DE1069235B - - Google Patents

Description

Es ist bekannt, die geometrischen Abmessungen und die Fertigungszeit elektrischer Geräte durch die Verwendunggedruckter Schaltungen zu verringern. Unter dem Sammelbegriff der gedruckten Schaltungen sollen hier alle Verfahren verstanden werden, welche mit den Mitteln der Druck-, Foto-, Ätz- oder Preßtechnik oder Kombinationen dieser Techniken Schaltmuster erzeugen. Mit der Technik der gedruckten Schaltung allein lassen sich jedoch nicht alle Forderungen erfüllen, deren wichtigste ausreichende Wärmeableitung, leichte Zugänglichkeit zu allen Bauelementen und weitestgehende Einschränkung der Handarbeit sind.

Zur Erfüllung der Anforderungen, die an solche elektrischen Baugruppen zu stellen sind, ist es schon bekannt, auf einer gegebenenfalls mit gedruckten Schaltungen versehenen Grundplatte und senkrecht dazu mittels Nasen und Schlitzen mehrere weitere Bauelemente tragende Platten zu befestigen. Es ist auch bekannt, mehrere vorzugsweise thermoplastische Platten mit gedruckten Schaltungen unter Zwischenlage von Isolierschichten parallel aufeinanderzulegen und den Stapel durch Druck und Wärme zu paktieren. Weiter ist es bekannt, je mehrere Bauelemente sowie gedruckte Schaltungen tragende Platten mit Abstand übereinander anzuordnen und durch Drähte, die mit an die Plattenränder herangeführten Leitungsenden verlötet sind, die gegenseitige Lage der Platten zu sichern und elektrische Verbindungen zwischen ihnen herzustellen.

Keine der genannten Anordnungen liefert für sich allein oder in Kombination betrachtet einen Geräteaufbau, bei dem die eingangs genannten Forderungen erfüllbar sind und außerdem die Auswechselbarkeit einzelner Bauelemente und die Freizügigkeit in der Zahl und Führung der Verbindungsleitungen gegeben sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Auswechselbarkeit zur Instandhaltung und Reparatur und die Wärmeabfuhr dadurch verbessert, daß jede der Platten nur ein Bauelement trägt. Jede Platte trägt zwei parallele Schenkel, die in Ausnehmungen von AIontageplatten gleicher Breite wie die Platten eingeschoben werden und das Einsetzen oder Entnehmen einer Platte ohne Rückwirkung auf benachbarte Platten gestatten und die elektrische Verbindung vermitteln. Bei Bedarf können mehrere mit Verbindungsleitungen versehene Montageplatten zur Erweiterung der Verbindungsmöglichkeiten übereinanderlegen.

Die Erfindung betrifft demnach eine Anordnung zum Aufbau elektrischer Baugruppen für elektrische und elektronische Geräte, bei der Bauelemente auf einer Elementenplatte befestigt sind und Zuleitungen von den Anschlüssen der Elemente zum Rande der Elementenplatte führen und ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

Miniatur-Bauweise
elektrischer Baugruppen

Anmelder:
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen
Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 28. September 1955

Paul Vernon Horton, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

1. Jede Elementenplatte trägt nur ein Bauelement;

2. jede der rechteckigen Elementenplatten ist an einer Seite mit zwei parallelen Schenkeln versehen, welche der mechanischen Befestigung dienen und auf welche sich die Zuleitungen erstrecken;

3. mehrere gleichartige Montageplatten von der Breite der Elementenplatten mit paarweisen Ausnehmungen zur Aufnahme der Schenkel von Elementenplatten liegen unmittelbar aufeinander und tragen unterschiedliche, in die Ausnehmungen sich erstreckende Zu- und Verbindungsleitungen.

