DE10131431C1 - Gehäuse für eine Leiterplatte - Google Patents
Gehäuse für eine LeiterplatteInfo
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Abstract
Es wird ein Gehäuse für eine Leiterplatte vorgeschlagen, wobei in einer Gehäusewand (2) ein elektrisch leitendes Verbindungselement (3) eingebttet ist. Die Leiterplatte wird gegen ein elastisches Lager (4) gedrückt, wobei das elastische Lager (4) einen elektrisch leitenden Bereich (5) enthält. Durch den elektrisch leitenden Bereich (5) wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement (3) und einem elektrischen Anschluss auf der Leiterplatte (1) hergestellt.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Gehäuse für eine Leiter
platte nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Es
sind bereits Gehäuse für Leiterplatten bekannt, die elekt
risch isolierende Gehäusewände aufweisen. In die elektrisch
isolierenden Gehäusewände sind als elektrisch leitende Ver
bindungselemente sogenannte Einlegeteile eingebracht. Bei
den Einlegeteilen handelt es sich um gestanzte Metallbleche,
durch die elektrische Verbindungen zwischen dem Inneren und
dem Äußeren des Gehäuses hergestellt werden. Üblicherweise
werden die Gehäuse durch Spritzguss gefertigt, wobei die
Einlegeteile dabei von dem spritzgegossenen Material einer
Gehäusewand vollständig umschlossen werden.
DE 91 04 432 U1 zeigt ein wannenförmiges Gehäuse (6) in dem eine Leiterplatte - (1) angeordnet
ist. Die eine Seite der Leiterplatte (1) wird auf Gehäusefortsätzen, den sogenannten
Abstützvorrichtungen (3, 3a), mit Rastenhaken (4) arretiert. Die gegenüberliegende Seite der
Leiterplatte (1) wird unter die Rastnasen (5) geschoben und stützt sich, wie aus den Fig. 1-4 zu
entnehmen ist, auf kammartig angeordnete Stege der Anschlussleiste (8) ab. Zwischen den Stegen
befinden sich Federkontakte (9), die die Leiterplatte (1) elektrisch verbinden.
In der DE 31 16 410 C2 wird eine elektronische Baueinheit mit einer ersten Leiterplatte (30) und
einer zweiten Leiterplatte (40) beschrieben. Die beiden Leiterplatten werden über eine
Befestigungseinrichtung in der Mitte des Gehäuses fest miteinander verbunden. Die äußeren Seiten
der Leiterplatte werden in Ausnehmungen (26, 28) des Gehäuses (14) aufgenommen.
Die DE 36 42 354 A1 zeigt ein elektronisches Anzeigegerät mit einer trennbaren elektrischen
und mechanischen Verbindung. Hierbei dient ein mit Leitelementen versehender Silikon-Kautschuk-
Block (10) als elektrische Verbindung zwischen der Kontaktspitze (12) des Halters (5) und den
Kontakten (11) des Anzeigegeräts (1). Die mechanische Befestigung des Anzeigegeräts (1) erfolgt,
indem die Leiste (4) des Anzeigegeräts (1) unter den Randbereich (7) des Halters (5) greift und ein
Vorsprung (8) am Halter (5) in einen am Anzeigegerät (1) vorhandenen Spalt (9) eingreift. Durch
dieses Vorgehen sind Anzeigegerät und Halter starr miteinander verbunden.
In der DE 36 33 626 C2 wird ein Innenteil (8) in ein Gehäuse (1) eingeschoben und verrastet,
wobei die Kontakte (3, 4) gegen Leitgummis gedrückt werden und so den elektrischen Kontakt
sicherstellen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, handelt es sich hierbei um eine Vielzahl von Kontakten
und somit auch um eine Vielzahl von einzusetzenden Leitgummis.
