DE2418440A1

DE2418440A1 - Schaltbrettmodul fuer einen integrierten stromkreis

Info

Publication number: DE2418440A1
Application number: DE2418440A
Authority: DE
Inventors: Alfred Pizzigoni
Original assignee: STEPHEN HORBACH AND CO
Current assignee: STEPHEN HORBACH AND CO
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1974-04-17
Publication date: 1975-03-06
Also published as: CA999669A; US3867672A; GB1422102A; JPS5038061A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-:np. K. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen ^ ^ ' ^ ^ ^ U

zur Eingabe vom 16. April 1974 VA// Name d. Ann,. STEPHEN HORBACH & COMPANYS

Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Schaltbrettbefestigungen und insbesondere auf einen verbesserten Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis.

Verschiedene Arten von Schaltbrettvorrichtungen sind beim Aufbau neuer Stromkreise von der Art verwendet worden, welche aus integrierten Stromkreisen undr einzelnen Bestandteilen bestehen. Im allgemeinen haben die meisten derselben mit Lochraster versehene Bretter verwendet, auf welchen ein integrierter Stromkreis oder die Buchse eines integrierten Stromkreises zusammen mit den erforderlichen Klemmen angeordnet werden konnte. Die Verdrahtung erfolgte im allgemeinen, indem harte Drähte zwischen der Buchse des integrierten Stromkreises und den auf dem Brett angeordneten verschiedenen Klemmen angebracht wurden. In vielen Fällen fanden bei diesen bekannten Schaltbretteinheiten die endgültigen Abmessungen des Stromkreises und die mit demselben verbundene verteilende Streuung der kapazitiven und induktiven Aufnahme keine angemessene Berücksichtigung. Außerdem ist die Ausbildung eines Schaltbretts dieser Art zeitraubend, indem im allgemeinen die Anordnung von Klemmen auf dem Brett und das Verlöten aller Verbindungen an ihrem Platz erforederlich ist.

Es besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten Schaltbrettmodul, welcher zum Brettaufbau von integrierten Stromkreisen, insbesondere von linearen integrierten Stromkreisen, verwendet werden kann, wie zum Beispiel Operationsverstärkern, Audioverstärkern usw.

Die Erfindung sieht einen solchen Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis vor, welcher ermöglicht, lineare integrierte Stromkreise mit einer Vielzahl äußerer einzelner Bestandteile, wie zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren, Transformatoren und Induktoren, zusammen mit Signaleingangs- und -ausgangsleitungen

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und Stromzuführungseingängen in einer solchen Weise zu verbinden, daß sich die Schaltbrettausbildung eng den Abmessungen der späteren endgültigen Ausbildung annähert, welche aus derselben entwickelt wird. Eine Buchse des integrierten Stromkreises für die Art des zu testenden integrierten Stromkreises ist auf einen mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett angeordnet, welches in einem Kunststoffgehäuse derart eingeschlossen ist, daß die Buchse von oben zugänglich ist. Jede der Leitungen der Buchse ist auf dem mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett mit einem Klemmenbügel leitend verbunden, welcher aus einem federbelasteten Kontakt besteht, der bis zu neun Leitungen aufnimmt. Zusätzliche nicht verbundene Bügel sind ebenfalls vorgesehen. Die Bügel sind auf dem mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett befestigt und ragen durch das obere Ende des Kunststoffgehäuses heraus, um leicht zugänglich zu sein. Um die Verbindung von Leitungen verschiedenen Durchmessers zu ermöglichen, ist jeder federbelastete Klemmenbügel in drei Abschnitte unterteilt. Die Einheit ist äußerst kompakt ausgebildet, so daß sich die Gestaltung des Schaltbretts sehr eng der Gestaltung des endgültigen Stromkreises annähern kann. Die Verteilungsparameter, wie zum Beispiel Kapazität und Induktanz, werden daher in dem Schaltbrett die gleichen sein wie in dem fertiggestellten Stromkreis, was ermöglicht, die Stromkreisleistung genau vorherzusagen. In der nachstehenden Beschreibung wird der Modul für die Verwendung mit einem integrierten Stromkreis mit vierzehn Reihenleitungen genauer beschrieben zusammen mit einem Beispiel eines mit einer gedruckten Schaltung versehenen Bretts für einen TO-5 Stromkreis mit zwölf Leitungen. Es ist jedoch zu bemerken, daß dies nur Beispiele sind und daß integrierte Stromkreise mit sechs, acht und zehn Leitungen auch in ähnlichen Modulen getestet werden können, welche mit den entsprechenden Buchsen versehen sind. Ebenso können Transistorbuchsen - drei und vier Leitungen in einer ähnlichen Vorrichtung angeordnet werden.

