DE29920597U1 - Leiterplatten mit Aussparungen am Rand - Google Patents

Leiterplatten mit Aussparungen am Rand

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Description

Beschreibung Leiterplatten mit Aussparungen am Rand
Soll eine Vielzahl von z.B. gleichgroßen, rechteckigen Leiterplatten (1) gleicher Dicke {Zeichnung 1, Draufsicht) mit je zwei elektrischen Polen (2) sowohl mechanisch auf einer gemeinsamen Trägerplatte aus Isoliermaterial (3) befestigt (z.B. durch Schrauben) als auch gleichzeitig elektrisch untereinander verbunden werden, so sind dafür üblicherweise mindestens zwei Befestigungs-Elemente (4) pro Leiterplatte erforderlich, die sich irgendwo auf der Fläche der Leiterplatte befinden. Außerdem wird für die einpolige elektrische Verbindung je zweier Leiterplatten zusätzlich noch mindestens ein elektrisches Verbindungselement (5) (Blechstreifen, Draht etc.) pro Leiterplatte benötigt.
Die Mängel der bisher bekannten Ausführungen:
1. Pro Leiterplatte werden für die mechanische Befestigung sowie für die elektrische Verbindung der Leiterplatten mindestens zwei Befestigungselemente (4) benötigt.
2. Da die zwei Befestigungs-Elemente sich irgendwo auf der Fläche der Leiterplatte befinden, wird dadurch die vorhandene Nutzfläche für die Belegung der Leiterplatte mit elektrischen Bauteilen wesentlich verkleinert.
3. Für die einpolige elektrische Verbindung zweier Leiterplatten untereinander ist pro Leiterplatte noch zusätzlich ein elektrisches Verbindungs-Element (5) erforderlich.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, je zwei Leiterplatten sowohl mechanisch mit einer Trägerplatte als auch gleichzeitig elektrisch untereinander mit nur einem einzigen Befestigungs-Element zu verbinden, so dass die vorhandene Nutzfläche für die Belegung mit Bauteilen nicht wesentlich verkleinert wird und außerdem das bisher notwendige elektrische Verbxndungsselement (5) überflüssig wird.
GM, Dieter St.o*cteh, Ite;Li;^rp2at&£h.™J.t;:AÜss;pariin,€je.4# am Rand
Zur erfindungsgemäßen Lösung (Zeichnung 2: Draufsicht, Zeichnung 3: Detail von Zeichnung 2, Zeichnung 4: Längsschnitt von Zeichnung 3) werden die Leiterplatten (z.B. rechteckige Leiterplatten derselben Länge a) (1) am Rand mit (z.B. halbkreisförmigen) Aussparungen (6) (mit demselben Durchmesser d) ("Halblöcher") versehen. Die Halblöcher (6) sind dicht umgeben von elektrisch leitfähigen Kontakt-Flächen (z.B. halbringförmig) (7), die mit den elektrischen Polen (2) der auf der jeweiligen Leiterplatte befindlichen elektrischen Schaltung verbunden sind und sich je nach der elektrischen Funktion der Leiterplatte auf der Unterseite (8), der Oberseite (9) oder auf beiden Seiten der Leiterplatte befinden können (Zeichnung 4). Auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte (3) werden auf einer Geraden im Abstand a der Leiterplattenlängen (Rastermaß) elektrisch leitfähige Befestigungs-Elemente (4) (z.B. Schrauben mit demselben Durchmesser d der Aussparungen mit Befestigungs-Muttern (10)) angebracht. Die Leiterplatten (1) werden mit ihren Halblöchern (6) so zwischen die Schrauben (4) auf die Befestigungs-Muttern (10) dicht aneinander gelegt, dass die Halblöcher (6) mit ihren Kontakt-Flächen (7) die Schrauben {4) berührend umschließen. Für den eigentlichen Klemm-Vorgang (Zeichnung 4) wird auf jede Schraube (4), auf der sich die Befestigungs-Mutter (10) sowie die Leiterplatten (1) befinden, bei diesem Beispiel eine Klemm-Mutter (11) geschraubt, die:
1. alle möglichen vier Kontakt-Halbringe (7),
2. die Befestigungs-Mutter (10),
3. die Schraube (4),
4. die Klemm-Mutter (11)
elektrisch untereinander sowie die beiden nebeneinander liegenden Leiterplatten (1) mechanisch mit der Trägerplatte (3) verbindet, und zwar ohne Verwendung eines zusätzlichen elektrischen Verbindungs-Elementes (5).
