DE2806246A1

DE2806246A1 - Elektrische schaltungsplatte

Info

Publication number: DE2806246A1
Application number: DE19782806246
Authority: DE
Inventors: Thomas W Conrad
Original assignee: Augat Inc
Current assignee: Augat Inc
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1978-10-12
Also published as: GB1592525A; JPS53122768A

Description

ITATBNT ANWALT

Dipl. ing. K. HOLZEB

PHILIPPINE-WELSEB-SXBASSk 14

8900 AUGSBUKG

TELKFON 516476 TRLKX E3S202 paid &

W. 920

Augsburg, den 10. Februar 1978

Augat Inc. ,

33 Perry Avenue, Attleboro, Massachusetts 02703,

V.St.A.

Elektrische Schaltungsplatte

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsplatte.

Dabei handelt es sich insbesondere um eine Schaltungsplatte, die elektronische Bauelemente bzw. Schaltungsbausteine trägt und auf welcher auch elektrische Verbindungen mit Hilfe'von Wickelverbindungsanschlußstiften und damit verbundenen Verbindungsdrahten hergestellt sind.

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Bei der häufigsten Bauart von elektrischen Schaltungsplatten mit Wickelverbindungsverdrahtung sind Mittel, beispielsweise Sockelbuchsen, durchgehend metallisierte
Bohrungen in der Schaltungsplatte und Isolier- bzw. Abstandskörper zur Aufnahme der elektrischen Anschlüsse von
auf der einen Schaltungsplattenseite angeordneten elektronischen Schaltungsbausteinen mit zweizeiliger Anschlußanordnung und außerdem Anschlußstifte für Wickelverbindungen vorgesehen, die von der anderen Schaltungsplattenseite wegragen. Die Anschlüsse der elektronischen Schaltungsbausteine verlaufen dabei normalerweise koaxial zu den Wickelverbindungsanschlußstiften und sind mit diesen verbunden,, Die Verbindungsdrähte zwischen den Anschlußstiften verlaufen
in zufälliger Anordnung auf der keine Bauelemente tragenden Scnaltungsplattenseite zwischen den jeweils zwischen den
miteinander zu verbindenden Anschlußstiften befindlichen
anderen Anschlußstiften hindurch.

Es sind bereits Versuche unternommen worden_s die
Wickelverbindungsanschlußstifte ebenfalls auf der mit den
Bauelementen bestückten Scnaltungsplattenseite anzuordnen, was aber ein Herumführen der Verbindungsdrähte um die Einbaustellen der Bauelemente erforderlich macht. Infolge der sich daraus ergebenden Beschränkungen der Verbindungsdrahtführung müssen verhältnismäßig große Anzahlen von Ver-

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bindungsdrahten in gegenseitiger Berührung parallel nebeneinander verlegt werden, was zu elektrischen Kopplungserscheinungen führen kann. Hinzu kommt, daß bei Einsatz von Rechnerprogrammen zur Steuerung von die Wickelverbindungsverdrahtung herstellenden Verdrahtungsmaschinen die von der Verdrahtung freizuhaltenden Schaltungsplattenbereiche berücksichtigt werden müssen, was die Verdrahtung der Schaltungsplatten verkompliziert und deren Kosten erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsplatte so auszubilden, daß eine Anordnung von Bauelementen und V/ickelverbindungsanschlußstiften auf der gleichen Schaltungsplattenseite möglich ist, ohne daß die eben erwähnten Schwierigkeiten auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung gelöst.

Gemäß der Erfindung sind also sowohl die Anschlußstifte für Wickelverbindungen als auch elektronische Bauelemente, beispielsweise Schaltungsbausteine mit zweizeiliger Anschlußanordnung, auf der gleichen Schaltungsplattenseite angeordnet. Dazu sind die Sockelbuchsen nicht in die Schaltungsplatte eingelassen, sondern hochgestellt, d. h. sie sitzen auf der Schaltungsplatte, so daß die darin

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einzusteckenden Bauelemente erhöht oberhalb der betreffenden Schaltungsplattenseite und neben den Anschlußstiften sitzen, so daß eine freizügige_s direkte und entsprechend den jeweiligen Verbindungserfordernissen beliebig wählbare Führung der Verbindungsdrahte zwischen den Anschlußstiften möglich ist.

