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Miniaturbaugruppe zur Verwendung in gedruckten Schaltungen mit gleichmäßig
verteilten Kontaktstellen Die Erfindung betrifft Miniaturbaugruppen für gedruckte
Schaltungen mit gleichmäßig verteilten Kontaktstellen (Lochraster).
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Unter Miniaturbaugruppen im Sinne der Erfindung sollen Funktionseinheiten
verstanden werden, die einerseits nach dem bekannten Anordnungsprinzip für Mikromoduln
aufgebaut sind, andererseits werden darunter auch integrierte Schaltkreise und Funktionseinheiten
der Halbleiterschaltkreistechnik (Festk_örpersahaltkreise) verstanden.
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Bei dem Anordnungsprinzip der Mikromoduln geht man von einzelnen Trägerplättchen
aus, die mindestens ein Bauelement tragen, welches mit am Rand der Plättchen angeordneten
Anschlußpunkten (-kerben) verbunden ist. Diese Anschlußpunkte sind vom Plättchenrand
her bis auf beide Flächen des Plättchens verlängert metallisiert, so daß bei einem
Stapel mehrerer derartiger Plättchen in die Anschlußkerben Verbindungsleitungen
eingelegt und elektrisch leitend verbunden werden können. Die gesamte Baugruppe
ist so miteinander verschaltet, daß in Richtung auf ein Endplättchen Kontaktstifte
herausragen, die die Anschlüsse des gesamten Funktionselements darstellen.
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Die sogenannten integrierten Schaltkreise stellen ebenfalls Funktionselemente
dar, wobei sich die einzelnen Bauelemente nur auf einer Platte befinden und miteinander
so verschaltet sind, daß sich an den Anschlußpunkten die Anschlüsse für das gesamte
Funktionselement befinden. Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die sogenannten
Festkörperschaltkreise aus einem Halbleitereinkristall bestehen, auf dem durch entsprechende
Dotierung und Kontaktierung die verschiedenen Bauelementefunktionen des Schaltkreises
eingerichtet sind.
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Während man bei den Mikromoduln noch nach eigenem Wunsch und Bedarf
Funktionselemente herstellen kann, weil die einzelnen Bauelemente getrennt voneinander
gefertigt werden, ist dies bei den integrierten und den Festkörperschaltkreisen
nicht mehr möglich. Für die zuletzt genannten beiden Arten von Funktionselementen
werden fast keine einzelnen und für sich hergestellten Bauelemente mehr verwendet.
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Auf alle drei Möglichkeiten von als Miniaturbaugruppen zu bezeichnenden
Funktionselementen bezieht sich die Erfindung.
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Es sind bereits Miniaturbaugruppen nach Art der Mikromodultechnik
bekannt, die für die Verwendung in gedruckten Schaltungen mit einem Endplättchen
versehen sind, welches zu dem Rastermaß der gedruckten Schaltung passende Kontaktstifte
aufweist. Wegen der Tendenz, die Miniaturbaugruppen so klein als möglich zu gestalten,
hat man bisher die mögliche Zahl der Anschlußpunkte der einzelnen Trägerplättchen
maximal mit zwölf angegeben. Der Abstand von Anschlußpunkt zu Anschlußpunkt betrug
hierbei etwa 1,9 mm und wurde bisher als geringstmöglicher Abstand betrachtet, weil
wegen der Metallisierung an den Anschlußpunkten (-kerben) nicht nur am Rand, sondern
auch auf der Fläche des Plättchens notwendig eine Isolierstrecke verbleiben muß.
Wenn jedoch nur zwölf Anschlußpunkte zur Verfügung stehen, so ist die Zahl der in
einer Baugruppe unterzubringenden Elemente sehr stark beschränkt. Die Zahl der unterzubringenden
Bauelemente nimmt darüber hinaus noch sehr stark ab, wenn man die Miniaturbaugruppe
z. B. für die Magnetkerntechnik mit Ringkernen oder mit übertragern, Transfluxoren
u. ä. versehen will, da diese Bauelemente z. B. acht oder zehn Anschlüsse haben.
Man hat derartige Bauelemente bisher meist neben den Miniaturbaugruppen in die gedruckte
Schaltung eingebaut, wodurch der Platzbedarf gestiegen ist.
