DE2232928A1 - Elektrische mehrkomponentenvorrichtung - Google Patents
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Description
Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, N. Y., USA
Corning, N. Y., USA
Elektrische Mehrkomponentenvorrxchtung
Die Erfindung betrifft eine mehrere elektrische Komponenten oder Bauelemente enthaltende Vorrichtung in Kompaktbauweise.
Mehrere Bauelemente, wie Widerstände, Gleichrichter, Induktoren, Transistoren, Dioden usw. enthaltende Anordnungen
werden bisher in der Weise zusammengebaut, dass die Anschlussleitungen der einzelnen Elemente in durchlöcherte, gedruckte
Schaltungen oder Mikrοschaltanordnungen gesteckt und durch
Löten und dergleichen befestigt sowie mit den Leitern des Schaltbretts verbunden werden. Die Leitungsdrähte sichern
dabei sowohl die elektrische Verbindung als auch die mechanische Befestigung. Dabei stehen die einzelnen Bauelemente
— 2 —
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vom Schaltbrett um einen bestimmten Betrag ab, so dass sich
die Bauhöhe vergrössert, sowie die Gefahr der Beschädigung besteht, oft schon während der Verkapselung.
Die Erfindung hat eine einfachere, kompaktere, robustere und eine lötfreie Befestigung der einzelnen Elemente gestattende
Mehrkomponentenvorrichtung zur Aufgabe.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss in der Weise gelöst, dass ein flaches, dielektrisches Substrat zwischen seinen grossen
Flächen mit mehreren Öffnungen durchsetzt ist, in wenigstens zwei oder mehreren derselben leiterlose elektrische Bauelemente
mit gegenüberliegenden Anschlussenden so angeordnet
sind, dass wenigstens ein Anschlussende über mindestens eine Substratfläche hinausragt, Metallglieder mit einer lötfreien
Verbindung an den hervorragenden Anschlussenden bestimmter Bauteile befestigt sind, und auf wenigstens einer grossen
Fläche des Substrats eine elektrische Verbindung, ein Leitungsweg oder dergleichen die Anschlussenden bestimmter Bauelemente
miteinander verbindet.
In den der weiteren Erläuterung dienenden Zeichnungen zeigen:
die Figur 1 perspektivisch die mib Öffnungen versehene, dielektrische
Substratplatte der erfindungsgemässen Vorrichtung;
- 3 20 988 5/0858
die Figur 2 in Seitenansicht die in der Substratplatte angebrachten
elektrischen Bauelemente;
die Figur 3 in Aufsicht das Metallgitter zur Verbindung der
einzelnen Bauelemente;
die Figuren 3-6 das Metallgitter der Figur 3>
clas einen oder anderen Substratseite verschiedene Bauelemente
miteinander verbindet;
die Figur 7 im Detail u. a. ein Bauelement mit mehreren Anschlüssen;
die Figur 8 in Aufsicht die Teile der Figur 5 und der Figur
nach der Verkapselung;
die Figur 9 die Verkapselung der Figur 8 nach Entfernen der
die Metallglieder verbindenden Metallgitterteile in Aufsicht
und die Figur 10 diese in Seitenansicht;
die Figur 11 die Verkapselung nach Umbiegen der Anschlüsse zu Steckern;
die Figuren 12 und 13 perspektivisch bzw. in Endansicht eine
weitere Ausbildung der erfindungsgemässen Anordnung;
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die Figur 14- in Aufsicht eine weitere Ausbildung des Metallglieds
mit einem elektrischen Bauelement;
die Figur 15 eine unter Verwendung der erfindungsgemässen
Anordnung aufgebaute Schaltung;
Anordnung aufgebaute Schaltung;
die Figur 16 schematisch die elektrische Verbindung von Bauelementen
der Schaltung der Figur 15·
Die in der Figur 1 gezeigte dielektrische Substratplatte 90, z. B. aus Glas, Glaskeramik, Keramik, Kunstharz und dergleichen,
wie Epoxyharze, Alkyde, Polysulfone, usw., enthält mehrere von der Ober- bis zur Unterfläche reichende Öffnungen
oder Löcher 12, die z. B. durch Bohren, Stanzen," Pressformen oder andere geeignete Weise entstehen und je nach den aufzunehmenden elektrischen Bauteilen geformt, z. B. rund, quadratisch, rechteckig, elliptisch, dreieckig sein können. In den öffnungen 12 sind elektrische Bauteile 14- angebracht, wie z. B. aktive Bauelemente wie Widerstände, Gleichrichter, Induktoren, Dioden, Transistoren oder auch passive Bauelemente. Die Elemente können ohne Kappen und Leiter nur mit gegenüberliegenden Anschlussenden 16, 18 ausgestattet sein. Die öffnungen sind so geformt und bemessen, dass die elektrischen Bauteile dicht in diese passen und gegebenenfalls mit zusätzlicher Befestigung durch Keile und/oder Abdichtmittel reibschlüssig
oder Löcher 12, die z. B. durch Bohren, Stanzen," Pressformen oder andere geeignete Weise entstehen und je nach den aufzunehmenden elektrischen Bauteilen geformt, z. B. rund, quadratisch, rechteckig, elliptisch, dreieckig sein können. In den öffnungen 12 sind elektrische Bauteile 14- angebracht, wie z. B. aktive Bauelemente wie Widerstände, Gleichrichter, Induktoren, Dioden, Transistoren oder auch passive Bauelemente. Die Elemente können ohne Kappen und Leiter nur mit gegenüberliegenden Anschlussenden 16, 18 ausgestattet sein. Die öffnungen sind so geformt und bemessen, dass die elektrischen Bauteile dicht in diese passen und gegebenenfalls mit zusätzlicher Befestigung durch Keile und/oder Abdichtmittel reibschlüssig
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in diesen gehalten werden. Das Jbdichtmittel kann "beliebig
gewählt werden, soweit es mit dem Substrat und dem Bauelement verträglich ist und besteht vorzugsweise aus einem gut dielektrischen
Material, wie z. B. einem Epoxy- oder Alkylharz oder dergleichen.