In den Zeichnungen zeigt;

Fig. 1 einen Grundriß einer bevorzugten Ausführungsform des Moduls gemäß der Erfindung für die Verwendung beim Brettauf-

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bau eines integrierten Stromkreises mit Doppelreihenleitung, Figo 2 einen Längsschnitt des Moduls gemäß Fig_e 1, Fig₀ 3 eine Untersicht des Moduls gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Grundriß des Schaltbretts des integrierten Stromkreises, das bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 5 einen Grundriß eines mit einer gedruckten Schaltung versehenen Bretts für eine Ausführungsform, welche zur Aufnahme eines integrierten Stromkreises TO-5 mit zwölf Leitungen bestimmt ist,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Klemmenbügels, welcher bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet wird,

Fig_o 7 eine Endansicht des Klemmenbügels gemäß Fig. 6,

Fig. 8 einen Grundriß, welcher einen typischen Schaltbrettstromkreis veranschaulicht, der den Modul gemäß der Erfindung verwendet,

Fig. 9 einen Grundriß einer abgeänderten Ausführungsform des Moduls gemäß der Erfindung, welcher einen sich von demselben erstreckenden Kantenverbinder aufweist, und

Fig.10 einen Querschnitt des Moduls g nach der Linie 10-10 der Figur 9.

Die Bestandteile, welche den Modul gemäß der Erfindung bilden, sind in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt. Eine Buchse 11 des integrierten Stromkreises, welche für einen Stromkreis mit Doppelreihenleitung bestimmt ist, ist an ein mit einer gedruckten Schaltung versehenes Brett 13 angelötet, dessen Gestaltung nachstehend in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wird. An das mit einer gedruckten Schaltung versehene Brett 13 ist auch eine Viel-

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zahl von federbelasteten Klemmenbügeln 15 angelötet, von denen einer für jede der Leitungen des integrierten Stromkreises vorgesehen ist. Vier identische Klemmenbügel 17 sind auf dem mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett 13 befestigt, aber mit dem integrierten Stromkreis oder irgendwelchen anderen Klemmenbügeln nichtleitend verbunden. Das mit einer gedruckten Schaltung versehene Brett 13 ist innerhalb eines Kunststoffgehäuses eingeschlossen, welches aus einem oberen Teil 19 und einem unteren Teil 21 besteht. Der obere Teil 19 ist mit entsprechenden Öffnungen versehen, so daß die Buchse 11 und die Klemmenbügel 15 und 17 durch denselben hindurchgehen können. Auf der Unterseite des oberen Teils 19 ist eine Vielzahl von Abstandsrippen 23 ausgebildet, damit die Buchse 11 und die Klemmenbügel 15 in gewünschtem Maße aus dem oberen Teil 19 herausragen können. Der obere Teil 19 ist auch mit zwei Öffnungen 25 versehen, welche zur Anordnung von Bestandteilen, wie zum Beispiel Potentiometern, verwendet werden, wie nachstehend beschrieben wird. Der untere Teil 21 besteht aus einem im wesentlichen *4 ebenen Teil, der auf seiner Unterseite vier Füße 27 aufweist, mittels welcher der fertiggestellte Modul auf einem Tisch oder einer Bank aufruht. Der untere Teil enthält auch vier öffnungen 29, welche zur Befestigung desselben am oberen Teil verwendet werden. Auf seiner Innenseite weist der untere Teil Vorsprünge 31 auf, welche dazu dienen, denselben von dem mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett 13 ini Abstand zu halten. Die Verbindung zwischen dem oberen Teil 19 und dem unteren Teil 21 wird durch vier Ansätze 33 hergestellt, welche auf der Innenseite des oberen Teils 19 ausgebildet sind, sich nach unten erstrecken und schmale zylindrische Enden 35 aufweisen, die durch die Öffnungen 29 in dem unteren Teil hindurchgehen. Die schmalen Enden 35 bewirken, daß eine Schulter gebildet wird, welche ebenfalls dazu dient, den oberen und den unteren Teil im Abstand voneinander zu halten. Nach der Einführung in die öffnungen 29 werden die Enden heiß verschweißt, um eine fest verbundene, kompakte Einheit herzustellen. Der untere Teil 3 21 enthält auch zwei Öffnungen 37, welche mit den Öffnungen 25 im oberen Teil 19 ausgerichtet sind« Dieselben sind ebenfalls für die Anordnung einer einzelnen Einheit oder mehrerer Einheiten auf einem Tisch oder einer Bank für Testzwecke oder Stromkreisauswertungszwecke vorge-