Die erfindungsgemäße Anordnung bei einzelnen Bauelementen und eine vollständige Schaltung wird beschrieben. Die dazu benutzten Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Elementenplatte mit einem Widerstand,

Fig. 2 den Querschnitt durch den Kondensator, in Fig. 3 die Befestigung des Kondensators nach der

Fig. 2 an einer Elementenplatte, in

Fig. 4 eine andere Form eines Kondensators und

seiner Elementenplatte, in

Fig. 5 eine Elementenplatte mit einer Diode, in
Fig. 6 eine Elementenplatte mit abnehmbarer Diode,

Fig. 7 eine Elementenplatte mit abnehmbaren Transistoren, in

Fig. 8 eine Montageplatte mit gedruckten elektrischen Leitern, in

Fig. 9 eine Isolationszwischenplatte, in
Fig. 10 eine Montageplatte mit gedruckter Schaltung und Kontaktstiften, in

909 649/310

Fig. 11 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltungseinheit, in

Fig. 12 den Zusammenbau von Bauelementen zu der Schaltung der Fig. 11.

Der kleinstmögliche Zusammenbau elektronischer Schaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt mittels zweier Bauteile, nämlich den die Schaltelemente tragenden Platten, die in der weiteren Beschreibung als Elementenplatten bezeichnet werden, und den die gedruckten Verbindungsleitungen tragenden Platten, die in der weiteren Beschreibung als Montageplatten bezeichnet werden. Die Elementenplatten haben verschiedene Ausführungen, die den Erfordernissen der von ihnen getragenen Schaltelemente angepaßt sind. Die Montageplatten mit den gedruck- ¹S ten Schaltungen dienen zur Verbindung der Schaltelemente in einem Stromkreis und zum Tragen der Elementenplatten und bilden eine Basis, an welcher Kontaktstifte zur Verbindung mit äußeren Stromkreisen befestigt werden können.

Die einzelnen Elemente, tiie durch diesen Zusammenbau zur Bildung einer elektronischen Schaltung zusammengesetzt werden, sind Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten, Kristalldioden und Transistoren. Beim Aufbau eines Teiles einer elektronischen Anlage ist es vielfach erwünscht, die Schaltung so einzurichten, daß Schaltungsgruppen, z. B. Trigger, Verstärker usw., als eine Einheit abnehmbar sind und an anderer Stelle gewartet werden können. In diesem Falle werden die zugehörigen Bauelemente gewöhn-Hch in einer abnehmbaren Einheit fest verbunden. Die Elementenplatten sind in verschiedenen Formen vorgesehen und den von ihnen getragenen Schaltelementen und der Schaltung der bestimmten Maschine angepaßt. Die einzelnen Formen werden in Verbindung mit den Schaltelementen beschrieben.

Ein Widerstand wird durch Aufbringen einer Widerstandsfläche nach der Technik der gedruckten Schaltung auf eine Elementenplatte hergestellt. Ein solcher Widerstand ist in der Fig. 1 dargestellt; die Elementenplatte 1A besteht aus einem Isolierstoff, z. B. einem Kunstharz. An beiden Seiten 3 der Platte und auf den Schenkeln 4 sind Elektroden 2, z.B. durch Metall oder Foto-Ätztechnik aufgebracht. Die Widerstandsschicht 5 wird auf der Fläche 6 nach dem Siebdruck- oder einem ähnlichen Verfahren aufgetragen oder kann ein Bandwiderstand sein; der Widerstand verbindet die Elektroden 2.

Der Widerstand kann durch das Stanzen von Löchern 7 durch Schicht 5 und Platte IA auf genauen Wert korrigiert werden. Eine andere Methode der Wertkorrektur besteht darin, die Stärke der Widerstandsschicht 5 durch Abschleifen oder Schaben zu verringern oder Widerstandsmaterial 5 und Platte 1A entlang der Kante 8 abzuschleifen, bis der gewünschte Widerstandswert erreicht ist.

Ein Kondensator kann auf einer Elementenplatte in gleicher Weise montiert werden. Der Kondensator besteht z. B. aus einem Silberanstrich zu beiden Seiten eines Dielektrikums, z. B. einer Keramikschicht. Die Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines solchen Kondensators mit den Elektroden 9 an beiden Seiten einer Isolierplatte 10. Einige Beispiele für die Herstellung sind die Feuerversilberung des keramischen Trägers, Aufspritzen von Metall auf ein Dielektrikum oder die Fotoätzung von Elektroden auf einem Dielektrikum. Der fertige Kondensator wird an der Elementenplatte IB (Fig. 3) befestigt, die auf einer Seite mit zwei Elektroden 2 A versehen ist. Der eine Beleg des Kondensators kann durch \^rerlöten an der einen Elektrode

2 A befestigt werden und ein Leiterll die Verbindung zwischen der anderen Elektrode 9 und der zweiten Elektrode 2 A herstellen. Der Kapazitätswert läßt sich vor der Montage prüfen und justieren.

