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Steckbaugruppe für Geräte der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik
Die Erfindung betrifft eine Steckbaugruppe in Kleinstbauweise für Geräte der elektrischen
Nachrichtenübertragungstechnik mit einer vorzugsweise mit gedruckten Leiterbahnen
versehenen Trägerplatte, auf der quaderförmig ausgebildete Kleinbaugruppen mit senkrecht
zur Trägerplatte stehenden Schaltungsplatten mit gedruckten Leiterbahnen sowie ein
Mehrfachstecker an einer Seitenkante der Trägerplatte angeordnet sind.
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Im Zuge der Miniaturisierung von Geräten der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik
ist es immer mehr erforderlich, auch den Aufbau der einzelnen Baugruppen möglichst
platzsparend auszuführen, um die jeweils gewünschte Verkleinerung des Gesamtgerätes
zu erreichen.
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Es ist bekannt, die einzelnen Baugruppen eines Einschubs so auszubilden,
daß die für die Baugruppen erforderlichen Bauteile auf einer mit gedruckten Leiterbahnen
versehenen Kunststoffplatte aufgebracht werden. Die nach außen zur Verdrahtung der
Baugruppen untereinander benötigten Anschlüsse werden dabei so bewerkstelligt, daß
entweder seitlich an der Schaltungsplatte Lötösen oder Mehrfachsteckverbindungen
angebracht werden. Eine derartige Baugruppe ist z. B. in der Siemens Zeitschrift,
Jg. 39; 1965, H. 4, S. 308, im Bild 2 gezeigt.
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Eine zunehmende Verkleinerung der Geräte setzt jedoch voraus, daß
die Anzahl der unterzubringenden Bauteile pro gedruckter Schaltungsplatte sich immer
mehr vergrößert. Dem steht jedoch die begrenzte Kapazität der Fläche der Schaltungsbaugruppen
entgegen.
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Eine andere Lösung, die Schaltungsfläche zu vergrößern, ist aus der
britischen Patentschrift 1023 980, insbesondere F i g. 1, bekannt. Dort ist eine
Trägerplatte in gedruckter Schaltungstechnik gezeigt, auf der senkrecht gedruckte
Schaltungsplatten, die Bauteile tragen, angeordnet sind, wobei die Verbindung zwischen
der gedruckten Schaltungsplatte mit der Trägerplatte über Steckleisten erfolgt.
Die Steckleisten weisen dabei Kammern auf, in die einerseits die an den Schaltungsplatten
angeordneten Federkontakte und andererseits die an der Trägerplatte befestigten
Kontaktstifte hineinragen, so daß zwischen diesen Kontaktstiften und den an der
Schaltungsplatte befestigten Federn die eigentliche Kontaktverbindung hergestellt
wird. Die Leisten dienen dabei als eine Art Adapter und haben im wesentlichen, wie
aus der britischen Patentschrift 1023 980, S. 3, linke Spalte, Zeilen 59 bis 63,
ersichtlich, die Aufgabe, die an den Schaltungsplatten angebrachten Federn vorzuspannen
und so zu postieren, daß anschließend durch das Einschieben dieser Leisten in die
Kontaktstifte auf der Trägerplatte eine Kontaktierung erfolgen kann.
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Aus Stabilitätsgründen und um auch einen entsprechend guten Kontakt
herstellen zu können, ist es daher erforderlich, wie aus der Zeichnung, insbesondere
F i g. 1 und 5, ersichtlich, die Steckleisten entsprechend hoch auszuführen.
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Auf der anderen Seite müssen, wie aus F i g. 4 deutlich ersichtlich,
die Federkontakte an den Schaltungsplatten sehr stabil ausgeführt werden, um einerseits
wegen des kurzen vorhandenen Federweges einen hohen Kontaktdruck erreichen zu können
und andererseits, um zu gewährleisten, daß bei den hohen auftretenden Einsteckkräften
eine Verformung oder Zerstörung der Kontakte vermieden wird.
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Da aus den vorstehend genannten Gründen also von einer entsprechenden
Größe sowohl der Schaltungsplatten als auch der Steckleisten und auch der Federkontakte
nicht abgegangen werden kann, ist eine derartige Konstruktion für den Einsatz in
der sogenannten Kleinstbauweise, auch Modultechnik genannt, nicht geeignet.