In der DE 35 30 827 A1 werden Leitgummis gezeigt, die eine Leiterplatte (1) und eine
rechtwinklig dazu stehende Flüssigkristallzelle (2) miteinander verbinden. Die Leiterplatte (1) ist über
Schrauben (19) mit einer Halterung befestigt. Wie in der Beschreibung Spalte 3, Zeile 14 bis 15
beschrieben, sind die Leitgummis als Stab mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Gehäuse mit den Merkmalen des unabhän
gigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ei
ne elastische Lagerung der Leiterplatte bewirkt wird. Durch
diese elastische Lagerung wird die Leiterplatte besonders
schonend gelagert. Insbesondere wird durch diese Form der
Lagerung erreicht, dass Beschleunigungskräfte, die bei
spielsweise beim Fall des Gehäuses auf einen Betonboden auftreten
können, sich nicht unmittelbar auf die Leiterplatte
übertragen. Es wird so eine besonders sichere Anordnung der
Leiterplatte im Gehäuse erreicht.
Weitere Weiterbildungen und Verbesserungen ergeben sich
durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Besonders
einfach wird das Lager als plattenförmiges Element ausge
führt, wobei sich die leitenden Bereiche von einer Ober- zu
einer Unterseite des plattenförmigen Lagers erstrecken. Be
sonders einfach wird das Lager durch eine Abfolge von iso
lierenden und leitenden Streifen ausgebildet. Eine große
Dichte von leitenden Bereichen ergeben sich, wenn diese auf
der Ober- und Unterseite jeweils vollständig vom isolieren
den Material umgeben sind. Um einen ausreichenden Druck der
Leiterplatte gegen das Lager zu gewährleisten, wird beson
ders einfach ein isolierendes Gegendruckelement vorgesehen.
Weiterhin kann der Druck der Leiterplatte auf das Lager auch
durch Rastelemente erzielt werden, die im Lager selbst ein
gebettet sind. Das Lager kann zusätzlich so ausgebildet
sein, dass auch eine seitliche Führung der Leiterplatte be
wirkt wird. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße
Gehäuse, wenn auf der Leiterplatte mikromechanische Elemente
vorgesehen sind, die durch eine Beschleunigung ausgelenkt
werden können. Da die entsprechend ausgebildeten Lager auch
selbständiges Handelsgut sein können, sollte sich ein weite
rer Anspruch nur auf das Lager zur Anwendung in einem der
zuvor beanspruchten Gehäuse richten.
Ausführungsbeispiele der beanspruchten Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 und 2 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses im nicht zu
sammengebauten und im zusammengebauten Zustand, Fig. 3
und 4 Aufsichten auf erfindungsgemäße Lager, Fig. 5 und 6
weitere Ausführungsbeispiele anhand von Querschnitten durch
zusammengebaute Gehäuse.
In den Fig. 1 und 2 wird jeweils ein Querschnitt durch
ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit einer Leiterplatte ge
zeigt. In der Fig. 1 sind die einzelnen Elemente auseinan
dergezogen (sogenannte Explosionsdarstellung), wodurch die
einzelnen Elemente und deren Anordnung zueinander verdeut
licht wird. In der Fig. 2 wird ein Querschnitt durch das
erfindungsgemäße Gehäuse im zusammengebauten Zustand ge
zeigt.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Leiterplatte 1 gezeigt, die
in ein Gehäuse, beispielsweise das Gehäuse eines elektroni
schen Steuergeräts, eingebracht wird. Als Leiterplatte 1
werden hier alle elektrisch isolierenden Träger von Leiter
bahnen verstanden, auf denen Halbleiterschaltkreise angeord
net werden können. Neben den Leiterplatten aus Kunststoff
mit oberflächlichen Kupferleiterbahnen sollen hier unter den
Leiterplatten 1 auch keramische Substrate verstanden sein,
auf denen mit Dickfilmtechnik Leiterbahnen aufgebracht sind.
Weiterhin können die Leiterplatten 1 auch mehrere Verdrah
tungsebenen übereinander aufweisen, wobei dann einzelne Lei
terbahnen im Inneren der Leiterplatte 1 vorgesehen sind.