Pro Leiterplatte wird bei der erfindungsgemäßen Lösung nur ein einziges Befestigungs-Element (Schraube (4) mit Befestigungs-Mutter (10) und Klemm-Mutter (H)) benötigt. (Lediglich die Leiterplatten an den beiden Enden jeder Reihe benötigen nach wie vor noch je ein weiteres Befestigungs-Element.)
GM, Dieter SfcjMfch, J|^y^rßiattetoJmit:Äöteiparintrei am Rand
Beispiel 1: Elektronisches Baukasten-System im Rastermaß
Auf quadratischen Leiterplatten mit einer Kantenlänge a von z.B. 3 cm (14) (Zeichnung 6: Draufsicht) befinden sich entweder elektronische Bauelemente, z.B. ein Widerstand (15) oder ein Kondensator (16), deren Drähte über Leiterbahnen (17) in Kontakt-Halbringen (7) an halbkreisförmigen Aussparungen in den Seitenmitten der Leiterplatten (6) enden, oder die Leiterplatten sind nur mit Leiterbahnen versehen (18), die ebenfalls in Kontakt-Halbringen an den halbkreisförmigen Aussparungen enden und zur übersichtlichen elektrischen Verbindung der Bauteil-Leiterplatten untereinander dienen.
Damit alle Leiterplatten in diesem Baukasten-System an beliebigen Stellen im Rastermaß der Trägerplatte in allen vier möglichen Richtungen eingesetzt werden können, sind in diesem Fall alle Leiterplatten an jeder der vier Seiten-Mitten mit halbkreisförmigen Aussparungen versehen. Die Trägerplatte ist aus demselben Grund an allen möglichen Befestigungs-Stellen im Rastermaß aller vier Halblöcher der quadratischen Leiterplatten mit Befestigungs-Schrauben versehen (4) (Die Befestigungs-Muttern auf den Befestigungs-Schrauben sind der Übersichtlichkeit wegen in der Zeichnung 6 nicht mit eingezeichnet, wohl aber in Zeichnung 4).
Je nach der elektrischen Funktion der einzelnen Bauteil-Leiterplatten gibt es zwei, drei (19) oder vier (20) elektrische Pole mit Kontakt-Halbringen.
Bei Leiterplatte (20) handelt es sich z.B. um eine elektrische Brücken-Verbindung mit Kontakt-Flächen an allen vier Seitenmitten, die sich sogar auf zwei verschiedenen Ebenen befinden. Die vertikale Leitung (21, schwarz) liegt mit ihren Kontakt-Halbringen auf der Oberseite der Leiterplatte, die horizontale Leitung (22, weiß) liegt mit ihren Kontakt-Halbringen dagegen auf der Unterseite der Leiterplatte.
Die einzelnen Leiterplatten werden nach einem elektrischen Schaltplan zwischen die Befestigungs-Schrauben (4) (Zeichnung 6) auf die Befestigungs-Muttern (10) (Zeichnung 4) gelegt und mit Klemm-Muttern (11) befestigt.
GM, Dieter StoTCh, LKJLt£rp2at:fen.«4i>Ajjfes-parin^eÄ# am Rand
Wenn mehrere oder größere Bauteile nicht auf die quadratische Standard-Leiterplatte mit der Kantenlänge a passen, gibt es größere rechteckige oder quadratische Leiterplatten, die ganzzahlige Vielfache der quadratischen Standard-Leiterplatte sind mit entsprechend vielen Aussparungen und Kontakt-Halbringen, z.B. eine Dreifach-Platte (23), so dass diese Sonder-Leiterplatten ebenfalls in das Rastermaß der Befestigungs-Schrauben auf der Trägerplatte passen.
