DE2420739A1

DE2420739A1 - Halterungsvorrichtung fuer gedruckte schaltungen

Info

Publication number: DE2420739A1
Application number: DE2420739A
Authority: DE
Inventors: Joseph C Briley; Alan W Moksu
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-04-29
Publication date: 1975-01-09
Also published as: SE7407696L; JPS5032475A; IT1014774B; BE814271A; IL44527A; CH585499A5; IL44527A0; NL7405530A; US3833836A; CA998159A; FR2233789A1; AU6978874A; GB1471309A

Description

CIi'L-ΙλΘ. KLAUS EEHN

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER 'V¹^

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYEPSTRASSE β TEL. (089) 22 25 30-29 5192

A 7W HD/ib 29. April 19?4

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South Nashua, New Hampshire C\3O6O/USA

Halterungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen

Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine ' Halter.ungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen, insbesondere auf eine neue und verbesserte ' Halter.ungsvorrichtung, welche eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber'Erschütterungen besitzt und welche für die Verwendung bei sehr ho- ■ hen, ortsbedingten Beanspruchungen dient.

In der Elektronikindustrie werden gedruckte Schaltungen immer mehr in elektronischen Schaltkreisen verwendet. Im allgemeinen v/erden die Schaltelemente auf einer Seite der Leiterplatte angebracht und es werden mittels metallisierter durchgehender Löcher in der Leiterplatte sowie mittels auf beiden Seiten der Leiterplatte angeordneter¹ Lötmetall führungen Verbindungen einerseits zwischen den verschiedenen Schalt-

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elementen und andererseits zwischen diesen Schaltelementen und einem Satz von entlang einer Kante der Leiterplatte angeordneten Stiftsteckern hergestellt. Die Herstellung des Musters einer solchen gedruckten Schaltung ist kostspielig und zeitaufwendig. Ist jedoch einmal eine solche gedruckte Schaltung im Muster hergestellt und eirjMusterfilm angefertigt, so läßt sich die gedruckte Schaltung mit einem Mindestmaß an Arbeit und Kosten reproduzieren.

Es ist natürlich wünschenswert, eine kleine Anzahl ziemlich großer gedruckter Schaltungen anstatt einer grösseren Zahl kleiner gedruckter Schaltungen beim Aufbau eines elektronischen Schaltkreises zu verwenden um die Zahl der Verdrahtungs-Verbindungen herabzusetzen, welche während des Zusammenbaus oder des Herstellungsverfahrens von Hand hergestellt werden müssen. Dies stellt bei Betriebsanlagen, in denen die zusammengebauten Schaltkreise eine feste Lage besitzen, im wesentlichen kein Problem dar. In Betriebsanlagen, vio die gedruckten Schaltungen Erschütterungen ausgesetzt sind, z.B. in sich bewegenden Fahrzeugen wie Luftfahrzeugen, Raumfahrzeugen und dergleichen, neigen die Leiterplatten, selbst wenn sie an ihren Kanten befestigt sind, zu Vibrationen oder Schwingungen, wobei die größten Vibrationsbewegungen entsprechend der Resonanzwirkung des Plastikmaterials der Leiterplatten in der Mitte der Leiterplatten auftreten. Diese außergewöhnliche Vibration (oil canning) verursacht ihrerseits

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eine Zerstörung der Schaltelemente und LötmetallverMndungen.

Es wurden bisher viele Versuche angestellt um das Problem dieser außergewöhnlichen Vibration, (oil canning) zu lösen. Eine Lösung dieses Problems (US-PS J3 J?A 97¹O verwendet einen kreuzförmigen Dämpfer aus visko-elastichem Material, der an einer Seite der Leiterplatte befestigt ist. In einem anderen Fall (US-PS 5 651 297) wird eine harte Schaumstoffschicht zwischen die Leiterplatte und eine metallische Trägerplatte gelegt. Bei der Verwendung dieser vorgeschlagenen Anordnungen ist es schwierig, eine aus mehreren Leiterplatten bestehende Anordnung herzustellen, welche eine ausreichendWärme-übertragung gewährleistet und einen relativ kleinen Raum oder Volumen besitzt,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten ' Halter.ungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen.

Weiter soll eine Halterungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen geschaffen werden, welche eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Resonanzschwingungen oder Vibrationen besitzt und die erzeugte Wärme von der gedruckten Schaltung wirksam wegleitet.

