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Schaltungsanordnung
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Beschreibung r Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen und insbesondere
solche Schaltungsanordnungen, von denen jede wenigstens eine komponente oder ein
Modul mit von diesem ausgehenden Leitungen aufweist, ferner einem, wenigstens im
wesentlichen planaren Substrat, auf welchem die Komponente und/oder das Modul angeordnet
ist, wobei das Substrat ggf. einen Kühlkörper aufweist.
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us ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen,
die die Ausbildung der erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Leitungen,
die von den Komponenten und/oder Modulen ausgehen, sowie die Anschlüsse für die
Schaltung zu vereinfachen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Schaltungsanordnung
ein, wenigstens im wesentlichen planares Substrat aufweist, auf dessen wenigstens
einer Hauptfläche wenigstens eine Komponente oder ein Modul mit von diesem ausgehenden
Leitungen angeordnet ist, daß ferner auf dieser einen Hauptfläche des Substrates
wenigstens ein Anschlußstecker mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Anschlußstücken
angebracht ist, wobei jedes Anschlußstück sowohl mit einer Leitung dieser Komponente
oder des Moduls zusammenwirkt und einen Anschluß der Schaltungsanordnung bildet,
wobei die Anschlußstücke an einem Block aus elektrisch isolierendem Material des
Anschlußsteckers befestigt sind.
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Da die Komponente oder das Modul und der Verbindungsstecker auf derselben
Hauptfläche des Substrates angeordnet sind, wirdde Anordnung dieser Komponente oder
des Moduls und der Anschlüsse der Schaltung innerhalb der Schaltung erleichtert.
So können in einfacher Weise die erforderlichen elektrischen Verbindungen
zwischen
den Leitungen des Moduls oder der Komponente und den Anschlüssen der Schaltung vorgesehen
werden, ohne die Notwendigkeit, eine gedruckte Schaltkreisplatte innerhalb der Schaltung
zu verwenden.
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Das Substrat der Schaltung kann einen Kühlkörper umfassen oder es
kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
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Der Block aus elektrisch isolierendem Material des Verbindungssteckers
kann integral mit dem Substrat aus dem elektrisch isolierenden Material sein.
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Alternativ kann der Verbindungsstecker in geeigneter Weise an dem
Substrat angebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Komponente oder
das Modul der Schaltung an dem Substrat in geeigneter Weise befestigt werden.
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In der Schaltung erstreckt sich wenigstens im wesentlichen die gesamte
Leitung des Moduls oder der Komponente wenigstens im wesentlichen parallel zu dieser
einen Ilauptfläche des Substrates und/oder wenigstens im wesentlichen ganz in einer
gemeinsamen Ebene, oder in einer von einer Mehrzahl von parallelen Ebenen, in welchen
die Leitungen verlaufen. Jedes Anschlußstück verläuft zweckmäßigerweise parallel
zu wenigstens im wesentlichen der Gesamtheit der Leitung, mit der es verbunden ist.
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Die Leitungen des Moduls oder der Komponente können mit den Anschlußstücken
in jeder geeigneten Weise verbunden sein.
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Die Anschlußstücke können an dem Block aus isolierendem Material des
Verbindungssteckers in geeigneter Weise angebracht sein.
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Zweckmäßigerweise ist das Modul oder die Komponente an dem Substrat
in leicht lösberer Weise befestigt, die Anschlußstücke
sind an dem
Isolierblock befestigt und die Leitungen des Moduls oder der Komponente sind an
den Anschlußstücken befestigt, ebenfalls alles in leicht lösbarer Weise, um die
Auswechslung eines Moduls oder einer Komponente, z.B. wenn ein Fehler vorliegt,
zu erleichtern. Die Anschlußstücke können lösbar in Bohrungen des Isolierblockes
des Verbindungssteckers mit Preßsitz eingedrückt sein.
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Alternativ können die Anschlußstücke an dem Isolierblock mittels einer
elektrisch isolierenden Vergußmasse angebracht sein, wobei sie in diesem Fall jedoch
nicht ohne weiteres von dem Block lösbar sind.
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Der Verbindungsstecker kann von bekannter Konstruktion sein.
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Während jedes Anschlußstück jede geeignete Form haben kann, hat es
zweckmäßigerweise eine Fassung integral mit einem Zapfen oder Ansatz, wobei die
Fassung mit einer Leitung des Moduls oder der Komponente verbunden ist und der Ansatz
einen Anschluß für die Schaltung enthält.
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Die Anschlußstücke können mit den Leitungen der Komponente oder des
Moduls verbunden werden, ehe sie an dem Verbindungsstecker angebracht werden.
