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Mehrlagenschaltung mit elektrischer Durchverbindung.
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Die Erfindung betrifft eine Mehrlagenschaltung mit elekfrischer Durchverbindung
der einzelnen Leiterebenen, bei denen die einzelnen Leiterplatten z.B. aus Phenolharzpapier
bestehen.
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Die Bauteiledichte bzw. der VerknUpfungsgrad auf Leiterplatten erzwingt
die Benutzung beider Seiten der Leiterplatten für die gedruckte Verdrahtung. Oftmals
ist es sogar erforderlich, die gedruckte Schaltung auf mehrere Ebenen auszudehnen.
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Zur Durchverbindung der Leitersysteme bei zweiseitig gedruckten Schaltungen
werden unter anderem Kontaktnieten, Verbindungsstifte oder ähnliche Metallteile
benutzt. Diese Metallteile stehen auf beiden Seiten der Leiterplatte über und werden,
manchmal nach Umbiegen der Enden, mit der gedruckten Schaltung verlötet.
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Beim Durchkontaktieren von Leiterplatten aus einem preiswerten Basismaterial,
z.B. Phenolharzpapier, mit einem in ein Aufnahmeloch eingesetzten Metall teil entstehen
Schwierigkeiten. Da das Phenolharzpapier während des Lötvorganges gast, wird eine
einwandfreie Lötung beeinträchtigt. Ausserdem entstehen nach dem Löten der gedruckten
Schaltung grosse mechanische Spannungen durch die sich relativ stark in ihrer Dicke
ändernden Leiterplatte, wodurch Risse in der Lötstelle des Metallteiles hervorgerufen
werden.
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Durch Verwendung von Epoxydglas-Hartgewebe können die vorstehenden
Schwierigkeiten weitgehend beseitigt werden. Aus Kostengründen ist diese Lösung
jedoch unbefriedigend.
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Eine weitere Möglichkeit besteht in der galvanischen Durchverbindung
der einzelnen Leiterebenen von Mehrlagenschaltungen. Dieses Verfahren ist jedoch
sehr teuer, insbesondere, da man hierbei aus Qualitätsgründen Epoxydglas-Hartgewebe
verwenden sollte. Bei der Verwendung eines billigeren Materials, z.B. Phenolharzpapier,
ergeben sich fehlerhafte Verbindungen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mehrlagenschaltung mit Leiterplatten
z.B. aus Phenolharzpapier mit einer sicheren und kostengünstigen elektrischen Durchverbindung
anzugeben.
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Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Mehrlagenschaltung
aus zwei oder mehr einfachkaschierten einzelnen Leiterplatten oder aus einfach und
doppelt kaschierten Leiterplatten gebildet wird und die elektrische Durchverbindung
durch eingesetzte und verlötete elastische Bauteile hergestellt ist.
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Durch die Aufteilung einer bisher zweiseitigen Platte in zwei einseitige
Platten werden die mechanischen Spannungen beim Durchverbinden vermieden. Der durch
die Aufteilung einer Platte in zwei Platten entstehende Spalt sorgt dafür, dass
die bei Temperaturschwankungen entstehenden Dickenänderungen der Platten nicht auf
die Lötstelle wirksam werden und somit die Lötstellen mechanisch nicht belastet
sind.
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Die besondere Anordnung und die Aufteilung in einzelne Leiterplatten
erlaubt die Verwendung von bekannten teilweise elastischen Durchverbindungsgliedern
auch bei Leiterplatten aus Phenolharzpapier. Dies bedeutet eine grosse Kostensenkung
für Mehrlagenschaltungen, da die mechanische
Durchversindungstechnik
an sich schon wirtschaftlicher ist und ohne Qualitätseinbuße billigere Basismaterialien
verwendetw &n können. Ausserdem ergibt sich eine hohe @it bei dieser Methode
der elektrischen Durchdiese Art sehr elastisch ist und Risse oder augen nicht auftrenten.