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Es kommt hinzu, daß der Abstand von Loch zu Loch bei mit einem Lochraster
versehenen Isolierstoffplatten, selbst bei Anwendung der sogenannten mehrschichtigen
gedruckten Schaltungen, nicht beliebig klein gemacht werden kann, weil zwischen
den Löchern die Leiterbahnen verlaufen müssen und diese Leiterbahnen eine bestimmte
Mindestbreite haben müssen, damit ihr elektrischer Widerstand nicht zu groß wird.
Um für die Leiterbahnen genügend Platz zwischen den als Kontaktstellen dienenden
Löchern der Isolierstoffplatte zu haben, ist es
bereits bekannt,
die Kontaktstifte der Miniaturbaugruppen nicht nur am Rand anzuordnen, sondern hierfür
auch die Standfläche der Miniaturbaugruppen auszunutzen; hierbei wurde jedoch lediglich
ein Randkontaktstift in die Fläche verlegt und durch eine aufgedruckte Leitungsbahn
mit der entsprechenden Randkerbe des Endträgerplättchens verbunden. Auf diese Weise
konnte die Zahl der Anschlußmöglichkeiten nicht erhöht werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Miniaturbaugruppen zu schaffen,
die bei gleicher oder nur geringer Vergrößerung der Kantenlänge mehr Anschlußpunkte
aufweisen, wobei eine möglichst große Zahl der Rasterlöcher ausgenutzt wird, die
sich in. dem der Miniaturbaugruppe entsprechenden Rasterviereck befinden. Es kommt
also darauf an, die Fläche einer gedruckten Schaltung und auch die Rasterlöcher
einerseits möglichst weitgehend auszunutzen und andererseits die Zahl der Anschlußmöglichkeiten
innerhalb einer jeden Miniaturbaugruppe zu erhöhen.
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Die Miniaturbaugruppe zur Verwendung in gedruckten Schaltungen mit
gleichmäßig verteilten Kontaktstellen besteht aus einem oder mehreren Trägerplättchen,
die je ein oder mehrere Bauelemente tragen und an den Rändern mit mehreren Anschlußpunkten
oder -kerben zur Aufnahme von Verbindungsleitungen versehen sind, wobei die Miniaturbaugruppe
mit zum Rastermaß passend angeordneten Kontaktstiften versehen ist, die gegebenenfalls
an einem Trägerplättchen befestigt sind, welches die gesamte Miniaturbaugruppe trägt.
Erfindungsgemäß ist diese Miniaturbaugruppe durch die Kombination folgender Merkmale
gekennzeichnet: a) daß die Zahl der Anschlußpunkte eines jeden Trägerplättchens
mindestens gleich der Anzahl der Kontaktstellen ist, die insgesamt auf allen Seiten
des der Größe des Trägerplättchens entsprechenden Rastervierecks vorhanden sind,
b) daß die Anschlußpunkte, die nicht mit einem ' zum Rand des entsprechenden Rastervierecks
passenden Kontaktstift zusammenfallen, durch Leitungen mit auf der Endträge.rplättchenfläche
angeordneten Kontaktstiften verbunden sind.
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Man kann zur Realisierung dieser Forderungen die Bauelementenplättchen
größer machen, so daß an ihrem Rand mehrere zum Rastermaß passende Anschlußpunkte
unterzubringen sind. Dies bedeutet, daß im Hinblick auf den Platzbedarf nur wenig
gewonnen wird, da hierbei der Zuwachs der Kantenlänge der Trägerplättchen dem Zuwachs
der Zahl der Anschlußpunkte gleich ist, d. h., daß die Kantenlänge eines Trägerplättchens
für jeden weiteren Anschlußpunkt je Kante um einen Rasterabstand vergrößert wird.
Die Tendenz, die Miniaturbaugruppen so klein als möglich zu gestalten, wird hierdurch
zwar durchbrochen, es gestattet aber, Bauelemente mit mehreren Anschlüssen auf den
Plättchen unterzubringen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Trägerplättchen ist
zu erzielen, wenn diese etwas größer sind als das Rasterviereck, das von der Miniaturbaugruppe
überdeckt wird und dem die Kontaktstifte zugeordnet sind. In diesem Fall können
die Anschlußpunkte an den Rändern des Trägerplättchens mit gleichen Abständen verteilt
angeordnet werden. Es ist auf diese Weise möglich, auf kleinstem Raum sechzehn,
zwanzig, vierundzwanzig oder mehr Anschlußpunkte (-kerben) unterzubringen. Die Zu-Leitung
von den Anschlußpunkten zu den Kontaktstiften kann entweder durch die Verbindungsleitungen
selbst gebildet werden, oder es ist auch möglich, auf einem Endträgerplättchen diese
Zuleitungen in bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen an sich bekannter
Weise aufzudrucken. Wird ein Endträgerplättchen verwendet, so empfiehlt es sich,
die Kontaktstifte in demselben fest zu verankern.