Die Figur 3 zeigt das Metallgitter 20 mit mehreren Metallgliedern 22, an deren Enden Löcher 24- angebracht sind, deren
Form und Grosse den Anschlussenden der Bauteile entsprechen
können und deren Anordnung der der Bauteile 14- in der Substratplatte
10 entspricht. Die Metallglieder 22 werden mit gut reibschlüssiger Verbindung über die Anschlussenden der
Bauteile gesteckt. Zur Verbesserung der Verbindung können von den Löchern 24- ausgehende Kerben 26 vorgesehen sein, die
einen elastischen Spanngriff der Metallglieder um die Anschlussenden der Bauteile bewirken. Als Beispiel sind in der
Figur 4 die Metallglieder des Gitters nur mit der äusseren Reihe der Bauteile verbunden. Möglich ist aber der Anschluss
einer beliebigen Zahl oder auch aller Bauelemente. Wie die Figur 5 zeigt, können auch Bauteile mit der auf der Oberfläche
30 des Substrats 10 aufgebrachten leitenden Verbindung
28 untemnander und mit den Metallgliedern 22 in beliebiger Weise verbunden sein. Die leitende Verbindung besteht dabei
z. B. aus einer Silberfarbe, aus leitendem Epoxyharz, aus einer Kupferplattierung, aus einer Silbersprühfarbe mit einem
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Verdünner, wie Butylzellulose, Metallpartikeln und einem
Bindemittel, die durch Eintauchen, Aufsprühen, Aufbringen mit einer Seidenschablone, als Abziehbilder und dergleichen aufgebracht
und gegebenenfalls getrocknet und gehärtet werden. (Für weitere Beispiele s. USA Patent 3»484,284). Entsprechend
können auch auf die andere Seite 34- des Substrats 10 leitende
Verbindungen 32 aufgebracht werden.
Die Figur 7 zeigt als weiteres Beispiel den Anschluss eines
Bauelements mit mehr als zwei Anschlüssen, z. B. eines Transistors 36. Die leitenden Verbindungen 38, 40 sind an je eine
Anschlußstelle des Transistors geführt, während die dritte Anschlußstelle wie bei Elementen mit zwei Anschlüssen mit
einem Metallglied des Gitters verbunden ist.
Anstelle eines Bauteils können eine oder mehrere öffnungen
12 auch einen elektrischen Leiter aufnehmen. Dieser kann aus einem Leitungsdraht oder -rohr, oder auch aus einem Lot oder
leitenden Harz bestehen. Bei ausreichendem Anschluss an den Anschlußstellen braucht der Leiter, wie auch ein Bauteil,
nicht über die Substratfläche hinausragen; dies ist nur erforderlich, wenn eine Befestigung an einem der Metallglieder
oder dem Metallgitter erfolgen soll.
Nach Einsetzen der Bauteile in die Substratplatte und Herstellen der verschiedenen Anschlüsse wird die inordnung ver-
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kapselt, ζ. B. mit dem Gehäuse 42, aus dem nur ein Teil der Metallglieder 22 hervorragen, s. Fig. 8. Die Verkapselung
erfolgt z. B. durch Pressformen, Sprühen, Eintauchen, zur Bildung des Gehäuses, oder auch durch Abdichten eines vorgefertigten
Gehäuses usw. Als Gehäusematerial dient z. B. Glas, Glaskeramik, Keramik, Kunstharz wie Epoxyharze, Alkyde, Polysulfone
oder ein sonstiges Material mit guten dielektrischen und die Funktion der elektrischen Bauteile nicht beeinträchtigenden
Eigenschaften. Danach können die Verbindungsstege
und der Rand des Metallgitters 20 abgetrennt werden, so dass nur die hervorstehenden Metallglieder 22 übrigbleiben. Die
Abtrennung kann auch schon früher erfolgen, sobald die Metallglieder an den Anschlußstellen befestigt sind.
