DE1933432A1

DE1933432A1 - Elektrische Anschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE1933432A1
Application number: DE19691933432
Authority: DE
Inventors: Hall Lloyd E; Brant Roy Gene; Doering Jun John Peter
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-07-01
Publication date: 1970-03-19
Also published as: US3500290A; GB1234858A; DE1933432B2

Description

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Elektrisch©

Die Epfinteig betrifft ©ine ©laktrisehe Ansohluevoxvlchtung am» KontaktleruBg ©iaes» auf @iß@® nieht-leitenden feterlagetew* Substratköippör aufgebrsohteE ©l®kfcj?iseh©n Schaltung» welche weni^tens einen sich sum Rand ä©s Substratkörpers erstreokenden Leiterpfad aufweist.

Die Erfindung eignet sieh besonders füs⁵ ©!©Istrigeh© Sohalt« anordnungsii, wie beisplelsweis® &Ö.kros@MIttiag©a oder Schaltungen mit keramisch©» ©d@r Kunststoff»Substratkörpern« die hei veränderlichen l?©ffip©2^saturbeciiBSusigsa ©la® Tendenz

-koatraktioa s@ig©a_o B©i derartigen

Schaltanordnungen ist auf der Oberfllehe d@s Baals- bzw. Substs'afekörpers ein elektrische® L@itnngsffiUsfeeF mim elektrisch leitendam Material aufgebracht? die Schaltung kann auch verschiedene durch Abscheidung erzeugte diskrete Schaltelemente, viie beispielsweise Kondensatoren,, Widerstände und Transistoren aufweisen, die elektrisch in die aufgebrachte elektrische Schaltung einbezogen sind. Für eine derartige Schaltanordnung

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ist eine Anschlußvorrichtung zur elektrischen Verbindung der Schaltung mit Mußeren Stromquellen oder· mit anderen elektrischen Vorrichtungen erforderlich. In der Mikromodul« Technologie wurden in der Vergangenheit verschiedene Ansohlußarten verwendet, beispielsweise an die Leiterpfade der elektrischen Schaltung angelötete Zuleitungsdrähte oder Klemmfeder-Anschlußteile, welche über den Rand der Schaltanordnung geklemmt sind und das leitende Material der Leiterpfade kontaktleren.

Bei anderen bekannten Anschlußvorriehtungen sind Anschluß» glieder vorgesehen, welehe an dem Substratkörper mittels eines Nietbolzens oder einer öse festgeklemmt bzw. fixiert sind, der bzw. die durch das Anschlußteil und eine in dem Substratkörper vorgesehene öffnung geführt sind. Zur Befestigung des Anachlußteils in dieser Form wurde bisher das AnschluSteil so festgeklemmt, daß seine Unterseite fest gegen den Substratkörper gepreßt wird. Hierdurch soll eine Verschiebung des Ansohlußgliedes, welche zu einer Unterbrechung des elektrischen Kontakts zwischen dem Anschlußglied und dem elektrisch leitenden Film an der Oberfläche des Substratkörpers führen könnte, vermieden werden. Wenn jedoch die Anschlußteile in dieser Weise mit dem Substratkörper fest verniete* ■■■'-·>* anderweitig starr verbunden sind, führt eine Wärmeausa £ des Substratkörpers entweder zum Bruch des Substratkörpers oder zu einer Deformation des Niets, der öse oder sonstigen Klemmvorrichtung. Bricht der Substratkörper, so bedeutet dies gewöhnlich die Zerstörung der Schaltungsanordnung. Wird die Anpreßklemmvorrichtung deformiert, eo lockert sich das Ahsohlußglied bei der nachfolgenden Kontraktion des Substratkörpers und der elektrische Kontakt mit der Leiterschicht kann verlorengehen.

Durch die Erfindung soll daher eine Anschlußvorrichtung ge-

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schaffen werden, die in der an sich bekannten, einfachen und * bequemen Weise durch eine Klemmvorrichtung, wie beispieleweise ein Niet oder eine öse, an dem Substratkörper befestigt

bei werden kann,/der jedoch eine ausreichende Wärmeausdehnung bzw. -kontraktion des Substratkörpers zulässig ist und nichtsdestoweniger die kontaktgebenden Teile der Anschlußvorrichtung in engem und selektivem Kontakt mit dem Leiterfilm auf dem Substratkörper gehalten werden.

