DE10063801A1 - Leiterplattenanordnung für gedruckte Schaltungen mit elektronischen Bauelementen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung für gedruckte Schaltungen mit elektronischen Bauelementen. Eine erste Platine (7) trägt eine erste elektrische Teilschaltung (8); eine zweite Platine (7') trägt eine zweite elektrische Teilschaltung (8'). Die Platinen (7, 7') sind zur Bildung einer Gesamtschaltung (9) über eine Kontaktleiste miteinander verbunden, wobei ein Rand (17) einer Platine einen Teil der Kontaktleiste bildet. Zur Erzielung einer elektrisch leitenden, mechanisch stabilen Verbindung ist die Kontaktleiste am Rand (17) der Platine (7) als erster Kontaktkamm (2) mit aufeinanderfolgenden Vorsprüngen (4) und Ausnehmungen (5) ausgebildet. Am Rand (18) der anderen Platine (7') ist ein zum ersten Kontaktkamm (2) komplementär ausgebildeter zweiter Kontaktkamm (2') vorgesehen. Die Platinen (7, 7') sind etwa in einer Ebene liegend miteinander verbunden, wobei die Vorsprünge (4) des ersten Kontaktkamms (2') eingreifen und umgekehrt. Die Vorsprünge (4) sind jeweils in der Ausnehmung (5) unverlierbar festgehalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung für ge­ druckte Schaltungen mit elektronischen Bauelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, komplexe elektronische Schaltungen modular aufzubauen, wobei jeder Teilschaltung eine eigene Platine zugeordnet sein kann. Zur Bildung der Gesamtschaltung werden die Platinen miteinander mechanisch und elektrisch verbunden, wobei z. B. eine Hauptplatine eine Steckerbuchse trägt, in die ein als Steckerleiste ausgebildeter Rand einer anzuschließenden Platine eingesteckt wird. Derartige Steckverbindungen sind nicht nur in der PC-Technik ge­ läufig.

In der fertigenden Industrie werden Fertigungsstraßen meist von einer oder mehreren Steuerzentralen überwacht und ge­ steuert, wobei die Steuerzentrale über einen Bus mit den einzelnen peripheren Geräten verbunden ist. Das periphere Gerät wird z. B. über eine Leistungsendstufe und einen Bus­ adapter angesteuert.

Die peripheren Geräte werden von der Industrie als End­ geräte vertrieben, unabhängig davon, über welches Bussystem das Gerät anzusteuern ist. So bleibt zwar unabhängig vom Bussystem die Leistungsendstufe gleich; es sind jedoch geeignete Busadapter vorzuschalten. Diese werden mit be­ kannten Steckerleisten angeschlossen. Die Verbindung führt aber immer wieder zu Störungen, da sie mechanisch kaum be­ lastbar und elektrisch störanfällig ist. Daneben benötigt eine Steckerleiste nicht unerheblichen Platz, was das Bau­ volumen unerwünscht vergrößert. Wird zur Erzielung einer mechanisch festen Verbindung bei hoher elektrischer Kontaktsicherheit eine monolithische Platine gewählt, so muß für jedes Bussystem eine monolithische Platine mit einer Endstufe bereitgestellt werden, was sehr kosten- und bauteileaufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiter­ plattenanordnung für gedruckte Schaltungen mit elektro­ nischen Bauelementen anzugeben, die eine elektrisch sichere, mechanisch hochbelastbare Verbindung mit geringem Bauvolumen bildet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Den Rand der Platine zur Ausbildung eines Kontaktkammes mit aufeinanderfolgenden Vorsprüngen und Ausnehmungen auszu­ bilden, ist raumsparend und ermöglicht dennoch durch ent­ sprechend lange Ausgestaltung der Vorsprünge bzw. tiefe Ausgestaltung der Ausnehmungen großflächige Verbindungen. Die Platinen liegen etwa in einer Ebene, wobei die Vor­ sprünge des ersten Kontaktkammes in die Ausnehmungen des zweiten Kontaktkammes eingreifen und umgekehrt. Da ein Vor­ sprung in einer Ausnehmung unverlierbar gehalten ist, wird eine mechanische Verbindung geschaffen. Werden alle Vor­ sprünge in ihren Ausnehmungen unverlierbar fixiert, wird aus der Leiterplattenanordnung eine quasi monolithische Platine.

Der Kontaktkamm ist vorzugsweise Teil der gedruckten Schal­ tung der zusammenzufügenden Platinen, bildet somit gleich­ zeitig die elektrische Verbindung der beiden Teil­ schaltungen zur Gesamtschaltung. Da die Stärke des Kontakt­ kammes der Stärke der Platine entspricht, liegt die Bauhöhe der so gebildeten Kontaktleiste im Bereich der Bauteilhöhe; die Leiterplattenanordnung bleibt in der Bauhöhe niedrig und ist nur durch die Höhe der Bauteile bestimmt.

