DE2608522A1

DE2608522A1 - Schaltungsplatte fuer elektronische schaltungen

Info

Publication number: DE2608522A1
Application number: DE19762608522
Authority: DE
Inventors: Leonard A Doucet
Original assignee: Augat Inc
Current assignee: Augat Inc
Priority date: 1975-04-24
Filing date: 1976-03-02
Publication date: 1976-11-04
Also published as: CA1045240A; JPS51130868A; GB1514401A

Description

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V/. 790

Augsburg, den 25. Februar 1976

Dipl. ing. B. HOLZEB

89 AÜQSBÜBG

Augat Inc., 33 Perry Avenue, Attleboro, Massachusetts 02703,

V. St.A₀

Schaltungsplatte für elektronische Schaltungen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsplatte für elektronische Schaltungen, mit drei jeweils durch eine Isolierschicht voneinander getrennten, verschiedenen Potentialen zugeordneten Leiterschichten.

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Derartige Schaltungsplatten finden in schnellen logischen Schaltungen Anwendung,

In der elektronischen Schaltungstechnik sind bereits Schaltungsplatten mit zwei Potentialebenen allgemein in Gebrauch, In vielen Fällen ist die Verwendung derartiger Schaltungsplatten mit zwei Leiterschichten für gedruckte Schaltungen zur Herstellung der erforderlicnen elektrischen Verbindungen in schnellen Schaltungen infolge eines verhältnismäßig großen Hochfrequenzrauschpegels, der oftmals bei derart aufgebauten logischen Schaltungen in Erscheinung tritt₉ nicht voll befriedigend.

Es sind auch schon vielschichtige Schaltungsplatten mit drei verschiedenen Potentialebenen für schnelle logische Schaltungen in'Gebrauch, bei denen drei verschiedene

Potentiale benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsplatte der eingangs dargelegten Art im Sinne einer Verringerung des Hochfrequenzrauschens zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine solche Schaltungsplatte durch eine Vielzahl von regel-

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mäßig parallel nebeneinander und fluchtend hintereinander angeordneten zweizeiligen Sockelstiftanordnungen, deren in entsprechend angeordnete Bohrungen der Schaltungsplatte eingesetzte Sockelstifte jeweils einen von einer Plattenseite aus in die Schaltungsplatte hineinragenden Buchsenteil und einen von der anderen Plattenseite wegragenden Anschlußstiftteil aufweisen, und durch Mittel zur elektrischen Verbindung der beiden äußeren Leiterschichten miteinander gekennzeichnet.

Die Erfindung beinhaltet also eine Schaltungsplatte mit drei Leiterschichten, welche jedoch elektrisch das Äquivalent von nur zwei Potentialebenen darstellen. Die mittlere Leiterschicht liegt auf einem bestimmten Potential, während die beiden äußeren Leiterschichten beide auf dem Bezugspotential liegen und mittels einer Anzahl von Sockelstiften, nämlich jeweils einem aus jeder der erwähnten Vielzahl von doppelzeiligen Sockelstiftanordnungen, miteinander verbunden sind. Die Leiterflächen der Schaltungsplatte sind um die doppelzeiligen Bohrungsanordnungen herum in geeigneter Weise abgeätzt und in jede Bohrung ist ein Sockelstift eingesetzt, der an der von seinem Buchsenteil abgewandten Schaltungsplättenseite einen Anschlußstiftteil zum Aufwickeln eines damit zu verbindenden Drahtes aufweist.