Zu diesem Zweck kennzeichnet sich eine elektrische Anschluß-Vorrichtung der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung durch ein streifenförmiges Anschlußteil aus elektrisch leitendem Material, da in seinem vorderen, zur Kontaktierung der Schaltung auf dem Substratkörper vorgesehenen Teil eine Ausnehmung zur Befestigung an dem Substratkörper aufweist und wenigstens einen nach unten gegen den Substratkörper vorspringenden federnd elastischen Lappen besitzt, welcher mit dem Anschlußglied auf der dem Kontaktende gegenüberliegenden Seite der Befestigungsöffnung verbunden 1st, sowie eine durch entsprechende öffnungen in dem Anschlußtell und dem Substratkörper gesteckte öse bzw. Niete zur Befestigung des Anschlußteils an dem Substratkörper, derart, daß der nach unten vorstehende Lappen auf das Anschlußteil eine von dem Substratkörper weggerichtete Kraft ausübt, wodurch zwischen dem hinteren Teil des Anschlußglieds und der Oberfläche des Substratkörpers ein Zwischenraum gebildet wird, wobei die Elastizität bzw. Federkraft des Lappens eine Wärmeausdehnung bzw. Zusammenziehung des Substratkörpers bei Temperaturänderungen gestattet und das Vorderende des Anschlußgliedes in gutem elektrischen Kontakt gegen die Kontaktfläche an der Oberseite des Substratkörpers gedrückt hält.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann vorge-

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sehen sein, daß der Lappen einstückig aus dem Anschlußteil herausgearbeitet und nach unten zur Anlage gegen die Kante bzw. gegen die Oberfläche des Substratkörpers gebogen ist; insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Lappen aus dem Mittelteil des Anschlußglieds an seinen drei Seiten herausgestanzt und abwärts zur Anlage gegen die Oberfläche des Sub·» stratkörpers bzw. dessen Randkante gebogen 1st.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zu beiden Seiten des hinteren, nach außen überstehenden Teils des Anschlußgliedes zwei Lappen vorgesehen sind, die nach unten zur Anlage gegen die Kante des Substratkörpers gebogen sind.

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Im folgenden werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht einen Unterlage- bzw. Substratkörper mit einer auf diesem abgeschiedenen elektrischen Schaltung, zur Veranschaulichung der Art von elektrischen Schaltungsanordnungen, für welche das Ansehlußgebilde gemäß der Erfindung besonders geeignet ist;

Flg. 2 In vergrößerter Draufsicht einen Teil des Unterlagebzw. Substratkörpers mit der Detaildarstellung der Anschluß-Befestigung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung;

Flg. 3 eine Teil-Schnittansioht entlang der Linie 3-3 aus Fig* 2; .

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des Unterlage- bzw. Substratkörpers zur Veranschaulichung einer anderen AusfUhrungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine der Flg. 3 entsprechende vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in vergrößerter Ansicht eine Mlkroschaltungsanordnung mit einem nicht-leitenden Unterlage- bzw. Substratkörper 10, auf dessen ebener Oberfläche Ii eine elektrische Schaltung aufgebracht ist; dtese besteht aus mehreren Widerst andseleaenten 12, die durch ebenfalls auf der Oberfläche des SUbetrattells aufgebrachte Leiterpfade aus elektrisch leitendem Material 13 miteinander verbunden sind. Das elektrische Leitungsmuster 1} umfaßt auch mehrere Schaltkontakt-

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flächen 13a, die In kreisförmiger Anordnung auf der Oberfläche 11 des Substratteils längs des von einem (nicht dargestellten) leitenden Schleifabgriff zurückgelegten Wegs angeordnet sind; der (nicht dargestellte) Schleifabgriff kann in einer Öffnung

15 des Substratteils eingesetzt und befestigt sein. Mit den einzelnen Sohaltkontaktflächen 13a kann aufeinanderfolgend der Sohaltarm eines (nicht gezeigten) elektrisch leitenden Kontaktgebers bei dessen Bewegung entlang einer vorgegebenen Bahn auf der Oberfläche des Substratteils in Eingriff gelangen.