Die Fig. 4 zeigt eine andere Art eines Kondensators, bei welchem die Elementenplatte IC direkt als Dielektrikum dient. Die Elektroden 2 B auf entgegengesetzten Seiten der Platte IC sind mit je einem Beleg 9A verbunden. Die Justage geschieht durch Abschleifen des oberen Randes der Platte IC samt Belegen. Beide Herstellungsverfahren sind der Automatisierung leicht anpaßbar.

Bei der Herstellung eines eine Kristalldiode enthaltenden Bauelementes kann die Kristalldiode entweder unlösbar oder abnehmbar an der Komponentenplatte befestigt werden. Die Fig. 5 zeigt die erste Möglichkeit. Diode 13 liegt in einer Aussparung 12 der Platte 1D. Ihre Elektroden 14 sind mit den Elektroden 2 verlötet.

Die zweite Ausführungsart des Bauelementes mit abnehmbarer Diode ist in Fig. 6 dargestellt. Die Elementenplatte IB ist ein Block 15 aus Isoliermaterial, an dessen entgegengesetzten Seiten Anschlußelektroden 2 C aus elastischem, leitendem Material, z. B. aus Messing, eingesetzt sind. Diese Klemmen sind an ihrem oberen Ende geschlitzt, um Buchsen zur Aufnahme der Elektroden 14 der Diode 13 zu bilden. Die unteren Enden der Anschlußelektroden 2 C ragen über den unteren Rand des Blockes 15 als Schenkel 4-A hinaus, mittels welchen die Schaltung in einen Stromkreis eingebaut wird. Zur Montage eines Transistors wird die in der Fig. 7 dargestellte Elementenplatte IF verwendet, welche breiter ist als die der Fig. 6, um drei Anschlußelektroden 2 C entlang einer Seite für die Aufnahme der Anschlußstifte 17 eines Transistors 18 zu tragen. Gegebenenfalls können auch an der anderen Seite der Platte drei Anschlußelektroden zur Aufnahme eines zweiten Transistors 18^4 vorgesehen werden. Die Schenkel ^A passen in Aussparungen oder Nuten an den Längsseiten von Montageplatten (Fig. 8, 9, 10), Es werden einheitlich genutete Montageplatten für alle Bauelemente verwendet, die sich in beliebiger Reihenfolge daran ordnen lassen.

Eine Induktivität kann in der gleichen Weise wie die Diode 13 in die Anschlußelektroden 2 C einer Elementenplatte gemäß der Fig. 6 eingesetzt werden. Wenn die Induktivität mit mehr als zwei Klemmen versehen ist, kann zu ihrer Montage eine Elementenplatte wie Fig. 7 verwendet werden. Natürlich können die Transistoren und Induktionsspulen auch fest an den Elementenplatten befestigt und ihre Anschlußklemmen oder Stifte durch Verlötung mit den Ansohlußelektroden 2 C verbunden werden.

Die die Bauelemente tragenden Elementenplatten werden zur Bildung von Schaltungsgruppen in einen aus mehreren Montageplatten mit gedruckter Schaltung bestehenden Sockel eingesetzt. Die Montageplatten sind an ihren Längskanten mit Nuten zur Aufnahme der Schenkel 4 an den Elementenplatten versehen, und die äußere Montageplatte ist außerdem mit Stiften versehen, mit welchen der ganze Montageaufbau als Steckeinheit mit den erforderlichen Stromquellen verbunden wird.