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Zur Erreichung der Bauteiledichte bei einer vorgegebenen Größe der
Schaltungsplatte ist es bereits aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1942136 bekannt,
die durch die Trägerplatte gegebene horizontale Fläche durch Einsatz von Kleinbaugruppen
in zusätzliche Vertikalflächen aufzuteilen. Die Kleinbaugruppen sind dabei quaderförmig
aufgebaut und bestehen im wesentlichen aus einer Aufnahme, die als Träger für die
erforderlichen Bauteile dient, wobei die Anschlüsse der Bauteile durch Bohrungen
der Aufnahme hindurchgeführt sind, sowie einer gedruckten Schaltungsplatte, die
an der Innenseite der Aufnahme angebracht und auf die vorstehenden Anschlußenden
aufgeschoben und mit diesen fest verlötet wird. Eine derartige Ausbildung von Steckbaugruppen
hat
den Vorteil, .daß, bei erhöhter Schaltungsfläche eine größere Packungsdichte der
einzelnen Bauteile ermöglicht wird, die bei den eingangs beschriebenen Baugruppenkonstruktionen,
bei denen die Bauteile unmittelbar auf der Trägerplatte angebracht sind, durch die
Schaltungsauflösung und die elektrische tunktiön oder auch- durch ein ähnliches
hohes Bauteil, durch die die Gesamthöhe der Baugruppe bestimmt. wird,. begrenzt
wird. Die in Kleinbaugruppen unterteilten Steckbaugruppen sind vor allem dann günstig,
wenn für die einzelnen Baugruppen eine hohe Fertigungsstückzahl erforderlich ist,
da dann die zur Fertigung der einzelnen Baugruppentype zu erstellenden Werkzeuge
rationeller ausgenutzt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Steckbaugruppe
zu schaffen, die sich besonders für den Eiüsätz in der sogenannten Modulbauweise
eignet.
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Bei den Steckbaugruppen für Geräte der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik
werden daher gemäß der Erfindung die Kleinbaugruppen so ausgebildet, daß eine brettförmig
ausgebildete, aus Isolierstoff bestehende Fußleiste angeordnet ist, die mit Kammern,
die nach den Seiten und nach unten Öffnungen aufweisen, versehen ist, in der Kontaktmittel
eingelegt sind, die die Verbindung mit der Schaltungs- und/oder Trägerplatte herstellen,
daß die Fußleiste zugleich das eine Schmalseitenteil der quaderförmigen Kleinbaugruppe
darstellt, an der seitlich eine vorzugsweise mit gedruckten Leiterbahnen versehene
Schaltungsplatte als Breitseitenteil der Kleinbaugruppe derart angeflanscht ist,
daß aus den Kammern vorstehende Kontaktteile der Federkontakte in zugehörige Rasterlöcher
der Schaltungsplatte verlötbar eingreifen und daß die Schaltungsplatte mit der Isolierstoffleiste
mit Hilfe von Seitenteilen und Deckblechen, die mit einer vorgegebenen Rasterteilung
versehen -und -in ihrer Länge abschneidbar sind, schachtelförmig ergänzt ist.
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Im Gegensatz zu ..der bekannten Schaltungsanordnung nach der britischen
Patentschrift 1023 980 ist man nämlich durch die spezielle Konstruktion nach
der Erfindung weitgehend von den aus den vorstehend genannten Gründen notwendigen,
für die. bekannte Schaltung erförderlichen Mindestabmessungen unabhängig.
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Ein weiterer Vorteil besteht ferner darin, daß durch diese quaderförmige!
Anordnung der Füllfaktor der gesamten Steckbaugruppe sehr stark erhöht wird, so
daß es dadurch möglich ist, in dem gleichen Volumen wesentlich mehr Bauteile unterzubringen
als bei der bekannten Schaltungsanordnung nach der britischen Patentschuft
1023 980, bei der die Schaltungsplatten in der Mitte der Steckleiste angeordnet
sind und links und rechts über diese hinausragen.