Die erhöhte Anordnung der Bauelemente bringt auch den Vorteil, daß die gesamte Schaltungsplattenoberseite zum Zwecke des Anlötens einzelner Sockelbuchsen oder Anschlußstifte sowie für Inspektions- und Reparaturzwecke sichtbar und zugänglich bleibt und außerdem erhält man eine verbesserte Luftzirkulation. Ferner verhindern die, eine nach unten weisende Schulter aufweisenden Sockelbuchsen und die Bauelemente₉ daß die Verbindungsdrahte nach oben zwischen den Anschlußstiften herausquellen_a was bei herkömmlichen Schaltungsplatten mit Wickelverbindungsverdrahtung häufig auftritt j wenn zahlreiche Drähte längs der gleichen Bahn verlaufen. Durch Ermöglichung der freizügigen und ziemlieh zufälligen Anordnung der Verbindungsdrahte ist die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten elektrischen Kopplungen im Vergleich zu Schaltungsplatten gemäß früheren Vorschlägen, bei welchen die auf der gleichen Plattenseite wie die Anschlußstifte befindlichen Bauelemente direkt auf der Plattenoberfläche oder auf Isoliersockeln montiert sind_s

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- 8 wesentlich herabgesetzt.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Pig. I eine perspektivische Darstellung

einer Schaltungsplatte herkömmlicher Bauart,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in

Figur 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung

einer Schaltungsplatte nach der Erfindung, und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4

in Figur 3.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Schaltungsplatte 11 herkömmlicher Bauart mit doppelzeiligen Bohrungsanordnungen und mit in diese Bohrungen eingesetzten Sockelbuchsen 13, an denen jeweils ein Wickelverbindungsanschlußstift 14 angeformt ist. In jede so gebildete zweizeilige Anordnung

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von Sockelbuchsen ist eine elektronischer Schaltungsbaustein 15 mit zweizeiliger Anschlußanordnung eingesteckt, wobei jeder Anschluß 16 dieses Schaltungsbausteins herausziehbar in jeweils einer Sockelbuchse 13 sitzt und längs der gleichen Achse wie der jeweilige Anschlußstift der betreffenden SockeIbuchse verläuft. Auf der Verdrahtungsseite der Schaltungsplatte sind Verbindungsdrähte durch Wickelverbindungen 18 mit den Anschlußstiften 14 verbunden. Außerdem können auf der Verdrahtungsseite zwischen den Anschlußstiften gegebenenfalls auch diskrete Bauelemente 21 angeordnet und mit den Anschlußstiften 14 verbunden sein. Die Anschlußstifte befinden sich bei dieser herkömmlichen Schaltungsplatte alle auf einer Plattenseite, während die elektronischen Bauelemente, normalerweise Schaltungsbausteine mit zweizeiliger Anschlußanordnung, auf der anderen Plattenseite montiert sind. Wenn in einem elektrischen Gerät Schaltungsplatten dieser Bauart stapelartig über- bzw. nebeneinander angeordnet werden sollen, ist natürlich ein erheblicher Abstand zwischen jeweils benachbarten Schaltungsplatten erforderlich. Das Verhältnis des mittleren Abstands zwischen den derart angeordneten Schaltungsplatten wird auch als Plattendichte in der Z-Ebene bezeichnet.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Schaltungsplatte 22 nach der Erfindung. Dabei handelt es sich um eine mehr-

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schichtige Schaltungsplatte, wie sie üblicherweise zur elektrischen Verdrahtung Anwendung findet, jedoch kann auch eine übliche Platte mit einer auf der eine Seite befindlichen Spannungsebene und einer auf der anderen Seite befindlichen Massenpotentialebene benützt werden.

Eine Spannungsebene 23 überdeckt einen wesentlichen Teil der Plattenoberseite und weist Leiterbahnen 24 auf, die zwischen in Form von doppelzeiligen Anordnungen 26 angeordneten Sockelbuchsen 25 und Reihen von Wickelverbindungsanschlußstiften 27 verlaufen. Gegebenenfalls können noch schmalere Verbindungsbahnen 31 zur Verbindung der Hauptbahnen 24 zwischen den Anschlußstiften und den Sockelbuchsen der jeweiligen Reihen verlaufen. In die Sockelbuchsen 25 sind die Anschlüsse 32 von elektronischen Schaltungsbausteinen 33 mit zweizeiliger Anschlußanordnung eingesteckt. Gewünschtenfalls können Leiterbahnen 24 auch jeweils zwischen einer Sockelbuchsenreihe und einer benachbarten Anschlußstiftreihe verlaufen.