Das Substratteil bzw. -plättchen 10 besteht vorzugsweise aus einem nicht-leitenden, hoch-temperaturfesten Material, wie beispielsweise einem Keramikmaterial, etwa Aluminiumoxyd, Steatit o.dgl. Auch andere Werkstoffe können hierf'Jr Verwendung finden, beispielsweise mit Glas gefülltes Epoxy oder anderweitige Isolierende Werkstoffe.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich wenigstens einer der elektrischen Leiterpfad® 13 in die Näh© des freien Rands

16 des Substratteiiß. Bei dem gezeigten ÄusfUhrungsbeispiel bildet das elektrisch leitende Material Anschlußflachen 14 entlang dem'Rand 16 des Substratteils. Diese Kontaktflächen 14 werden elektrisch von Anschlußteilen 17 kontaktiert, die an dem Substratteil 10 befestigt sind und die ihrerseits mit elektrischen Zuleitungen oder anderweitigen elektrischen Verbindungen verbunden sein können.

Die Anschlußteile 17 können aus Messing oder einem anderen elektrisch leitenden, federnden Material, das zu der gewünschten Formgebung gestanzt werden kann, bestehen. Wie am besten aus Flg. 3 ersichtlich, weist Jeder Anschluß 17 jeweils eine Öffnung 21 auf, welche mit einer entsprechenden

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durchgehenden öffnung 22 in dem Substratteil in der Nähe von' dessen Rand 16 ausgerichtet ist. Das Anschlußteil 17 weist einen vorderen Teil 23 auf, der auf der Kontaktfläche 14 in gutem elektrischen Kontakt mit dieser aufruht. Das Anschlußteil ist an dem Substratteil mittels einer Druckklemmvorrichtung befestigt, welche durch die entsprechenden Ausnehmungen 21 und 22 in dem Anschlußteil und dem Substratteil hindurchfuhrt. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung besteht die Klemmvorrichtung aus einer öse 24, wie in den Figg. 2 und 3 gezeigt, oder aus einem Niet 34, wie in Fig. 5 veranschaulicht.

Der hintere oder äußere Teil 25 des Anschlusses erstreckt sich über den freien Rand 16 nach außen und kann öffnungen nach Art der öffnung 26 sowie"Schultern 27 zur Befestigung äußerer Zuleitungen oder Anschlußteile aufweisen. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, sind diese hinteren oder äußeren Teile des Anschlußglieds 17 durch eine von dem Anschlußteil nach unten vorspringende federnde Lasche 28 von der Oberfläche 11 des Substratteils weg gedrückt. Bei dem in den Figg. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lasohe 28 einstückig mit dem Anschlußteil ausgebildet, und zwar in Form eines aus der Kitte des Anschlußgliedes entweder bei dem Ausstanzen oder bei einem nachträglichen Arbeitsgang ausgeschlitzten und nach unten verformten Teils. Die Lasche 28 in Fig. 3 liegt gegen die obere Kante l6a des freien Rands 16 des Substratteils an und übt eine der Druckkraft .der Klemmvorrichtung entgegenwirkende Kraft auf das Anschlußglied aus. Mit anderen Worten: Die Lasche wird durch die von der öse 24 ausgeübte Kraft gepreßt und hält ihrerseits die Unterseite des Anschlußgliedes von der Oberfläche 11 des Substratteils in Abstand. Der Lappen 28 erzeugt auch eine elastische Kraft um die öse als Drehpunkt; diese elestiscliß Kraft, die einerseits in der erwähnten Weise die hinteren

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oder äußeren Teile des Anschlußgliedes von dem Substratteil wegdrückt, preßt gleichzeitig den vorderen Rand 23 des Anschlußgliedes nach unten gegen die Oberfläche der Anschlußkontaktfläche 14.