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Eine Mehrzahl von Verbindungssteckern kann an dieser einen Hauptfläche
des Substrates angeordnet werden, beispielsweise wenn die Leitungen der Komponente
oder des Moduls von mehr als einer Fläche der Komponente oder des Moduls ausgehen.
Wenn nur ein Verbindungsstecker an der Hauptfläche des Substrates vorgesehen ist,
verlaufen alle Leitungen der Komponente oder des Moduls von derselben Oberfläche
der Komponente oder des Moduls aus zum Verbindungsstecker.
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Wenn der Block aus elektrisch isolierendem Material jedes Verbindungssteckers
nicht integral mit dem elektrisch isolierenden Substrat ist, kann die Kombination
jedes Verbindungssteckers und des Moduls oder der Komponente der Schaltung, wenn
sie mit jedem Verbindungsstecker verbunden ist, eine Untergruppe oder Untergruppen
umfassen, die an dem Substrat angebracht sind, um die Schaltung zu vervollständigen.
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Wenn das Substrat aus einem elektrisch isolierenden Material besteht
und der Block jedes Verbindungssteckers integral mit dem Substrat ist, kann jeder
Verbindungsstecker sich über die allgemeine Ebene der beiden gegenüberliegenden
Hauptflächen des Substrates hinaus erstrecken.
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Auf diese Weise, oder auch in anderer geeigneter Weise, kann wenigstens
ein Verbindungsstecker auf jeder der beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des
Substrates angeordnet werden.
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Die Leitungen dieser Komponente oder des Moduls der Schaltung können
sich daher längs jeder von beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrates
erstrecken, beispielsweise wenn die Leitungen der Komponente oder des Moduls von
mehr als einer Oberfläche der Komponente oder des Moduls ausgehen. Zusätzlich oder
alternativ kann wenigstens ein Modul oder eine Komponente der Schaltung auf jeder
der beiden gegenüberliegenden liauptflächen des Substrates vorgesehen sein.
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Die Anschlüsse der Schaltung nach der Erfindung können mit einem zugeordneten
Verbindungsstecker oder einer anderen Schaltung verbunden sein.
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Wenn mehr als ein Modul oder eine Komponente in der Schaltung nach
der Erfindung vorgesehen ist, können die erforderlichen elektrischen Verbindungen
zwischen den Komponenten und/oder Modulen durch wenigstens eine zugeordnete Schaltung
gebildet
werden, wobei die erfindungsgemäße Schaltung und diese
eine zugeordnete Schaltung miteinander verbunden werden können, um einen mehr komplexen
Schaltkreis zu bilden. Die Anschlüsse der erfindungsgemäßen Schaltung können mit
der zugeordneten Schaltung über einen Verbindungsstecker verbunden werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Kombination
aus wenigstens einem ersten Schaltkreis, der eine der oben genannten Formen der
erfindungsgemäßen Schaltung haben kann, sowie wenigstens einem zweiten Schaltkreis
vorgesehen, der die oben genannte zugeordnete Schaltung enthält, wobei die Kombination
eine komplexere Schaltungsanordnung bildet. Dieser zweite Schaltkreis kann wenigstens
ein Leitermuster auf einem elektrisch isolierenden Träger, wie z.B. einer gedruckten
Schaltungsplatte, umfassen. Module und/oder Komponenten des komplexeren Schaltkreises
können in diesem, wenigstens einen zweiten Schaltkreis vorgesehen werden.
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Dieser zweite Schaltkreis kann direkt an die Anschlüsse dieses ersten
Schaltkreises gelegt werden oder es kann ein Verbindungsstecker zwischen jedem zweiten
Schaltkreis und jedem ersten Schaltkreis vorgesehen sein, der mit dem zweiten Schaltkreis
verbunden ist, wobei der Verbindungsstecker jede geeignete Form haben kann.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der Fig. 1 einen Längsschnitt einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkreises zeigt.
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Fig. 2 zeigt, teilweise geschnitten, eine Draufsicht der Schaltung
nach Fig. 1.
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Die dargestellte Schaltungsanordnung hat ein im wesentlichen planares
Substrat mit einem Kühlkörper 10 aus Aluminium und es hat in Draufsicht eine im
wesentlichen rechteckige Form.
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An einer Hauptfläche 11 des Kühlkörpers 10 sind vier, in draufsicht
viereckige Module 12 angebracht, mit Leitungen 13, die von einer ihrer Oberflächen
ausgehen. An der Hauptfläche 11 ist ferner angrenzend an eine ihrer Kanten und einen
Teil der Schaltung bildender Verbindungsstecker 14 bekannter Bauart angebracht.