Weiterhin sind auf den Leiterplatten 1 integrierte Schalt
kreise und ggf. Sensorelemente, beispielsweise mikromechani
sche Sensorelemente vorgesehen. Die Fertigung derartiger
Leiterplatten erfolgt in der Regel separat von den sonstigen
Komponenten des Gehäuses, d. h. es erfolgt als letzter Her
stellungsschritt ein Zusammenbau aller Komponenten.
Das Gehäuse wird hier schematisch durch einen Gehäuseboden 2
und einen Gehäusedeckel 8 dargestellt. Es sind jedoch auch
andere Formen von Gehäusewänden, beispielsweise auch seit
lich, vorstellbar. In einem der Gehäusewände, nämlich dem
Gehäuseblock 2 ist hier ein elektrisch leitendes Verbin
dungselement 3 eingebracht, welches üblicherweise auch als
Einlegeteil bezeichnet wird. Der Gehäuseboden 2 besteht aus
einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem
thermoplastischen Kunststoff. Das elektrische Verbindungs
element 3 besteht üblicherweise aus Metall. Die Herstellung
eines derartigen Gehäusebodens erfolgt üblicherweise durch
Spritzguss eines thermoplastischen Kunststoffes in eine
Form, wobei in die Form ein Blechteil 3 eingelegt wird, wel
ches aus einem Metallblech herausgestanzt ist. Das elekt
risch leitende Verbindungselement 3 wird daher oft auch als
Einlegeteil bezeichnet. Die Funktion dieses elektrischen
Verbindungselements 3 besteht darin, eine Kontaktierung zwi
schen dem Inneren des Gehäuses und der Außenwelt herzustel
len.
Zwischen dem Gehäuseboden 2 und der Leiterplatte 1 wird nun
erfindungsgemäß ein elastisches Lager 4 vorgesehen. In der
Fig. 1 ist das elastische Lager 4 als plattenförmiges Ele
ment ausgebildet, was ja bei den üblicherweise plattenförmi
gen Leiterplatten 1 eine vernünftige Form für ein derartiges
Lager darstellt. Es sind jedoch auch beliebige andere Formen
vorstellbar, insbesondere wenn auch die Form der Leiterplat
ten 1 variieren.
Das elastische Lager 4 besteht aus einem elastisch verform
baren Kunststoff, beispielsweise einem gummiartigen Materi
al. Üblicherweise sind derartige elastische Kunststoffe e
lektrisch isolierend, wobei jedoch durch Zusatz von leiten
den Materialien, beispielsweise Russ oder Metallpartikeln
auch leitende Bereiche ausgebildet werden können. Diese leitenden
Bereiche sind jedoch nach wie vor elastisch verform
bar. In den Fig. 1 und 2 weist das elastische Lager 4 so
wohl elektrisch isolierende Bereiche 6 wie auch elektrisch
leitende Bereiche 5 auf. Die elektrisch leitenden Bereiche 5
verbinden dabei die Ober- und Unterseite des Lagers 4. Die
Funktion dieser leitenden Bereiche 5 besteht darin, eine e
lektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Verbindungs
element 3 und der Leiterplatte 1 herzustellen. Dazu ist wie
in der Fig. 1 zu erkennen ist, das leitende Verbindungsele
ment 3 im Bereich des Bodens so ausgebildet, dass es ein we
nig über den Gehäuseboden 2 heraus ragt. Wenn nun das Lager
4 gegen den Boden des Gehäusebodens 2 gedrückt wird, so wird
ein elektrischer Kontakt zwischen dem Verbindungselement 3
und dem leitenden Bereich 5 des elastischen Lagers 4 herge
stellt.