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Nach der Erfindung genügt es für gewisse Fälle, die weiteren Anschlußpunkte
zwischen zwei im Rastermaß voneinander entfernten Anschlußpunkten anzubringen und
diese neuen Anschlußpunkte durch schräge Leitungen mit auf der Endträgerplättchenfläche
angeordneten Kontaktstiften zu verbinden.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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In Fig. 1. wird ein Trägerplättchen 1 gezeigt, welches insgesamt sechzehn
Anschlußpunkte 2 bzw. 3 und sechzehn Kontaktstifte 6 aufweist. Die Anschlußpunkte
2 sind im Rastermaßabstand a angeordnet, während die Anschlußpunkte 3 von den Anschlußpunkten
2 im Abstand b = a,12 angeordnet sind. Die Anschlußpunkte 2 fallen mit Kontaktstiften
6 bzw. Kontaktstellen 4 der gedruckten Schaltung zusammen. Da bei den Anschlußpunkten
3 keine Kontaktstellen 4 vorhanden sind, werden diese durch Zuleitungen 5 mit auf
der Fläche des Plättchens angeordneten Kontaktstiften 6 verbunden. Man könnte meinen,
daß zwischen den Anschlußpunkten 2 und 3 wegen der Metallisierung der Stirnfläche
um diese Anschlußpunkte herum ein genügender Isolationsweg nicht mehr vorhanden
ist. Dies ist jedoch nicht der Fall, da entsprechend einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung die Anschlußpunkte 3 nur auf dem Plättchen über die Stirnfläche hinübergezogen
metallisiert sind, auf dem Bauelemente aufgetragen sind. Ansonsten sind die Anschlußpunkte
3 nur vom Rand her metallisiert. Das Trägerplättchen 1, das in vorliegendem Fall
als Endträgerplättchen gezeigt wird, besitzt eine Kantenlänge c, die den Abmessungen
des entsprechenden Rastervierecks (Dreifaches des Rasterabstandes a als Seitenlänge)
gleich ist. Wie ersichtlich, werden bei den Trägerplättchen für die Miniaturbaugruppen
zusammenzustellende Bauelemente auch die Eckpunkte als Anschlußpunkte verwendet.
Die für den Zusammenbau einer Miniaturbaugruppe erforderliche Kennzeichnung der
Lage des Plättchens bzw. für die automatische Abtastung beim Zusammenbau kann hierbei
durch eine Kerbe 7, die anstatt an einem Eckpunkt an einer Seite des Trägerplättchens
angebracht ist, vorgenommen werden; oder es wird ein Farbpunkt aus magnetischer
Farbe aufgetragen.
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Fig.2 zeigt ein Trägerplättchen, dessen Kantenlänge nur um einen Rastermaßabstand
a vergrößert ist. Während bei dem Plättchen nach Fig. 1 sechzehn Anschiußpunkte
vorhanden sind, weist das Plättchen nach Fig. 2 bereits vierundzwanzig Anschlußpunkte
auf. Auch bei diesen Plättchen werden die Anschlußpunkte 3 mit halbem Rastermaßabstand
von den Anschlußpunkten 2 untergebracht. Die Zuleitungen 5 verlaufen ebenfalls zu
auf der Fläche des Trägerplättehens angeordneten Kontaktstiften 6. In der Fig. 1
und 2 ist mit den Abständen d und f angedeutet, daß die Miniaturbaugruppen durch
einen Isolierstoffüberzug nach außen hin vollständig abgeschlossen sind. Die Stärke
des Isolierstoffüberzugs spielt in vorliegendem Fall keine wesentliche Rolle, da
bei einem Aufbau von mehreren Miniaturbaugruppen
nebeneinander
auf einem mit einem Lochraster versehenen Isolierstoffträger immer noch genügend
Abstand zwischen den einzelnen Baugruppen verbleibt. Die Isolierstoffumhüllung 8
ist zweckmäßigerweise nicht stärker als der halbe Rasterabstand, damit eine völlige
Ausnutzung der Fläche auf dem Isolierstoffträger gewährleistet ist.