Die Fig. 8 zeigt eine Montageplatte 19 aus Isolierstoff, vorzugsweise einem Kunstharz. Auf ihren beiden Flächen sind zur Verbindung der Bauelemente gedruckte Schaltungen 21 vorgesehen, die durch eines der bekannten Verfahren aufgebracht werden. Die Verbindungen zwischen den Leitungsmustern auf entgegengesetzten Seiten der Montageplatte können ent-

Claims (3)

weder an den Nuten oder durch Lötösen oder durch plattierte Löcher durch die Platte hergestellt werden. Die Fig. 12 zeigt, wie mehrere Montageplatten zusammengesteckt werden, um eine genügende Anzahl von Stromwegen zur Verfügung zu haben. Um eine Kontaktberührung zwischen den Schaltungen benachbarter Montageplatten an Stellen zu vermeiden, wo solche Kontaktverbindungen nicht erwünscht sind, wird eine dünne Isolationsplatte 22 (Fig. 9) zwischengelegt, die mit gleichen Nuten versehen ist. Statt dessen können die Montageplatten auch mit einer Isolationsschicht überzogen werden. Die unterste Montageplatte 23 der Schalteinheit mit den z. B. eingenieteten Anschlußstiften 24 ist in der Fig. 10 getrennt dargestellt. Die vollständige elektrische Verbindung der zusammengesetzten Montage- und Elementenplatten erfolgt durch einen einzigen Tauchlötvorgang, bei welchem alle Verbindungsstifte an den Elementenplatten in den Nuten der Montageplatten mit allen in diesen Nuten vorhandenen Stromleitern verlötet werden. Die gesamte Einheit kann, falls dies erwünscht ist, mit einer Wachs- oder Kunstharzschicht überzogen werden. Um das Ausmaß der durch die Einrichtung gemäß der Erfindung erreichbaren Verkleinerung erkennen zu lassen, ist in der Fig. 11 ein typische Schaltungselemente enthaltender elektronischer Stromkreis dargestellt. Dieser Stromkreis enthält zwei Transistoren 25 und 26, sechs Kristalldioden 27 bis 32, acht Widerstände 33 bis 40, zwei Kondensatoren 41 bis 42, einen Transformator 43 und sieben äußere Abschlußklemmen mit der Bezeichnung AUS, EIN, EINGANG, E1, E2_, E3 und ERDE. Diese werden in der in Fig. 12 gezeigten Weise vereinigt. Die Bezugsziffern der Fig. 11 und 12 sind gleich. Jedes Bauelement der Fig. 12 sitzt auf seiner Elementenplatte, welche mit den Schaltverbindungen auf beiden Seiten der Montageplatten 19 und 23 über die Schenkel 4 in den Nuten 20 Kontakt haben. Die äußeren Stromverbindungen erfolgen über die in der Montageplatte 23 befestigten Stifte 24. Die gesamte Einheit für das Schaltungsbeispiel hat eine Höhe von ungefähr 12 mm, eine Breite von 16 ram und eine Länge von 50 mm. Die Länge der Kontaktstifte 24 liegt bei 12 mm. In den Zeichnungen sind die einzelnen Bauelemente im Interesse der Klarheit stark vergrößert dargestellt. Patentansprüche:

1. Anordnung zum Aufbau elektrischer Baugruppen für elektrische und elektronische Geräte, bei der Bauelemente auf einer Elementenplatte befestigt sind und Zuleitungen von den Anschlüssen der Elemente zum Rande der Elementenplatte führen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. Jede Elementenplatte trägt nur ein Bauelement;

2. jede der rechteckigen Elementenplatten ist an einer Seite mit zwei parallelen Schenkeln versehen, welche der mechanischen Befestigung dienen und auf welche sich die Zuleitungen erstrecken ;

3. mehrere gleichartige Montageplatten von der Breite der Elementenplatten mit paarweisen Ausnehmungen zur Aufnahme der Schenkel von Elementenplatten liegen unmittelbar aufeinander und tragen unterschiedliche, in die Ausnehmungen sich· erstreckende Zu- und Verbindungsleitungen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (19) oder die äußere (23) von mehreren Montageplatten mit Anschlußstiften (24) versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
österreichische Patentschrif ten Nr. 158 755,168 852; USA.-Patentschrift Nr. 2 707 272;
»Funktechnik«, 1954, S. 24;

»Proceedings of theSymposiumonPrintedCircuits«, >55, August, S. 107 und 108.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 649/310 11.59