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Das Schaltbrett 13 des integrierten Stromkreises ist in Fig. 4 dargestellt. Das mit einer gedruckten Schaltung versehene Brett 13 weist eine Vielzahl leitender Abschnitte 41 auf, welche auf demselben in üblicher V/eise ausgebildet sind und welche an einem Ende 43 in Verbindungen enden, in die Löcher zum Anlöten der Buchse des integrierten Stromkreises gebohrt sind. Das andere Ende 45 endet in einer Verbindung, welche in der Mitte ein Loch aufweist, an dem die Klemmenbügel 15 befestigt und angelötet werden können. Ähnliche ringförmige Verbindungen zum Anlöten der anderen Enden der Klemmenbügel 15 sind mit 47 bezeichnet. Außerdem sind vier Paare ähnlicher Klemmen zum Anlöten der Klemmenbügel 17 vorgesehen. Das Brett 13 ist an zwei Kanten mit Einkerbungen 51 versehen, welche den Ansätzen 33 ermöglichen, zwischen dem oberen Teil 19 und dem unteren Teil 21 ohne Behinderung durch das Brett 13 hindurchzugehen.

In Fig. 5 ist eine abgeändate Ausführungsform eines Bretts 53 dargestellt, das zur Aufnahme eines integrierten Stromkreises TO-5 mit zwölf Leitungen bestimmt ist und das eine ähnliche Ausbildung wie das oben beschriebene Brett 13 aufweist. Jedes der Schaltbretter enthält ein Paar öffnungen 55, welche mit den Öffnungen 25 und 37 im oberen bzw. unteren Teil ausgerichtet sind.

Eine Vorderansicht und eine Endansicht eines der Klemmenbügel ist in den Figuren 6 und 7 gezeigt. Wie dargestellt, besteht der Klemmenbügel aus einem federbelasteten Teil 57, der einen im wesentlichen dreieckigen unteren Abschnitt aufweist, welcher in zwei parallele Teile 59 übergeht, wobei die Federkraft die beiden Teile 59 zusammenhält. Das obere Ende der Teile 59 ragt nach außen, um einen divergierendenKanal zu bilden, in welchen die Leitung eines Bestandteils eingelegt werden kann. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Klemmenbügel 57 in drei Abschnitte 57a, 57b und 57c unterteilt, welche bis zu drei Leitungen aufnehmen können. Durch die Unterteilung wird der Bügel befähigt, Leitungen verschiedener axialer Größe festzuhalten. Am unteren Ende des Bügels 57 ist eine Verbindungsleitung 61 angeordnet, welche innerhalb des drei-

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eckigen Abschnitts verläuft und welche an jedem Ende nach unten gerichtete Fortsätze aufweist, die in die Öffnungen 45 und 47 oder 49 des mit einer gedruckten Schaltung versehenen Bretts 13 eingeführt werden können, worauf die Leitungen mechanisch gebogen und angelötet werden.

