vorzugsweise um 90° verdreht angeordnet sind – mit den Leiterstreifen (23) der Vorderseite verbundene erste Lötpunkte (27) in Form von Anschlussflächen für 2-polige SMD-Gehäuse – jedem ersten Lötpunkt (27) ein zweiter Lötpunkt (26) in Form einer Anschlussfläche für 2-polige SMD-Gehäuse beanstandet zugeordnet ist und jeder zweite Lötpunkt (26) über eine Durchkontaktierung (25) mit mindestens einem der Leiterstreifen (24) auf der Rückseite verbunden ist. Dadurch gekennzeichnet dass – die ersten Lötpunkte (27) breiter als die Leiterstreifen (23) der Vorderseite ausgeführt sind
  2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lötpunkte (26, 27) unterschiedliche Abstände, Größe oder Form besitzen.
  3. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mit den Leiterstreifen (23) auf der Vorderseite und/oder den Leiterstreifen (24) auf der Rückseite zusätzlich noch weitere Lötanschlusspunkte (46, 47) für andere SMD-Gehäuseformen verbunden sind.
  4. Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Lötanschlusspunkte (46, 47) mit fortlaufenden alphanumerischen Nummern versehen sind.
  5. Leiterplatte nach einem der Anspruche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Leiterstreifen (23) der Vorderseite und/oder einige oder alle der Leiterstreifen (24) der Rückseite zu Lötaugen für Stecker und/oder Kabelanschlüsse führen.
  6. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstreifen (23, 24) auf der Vorderseite und Rückseite mit fortlaufenden alphanumerischen Nummern (20, 21) versehen sind.
  7. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Durchkontaktierung (25) so groß gewählt sind, dass auch bedrahtete Bauteile eingelötet werden können.
  8. Verwendung einer Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Testfeld auf einer größeren Leiterplatte mit ansonsten fest vorgegebener Schaltung.
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