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Besonders vorteilhafte Ausführungen werden in den Fig.3 und 4 gezeigt.
Hier sind die Kantenlängen h und l der Plättchen größer als das Drei-bzw.
Vierfache des Rasterabstandes, d. h. etwas größer als das entsprechende Rasterviereck.
Diese geringfügige Vergrößerung der Plättchen bringt den Vorteil mit sich, daß die
Anschlußpunkte 9 nunmehr in gleichem Abstand voneinander an den Rändern angeordnet
werden können. Dieser Abstand g bzw. k ist größer als der halbe Rasterabstand. Wie
an dem weiter unten dargelegten Beispiel zu erkennen sein wird, gewährleisten die
Abstände g bzw. k eine genügend große Isolierstrecke zwischen den Anschlußpunkten,
selbst wenn sie alle über den Rand ihrer Anschlußkerben hinaus metallisiert sind,
wie dies durch Il angedeutet ist. Die Isolierstoffumhüllung 8 der Plättchen nach
den Fig. 3 und 4 mit den Abmessungen i bzw. m ist zweckmäßigerweise
nur so stark zu gestalten, daß die halbe Differenz zwischen i und
h in Fig. 3 zusammen mit der halben Differenz zwischen h und dem Dreifachen
von a höchstens gleich a/2 ist. Bei Einhaltung dieser Bedingung ist
es möglich, auf dem mit dem Lochraster versehenen Isolierstoffträger Miniaturbaugruppe
neben Miniaturbaugruppe zu setzen. Die Bedingung gilt unter entsprechender Anwendung
auch für die in Fig. 4 gezeigte Miniaturbaugruppe.
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Die Anschlußpunkte 9 sind über mehr oder weniger lange Leitungen
10 mit auf der Fläche des Trägerplättehens angeordneten Kontaktstiften 6,
die zu den im Rastermaß liegenden Kontaktstellen 4 passen, verbunden.
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An Hand der folgenden Tabelle soll als Beispiel gezeigt werden, daß
die Vergrößerung der Anzahl der Anschlußpunkte gegenüber der Vergrößerung der Kantenlänge
erheblich ist. Unter der Annahme, daß der Rasterabstand a zwischen den Kontaktstellen
2,5 mm beträgt, ergeben sich folgende Werte für die mit kleinen Buchstaben bezeichneten
Längen:
| Anschlußpunkte Seitenlänge Seitenlänge |
| Kantenlänge der Miniaturbaugruppe des entsprechenden |
| Zahl Abstand (gemessen des Trägerplättchens von Mitte zu Mitte)
mit Umhüllung Rastervierecks |
| Plättchen nach |
| Fig. 1 ..... 16 a = 2,5 mm c = 7,5 mm
d = 8,3 mm 3 a = 7,5 mm |
| b = 1,25 mm |
| Fig. 2 ..... 24 a = 2,5 mm e = 10,0 mm
f = 10,6 mm 4a = 10,0 mm |
| b = 1,25 mm |
| Fig. 3 . . . . . 16 g = 1,83 mm h = 9,25 mm
i = 10,0 mm 3a= 7,5 mm |
| Fig. 4 ..... 24 k = 1,94 mm l = 11,7 mm
m = 12,5 mm 4a = 10,0 mm |
Bei den bisher üblichen Trägerplättchen mit zwölf Anschlußkontakten betrug die Kantenlänge
etwa 7,6 mm. Betrachtet man dagegen z. B. das Trägerplättehen nach Fig. 4 mit seinen
vierundzwanzig Anschlußpunkten und der Kantenlänge 1 = 11,7 mm, so stellt man fest,
daß bei einer Verdoppelung der Anschlußpunkte unter Beibehaltung ihrer Abstände
die Kantenlänge nur etwa um die Hälfte der bisher gebräuchlichen Plättehen vergrößert
zu werden braucht. Berücksichtigt man, daß durch diese an sich geringfügige noch
vertretbare Vergrößerung der Kantenlänge die Anzahl der Anschlußpunkte wesentlich
vergrößert und dadurch die Möglichkeit geschaffen wurde, Bauelemente mit mehreren
Anschlüssen in der Miniaturbaugruppe unterzubringen, so werden die Vorteile der
erfindungsgemäßen Maßnahmen deutlich.
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Es sei bemerkt, daß die Trägerplättchen nicht zwingend quadratisch
sein müssen, sondern auch ein vom Verhältnis 1:1 abweichendes Seitenverhältnis aufweisen
können.