Diese Schaltungsplattenausbildung vergrößert wesentlich

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die zwischen den Potential- und Bezugspotentialebenen verteilte Kapazität bis zum Faktor 4 gegenüber herkömmlichen Schaltungsplatten mit zwei Leiterschichten, Aufgrund dieser erhöhten Kapazität ist das Hochfrequenzrauschen im Potentialverteilungssystem dieser Schaltungsplatte beträcntlich verringert. Da der Leiterquerschnitt des Bezugspotentialsammelleiters zwischen zwei beliebigen Schaltungspunkten im wesentlichen verdoppelt ist, ist der Reihenwiderstand des Bezugspotentialleitungsnetzes wesentlich verringert, wodurch die Wirksamkeit der Bezugspotentialebene und folglich die Übertragungseigenschaften der Schaltungsplatte wesentlich verbessert sind. Infolge der direkten Verbindung von Sockelstiften mit den jeweiligen Leiterschichten wird eine beträchtlich geringere Impedanz erzielt, während gleichzeitig die Notwendigkeit der Herstellung dieser Verbindungen durch Wiekelverbindungen vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsplatte kann als Schottky-Schaltungsplatte bezeichnet werden. Die Schottky-Logik ist die schnellste gegenwärtig bekannte Form einer sättigenden Logik und ist Transistor-Transistor-gekoppelt«, Diese Logik wird daher auch als Schottky-TTL-Logik bezeichnet. Die erfindungsgemäße Schaltungsplatte vermeidet das bei schlechten Bezugspotentialschaltungen auftretende Rauschen, welches bei bekannten Schaltungsplatten in Erscheinung treten kann,

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wenn diese für derartige schnelle Logiksehaltungen verwendet werden. Trotzdem eignet sich die erfindungsgemäße Schaltungsplatte gut für Dran Wickel verb indungen.

Die Schaltungsplatte enthält bei jeder der doppelzeiligen Sockelstiftanordnungen Maßnahmen zur kapazitiven Entkopplung, beispielsweise Anschlußbereiche für Entkopplungselektrolytkondensatoren an allen Spannungszuführungsstellen«

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher besenrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht

einer Schaltungsplatte nach der Erfindung, und

Fig. 2 einen wesentlich vergrößerten Teil

schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, wobei in die Sockelstifte ein elektronischer Baustein mit doppelzeiliger Anschlußanordnung eingesetzt ist.

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In den Zeichnungen ist eine Schaltungsplatte 11 dargestellt, welche in doppelzeiligen Anordnungen 12 angeordnete Sockelstifte 13 enthält. Jeder Sockelstift 13 weist einen von der Schaltungsplattenunterseite wegragenden Anschlußstift für Drahtwickelverbindungen auf» Die Schaltungsplatte 11 kann eine beliebige Anzahl derartiger Sockelstiftanordnungen 12 aufweisen, wobei diese in Gruppen zu jeweils dreißig Anordnungen in Form einer fünf-mal-sechs-Matrix angeordnet sind. In die Sockelstiftanordnungen 12* sind elektronische Bausteine 15 mit doppeIzeiliger Anschlußanordnung einsetzbar„ Eine Schaltungsplatte der in den Zeichnungen dargestellten Art enthält oftmals mehrere Dutzend solcher Bausteine, bei denen es sich normalerweise um integrierte Schaltkreise handelt, die bei manchen Typen logischer Schaltungen Anwendung finden.

Die Schaltungsplatte 11 besteht aus Isolierschichten und 17, die durch eine Leiterschicht 21 voneinander getrennt ist, welch letztere eine Potentialebene darstellt. Auf der Außenseite der Isolierschicht 16 befindet sich eine Leiterschicht 22, welche eine Bezugspotentialebene darstellt, und auf der Außenseite der Isolierschicht 17 befindet sich eine Leiterschicht 23, welche ebenfalls eine 3ezugspotentialebene bildet. In die Schaltungsplatte 11 ist eine Vielzahl von

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Sockelstiften 13 eingesetzt, welche jeweils einen in die Schaltungsplatte hineinragenden Buchsenteil und einen von der Schaltungsplattenunterseite wegragenden Anschlußstift aufweisen. Die Anschlußstifte 14 werden vorzugsweise mittels Drahtwickelverbindungen 25 angeschlossen und weisen eine für zwei oder drei Wickelverbindungen ausreichende Länge aufo