In Fig. 8 ist ein typischer Schaltbrettstromkreis veranschaulicht. Obwohl diese Figur sich in mehrfacher Hinsicht von selbst erklärt, sollen einige Merkmale derselben beschrieben werden. Es ist die Art und Weise veranschaulicht, wie ein Potentiometer 65 auf dem Schaltbrettmodul angeordnet v/erden kann. Das Potentiometer 65 ist in üblicher Weise auf einer Stütze 67 befestigt und die auf dem Modul angeordnete Stütze 67 verwendet eine Schraube 69, welche entweder eine Schneidschraube sein kann, die so bemessen ist, daß sie in die Öffnung 25 der Figur 1 einschneidet, oder eine Schraube, welche durch die Öffnung 25, die Öffnung ^5 im Brett 13 und die Öffnung 37 im unteren Teil hindurchgeht, worauf an ihrem Ende eine Mutter befestigt wird. Fig. 8 zeigt den integrierten Stromkreis 711 welcher in der Buchse 11 angeordnet ist, zusammen mit einer Vielzahl von Widerständen und Kondensatoren, die mit den verschiedenen Klemmen und miteinander verbunden sind. Ferner sind die Eingangsspannungen von +6 und -6 Volt und Erde dargestellt. Die mit einer der Klemmen 17 verbundene Erdleitung veranschaulicht, wie diese nichtverbundene Klemme wirksam verwendet werden kann. Da in den meisten Stromkreisen eine Vielzahl von Verbindungen mit Erde hergestellt werden muß, sind solche Klemmen sehr nützlich. Die Darstellung des Moduls ist ungefähr auf das Doppelte seiner tatsächlichen Größe vergrößert. Die tatsächliche Größe des Stromkreises weist ungefähr eine Länge von 78,125 mm, eine Breite von 56,25 mm und eine Höhe von 12,50 mm auf. Die Schaltbrettanordnung kann daher bequem auf ein mit einer gedruckten Schaltung versehenes Brett übertragen werden, wobei im wesentlichen die gleiche Anordnung aufrecht erhalten wird. Die verteilten Kapazitäten und Induktansen in dem endgültigen Stromkreis werden sich daher sehr eng jenen in dem Schaltbrett annähern und die tatsächliche Stromkreisleistung soll nicht von jener mit dem Schaltbrett erzielten abweichen.

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Zusätzlich zur Verwendung für die Verbindung miteinander bilden die Klemmenbügel auch einen bequemen Befestigungspunkt für die Testleitungen von Voltmetern, Amperemetern, Oszilloskopen usw., wenn während der Tests Stromkreisparameter gemessen werden.

Die bei der Herstellung des Moduls verwendeten Materialien werden so ausgewählt, daß sie mit der höchsten Betriebsfrequenz der integrierten Stromkreise verträglich sind, welche in denselben verwendet wird. Der obere und untere Teil des umschliei3enden Gehäuses kann beispielsweise aus natürlichem Methylpenten (TPX) der Firma Imperial Chemical Company, Herts, England, hergestellt werden, die Federbügel aus vorher verzinntem lie gelben Messing 0,010 oder aus gehärteter Federlegierung 260, QQ-B-613 Comp. 2. Das Material für das Stromkreisschaltbrett kann XXXP-Phenol mit einer Dicke von 1,56 mm und mit einem Kupferüberzug von 28,35 g auf einer Seite sein.

Der Abstand zwischen den Klemmenbügeln und den Öffnungen in der Oberseite des Moduls zusammen mit dem Abstand der Bügel von irgendwelchen Bestandteilen innerhalb des Moduls wird so gewählt, daß das Verlöten der Bestandteile mit den Klemmenbügeln das Kunststoffgehäuse nicht beschädigt.

Da es sehr häufig wünschenswert sein kann, eine Vielzahl von Schaltbrettstromkreisen miteinander zu verbinden, ist in den Figuren 9 und 10 eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche einen Kantenverbinder vorsieht, der in die Rückplattenverdrahtung oder dergleichen eingesteckt werden kann. Die Konstruktion ist mit der oben beschriebenen identisch mit der Ausnahme, daß das mit einer gedruckten Schaltung versehene Brett in einem größeren Maßstab mit einem Kantenverbinder 71 hergestellt wird, welcher Leitungen auf demselben aufweist, die mit entsprechenden Klemmen oder Klemmenbügeln des integrierten Stromkreises verbunden sind. Die positiven, negativen und Erdleitungen sind beispielsweise auf drei Klemmen des Kantenverbinders vorgesehen, zusammen mit dem Eingangs- und Ausgangssignal für den Stromkreis. Der obere Teil 19 ist abgeändert, indem derselbe auf einer Seite einen offenen Teil 73 aufweist, um die Verlängerung des mit einer

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gedruckten Schaltung versehenen Bretts aus dem Modul zu ermöglichen.