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Weiterhin ist beim Gegenstand der vorliegenden Anmeldung die Fußleiste
so ausgebildet, daß sie zugleich als ein Seitenteil einer quaderförmigen Kleinbaugruppe
dient. Da diese Fußleiste wegen der speziellen Konstruktion von der Aufgabe, die
Stabilität und die Kontaktsicherheit zu garantieren, entbunden ist, läßt sie sich
auch in ihrer Höhenabmessung wesentlich niedrig er als die vergleichbare Leiste
der bekannten Anordnung gestalten, und da sie außerdem wegen der Doppelfunktion
als Seitenteil und als Kontaktteil: breiter als die bekannte Leiste ausgebildet
ist undZerner die Federkontakte in der Leiste angeordnet sind, kann- der Federweg
der Federkontakte so groß gemacht werden, daß ein guter Kontakt zustande kommt,
ohne daß die Feder insgesamt so kompakt ausgeführt werden muß, als die an der Schaltungsplattebefindlichen
Federn der bekannten Anordnung, was wiederum bedeutet, däß diese Konstruktion besonders
für die Modulbauweise geeignet ist, Eine derartige Könstruktion erlaubt ferner eine
wesentliche Vereinfachung der Fertigung und eine Reduzierung der hierfür erforderlichen
Werkzeugtypen. Die Isolierstoffleiste läßt sich als längere Leiste herstellen, von
der je nach Bedarf und gefordertem Maß einzelne Stücke abgeschnitten werden können.
Ferner können die einzelnen Kontakte nach den jeweiligen Erfordernissen in einzelne
der vorgesehenen Kammern eingefügt werden. Die Lagerhaltung wird dadurch verringert,
und durch die Auflösung- der Baugruppe in eine Isolierstoffleiste und eine Trägerplatte
ist eine universellere Verwendbarkeit gegenüber der bekannten Anordnung für. Kleinbauweise
nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1942136 gegeben. Gegenüber den herkömmlichen
Steckbau: gruppen mit unmittelbarer Unterbringung aller-Bauteile auf der Trägerplatte
erhält man ferner den Vor= teil einer größeren Packungsdichte bei vergrößerter Schaltungsfläche.
Für den Reparaturfall lassen sich die einzelnen Kleinbaugruppen leicht auswechseln:
Ferner kann die Kleinbaugruppe an die jeweilige ge= gebene elektrische Funktion
gut angepaßt werden. Durch wahlweises Bestücken mit verschiedenen Kleinbaueinheiten
können verschiedene Betriebsfälle ermöglicht werden. Die Anordnung und Anzahl der
Kontakte können vom Verwender frei gewählt werden. Durch die Verwendung von dünnen
Schaltungsplatten kann man auch kleine Rasterlöcher und Rasterabstände erreichen.
-Durch die vorhandenen Abdeckbleche wird neben der mechanischen Stabilität zugleich
eine elektrische Schirmung erreicht.
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Die in der Isolierstoffleiste angeordneten Kontakt= mittel können
aus seitlich in die Isolierstoffleiste ein-; führbaren Kontaktfedern bestehen, die
an ihrer Vorderseite mit einer aus der Kontaktfeder herausgestanzten Lötfahne, die
an entsprechenden Bohrungen der gedruckten Schaltungsplatte einfuhrbar ist, versehen
sind. Eine andere Möglichkeit, Isolierstofffeiste, Schaltungs- und Trägerplatte
miteinander zu kontaktieren, ergibt sich durch Verwendung von Lötwinkeln. Als Kontaktmittel
nebeneinander angeordnete Kleinbaugruppen können auch mit Hilfe eines in die in
der Isolierstoffplatte befestigten Kontaktfedern einfuhrbaren Stiftes miteinander
verbunden werden. Eine andere Möglichkeit der Verbindung nebeneinanderstehenderKleinbaugruppen
untereinander ist durch Lötbrücken an der Unterseite der Trägerplatte oder durch
gedruckte Leiterbahnen gegeben. Die Isolierstoffleiste besteht dabei zweckmäßigerweise
aus thermoplastischem Kunststoff.