Beispiel 2, Solar-Module:
Flächendeckende Anordnung von z.B. gleichgroßen, rechteckigen Solar-Modulen mit Aussparungen und elektrischen Kontakt-Flächen in der Mitte jeder Schmalseite, die mit dem (+)Pol bzw. dem (-)Pol des Solarmoduls elektrisch verbunden sind und in Reihen auf parallelen Geraden, die voneinander den Abstand &rgr; haben, auf einer isolierenden Trägerplatte (z.B. Hauswand) so angeordnet sind, dass sich die elektrischen Spannungen der einzelnen Solar-Module in der Reihe addieren (Reihen-Schaltung). An den beiden Enden von nebeneinander liegenden Reihen kann man durch Metallstreifen der Länge &rgr; mit Halblöchern an den Mitten ihrer Schmalseiten, die in Form und Größe zu den Befestigungs-Elementen passen, die Pole so verbinden, dass sich die Einzel-Stromstärken der Reihen addieren (Parallel-Schaltung). Auf diese Weise kann man auf einer gegebenen Fläche Solar-Module elektrisch untereinander so kombinieren, dass optimale elektrische Strom-Spannungs-Kombinationen erreicht werden.
Beispiel 3: Körper mit ebenen Unterseiten
Bei der beschriebenen Verbindungstechnik sind anstelle von Leiterplatten gleicher Dicke auch anders geformte Körper möglich, bei denen nur die Unterseite eben ist.
Wenn eine Klemme (Klemm-Mutter (H)) (Zeichnung 4) an der Oberseite (9) der Körper (1) ästhetisch stören würde oder aus anderen Gründen unpraktisch wäre, wird die Aussparung (6) nicht durchgehend von der Unterseite (8) bis zur Oberseite (9) ausgeführt (Zeichnung 5), sondern endet an irgendeiner Stelle dazwi-
GM, Dieter Stortiu, Leiter &rgr;>3^&iacgr;;&bgr;&eegr;..&Mgr;&aacgr;,^.;&Agr;&&eacgr; spar i*ru|erf ^ am Rand
sehen (12). In diesem Fall erfolgt die Klemmung im Innern der Aussparungen (6) von der Seite auf das Befestigungs-Element (4) durch geeignete elektrisch leitfähige, elastische Klemmen (z.B. Stahldraht, Federblech etc.) (13), die mit dem jeweiligen Körper mechanisch verbunden (z.B. durch Kleben) sowie mit der elektrischen Schaltung auf dem jeweiligen Körper elektrisch verbunden (z.B. verlötet) sind; diese mechanischen Klemmen haben hierbei gleichzeitig die Funktion der elektrisch leitfähigen Kontakt-Flächen. Die Befestigungs-Elemente (4) besitzen in diesem Fall geeignete Riefen, die in Form und Größe zu den Klemmen (Stahldrähten) passen und das Abziehen der Körper nach oben von der Trägerplatte weg erschweren bzw. verhindern.
Beispiel 4: Nur mechanische Befestigung von Körpern ohne elektrische Funktion (z.B. Haus-Fassaden-Elemente):
Die beschriebene Verbindungs-Technik kann auch vorteilhaft eingesetzt werden in Fällen, bei denen keine elektrische Funktion vorhanden ist, sondern eine rein mechanische Befestigung von dickeren plattenförmigen Körpern (z.B. Haus-Fassaden-Elementen) auf einer Trägerplatte (z.B. Hauswand) ohne Beeinträchtigung der Ästhetik durch sichtbare Klemm-Elemente erwünscht ist. In diesen Fällen erfolgt die Befestigung wie in Beispiel 4 (Zeichnung 5) beschrieben. Hierbei können die Befestigungs-Elemente (4), die Klemmen (Kontakt-Elemente) (13) sowie die Trägerplatte (3) aus beliebigem Material bestehen.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass bei der mechanischen Befestigung sowie elektrischen Verbindung von Leiterplatten in einer Ebene pro Leiterplatte nicht wie üblich mindestens zwei Befestigungs-Elemente (4) benötigt werden, sondern nur ein einziges mit dementsprechend halbierten Kosten. Außerdem entfallen die Kosten für das sonst erforderliche elektrische Verbindungs-Element (5) pro Leitung komplett. Da mit der beschriebenen Verbindungs-Technik natürlich auch mehrere Leitungen pro Leiterplatte verbunden werden können, vergrößert sich der Kostenvorteil mit wachsender Leitungszahl noch weiter.