Die * Halterungsvorrichtung soll auch mit anderen ähnlichen Halterungsvorrichtungen verschraubt werden können, so daß eine aus einer Anzahl von Halterungsvorrichtungen be-

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stehende Anordnung entsteht, wobei aber trotzdem eine wirksame Ableitung der erzeugten V/ärme von den gedruckten Schaltungen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Metallplatte und eine zweite Metallplatte vorgesehen sind, welche in einer Oberfläche eine mit einer Schicht aus elektrisch nicht leitendem Material ausgekleidete Vertiefung besitzen, daß in der Vertiefung der ersten und zweiten Metallplatte jeweils eine gedruckte Schaltung angeordnet ist und daß zwischen den gedruckten Schaltungen eine die gedruckten Schaltungen gegen die entsprechenden vertieften Oberflächen drükkende elastische Anordnung vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist- in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Halterungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen ge-' maß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung mehrerer Halte-' [_ rungs vor richtungen gemäß der Erfindung, Vielehe in einer Stapelvorrichtung angeordnet sind;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linien 3-3* der

Fig. 3.

- Fig. 1 zeigt eine Halter.ungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung, welche einen

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sandwichförmigen Aufbau , bestehend aus einem Paar metallischer Trägerplatten 10, 12,besitzt,' wobei jede Trägerplatte in einer Oberfläche eine Vertiefung für die Aufnahme der gedruckten Schaltungen 14 bzw. 16 hat- Die Leiterplatten lh, 16 werden durch den elastischen Teil 17 gegen die vertieften Oberflächen gedrückt. Zum Zwecke einer klareren Darstellung sind alle diese genannten Teile in Fig. 1 auseinander gezogen, wobei die dargestellten Teile die Richtung des Zusammenbaus anzeigen. Die metallische Trägerplatte 10 besitzt eine Vertiefung 11 für die Aufnahme der gedruckten Schaltung 14. Für die Erleichterung der Aufnahme der Leiterplatte Ik- in der Vertiefung 11 enthält die Trägerplatte .10 ein Keilelement 18, welches mit einem in der Leiterplatte I^ befindlichen Keilloches 19 auf einer Linie liegt. Die Trägerplatte 12 enthält, was, in Fig. 1 jedoch nicht gezeigt ist, eine ähnliche Vertiefung und einen Keil für die Einpassung in das Keilloch der Leiterplatte 16.

Jede gedruckte Schaltung enthält eine Anzahl von Elementen 20, welche auf einer Seite der Schaltung angebracht sind, wie. bei der Leiterplatte 1*1- gezeigt ist. An jeder Seite der Leiterplatte haftet eine Anzahl von Lötmetallverbindungen und Führungen, wie auf der Leiterplatte 16 bei dem Bezugszeichen 21 gezeigt ist. Zur Erleichterung der Darstellung sind nur einige Elemente 20 und Lb'tmetallführungen 21 gezeigt. Am Boden der Leiterplatten 14, 16 sind eine Anzahl von Stift-

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Steckern, befestigt, wie an der Leiterplatte das Bezugszeichen 22 andeutet, wobei die die Stifte schützende Bedeckung 23 teilweise weggebrochen ist.

Zur Verhinderung eines Kurzschlusses zwischen den Lötmetallführungen 21 an den Rückseiten der Leiterplatten 14 und l6 durch die Metallplatten 10, 12 besitzt jede Vertiefung in den Trägerplatten einen vergleichsweise dünnen Überzug (in der Größenordnung von 0,005 bis 0,0125 cm) aus elektrisch nicht leitendem Material, wie etwa Epoxy-Harz. Dies ist am besten aus der Querschnittsdarsteilung der Fig. 5 zu ersehen, wo die Bezugszeichen 24 und 25 den nicht leitenden Überzug für die Platten 10 bzw. 12 bezeichnen» Ein. übliches Verfahren zum Aufbringen der nicht leitenden Überzüge 24 und- 25 auf die vertieften Oberflächen besteht darin, daß das Epoxy-Harzmaterial in der gewünschten Dicke auf die Oberfläche gesprüht oder gestrichen wird.

Der sandwichförmige Aufbau wird in seiner zusammengesetzten Form durch vier Schrauben und dazugehörige Muttern zusammengehalten, wobei zu jeder Ecke des Aufbaus jeweils eine Sehraube gehört. Zur Erleichterung der Darstellung ist nur eine mit j50 bezeichnete Schraube und deren dazugehörige Mutter yi in Fig. 1 dargestellt. Der Zweck der elastischen Vorrichtung oder des Teils 17 besteht darin, daß die Leiterplatten 14 und l6 gegen die vertieften Oberflächen der Metailplatren

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10 bzw., 12 gedrückt werden. Dies ist am besten in dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt zu sehen, wo das elastische Teil 17 in zusammengepreßter Form dargestellt ist, und zwar wie dieses Teil die beiden Leiterplatten 14 und l6· gegen die.vertieften Oberflächen der Trägerpiatten 10 bzw. 12 drückt. Die Größe der Vertiefung und die Dicke des elastischen Teils werden vorzugsweise so gewählt, daß das elastische Teil 17 in zusammengedrückter Form die meisten auf einer jeden Leiterplatte 14 und 16 angeordneten Elemente 20 berührt, und zwar trotz der ungleichmäßigen Höhe der Elemente.