Die Sockelbuchsen 25 sind vorzugsweise übliche Elemente mit einer sich verjüngenden Buchsenöffnung zur Aufnahme des schmaleren, länglichen Teils jeder Anschlußfahne 32. Der Verjünungsabschnitt 34 jeder Anschlußfahne liegt normalerweise innerhalb der konischen Öffnung der betreffenden Sockelbuchse. Gemäß Figur 4 sind die Sockel-

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büchsen 25 auf der Schaltungsplattenoberseite stehend montiert, indem ein an jeder Sockelbuchse 25 angeformter Stift 36 in eine durchgehend metallisierte Schaltungsplattenbohrung 35 eingesetzt und mit seinem über die andere Schaltungsplattenseite hinausragenden Ende durch eine Lötverbindung 37 mit dieser anderen Schaltungsplattenseite verbunden ist. Da der Stift 36 einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Buchsenkörper hat, kann die metallisierte Plattenbohrung 35 verhältnismäßig klein sein, so daß zwischen den Montageste Ilen der einzelnen Sockelbuchsen noch elektrische Leiterbahnen hindurchgeführt werden können. Es ist jedoch bemerkenswert, daß eine durchgehende Metallisierung der Plattenbohrungen nicht notwendig ist und daß die Sockelbuchsen 25 auch in einfachen Bohrungen der Schaltungsρlatte montiert und durch Verlötung mit einer Leiterbahn auf der Schaltungsplattenunterseite befestigt werden können.

Die Anschlußstifte 27 und die Sockelbuchsen 25 sind vorzugsweise auf der Plattenunterseite durch metallisierte Flächenbereiche oder Leiterbahnen nach Bedarf miteinander verbunden, wie in Figur 4 beispielsweise durch eine Leiterbahn 47 angedeutet ist. Weitere Leiterbahnen auf der Schaltungsplattenunterseite sind bei 48 angedeutet. Diese Leiterbahnen können in der bei gedruckten Leiterplatten üblichen Weise Anschlußstifte 27 und Sockelbuchsen 25 je

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- 12 nach Bedarf miteinander verbinden.

Die Anschlußstifte 27 sind mit einem T-förmigen Kopf 4l versehen, der beim Einsetzen der Anschlußstifte von der Plattenunterseite her einen mechanischen Anschlag bildet. Ein Schaftteil 42 jedes Anschlußstiftes 27 verläuft durch die Schaltungsplatte 22 hindurch, und der Kopf 4l ist mittels einer Lötverbindung 43 mit einer auf der Plattenunterseite befindlichen Leiterbahn verbunden. Die Anschlußstifte 27 können entweder ebenfalls in durchgehend metallisierte Bohrungen oder in einfache Bohrungen der Schaltungsplatte eingesetzt und in der dargestellten Weise durch Verlötung mit einer Leiterbahn befestigt werden. Die um die Anschlußstifte 27 herumgewickelten Anschlußwickel 44 von Verbindungsdrähten 45 bilden gleichzeitig mechanische und elektrische Verbindungen zwischen den Anschlußstiften und den Verbindungsdrähten. Jeder Anschlußstift kann einen oder mehrere Wickelverbindungen 44 tragen.

Wenn mehrere Verbindungdrähte 45 längs des gleichen Pfades verlaufen, neigen sie dazu, nach oben über die Anschlußstifte hinauszuquellen. Die nach unten weisende Schulter 46 jeder Sockelbuchse 25 trägt dazu bei, die Verbindungsdrähte 45 nahe der Plattenoberfläche oder in nur geringem Abstand davon unterhalb der elektronischen Schal-

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tungsbausteine 33 zu halten. Die Verbindungsdrähte können außerdem durch die Schaltungsbausteine selbst in ihrer Lage gehalten werden, wenn sie zwischen den zweizeiligen Buchsenanordnungen 26 hindurchverlaufen. In Figur 3 sind manche Verbindungsdrähte 45 am Schaltungsplattenrand endend dargestellt. Es ist klar, das diese Verbindungsdrähte Anschlußstifte 27 einer Schaltungsplatte mit einem Anschlußstift einer anderen Schaltungsplatte oder einem an irgendeiner anderen Stelle gelegenen Anschlußstift eines elektronischen Geräts verbinden können.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsplattenkonstruktion ist klar, daß die Rechnerprogrammierung zur Plattenverdrahtung im wesentlichen gleich wie bei herkömmlichen Schaltungsplatten erfolgen kann und daß der Verlauf der Verbindungsdrähte ebenfalls im wesentlichen gleich wie bei herkömmlichen Schaltungsplatten sein kann. Nach dem Herstellen der durch mit Wicke!verbindungen angeschlossene Drähte gebildeten Verdrahtung und dem Niederdrücken der Verbindungsdrähte zur Schaltungsplattenoberfläche können die elektronischen Schaltungsbausteine in die Sockelbuchsen eingesteckt und dadurch die Schaltungsplatte fertiggestellt werden. Ss ist also möglich, die Verbindungsdrähte freizügig auf der Schaltungsplatte anzuordnen und gleichzeitig die elektronischen SchaItungsbausteine auf der gleichen