Die Sockelstifte einer Sockelstiftanordnung 12 sind, sofern Bausteine 15 mit jeweils 16 Anschlußstiften vorgesehen sind, jeweils derart numeriert, daß der Sockelstift 26 die' Nummer 8 und der Sockelstift 27 die Nummer 16 aufweist. Ein als integrierter Schaltkreis ausgebildeter Baustein 15, der mit seinen.Anschlußstiften 31 in die Sockelstifte der Schaltungsplatte eingesetzt ist, ist beispielsweise in Fig. dargestellt. Der Sockelstift 26 ist durch Lötverbindungen und 33 mit den Bezugspotentialebenen 22 und 23 verbunden und von der mittleren Potentialebene 21 isoliert» Der Sockelstift 27 weist keine elektrische Verbindung mit den Bezugspotentialebenen 22 und 23 auf, sondern ist durch eine öffnung 34 in der Isolierschicht 17 hindurch durch eine Lötverbindung 35 mit der Potentialebene 21 verbunden.

Die Schaltungsplatte wirkt elektrisch zwar wie eine

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zwei Leiterschichten, nämlich eine Potentialscnicht und eine ßezugspotentialschiciit, aufweisende Schaltungsplatte, jedoch weist sie dieser gegenüber beträchtliche Vorteile wegen der verdoppelten Größe der Bezugspotentialebene auf.

Die Impedanz des Bezugspotentialnetzwerks ist infolge der Verdopplung des Leiterquerschnitts der ßezugspotentialverbindung zwischen zwei beliebigen Schaltungspunkten wesentlich verringert. Es wird nicht nur die elektrische Wirksamkeit der Bezugspotentialebene vergrößert, sondern da die Potentialebene zwischen zwei Bezugspotentialebenen gelegen ist, wird die zwischen der Potentialebene und den Bezugspotentialebenen verteilte Kapazität beträchtlich erhöht, nämlich bis zu 400 Prozent über die bei einer herkömmlichen Schaltungsplatte mit nur zwei Leiterschichten vorhandenen Kapazität. Diese Kapazitätserhöhung verringert das Hochfrequenzrauschen im Potentialverteilungssystem der Schaltungsplatte. Da es sich bei der Transistor-Transistor-Logik (TTL) und insbesondere bei der Schottky-TTL-Logik um eine sehr schnell sättigende Logik handelt, stellt diese Verminderung des Rauschens eine wesentliche Verbesserung dar, wenn die Schaltsignale nur kleine Pegeländerungen, nämlich in der Größenordnung von 5 V, im Vergleich zu möglichen, in der gleichen Größenordnung liegenden Rausch-

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spannungsspitzen erfahrene Durcn Verringerung des Rauschens wird die Reinheit der Informationssignale und daher die Leistungsfähigkeit der gesamten Schaltunε verbessert.

In Pig. 1 sind an einem Ende jeder doppelzeiligen Sockelsti ftanordnung 12 zwei Bohrungen 36 und 37 dargestellt. Ein in die Bohrung 36 eingesteckter Leiter ist elektrisch von den Bezugspotentialebenen 22 und 23 isoliert, da die Leiterschicht 22 im Bereich dieser Bohrung weggeätzt ist und die Leiterschicht 23 und die Isolierschicht 17 durch eine größere Bohrung (nicht dargestellt) ausgespart ist, so daß die beiden Bezugspotentialschichten jeweils einen Abstand von dem in die Bohrung 36 eingesetzten Leiter haben, ebenso wie es in Fig. 2 bei der Bohrung 34 gezeigt ist. Der in die Bohrung 36 eingesetzte Leiter ist elektrisch mit der Potentialschicht 21 verbunden, wobei diese Potentialschicht durch die eben erwähnte größere Bonrung in der Leiterschicht 23 und der Isolierschicht 17 zugänglich ist_o Ein in die Bohrung 37 eingesetzter Leiter ist an den Bezugspotentialschichten 22 und 23 angelötet und stellt dadurch eine weitere Verbindung zwischen diesen beiden Schichten her. Die beiden Bohrungen 36 und 37 können zum Anschluß von Sntkopplungskondensatoren verwendet werden, die gewünschtenfalls jedem Baustein 15 zugeordnet werden können.