Bei der Ausbildung des Stromkreises können die Leitungen der verschiedenen Bestandteile (wie in Fig. 8 gezeigt) an ihrem Platz befestigt oder gewünschtenfalls vorübergehend an ihrem Platz angelötet werden. Während des anfänglichen Brettaufbaus können daher die Leitungen einfach an ihrem Platz befestigt werden und, sobald eine endgültige Formgebung erzielt ist, dauernd an ihrem Platz angelötet werden, während das Schaltbrett für die Verwendung festgehalten wird, zusammen mit anderen Schaltbrettern, die entwickelt werden. Die Module gemäß der Erfindung, insbesondere wenn dieselben mit dem Kantenverbinder versehen sind, wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind besonders nützlich bei der Ausbildung großer Systeme, die aus Stromkreisen auf einer Anzahl solcher Module bestehen. Wie bereits erwähnt, ergibt die Verwendung des Moduls gemäß der Erfindung eine Ersparnis an Zeit und Geld bei der Ausbildung des Schaltbretts, da dessen Verwendung viel einfacher ist als jene der früher verwendeten Schaltbrettvorrichtungen, und weil dasselbe unbegrenzt wieder verwendet werden kann, während es bei den bekannten Schaltbrettern im allgemeinen billiger war, dieselben wegzuwerfen statt zu versuchen, sie für die Wiederverwendung auseinanderzunehmen.

Es ist daheizein verbesserter Schaltbrettmodul für einen Festkörperschaltkreis dargestellt worden, welcher Vorteile hinsichtlich der Kosten, der Einfachheit und der Genauigkeit bietet. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dip.-lng H BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage . Aktenzeichen zur Eingabe vOm 16. April 1974 vA// Name d. Anm. STEPHEN HORBACH & COMPANY PATEN TANSPRÜCHE

1.) Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis von der Art, bei welcher eine Klemme für einen integrierten Stromkreis und zusätzliche Klemmen auf einem Brett angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Brett ein mit einer gedruckten Schaltung versehenes Brett ist, welches eine Vielzahl von Leitern auf demselben aufweist, von denen jeder eine Klemme eines integrierten Stromkreises empfangen kann und jeder eine weitere Verbindung am anderen Ende aufweist, sowie daß eine Buchse eines integrierten Stromkreises auf dem mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett befestigt ist und ein Klemmenbügel, der eine lötmittellose Verbindung ermöglicht, an dem anderen Ende jedes der Leiter befestigt ist.

2. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach Anx spruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das das mit einer gedruckten Schaltung versehene Brett, die Buchse und die Klemmenbügel umschließt, wobei das Gehäuse im oberen Teil Öffnungen aufweist, durch welche die Buchse und die Klemmenbügel herausragen.

3. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Kunststoffgehäuse.

4. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen oberen Teil und einen unteren Teil sowie Einrichtungen aufweist, welche die oberen und unteren Teile zusammenhalten.

5. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen aus Ansätzen bestehen, welche auf der Unterseite des oberen

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Teils ausgebildet sind, sich durch Öffnungen im unteren Teil erstrecken und am Boden des unteren Teils heiß verschweißt sind.

6. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Klemmenbügel an denj mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett befestigt sind, wobei die zusätzlichen Klemmenbügel voneinander sowie von der Buchse des integrierten Stromkreises und den zugehörigen Klemmenbügeln elektrisch isoliert sind.

7. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Klemmenbügel in drei Abschnitte unterteilt ist, um die Aufnahme von Drähten verschiedener Größe zu ν ermöglichen.

8. Schaltbrettmodul für einen integrierten Stromkreis nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse auf einer Seite eine Öffnung aufweist, daß sich das mit einer gedruckten Schaltung versehene Brett durch die Öffnung erstreckt und daß zusätzliche Leiter auf dem mit einer gedruckten Schaltung versehenen Brett eine Kantenverbindung bilden, welche einen Verbinder aufnimmt, wobei die zusätzlichen Leiter zu mindestens einigen der Klemmen und Klemmenbügel der Buchse des integrierten Stromkreises führen.

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