Vorzugsweise wird bei« Festklemmen des Ansohlußteile eittele des Nietbolzens 24 oder Andruckkleimnteils ein geringfügiger Zwischenraum 30 (vgl. Pig. 3) zwischen der Unterseite des Anschlußteils 17 und der Oberseite 11 des Substratteils gelassen. Dieser Abstand 30 dient als Spielraum für eine Wärmeausdehnung des Substratteils gegenüber der Öse 24 oder dem sonstigen Klemmteil. Selbst wenn sich das Substratteil 10 zusammenzieht, gewährleistet die Federung des Lappens 26 noch eine mechanisch sichere und elektrisch gut leitende Verbindung.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Öse manchmal tu fest gegen das Substratteil geklemmt wird. In diesem Falle kann das Substratteils manohaal brechen, wenn es sich auedehnt. Zumeist jedoch bewirkt eine Wärmeausdehnung des Substrats eine gewisse Verformung der Klemmvorrichtung. Die öse 24 wird beispielsweise in die Länge gezogen oder an ihren umgebördelten Rändern geringfügig aufgestülpt, wodurch Raum für die Wärmeausdehnung des Substratteils geschaffen wird. Bei einer nachfolgenden Zusammenziehung des Substratteils nach einer derartigen Wärmeausdehnung bewirkt die Pedfrungseigenschaft des Lappens 28, d.h. die von dem Lappen ausgeübte aufwärts gerichtete Kraft, daß das Anschlußglied sich dem von der Verformung der öse herrührenden zusätzlichen Platz anpaJt; die federnde Lasche 28 hält so «M das Anschlußglied fest an seiner Stelle und drückt dessen vorderen Rand 23 mit guter elektrischer Kontaktgäbe gegen die Ans Ghlußlcont aktfläche, 14.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß durch diese erfindungsgemäße Ausbildung das vordere Ende 23 des Anschlußteils bei

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Verschiebungen und Bewegungen der hinteren Teile des Anschluß teils praktisch bewegungsfrei gehalten wird. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß man die hinteren bzw. äußeren Teile 27 des Ansohluflgliedes ziemlich kräftig verschieben kann, ohne daß hierdurch das vordere Ende 23 des Anschlußgliedes entfernt beeinflußt würde, da dieses durch den Lappen 28 und den Nietbolzen 24 im wesentlichen gegenüber der Verstellung des äußerenTeils neutralisiert ist.

In Pig. 4 ist eine zweite Ausführungsform des Anschlußteils gezeigt, bei welcher der hintere, d.h. Äußere, nach außen Überstehende Teil des Anschlußgliedes einen Schaft bzw. Stiel yi und zu dessen beiden Seiten zwei Lappen bzw. Laschen 38 aufweist, die abwärts gegen den Rand bzw. die Kant« 16a des Substratteils gebogen sind. Die übrigen Teile des Anschlußgliedes sind im wesentlichen in gleicher Welse wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschrieben, bei welcher die Öse 24 das Anschlußteil auf dem Substrat fixiert. Der Schaft 37 kann entweder sun direkten Eingriff mit Ansohluö- bzw. Verbindungssehlitzen anderer elektrischer Schaltanordnungen oder zur Befestigung Ton Zuleitungen, die zu derartigen anderen Schaltungsanordnungen führen, ausgebildet sein. Die Lappen 38 bewirken In gleicher Welse wie der Lappen 28 bei der Ausführung«for« nach den Pigg. 2 und die Halterung des Anschlußgliedes in Abstand über der Oberfläche 11 des Substratteils und die Fixierung dee Vorderende· 2> des Aneohlußgliedes gegen unerwünschte Verschiebungen. Die in Pig· 4 gezeigte Ausbildungsform hat gegenüber der Ausführunesform nach den Flgg. 2 und > den Vorteil, daß die Lappen 38 ein gröfieres Moment um die Achse der öse 2* be~ eitjzen und eine seitliche Verschiebung oder Verdrehung d·· Ana©hlu3|5Üedös um die öse Dei der Handhabung wirksamer ver-

In Fig. 5 ist noch eine weitere AusfÜfcrungsform der Brfindung

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gezeigt, bei welcher als Klemmvorrichtung ein Niet 34 vorgesehen ist und der Lappen 4l gegen die Oberfläche 11 des Substratkörpers anliegt. Bei dieser Ausführungsform sind die durchgehenden öffnungen 21 und 22 in dem Anschlußglied und in dem Substratkörper wesentlich weiter von dem Rand entfernt als bei den vorhergehenden Ausführungsformen . Der Lappen 4l ist mit einer Anlagefläche ausgebildet, welche gegen die Oberseite 11 des Substratkörpers, statt gegen dessen Kante 16a anliegt. Diese Ausführungsform ist besonders wirksam gegenüber einer Wärmeausdehnung des Substratkörpers, gewährleistet jedoch keine ganz so große Sicherung gegen P seitliche Verschiebungen des hinteren oder nach außen Überstehenden Teils 42 des Anschlußglieds. Eine derartige seitliche Verschiebung, d.h. Verschiebung um die Achse des Niets 34, kann eine Verschiebung des vorderen Endes 23 des Anschlußglieds zur Folge haben.