Tragen die Vorsprünge auf ihren Längsseiten je eine elek­ trische Kontaktbahn und sind die Längskanten der Platinen, insbesondere die Längskanten der Vorsprünge ergänzend kupferkaschiert, so ergibt sich bei der Verlötung nicht nur eine Verbindung auf der Flachseite der Platinen, sondern das Lot wird aufgrund der Randaufkupferung und der Kapillarwirkung des Lotes in den Spalt zwischen benachbarte Vorsprünge eintreten und eine großflächige Verbindung schaffen. Dadurch ist eine mechanisch sehr stabile Verbin­ dung geschaffen, die auch schwing-schock-stabil ist. Darüber hinaus ist aufgrund der großflächigen elektrischen Verbindung ein größerer Stromfluß möglich als bei einer einfachen Steckerausbildung. Ein Korrodieren der elek­ trischen Anschlüsse tritt nicht auf. Daneben kann - in Ab­ hängigkeit von der Länge des Randes - eine fast beliebige Kontaktanzahl erreicht werden; ein Kontaktkamm kann nicht nur auf der Schmalseite einer Platine, sondern alternativ auch an der Längsseite einer Platine ausgebildet werden, wodurch sich eine entsprechend größere Anzahl von Kontakt­ übergängen ausbilden läßt. Bevorzugt ist ein Kontaktkamm über die gesamte Länge des Platinenrandes ausgebildet.

Um die erfindungsgemäße Platinenverbindung vertauschsicher zu gestalten, können die Kontaktkämme mit einer Kodierung versehen sein. Hierzu ist es zweckmäßig, die Gestalt ein­ zelner Vorsprünge und Ausnehmungen an einer Platine ver­ schiedenartig zu gestalten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungs­ beispiel der Erfindung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Leiterplattenanordnung aus zwei Platinen mit elektrischen Teilschaltungen,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Leiterplatten­ anordnung in zusammengefügtem Zustand,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit III aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Leiterplattenanordnung 1 wird aus zwei zusammenzufügenden Platinen 7, 7' gebildet, die je­ weils eine elektrische Teilschaltung 8, 8' tragen. Jede Platine 7, 7' besteht aus einer isolierenden Tragplatte, die bevorzugt auf beiden Seiten kupferkaschiert ist. Auf jeder Seite ist eine gedruckte Schaltung ausgebildet, die zur Verbindung von auf den Platinen 7, 7' angeordneten elektronischen Bauteilen 16 wie Prozessoren, Speicher­ bausteine, Leistungsbausteine usw. dient. Zur Erzielung eines modulartigen Aufbaus ist z. B. die Teilschaltung 8 der ersten Platine 7 als Leistungsstufe gestaltet, während die Teilschaltung 8' der zweiten Platine 7' eine Steuer­ schaltung oder dgl. sein kann, welche die Leistungsstufe 8 z. B. mit einem steuernden Bus oder dgl. verbindet. Die modulartig gestalteten Einzelplatinen 7, 7' sind in ihrer Funktionalität derart ausgelegt, daß nach einem mecha­ nischen und elektrischen Zusammenfügen der beiden Platinen 7, 7' deren Teilschaltungen 8, 8' eine Gesamtschaltung 9 bilden.

Die Platinen 7, 7' der Leiterplattenanordnung 1 sind im wesentlichen rechteckig gestaltet, wobei sie im Auführungs­ beispiel an ihrer Schmalseite 3 über Kontaktkämme 2, 2' miteinander mechanisch und elektrisch verbunden sind.

Jeder Kontaktkamm 2, 2' besteht aus einer Reihe von Vor­ sprüngen 4, zwischen denen jeweils Ausnehmungen 5 begrenzt sind. Die in Längsrichtung des Platinenrandes 17, 18 ge­ messene Breite eines Vorsprungs 4 entspricht etwa der Breite einer Ausnehmung 5. Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, sind auf der Oberseite wie auf der Unterseite jeder Platine 7, 7' elektrische Leiterbahnen 6 ausgebildet, die sich in Fügerichtung 22 an den Längsrändern 14 der im wesentlichen rechteckigen Vorsprünge 4 erstrecken. Die Kupferkaschierung auf den Flachseiten der Platine wurde mittels Einfräsungen 21 aufgetrennt, so daß sich pro Vorsprung 4 auf jeder Flachseite der Platine 7, 7' je zwei Leiterbahnen 6 aus­ bilden. Durch das Zusammenfügen bilden die unmittelbar be­ nachbart liegenden Leiterbahnen nach Verlötung elektrische Kontaktwege 13 von der einen Platine 7 zur anderen Platine 7'.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist am Rand 17 der Platine 7 ein erster Kontaktkamm 2 mit in Längsrichtung des Randes 17 aufeinanderfolgenden Vorsprüngen 4 und Ausnehmungen 5 aus­ gebildet. Der Platinenrand 18 der zu verbindenden Platine 7' weist einen zweiten Kontaktkamm 2' auf, der komplementär zum ersten Kontaktkamm 2 ausgebildet ist. Wie aus Fig. 1 zu sehen, liegt jeweils ein Vorsprung 4 in Fügerichtung 22 ge­ nau einer Ausnehmung 5 gegenüber, so daß beim Zusammenfügen jeweils ein Vorsprung 4 in einer Ausnehmung 5 liegt, so wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Ausnehmung 5 ist im Bodenbereich gerundet ausgebildet, wodurch sich zwischen dem Ende des Vorsprungs 4 und dem Boden der Ausnehmung ein Spalt ausbildet, der auch nach dem Verlöten lotfrei ver­ bleibt und die elektrische Trennung der Leiterbahnen 6 sicherstellt.