Die Metallglieder können nun umgebogen oder in sonstiger Weise verformt werden. In der Ausbildung der Figur 11 bilden sie
z. B. Steckstifte für Steckdosen. Als Material für die Metallglieder kommt leitendes Material in Frage, z. B. Kupfer,
Silber, Messing, Aluminium, Gold usw.
Die Figuren 12 und 15 zeigen ein Ausführungsbeispiel, in dem
die auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats angeordneten Bauteile 44, 46 mit einem mit Metallgliedern 22 verbundenen
Anschluss hervorstehen, während keine der Anschlußstellen des Bauelements oder Leiters 50 über dießubstratflächen hervor-
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ragt. Das Bauelement 46 besteht hier z. B, aus einem in eine runde öffnung des Substrats 48 eingesteckten runden
oder rechteckigen Stapelkondensator; zur stärkeren Befestigung kann ein Keil oder Abdichtmittel oder beides eingebracht
werden. Einzelne Bauelemente sind durch Leiter 52, 54 miteinander verbunden.
Sollen die Metallglieder mit Anschlußstellen bestimmter Bauelemente
auf beiden Substratflächen verbunden werden, so muss ihre Ausbildung einen gegenseitigen Kontakt auch beim Abbiegen
oder Verformen vermeiden.
In der Ausbildung gemäss der Figur 14 ist das Loch 58 des Metallglieds
von polygonaler, also anderer Form als die des entsprechenden Bauelements 60; trotzdem ergibt sich eine gute
Verbindung, wie auch bei runder Lochform und rechteckigen Bauteilen.
Als Anwendungsbeispiel zeigt die Figur 15 einen Schwingungskreis, für den die Figur 16 die Anschlüsse zu beiden Seiten
eines flachen Substrats zeigt, insbesondere fünfzehn Metallglieder M^-M1C>
dreizehn Widerstände R-i-R-i*» fünf Gleichrichter
O1-On und fünf feste Leiter S^-S1-. Die elektrischen Verbindungen
auf der Oberfläche des Substrats sind mit den durch-
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gezogenen, die auf der Unterseite mit den gestrichelten
Linien "bezeichnet. Bei einer Verbindung von Bauelementen auf der Ober- und Unterseite ist eine durchgehende und eine
gestrichelte Linie gezeigt. Die Verbindungen können aus Leitwegen oder Metallgliedern entsprechend der obigen Beschreibung
bestehen.
-IQ-209805/0808
Claims (8)
- Pat ent an s ρ rü eh. e!./Vorrichtung mit mehreren elektrischen Bauelementen in Kompaktbauweise, dadurch gekennzeichnet, dass ein flaches, dielektrisches Substrat (10) zwischen seinen grossen Flächen mit mehreren Öffnungen (12) durchsetzt ist, in wenigstens zwei oder mehreren derselben leiterlose elektrische Bauelemente (14) mit gegenüberliegenden Anschlussenden (16, 18) so angeordnet sind, dass wenigstens ein Anschlussende über mindestens eine Substratfläche hinausragt, Metallglieder (22) mit einer lötfreien Verbindung an den hervorragenden Anschlussenden bestimmter Bauteile befestigt sind, und auf wenigstens einer grossen Fläche des Substrats eine elektrische Verbindung, ein Leitungsweg oder dergleichen (28) die Anschlussenden bestimmter Bauelemente miteinander verbindet.
- 2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkapselung (42) vorgesehen ist, über die Teile der Metallglieder vorstehen.
- 3. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente in den Substratöffnungen ausschliesslich oder gegebenenfalls mit zusätzlicher Keil- und/oder dielektrischer Abdichtverbindung gehalten werden.- 11 -209885/0858
- 4-, Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallglieder eine Öffnung zur Aufnahme eines Anschlussendes der Bauelemente aufweisen.
- 5. Vorrichtung gemäss Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Öffnungen eine federnde Ausnehmung (26) anschliesst.
- 6. Vorrichtung gemäss Ansprüchen 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass die Metallglieder zu Anschlußsteckern oder dergleichen umgebogen oder verformt sind.
- 7. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer SubstratÖffnung (12) ein elektrischer Leiter, angeordnet ist, dessen Anschluss enden wenigstens bis zur Substratober- bzw. -unterfläche reichen.
- 8. Vorrichtung gemäss irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und gegebenenfalls auch die Verkapselung aus einem dielektrischen Material wie Glas, Glaskeramik, Keramik, Kunstharz und dergleichen besteht bzw. bestehen.209885/0858
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