Zur Verbesserung der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschlußteil und der Kontaktfläche 14 kann es erwünscht sein, über dem vorderen Ende 23 des Anschlußteils und auf der Kontaktfläche 14 ein elektrisch leitendes Lot aufzubringen. Diese Maßnahme ist in Flg. 5 veranschulicht, wo das Lotmaterial

M6 eine gute elektrische Verbindung zwischen dem vorderen fc Ende 23 des Anschlußgliedes und der Anschlußkontaktfläche gewährleistet.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter AusfUhrungsbeispiele beschrieben, die selbstverständlich in für den Facheann leicht ersichtlicher Wels· mannigfach abgewandelt wurden können, ohne daß hierdurch der Rabaen derErfindung •verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1./Elektrische Anschlußvorrichtung zur Kontaktierung einer auf einem nicht-leitenden Unterlage- bzw. Substratkörper aufgebrachten elektrischen Schaltung, welche wenigstens einen sich zum Rand des Substratkörpers erstreckenden Leiterpfad aufweist, gekennzeichnet durch ein streifenförmiges Anschlußteil (17, Figg. 1 bis 3; yj, Fig. 4; 42, Fig. 5) aus elektrisch leitendem Material, da in seinem vorderen, zur Kontaktierung der Schaltung auf dem Substratkörper vorgesehenen Teil eine Ausnehmung (22) zur Befestigung an dem Substratkörper (11) aufweist und wenigstens einen nach unten gegen den Substratkörper (11) vorspringenden federnd elastischen Lappen (28, Figg. 2 und 3j 38, Fig. 4j 4l, Fig. 5) besitzt, welcher mit dem Anschlußglied auf der dem Kontaktende (23) gegenüberliegenden Seite der Befestigungs öffnung (21) verbunden ist, sowie eine durch entsprechende öffnungen (21, 22) in dem Anschlußteil und dem Substratkörper gesteckte öse (24, Figg. 2 bis 4) bzw. Niete (34, Flg. 5) zur Befestigung des Ansohlußteils an dem Substratkörper, derart, daß der nach unten vorstehende Lappen (28 bzw. 38) auf das Anschlußteil eine von dem Substratkörper weggerichtete Kraft ausübt, wodurch zwischen dem hinteren Teil des Anschlußglieds und der Oberfläche (11) des Substratkörpers ein Zwischenraum gebildet wird, wobei die Elastizität bzw. Federkraft des Lappens (28 bzw. 38) eine Wärmeausdehnung bzw. Zusammenziehung des Substratkörpers bei Temperaturänderungen gestattet und das Vorderend· (23) des Anschlußgliedes in gutem elektrisch«! Kontakt gegen die Kontaktfläohe (l4) an der Oberseite dta Subetrafckörpers gedrückt hält.

2. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

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ieichnet, dafi der Lappen (28, Figg. 2 und 3; 38, Fig. 4; 41, Fig. 5) einstückig aus dem AnsohIuSteil herausgearbeitet und naoh unten zur Anlage gegen die Xante (16a) bzw. gegen die Oberfläche des Substratkörpera gebogen ist.

2. Anschießvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lappen (28, Figg. 2 und Jj 41, Fig. 5) aus dem Mittelteil des AnsohluSglieds an seinen drei Seiten herausgestanzt und abwärts zur Anlage gegen die Oberfläche des Substratkörpers bzw. dessen Randkante gebogen 1st.

4. Ansohluß vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des hinteren, nach außen überstehenden Teils (27* Flg. 5) des AnschluS-gliedes zwei Lappen (28) vorgesehen sind, die naoh unten zur Anlage gegen die Kante (16 bzw. l6a) des SubstratkUrpers gebogen sind.

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