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Einsetzen der Bauteile für die Durchvernaung @u, @hrleisten, sind
die mit den Löchern für die Rauteile konnentrisch angeordneten Löcher in den Leiterplatten,
In dene., kein Kontakt mit den Bauteilen entstehen oll, in ch@ Durchmesser wesentlich
grösser. als die cha@ f@@ die Bauteile.
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E @@@. wird anhand von Zeichnungen zweier Ausfühngsher @@@@@ beschrieben.
Es zeigt : ig. 1 shchrlagenschaltung mit zwei Leiterebenen @ elektrischen Durchverbindung
im Schnitt; Fig. - Lagenschaltung nach Fig. 1 in der Draufind nrlagenschaltung mit
mehreren Leiterebenen fett.
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teine Mehrlagenschaltung mit zwei leiterebenen @@ges@ @@@ @@ese Mehrlagenschaltung
ist aus zwei einfach-Aser @@ en Iterplatten 1 hergestellt, die mit den un-Asche
@@er ?ten aneinander gelegt sind. Die äussere den Leiterplatte 1 ist beispielsweise
die eite und die unterste Seite der Mehrlagendie Lötseite. Zur elektrischen Verbindung
der @en liegenden Leiterebenen wird in ein beide Seite ;%tt 1 verbindendes Loch
2 ein metallisches Bauteil 3 einge @@@@. Die Löcher 2 sind von Lötaugen 4 umgeben.
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die mit den jeweiligen Leiterebenen in Verbindung stehen können. Das
Bauteil 3 ist ein bekanntes Durchverbindungselement, das nur von einer Seite gelötet
zu werden braucht, da in den vorhandenen Kapilaren das flüssige Lötzinn 5 aufsteigt
und die elektrische Verbindung zwischen den beiden Lötaugen 4 herstellt.
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Es hat sich als günstig erwiesen, wenn derartige Mehrlagenschaltungen
eine Dicke von 1,6 Millimeter aufweisen. Die Aufteilung dieses Maßes auf die beiden
Leiterplatten 1 ist beliebig. Es kann zweimal o,8 Millimeter oder 1 Millimeter plus
o,6 Millimeter für die Leiterplattenstärke gewählt werden.
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In Fig. 2 ist die Mehrlagensohaltung in der Draufsicht dargestellt.
An das Lötauge 4, in dem das Bauteil.3 eingesetzt ist, schliessen sich nach zwei
Seiten Leiterbahnen 6 an.
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Daß Material der Leiterplatten 1 besteht z.B. aus Phenolharzpapier
und es werden handelsübliche Durchverbinder verwendet. Im Gegensatz zu doppelt kaschierten
Leiterplatten, bei denen diese Durohverbinder nur verwendet werden können, wenn
ala Basismaterial das kostspiellge Epoxydglas-Hartgewebe eingesetzt wird, ergibt
sich bei der beschriebenen Anordnung eine sehr gute Qualität der Durchverbindung
auch bei Verwendung von Phenolharzpapier als Basismaterial, da der durch die Aufteilung
einer Platte in zwei Platten entstehende Spalt dafür sorgt, dass die bei Temperaturschwankungen
entstehenden Dickenänderungen der Platten nicht auf die Lötstelle wirksam worden
und somit die Lötstellen en chanisch nicht belastet sind.
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In Fig. 3 und 4 sind nach dem oben beschriebenen System hergestellte
Mehrlagenschaltungen mit Leiterplatten aus Phenolharzpapier gezeigt. Die Mehrlagenschaltung
in Fig. 3
ist aus drei mit jeweils einer Leiterebene versehenen
Leiterplatten 1 aufgebaut. Die Leiterplatten 1 sind so aneinandergefügt, dass zwei
Leiterplatten 1 mit ihren unkaschierten Seiten gegeneinander weisen und die dritte
Leiterplatte 1 daraufgelegt ist, wobei deren kaschierte Seite nach aussen zeigt.