GM, Dieter Stotbh., Lfci^eY^atten^mi^Aussparun^ert^ am Rand
In den Zeichnungen verwendete Nummern:
1 - Leiterplatte bzw. Körper
2 - elektrischer Pol
3 - Trägerplatte
4 - Befestigungs-Element (Schraube)
5 - elektrisches Verbindungs-Element (Blech)
6 - Aussparung (halbkreisförmig)
7 - elektrische Kontakt-Fläche, Kontakt-Halbring
8 - Unterseite der Leiterplatte
9 - Oberseite der Leiterplatte
10 - Befestigungs-Mutter mit Auflagefläche für die Kontakt-Flächen auf der Unterseite der Leiterplatten
11 - Klemm-Mutter
12 - Endstelle der Aussparung im Innern der Leiterplatte
13 - elastische Klemme (Stahldraht) im Innern der Aussparung
14 - quadratische Leiterplatte
15 - Widerstand
16 - Kondensator
17 - Leiterbahn
18 - Leiterbahn-Platte
19 - Leiterplatte mit drei Polen
2 0 - Brücke, Leiterplatte mit vier Polen, wovon zwei auf der Oberseite und zwei auf der Unterseite liegen
21 - vertikale Leitung der Brücke auf der Oberseite (schwarz)
22 - horizontale Leitung der Brücke auf der Unterseite (weiß)
23 - Dreifach-Platte für mehrere bzw. größere Bauteile
GM, Dieter Stbrqtu
am Rand

Claims (5)

1. Leiterplatten mit Aussparungen am Rand, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Leiterplatten (1) (Zeichnung 2) in einer Ebene über einer Trägerplatte (3) so nebeneinander liegen, dass ihre jeweiligen Aussparungen (6), die von elektrisch leitfähigen Kontakt-Flächen (7) als elektrischen Polen der auf der betreffenden Leiterplatte befindlichen Bauteile dicht umgeben sind, ein beiden Leiterplatten gemeinsames, mit der Trägerplatte fest verbundenes, Befestigungs-Element (4) berührend umschließen, wobei die elektrischen Kontakt-Flächen (7) beider Leiterplatten durch herkömmliche Technik an das gemeinsame Befestigungs-Element (4) geklemmt und damit die beiden Leiterplatten sowohl mit der Trägerplatte mechanisch als auch gleichzeitig untereinander elektrisch verbunden werden.
1. 1.1 Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche von zwei nebeneinander liegenden Aussparungen (6) dieselbe Form und Größe hat wie die Querschnitts-Fläche des gemeinsamen Befestigungs-Elementes (4).
2. 1.2 Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontakt-Flächen (7) auf:
1. 1.2.1 der Unterseite (8),
2. 1.2.2 der Oberseite (9),
3. 1.2.3 auf beiden Seiten (8) u. (9) der Leiterplatten (1) befinden.
3. 1.3 Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungs-Elemente (4):
1. 1.3.1 elektrisch leitfähig sind,
2. 1.3.2 oberhalb der Trägerplatte (3) eine Auflagefläche (10) für die Kontakt-Flächen (7) besitzen, die sich auf der Unterseite (8) der Leiterplatten (1) befinden,
3. 1.3.3 Schrauben (4) sind, die von unten durch Bohrlöcher gesteckt werden, die sich in der Trägerplatte (3) befinden, und von oben mit einer Mutter (10) befestigt werden.
4. 1.4 Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmungen durch Druck von oben auf die Oberfläche der Leiterplatten (1) (Zeichnung 4):
1. 1.4.1 durch Festziehen einer Mutter (11) auf einer Schraube (4) als Befestigungs-Element,
2. 1.4.2 durch Drücken einer Klemme auf das Befestigungs-Element (4) nach unten erfolgt.
5. 1.5 Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (3) elektrisch nicht leitfähig ist.
2. Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten Elemente für ein elektronisches Baukasten-System im Rastermaß sind (Zeichnungen 6, 4 u. 3), auf denen entweder elektronische Bauelemente (15) oder nur Leiterbahnen (18) (als Verbindungs-Elemente) angebracht sind.
1. 2.1 Leiterplatten nach Schutzanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten
1. 2.1.1 quadratisch und gleich groß sind (14),0
2. 2.1.2 an allen vier Seitenmitten halbkreisförmige Aussparungen aufweisen (6),
3. 2.1.3 je nach ihrer elektrischen Funktion an zwei, drei (19) oder vier (20) Aussparungen halbringförmige Kontakt-Flächen aufweisen.
2. 2.2 Leiterplatten nach Schutzanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungs-Elemente Schrauben (4) mit Muttern (10) u. (11) sind.
3. 2.3 Leiterplatten nach den Schutzansprüchen 2, 2.1.1 u. 2.1.2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der vier Aussparungen (6) einer Leiterplatte (14) die Grundform für ein Raster-System von Punkten auf der Trägerplatte (3) bildet, an denen die Befestigungs- Elemente (4) flächendeckend angebracht sind.
4. 2.4 Leiterplatten nach den Schutzansprüchen 2 und 2.1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zu den quadratischen Leiterplatten (14) spezielle rechteckige (23) oder quadratische Leiterplatten gibt, die ganzzahlige Vielfache der Leiterplatte nach Schutzanspruch 2.1 sind mit entsprechend vielen Aussparungen (6) und Kontakt-Flächen (7), so dass auch sie in das Rastermaß der Befestigungs-Elemente (4) auf der Trägerplatte (3) passen.
3. Leiterplatten nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten Solar-Module sind.
1. 3.1 Leiterplatten nach Schutzanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
1. 3.1.1 die Solar-Module rechteckig sind,
2. 3.1.2 jedes Solar-Modul an den Mitten zweier gegenüber liegender Seiten Aussparungen aufweist,
3. 3.1.3 die Aussparungen mit elektrischen Kontakt-Flächen versehen sind, die mit den Polen (+) bzw. (-) des Solar-Moduls elektrisch verbunden sind,
4. 3.1.4 die Befestigungs-Elemente auf der Trägerplatte auf parallelen Geraden, die voneinander den Abstand p haben, entsprechend den Aussparungen in Reihen angeordnet sind,
5. 3.1.5 die Solar-Module zur Spannungs-Addition in einer Reihe hintereinander geschaltet werden können (Reihen- Schaltung),
6. 3.1.6 es zur Parallel-Schaltung von Solar-Modul-Reihen an den Enden einer Reihe Metallstreifen der Länge p gibt, die an ihren Schmalseiten Aussparungen besitzen, deren Form und Größe zu den Befestigungs-Elementen der Solar-Module passen.
4. Leiterplatten nach den Schutzansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass
1. 4.1 anstelle der Leiterplatten Körper mit ebenen Unterseiten verwendet werden (Zeichnung 5),
2. 4.2 die Aussparungen von der Unterseite (8) der Körper:
1. 4.2.1 bis zur Oberseite (9),
2. 4.2.2 bis zu einer Stelle (12) zwischen der Unterseite (8) und der Oberseite (9) reichen.
3. 4.3 anstelle der Kontakt-Flächen (7) elektrisch leitfähige, elastisch federnde Kontakt-Elemente (13):
1. 4.3.1 Stahldrähte (13),
2. 4.3.2 Federbleche verwendet werden, die mechanisch mit dem jeweiligen Körper (1) und elektrisch mit den darauf befindlichen Bauelementen verbunden sind und bei denen der Klemm-Druck seitlich auf das Befestigungs-Element (4) erfolgt, das in diesen Fällen Riefen aufweist, die in Form und Größe zu den Kontakt-Elementen (13) passen.
5. Leiterplatten nach den Schutzansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Platten bzw. Körper als auch die Befestigungselemente keine elektrische Funktion haben, sondern die Platten bzw. Körper nur mechanisch auf der Trägerplatte befestigt werden.
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