Wie in der Fig. 2 zu erkennen ist, liegt die Leiterplatte 1
unmittelbar auf dem elastischen Lager 4 und somit auch auf
dem elektrisch leitenden Bereich 5 auf. Durch einen entspre
chenden Kontakt 21 auf der Unterseite der Leiterplatte 1
kann dann ein elektrischer Kontakt zwischen dem leitenden
Bereich 5 und entsprechenden Leiterbahnen auf der Leiter
platte 1 hergestellt werden. In der Fig. 2 ist dieser Kon
takt 21 gegen den leitenden Bereich gepresst und daher in
der Seitenansicht nicht mehr zu erkennen.
Um einen ausreichenden elektrischen Kontakt zwischen dem
leitenden Bereich 5 und dem Verbindungselement 3 bzw. dem
Kontakt 21 auf der Leiterplatte 1 sicher zustellen, wird
weiterhin vorgesehen, dass die Leiterplatte 1 gegen das La
ger 4 gedrückt wird. Um diesen Druck auf die Leiterplatte 1
zu erzeugen, ist in den Fig. 1 und 2 ein Gegendruckele
ment 7 und ein Gehäusedeckel 8 vorgesehen. Der Gehäusedeckel
8 wird mit dem Gehäuseboden 2 durch Kleben, Schweissen oder
mechanische Mittel verbunden. Das Gegendruckelement 7 ist
aus einem isolierenden Material ausgebildet, welches eben
falls elastisch verformbar ist. Es ist von seiner Dicke so
ausgebildet, dass der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel 8
und der Oberseite der Leiterplatte 1 geringfügig geringer
ist als die Dicke des Gegendruckelements 7. Wenn, wie in den
Fig. 1 und 2 gezeigt wird, das Gegendruckelement 7 zwi
schen dem Gehäusedeckl 8 und der Oberseite der Leiterplatte
1 angeordnet wird, so wird beim Verbinden des Gehäusedeckels
8 mit dem Gehäuseboden 2 das Gegendruckelement 7 elastisch
verformt und es wird somit ein Druck auf die Leiterplatte 1
ausgeübt. Die Leiterplatte 1 wird somit mit seiner Untersei
te gegen das elastische Lager 4 gedrückt und es wird so ein
zuverlässiger elektrischer Kontakt sichergestellt.
Durch die elastische Lagerung der Leiterplatte 1 im Gehäuse
wird eine kraftmäßige Entkopplung der Leiterplatte 1 vom Ge
häuse bewirkt. Kräfte, die in das Gehäuse eingeleitet wer
den, übertragen sich nur im geringen Umfang auf die Leiter
platte 1. Weiterhin werden Schläge oder Stöße, die auf das
Gehäuse wirken, nicht unmittelbar auf die Leiterplatte 1 ü
bertragen, sondern durch das elastische Lager 4 abgefedert.
Es werden somit die auf die Leiterplatte 1 einwirkenden
Kräfte verringert. Weiterhin können durch kurze Schläge, die
beispielsweise beim Fall des Gehäuses auf einen Betonboden
auftreten, sehr hohe Beschleunigungskräfte auftreten. Durch
die elastische Lagerung werden die an der Leiterplatte 1
auftretenden Beschleunigungen stark verringert. Dies ist be
sonders dann von Interesse, wenn auf der Leiterplatte 1 mik
romechanische Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungs
sensoren oder Drehratensensoren, angeordnet sind, die ein
bewegliches Element aufweisen. Derartige Elemente sind be
sonders empfindlich gegen das Auftreten von sehr hohen Be
schleunigungen. Bei plötzlichen Stößen oder Schlägen auf das
Gehäuse können zum Teil Beschleunigungen von über dem Tau
sendfachen der normalen Beschleunigung auftreten. Bei Beschleunigungssensoren,
die beispielsweise einen Messbereich
in der Größenordnung von einigen Erdbeschleunigungen oder
einigen zehn Erdbeschleunigungen haben, stellen derartige
kurze Beschleunigungsspitzen eine extreme Überlastung des
Sensorelements dar. Durch die Verwendung einer elastischen
Lagerung können die an den Sensoren auftretenden Beschleuni
gungen deutlich verringert werden, wodurch die Ausfallsi
cherheit der Sensoren deutlich erhöht werden.