Die beiden Platinen 7, 7' werden - etwa in einer Ebene liegend - miteinander verbunden, wobei die Leiterbahnen 6 der Kontaktkämme Teile der gedruckten Schaltung 8, 8' der Platine sind bzw. mit der gedruckten Schaltung elektrisch verbunden sind. Bevorzugt ist der Kontaktkamm 2, 2' ein­ teilig mit der Platine 7, 7' ausgebildet, so daß die Stärke des Kontaktkammes, d. h. die Stärke der Vorsprünge 4 der Stärke der Platine 7, 7' entspricht. Bevorzugt werden die Ausnehmungen in die kupferkaschierte Platine eingefräst, wobei die Vorsprünge 4 stehenbleiben. Zur Ausbildung der elektrischen Leiterbahnen 6 im Bereich der Kontaktkämme 2, 2' wird die Kupferkaschierung aufgefräst, aufgeätzt oder dgl.. Dadurch ergeben sich auf beiden Längsrändern der Vor­ sprünge 4 je eine elektrisch getrennte Kontaktbahn 6, wobei die Kontaktbahnen der beiden Platinenflachseiten durch Auf­ kupferung der Längskanten der Vorsprünge 4 elektrisch mit­ einander verbunden sein können. Die Aufkupferung der Längs­ kanten hat den Vorteil, daß beim Verlöten das Lot durch Kapillarwirkung auch in den Schlitz zwischen zwei Vor­ sprüngen 4 gelangt und eine mechanisch starke, elektrisch hochbelastbare Verbindung schafft. Vorteilhaft erfolgt die Verbindung in einem Wellenlötbad automatisiert.

Um ein fehlerhaftes Zusammenfügen nicht angepaßter Platinen zu vermeiden, werden die Kontaktkämme kodiert. Hierzu können die Vorsprünge 4 und/oder die Ausnehmungen 5 ganz oder teilweise mit Hinterschneidungen versehen sein, ko­ nisch zulaufen oder von der Fügerichtung abweichende Ver­ läufe der Längsränder aufweisen.

Claims (12)

1. Leiterplattenanordnung für gedruckte Schaltungen mit elektronischen Bauelementen, wobei eine erste Platine (7) eine erste elektrische Teilschaltung (8) und eine zweite Platine (7') eine zweite elektrische Teil­ schaltung (8') trägt und die Platinen (7, 7') zur Bil­ dung einer Gesamtschaltung (9) über eine Kontaktleiste miteinander verbunden sind, wobei ein Rand (17) einer Platine einen Teil der Kontaktleiste bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktleiste am Rand (17) der Platine (7) als erster Kontaktkamm (2) mit aufeinanderfolgenden Vorsprüngen (4) und Ausnehmungen (5) ausgebildet ist, daß am Rand (18) der anderen Platine (7') ein zum ersten Kontaktkamm (2) komplemen­ tär ausgebildeter zweiter Kontaktkamm (2') vorgesehen ist, daß die Platinen (7, 7') etwa in einer Ebene liegend miteinander verbunden sind, wobei die Vor­ sprünge (4) des ersten Kontaktkamms (2) in die Aus­ nehmungen (5) des zweiten Kontaktkamms (2') eingreifen und umgekehrt, und daß ein Vorsprung (4) in einer Aus­ nehmung (5) unverlierbar gehalten ist.

2. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkamm (2, 2') Teil der gedruckten Schaltung der Platine (7, 7') ist.

3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkamm (2, 2') einteilig mit der Platine (7, 7') ausgebildet ist.

4. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke (11) des Kontaktkammes der Stärke (12) der Platine (7, 7') ent­ spricht.

5. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (4) auf seinen beiden Längsseiten (14) je eine elektrisch ge­ trennte Kontaktbahn (6) trägt.

6. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsrand (17, 18) der Platine, insbesondere die Längsränder (14) der Vor­ sprünge (4) aufgekupfert sind.

7. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkämme (2, 2') miteinander verlötet sind.

8. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkämme (2, 2') kodiert sind.

9. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) und/oder Ausnehmungen (5) Hinterschneidungen aufweisen.

10. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) etwa rechteckig ausgebildet sind und ihre Längskanten (14) Fügekanten bilden, die in Fügerichtung (22) verlaufen.

11. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Kontaktkamm (2, 2') über die ganze Länge des Platinenrandes (17, 18) erstreckt.

12. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialtrennung durch mittels Auffräsen hergestellter Schlitze (21) gebildet ist.