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An Hand der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 1 bis 10 wird die
Erfindung näher erläutert.
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Auf einer kleinen gedruckten Leiterplatte 1 werden in bekannter Weise
die Bauteile (Widerstände, Spulen usw.) angeordnet und miteinander verschaltet.
Seitenteile 2 aus Blech begrenzen die Baugruppen und verbinden die Leiterplatte
mit der an einer Längsseite angeordneten Leiste 3 aus thermoplastischem Kunststoff.
In die Leiste sind z. B. im Abstand von 5 mm in beliebiger Anordnung Kontaktfedern
4 eingesetzt,
die die elektrische Verbindung zur Trägerplattes herstellen.
Die zugehörigen Kontaktstifte 6 stecken unmittelbar in den Rasterlöchern der Trägerplatte
und werden mit den Leiterbahnen verlötet. Dadurch wird ein oft aufwendiger und platzverbrauchender
Stecker vermieden. Die vergoldeten Kontaktteile lassen große Abstandstoleranz der
Steckerstifte bei guter Kontaktgabe zu. Bei Bedarf können zur Schirmung und für
einen stabileren Aufbau Deckbleche 7 und weitere Seitenteile angeordnet werden.
Die Befestigung der Kleinbaugruppe auf der Trägerplatte erfolgt durch zwei oder
mehrere in die Seitenteile einschraubbare Schrauben B. Die Leiste, das Seitenteil
und das Deckblech sind dabei so ausgebildet, daß sie sich in der Länge im Abstand
von 5 bzw. 2,5 mm beschneiden lassen. Bei Verwendung entsprechender Leiterplatten
entstehen Baugruppen, wie sie in F i g. 2 gezeigt sind. Die maximal mögliche Bestückung
kann zwischen 4 bis 28 Kontaktfedern schwanken. Zwischen den Kontaktfedern können
Anschlußdrähte von kleinen Bauteilen (Widerstände, Dioden 9 usw.) durchgeführt werden.
Diese Bauteile lassen sich dadurch sehr platzsparend hochkant an der Leiste anordnen
(F i g. 5).
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Den Aufbau der Kleinbaugruppen mit Lötanschlüssen zeigt F i g. 3.
Bei Verwendung der gleichen Grundteile können in die Leiste statt der Kontaktfedern
im Abstand von 5 mm Lötwinkel 10 eingeschoben werden. Sehr kurze Verbindungen zur
Trägerplatte entstehen durch wahlweises Einkrampen von Lötwinkeln 11 in die Leiterplatte.
Bei Baugruppen mit den in F i g. 4 angegebenen Maßen können maximal 6 bis 55 Lötanschlüsse
eingesetzt werden.
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Die beschriebenen Kleinbaugruppen mit Steck-oder Lötanschlüssen lassen
sich sehr vielseitig verwenden. Zwei typische Anwendungsfälle sind in F i g. 5 und
6 dargestellt. Nach F i g. 5 wurden auf einer Grundplatte 100 - 160 mm mit Steckverbindung
zwölf verschieden lange Kleinbaugruppen einheitlicher Höhe aufgesetzt. Die Schaltung
der Bauteile erfolgt auf der Kleinbaugruppe, die Schaltung der Baugruppen untereinander
über die Trägerplatte. Durch diesen Aufbau kann auch mit Bauteilen verschiedenster
Abmessungen eine sehr hohe Packungsdichte erreicht werden.
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F i g. 6 zeigt eine Baugruppe 100 - 160 mm, deren Höhe durch große
Bauteile (Spulen, übertrager) bestimmt ist. Die Kleinbaugruppen wurden an diese
Höhe angepaßt und verbessern erheblich den Füllfaktor.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Kleinbaugruppen so zu montieren,
daß die Leiterplatte parallel zur Trägerplatte liegt (F i g. 7). Es entsteht dadurch
eine flache Baugruppe von 15 mm Höhe. Bei Bedarf können außerdem zwei Baugruppen
spiegelbildlich zueinander montiert werden (F i g. 8). Die Verbindungen der Baugruppen
können über Steckerstifte (F i g. 9), über Lötbrücken (F i g. 10) oder über die
Trägerplatte erfolgen.