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Diese Entkopplungskondensatoren dienen zur weiteren Rauschverminderung, falls dies notwendig ist.

Eine v/eitere Maßnahme zur Verbesserung der Übertragungseigenschaf ten der Schaltungsplatte besteht in der Verringerung der Größe der abgeätzten Bereiche 41 von einem üblichen Durchmesser von 4 mm auf etwa 3»0 bis 3,5 mia, Dadurcn wird die Gesamtfläche von leitendem Material, normalerweise Kupfer, weiter vergrößert, was "zur weiteren Erhöhung der vergrößerten Gesamtwirksamkeit der Bezugspotential- und Potentialebenen beiträgt.

Die Schaltungsplatte 11 kann beispielsweise aus 3 mm dickem Glasfaserepoxidharz mit drei 56-g-Kupferleiterschichten bestehen, wobei die Kupferschichten verzinnt sind. Die relative Dicke der Leiters chicnten ist der Klarheit wegen in der Zeichnung übertrieüen dargestellt. Der Anscnluföstiftteil der Sockelstifte 13 besteht vorzugsweise aus Messing und ist vernickelt und vergoldet und der Kontaktwerkstoff des Buchsenteilinneren ist ßerylliumkupfer, das ebenfalls vernickelt und vergoldet ist. Der Abstand zwischen den die Sockelstifte 26 und 27 enthaltenden Sockelstiftreihen beträgt 7j5 mm. Der Abstand zwischen parallelen benachbarten Bausteinen bzw. Sockelstiftanordnungen beträgt

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5 ram, während der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Sockelstiften einer Sockelstiftreiiae 2,5 min beträgt _β Der Endabstand zwischen hintereinander liegenden Bausteinen beträgt 7,5 mm. Alle Abstände sind Vielfache von 2,5 mm, dem üblichen Rastermaß für Schaltungsplatten für bausteine mit doppelzeiliger Ans chlußstift anordnung«,

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Claims

Al

Patentansprüche

'' Io B cn a It un es P latte für elektronische Schaltungen, mit drei jeweils durcn eine Isolierschicht voneinander getrennten, verschiedenen Potentialen zugeordneten Leiterschichten, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von regelmäßig parallel nebeneinander und fluchtend hintereinander angeordneten zweizeiligen Sockelstiftanordnungen (12), deren in entsprechend angeordnete Bohrungen der Schaltungsplatte (11) eingesetzte Sockelstifte (13) jeweils einen von einer - Plattenseite aus in die Schalungsplatte hineinragenden Buchsenteil und einen von der anderen Plattenseite wegragenden Anschlußstiftteil (14) aufweisen, und durch Mittel (26) zur elektrischen Verbindung der beiden äußeren Leiterschichten (22, 23) miteinander.

2 ο Schaltungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verbindung der beiden äußeren Leiterschichten (23, 22) jeweils einen Sockelstift (26) jeder Sockelstiftanordnung (12) enthalten,

3. Schaltungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Sockelstift (27) jeder Sockel-

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stiftanordnunv (12) ele^triscii von cl&n oeiden äuoeren Leit&rschichtan (22, 23) isoliert mid r„it der uittieren Leiterschicht (21) verbunden ist.

ü. Schaltungsplatts nach einem der Ansprüche 1 bis j>> dadurcn ^kennzeichnet, da/i dieselbe mit elektronischen Bausteinen (15) be3tüc_£:t ist, die :'sweiis aine ^//c-i Anschluss ti ftanordnun^ (31) aufifeis^n und r;dt aieser Anschluss ti ft anordnung jew'sils in eine Sockels ti f tan-Ordnung (13) eingesteckt sind.

5 . ochaltungsplatte nacn Anspruch 3_S dadurcn zeichnetj daß eine der Isolierschichten (17) Durchbrücne aufV/eist, Vielehe die mittlere Leiterschicht (21) für das Anlöten des genannten anderen Sockelstiftes (27) jeder Sockelstiftanordnung zucänr-ilicn inacht.

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