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ächaltungsplattenseite mittels Steckverbindungen montieren zu können. Dadurcn läßt sich eine größere Stapeldichte derartiger Schaltungsplatten erzielen. Bekanntlieh ist man ständig bestrebt, die Dichte von elektrischen Schaltungsverknüpfungen zu erhöhen, da man eine größtmögliche Anzahl solcher Verknüpfungen auf kleinstmöglichem Raum unterbringen möchte. Die erfindungsgemäße Anordnung bringt in dieser Hinsicht eine wesentliche Verbesserung.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur steckbaren Montage der Schaltungsbausteine auf Schaltungsplatten ohne Verwendung der herkömmlichen Isoliersockel sind die einzelnen Sockelbuchsen zwecks Verlötung mit einer Leiterebene oder Leiterbahn leicht zugänglich. Außerdem wird die Luftzirkulation für Kühlzwecke verbessert und die unter den Schaltungsbaustexnen und um diese herum liegenden Bereiche sind für Inspektions-, Reparatur- und Reinigungszwecke frei zugänglich.

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Claims

P Λ T E N T Λ S VJ Λ h T

DIPUINg-E-HOLESE:;

PHIIIPPINE-WELSEB-STBASSB 14 280 6^46

AUGSBURG

TELEFON 516475 TELEX 533 202 paiol d

Patentansprüche
f l.j Elektrische Schaltungsplatte, gekennzeichnet durch

a) eine Vielzahl von zweizeiligen Bohrungsanordnungen sowie eine Vielzahl von Bohrungen zur Aufnahme von Anschlußstiften für Wicke!verbindungen,

b) in mindestens einigen der Bohrungen der zweizeiligen Bohrungsanordnungen derart montierte Sockelbuchsen, daß die Buchsenöffnung jeweils oberhalb der einen Schaltungsplattenseite verläuft und ausmündet,

c) Anschlußstifte für Wickelverbindungen, die in mindestens einigen der Anschlußstiftbohrungen der Schaltungsplatte derart montiert sind, daß sie von der genannten einen Schaltungsplattenseite aus parallel zu den Sockelbuchsen nach oben ragen, und

d) auf der anderen Schaltungsplattenseite gebildete metallisierte Flächenbereiche zur Herstellung der gewünschten elektrischen Verbindungen zwischen Sockelbuehsen und Anschlußstiften.
2. Schaltungsplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verbindungsdrahten, die jeweils

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mit mindestens einem der Anscnlußstifte durcn Wickelverbindung verbunden sind.
3. Schaltungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsdrahte zwischen den jeweils miteinander zu verbindenden Anschlußstiften jeweils auf direktem Weg zwischen dazwischenliegenden weiteren Anschlußstiften und Sockelbuchsen hindurch verlaufen.
4. Schaltungsplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Verbindungsdrähte nahe der genannten einen Schaltungsplattenseite und unterhalb der offenen oberen Enden der Kontaktbuchsen verlaufen.
5. Schaltungsplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die, in mindestens einigen der genannten zweizeiligen Bohrungsanordnungen montierten Sockelbuchsen elektronische Schaltungsbausteine mit zweizeiliger Anschlußfahnenanordnung eingesteckt sind.
6. Schaltungsplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen denjenigen Sockelbuchsen, in welche elektronische Schaltungsbausteine eingesteckt sind, hindurchverlaufenden Verbindungsdrähte stets unterhalb dieser Schaltungsbausteine gehalten werden.

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7. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6_S dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstiftbohrungen der Sciialtungsplatte bzw. die Anschlußstifte jeweils in Reihen angeordnet sind, die parallel zu den zweizeiligen Bohrungsanordnungen bzw. zu den darin montierten Sockelbuchsen
verlaufen.
8. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen der genannten
zweizeiligen Bohrungsanordnungen jeweils durchgehend
metallisiert sind.
9. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte mehrere
Metallschichten aufweist, von denen mindestens eine
zwischen zwei Isolationsmaterialschichten eingebettet ist»
10. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Sockelbuchsen und der Anschlußstifte für Wicke!verbindungen mit
den metallisierten Flächenbereichen auf der genannten
anderen Schaltungsplattenseite verlötet sind»

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