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Im linken Teil der Fig. 3 ist eine elektrische Verbindung aller drei
Leiterebenen dargestellt, es werden die Lötaugen 7, 8 und 9 miteinander verbunden.
Hierzu wird, wie schon beschrieben, für die beiden oberen Leiterplatten 1 ein Bauteil
3 verwendet, das die Lötaugen 7 und 8 verbindet. In der untersten Leiterplatte 1
ist an der Durchverbindungsstelle ein grösseres Loch lo vorgesehen, dessen Durchmesser
etwas grösser als der Durchmesser des darunter befindlichen Lötauges 8 ist. Zur
Verbindung der Lötaugen 7 und 8 mit dem Lötauge 9 wird ein Drahtwinkel 11 durch
das Loch lo in das Bauteil 3 eingesetzt. Der eine Schenkel des Drahtwinkels 11 liegt
auf dem Lötauge 9 auf und der andere Schenkel steckt im Bauteil 3. Nach dem Lötvorgang
verbindet das Lot 12 alle Leiterebenen miteinander.
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Durch den sogen im Drahtwinkel 11 ist dieser sehr elastisch und kann
Bewegungen auffangen.
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Die nach dem Löten während der Abkühlung entstehende unterschiedliche
Schrumpfung der Leiterplatten und des Durchverbindungagliedes, bestehend aus dem
Bauteil 3 und dem Drahtwinkel. 11, kann sich ausgleichen, da alle drei Leiterplatten
bei dieser Anordnung ungestört auf ihre ursprüngliche Dicke zurüokgehen können.
Ausdehnungen werden auch durch die Spalten zwischen den Leiterplatten 2 sowie dem
Bogen in Drahtwinkel 11 sicher aufgefangen.
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Im rechten Teil der Fig. 3 ist eine elektrische Verbindung zwischen
den äußeren Leiterebenen, dargestellt durch die
Lötaugen 13, gezeigt.
Auch hier wird ein Bauteil 3 und ein Drahtwinkel 11 als Durchverbindungsglied verwendet
und durch das Lot 12 die elektrische Verbindung hergestellt.
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Die Mehrlagenschaltung in Fig. 4 ist aus einer beidseitig und zwei
einseitig kaschierten Leiterplatten 14 und 1 zusammengesetzt. Dabei wird die beidseitig
mit einer Leiterebene versehene Leiterplatte 14 von den einfachkaschierten Leiterplatten
1 derart umschlossen, dass deren Leiterebenen nach aussen weisen. Auch hier wird
die elektrische Verbindung der einzelnen Leiterebenen an den gewünschten Stellen
durch die eingelöteten und schon beschriebenen, teilweise elastischen Durchverbindungsglieder
vorgenommen. So zeigt die linke der drei Durchverbindungen in Fig.4 die elektische
Verbindung zwischen der oberen Leiterebene der Leiterplatte 14 und der Leiterebene
der unteren Leiterplatte 1. Zur Anbringung des Bauteiles 3 muss wieder das Loch
lo in der oberen Leiterplatte auf den Durchmesser des darunter befindlichen Lötauges
erweitert sein.
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Die mittlere der drei elektrischen Durchverbindungen ist wie die linke
gestaltet und verbindet die untere Leiterebene der Leiterplatte 14 mit der Leiterebene
der oberen Leiterplatte 1. Auch hier ist ein vergrössertes Loch lo in der Leiterplatte
1 unter dem Bauteil 3 angeordnet.
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Die rechte Durchverbindung in Fig. 4 stellt den Kontakt zwischen den
äusseren Leiterebenen und der oberen der Leiterplatte 14 her. Dazu wird ausser dem
Bauteil 3 noch ein Drahtwinkel 11 verwendet, der die oberste Leiterebene mit dem
Bauteil 3 verbindet. Ebenso wie bei den vorhergegangenen Durohverbindungen muss
die an das Bauteil 3 angrenzende Leiterplatte 1 ein vergrössertes Loch lo aufweisen.
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3 Patentansprüche 2 Blatt Zelohnungen mit 4 Figuren