In den Fig. 3 und 4 wird eine Aufsicht auf verschiedene
Ausführungsformen der Lager 4 gezeigt. In der Fig. 3 wird
eine Aufsicht auf ein Lager gezeigt, wie es beispielsweise
in den Fig. 1 und 2 Verwendung findet. Wie zu erkennen
ist, weist die Oberseite vollflächig nicht leitende Bereiche
6 auf, in die einzelne leitende Bereiche 5 eingebettet sind.
Die hier gezeigten kreisrunden leitenden Bereiche 5 lassen
sich beispielsweise dadurch herstellen, dass zunächste eine
Platte, die vollständig nichtleitend ist, erzeugt wird. In
dieser Platte werden dann Bohrungen eingebracht, die mit ei
nem leitenden elastischen Kunststoff aufgefüllt werden. Der
Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die leitenden Be
reiche 5 in der Fläche verteilt sind und somit auf der ge
samten Fläche des elastischen Lagers 4 eine Vielzahl von
leitenden Bereichen 5 vorgesehen werden können.
In der Fig. 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für das
elastische Lager 4 gezeigt. Bei dem elastischen Lager 4 nach
der Fig. 4 sind die leitenden Bereiche 5 als Streifen aus
gebildet, die von der einen Seite des elastischen Lagers 4
zur anderen reichen. Dazwischen sind nicht leitende Bereiche
6 angeordnet. Die leitenden Bereiche 5 erstrecken sich wie
derum von der Unter- zur Oberseite des elastischen Lagers 4.
Im Vergleich zum elastischen Lager nach der Fig. 3 ist hier
die Herstellung des elastischen Lagers besonders einfach,
indem einzelne Schichten von leitenden und nicht leitenden
Bereichen miteinander verbunden werden. Das Herstellungsver
fahren für derartige Lager ist daher einfacher als bei dem
elastischen Lager nach der Fig. 3. Es können dafür aber
nicht soviele leitenden Bereiche 5 vorgesehen werden, wie
dies bei der Fig. 3 der Fall ist.
In der Fig. 5 wird ein weiterer Querschnitt durch ein er
findungsgemäßes Gehäuse gezeigt, durch dass ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt wird. Mit dem
Bezugszeichen 1, 2, 3, 5, 6, 7 und 8 werden wieder die glei
chen Elemente mit den gleichen Funktionen wie in den Fig.
1 und 2 dargestellt. Das elastische Lager 4 unterscheidet
sich jedoch von dem elastischen Lager 4 der Fig. 1 und 2
dadurch, dass die Oberseite des elastischen Lagers 4 struk
turiert ist. Insbesondere ist auf der Oberseite des elasti
schen Lagers 4 der Fig. 5 eine Vertiefung 10 vorgesehen,
die von ihren geometrischen Abmessungen so bemessen ist,
dass die Leiterplatte 1 in seitlicher Richtung gehalten
wird. Es wird dadurch erreicht, dass aufgrund dieser seitli
chen Führung eine Justierung der Leiterplatte 1 relativ zu
den leitenden Bereichen 5 erfolgt. Es kann daher bei der
Fertigung besonders einfach sicher gestellt werden, dass die
entsprechenden Kontakte 21 auf der Leiterplatte 1 auch genau
auf den leitenden Bereichen 5 zu liegen kommen.
In der Fig. 6 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er
findung gezeigt. Durch die Bezugszeichen 1, 2, 3, 5 und 6
werden wieder die gleichen Elemente wie in den Fig. 1, 2
oder 5 bezeichnet, die auch die gleichen Funktionen wie in
diesen Figuren wahrnehmen. Im Unterschied zu den Fig. 1,
2 und 5 wird jedoch kein Gegendruckelement 7 vorgesehen.