Das elastische Teil 17 kann die Form einer Folie aus irgendeinem elastischem Material besitzen, wie etwa Gurasi, ;Schaumstoff ~ oder dergleichen. Es wurde gefunden, öaS viele Schwamm- und Schaummaterialien verformt werden und einen Teil ihrer Elastizität unter extremen Bedingungen bezüglich der Höhe, Feuchtigkeit und Temperatur verlieren. Aus diesem Grund besitzt das elastische Teil 17 vorzugsweise eine Form-, welche aus einer Anzahl paralleler Streifen von SiIikon-gummischläuchen 27 besteht, welche durch Bänder 28 zusammengehalten werden, die geeigneterweise Hochtemperatur-Fluorkohlenstoffbänder sind. Die elastischen Schläuche 27 können geeigneterweise solche sein, welche im allgemeinen bei der chirurgischen Behandlung verwendet werden. Die Schläuche 27

schläuche können z.B. einförmige Kompressions-Silikon'' · sein, wie sie von der Firaa Chase Walton Elastomers, Inc., Hudson, Massachusetts, erhältlich sind. Die Trägerplat-

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ten 10 und 12 können aus irgendeinem geeigneten Metall, wie etwa Aluminium, hergestellt werden. Die Platten 10, 12 können durch irgendein geeignetes Verfahren, z.B. durch Gießen, hergestellt werden. Die Dicke der Trägerplatte im Bereich der Vertiefung ist im allgemeinen klein (in der Größenordnung von 0,25 cm), damit eine gute Kühlung gewährleistet und das Gewicht leicht ist. Die Rippen 33 an der Rückseite der vertieften Oberfläche dienen im wesentlichen zur Verstärkung der dünnen vertieften Platte sowie als Wärmeleitkanale zu den Aussenschenkeln ~$K der Trägerplatte. Die Außenflächen der Rippen 33 und der Schenkel Jk sind im allgemeinen flach, so daß eine Anzahl von Halterungsvorrichtungen aufeinandergestapelt oder miteinander verschraubt werden können, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Für diesen Zweck besitzen die beiden äußeren Trägerplatten der gesamten aufeinandergestapelten Anordnung zusätzlich an der Rückseite ihrer entsprechenden vertieften Bereiche eine Anzahl von VJärmeaustauscherelementen 40.

In einem als Beispiel dargestellten Aufbau der Halterungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen sind die Leiterplatten 13,5 x 17*3 cm groß. Pur das elastische Teil I7 werden sieben 1,25 cm große (Außendurchmesser) Schläuche verwendet. Der vertiefte Bereich der Trägerplatten besitzt eine Dicke von 0,25 cm. Die Schenkelglieder sind 0,25 cm dick und die Vertiefungen haben einen Wert von 0,58 cm.

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Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, .daß die neue und verbesserte Halterungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen, welche die vorliegende Erfindung darstellt, die genannte Aufgabe wirksam löst. Das .dargestellte Ausführungsbeispiel kann, ohne daß der Umfang-der Erfindung verlassen wird, abgeändert werden. Das in der obigen Beschreibung und in den Zeichnungen dargestellte Beispiel ist nur eines von möglichen Ausführungsbeispiel en, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist.

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Claims

PATENTANSPRUCHS

1. I Halterungsvcrrichtung für gedruckte Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Metallplatte (1O) und eine zweite Metallplatte (12)vorgesehen sind, welche in einer Oberfläche eine mit einer Schicht (24,25) aus elektrisch nicht leitendem Material ausgekleidete Vertiefung besitzen, daß in der Vertiefung der ersten und zweiten Metallplatte (10, 12) jeweils eine gedruckte Schaltung (l4,16) angeordnet j st und daß zwischen den gedruckten Schaltungen (l4,l6) eine die gedruckten Schaltungen gegen die entsprechenden vertieften Oberflächen drückende elastische Anordnung (17) vorgesehen ist.

2. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Anordnung eine folienförmige Einrichtung umfaßt.

5» Halterungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte folienförmige Einrichtung eine Kehrzahl paralleler Streifen aus elastischen Schläuchen (27) umfaßt.

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K. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 3," dadurch gekennzeichnet, daß diese mit weiteren gleichen Halterungsvorriehtungen zu einer Stapelanordnung zusammensetzbar ist.

5. HaIterungsvorriehtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten (10,12) an den Rückseiten ihrer entsprechenden Vertiefungen Wärme-austauschelemente (4θ) besitzen.

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