Vielmehr verhält es sich so, dass in Randbereichen des elas
tischen Lagers 4 Rastelemente 11 eingelassen sind, die erste
Rastnasen 12 aufweisen. Durch die ersten Rastnasen 12 wird
die Leiterplatte 1 gegen die Oberfläche des elastischen Lagers
4 gepresst. Weiterhin sind noch zweite Rastnasen 13
vorgesehen, die an entsprechenden Vorsprüngen des Gehäusebo
dens 2 eingreifen. Durch diese zweiten Rastnasen 13 wird das
elastische Lager 4 gegen den Boden des Gehäusebodens 2 ge
presst.
Die Rastelemente 11 bestehen beispielsweise aus einem Metall
oder aus einem mechanisch stabilen Kunststoff. Durch ihre
Verankerung im Material des elastischen Lagers 4 ermöglichen
es die Rastelemente 11 Kräfte relativ zum elastischen Lager
4 zu erzeugen. Durch die ersten Rasthaken 12 werden die Lei
terplatten 1 gegen das Lager 4 gepresst, während durch die
zweiten Rastnasten 13 das elastische Lager 4 gegen den Boden
des Gehäuses 2 gedrückt wird. Der Vorteil dieser Anordnung
liegt darin, dass der Einbau der Leiterplatte 1 ins Gehäuse
besonders einfach vonstatten geht. Zunächst wird das elasti
sche Lager mittels der Rastnasen 13 mit dem Gehäuseboden 2
verbunden. In einem zweiten Schritt wird dann die Leiter
platte 1 mittels der ersten Rastnasen 12 mit dem elastischen
Lager 4 verbunden. Die Anordnungen der Leiterplatte 1 im Ge
häuse wird somit vereinfacht.
Claims (9)
1. Gehäuse für eine Leiterplatte (1), wobei eine Gehäusewand (2) als elektrisch
isolierender Träger für ein elektrisch leitendes Verbindungselement (3) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) gegen ein plattenförmiges elastisches
Lager (4) gedrückt und dadurch elastisch gelagert wird und dass das Lager (4) einen
elektrisch leitenden elastischen Bereich (5) enthält, durch den eine elektrische
Verbindung zwischen dem Verbindungselement (3) und einem elektrischen Anschluss
auf der Leiterplatte (1) hergestellt wird.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lager (4) als plattenförmiges Element mit einer Oberseite
und einer Unterseite ausgebildet ist, dass die Leiter
platte (1) auf der Oberseite und die Gehäusewand (2) auf
der Unterseite angeordnet wird, und dass sich die leiten
den Bereiche (5) von der Oberseite bis zur Unterseite
erstrecken.
3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lager (4) isolierende Streifen (6) und leitende Streifen
(5) aufweist.
4. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lager (4) elektrisch leitende Bereiche (5) aufweist, die
auf der Ober- und Unterseite jeweils vollständig von iso
lierenden Bereichen (6) umgeben sind.
5. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) gegen das Lager
(4) gedrückt wird, indem der Gehäusewand (2) gegenüber
liegend ein Gehäusedeckel (8) angeordnet wird, der mit
einem isolierenden Gegendruckelement (7) auf die vom La
ger (4) abgewandte Seite der Leiterplatte (1) drückt.
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass an dem Lager (4) Rastelemente (11) befes
tigt sind, und dass die Rastelemente (11) erste Rasthaken
(12) aufweisen, die die Leiterplatte (1) gegen das Lager
(4) drücken.
7. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Lager (4) auf der Oberseite eine
Vertiefung (10) aufweist, durch die eine seitliche Halte
rung der Leiterplatte (1) relativ zum Lager (4) bewirkt
wird.
8. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (1) ein mikro
mechanisches Element vorgesehen ist, welches durch eine
Beschleunigung beweglich ist.
9. Lager zur Verwendung in einem Gehäuse nach einem der vor
hergehenden Ansprüche.
Priority Applications (1)
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DE2001131431 DE10131431C1 (de) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | Gehäuse für eine Leiterplatte |
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DE2001131431 Expired - Fee Related DE10131431C1 (de) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | Gehäuse für eine Leiterplatte |
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