Der Stecker 14 umfaßt einen Block 15 aus einem elektrisch isolierenden Material,
wobei in Löchern 16 des Blockes 15 eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Anschluß
stücken 17 angeordnet ist, wobei je ein Anschlußstück 17 individuell in jeder Bohrung
16 sich befindet. Jedes Verbindungsstück 17 hat eine Fassung 18 zur Aufnahme einer
Modulleitung 13 und einen integralen Ansatz oder Zapfen 19, der einen Anschluß der
Schaltung bildet zur Zusammenwirkung mit einer Fassung eines Verbindungsstückes
20, das nur in Fig. 1 gezeigt ist, das mit der Schaltung verbunden ist und von bekannter
Bauart sein kann. Die Anschlußstücke 17 erstrecken sich nicht über die Bohrung 16
hinaus und sie sind so im wesentlichen in dem Block 15 eingebettet. Die Fassung
18 jedes Anschlußstückes 17 kann um die mit ihm zusammenwirkende Leitung 13 angezogen
werden, ehe das Anschlußstück 17 in seine Bohrung 16 im Block 15 eingesetzt wird.
Die Fassungen brauchen nicht in Form eines vollständigen Zylinders ausgebildet sein,
sondern sie können jede geeignete Konstruktion haben, wobei jedoch wenigstens ein
Teil um die zugeordnete Leitung 13 festgezogen oder festgehalten werden kann. Die
Anschlußstücke 17 sind zweckmäßigerweise mit Preßsitz in die Bohrungen 16 des Blockes
15 eingesetzt, nachdem sie entsprechend mit jeweils einer Leitung 13 verbunden sind.
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Bei der Herstellung der Schaltung werden zuerst die Fassungen 18 der
Anschlußstücke 17 des Steckers 14 mit den Leitungen 13 der
Module
12 verbunden. Die Anschlußstücke 17 werden in dem Block 15 aus Isoliermaterial befestigt.
Der Steuer 14 und die Module 12 werden dann an dem planaren Kühlkörper 10 befestigt,
um die Schaltung zu vervollständigen.
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Da sowohl die Module 12 als auch der Stecker 14 auf der Hauptfläche
11 des Kühlkörpers 10 angebracht bzw. gehalten sind, wird die Anordnung oder Lage
der Module 12 und der Anschlußklemmen 19 der Schaltung innerhalb der letzteren erleichtert.
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In der Schaltung verlaufen die Leitungen 13 der Module im wesentlichen
parallel zur Hauptfläche 11 des Kühlkörpers 10 und im wesentlichen ganz in einer
gemeinsamen Ebene. Alternativ können die Leitungen 13 im wesentlichen in einer Mehrzahl
von parallelen Ebenen verlaufen. Die Anschlußstücke 17 verlaufen im wesentlichen
ebenfalls parallel zur Hauptfläche 11 des Kühlkörpers 10 und in derselben gemeinsamen
Ebene oder einer Mehrzahl von parallelen Ebenen, wie die Leitungen 13.
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Die gewünschte Schaltung kann somit leicht aufgebaut werden und insbesondere
können die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Modulen 12 und
den Anschlußklemmen 19 ohne die Notwendigkeit einer gedruckten Schaltkreisplatte
hergestellt werden.
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Das zugehörige Verbindungsstück 20 umfaßt einen Bock 21 aus elektrisch
isolierendem Material, wobei in Bohrungen 22 des Blockes 21 eine Mehrzahl von elektrisch
leitenden Verbidnungsstücken 23 sitzt, und zwar jeweils ein Verbindungsstück 23
in einer Bohrung 22. Jedes Verbindungsstück 23 hat eine Fassung 24, die mit einem
Stift 19 des Steckers 14 der Schaltung zusammenwirkt. Zu diesem Zweck erstreckt
sich ein Teil der Fassung 24 über die zugehörige Bohrung 22 hinaus. Innerhalb
der
Bohrung 22 ist die Fassung 24 mit einem Leiter 25 verbunden, der einen Anschluß
des zugehörigen Verbindungsstückes 20 enthält und erstreckt sich vom Ende der Bohrung
22 entfernt von dem Teil der Fassung 24, um mit dem Stecker 14 zusammenzuwirken.
In der dagestellten Ausführungsform sind aus Gründen der Zweckmäßigkeit benachbarte
Paare von Leitungen 25, obwohl sie über im wesentlichen ihre gesamte Länge parallel
zueinander verlaufen, in zwei im Abstand liegenden Ebenen angeordnet, um das Anbringen
der elektrischen Kontakte dazwischen zu erleichtern.
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Um die Abfuhr von Wärme aus dem Kühlkörper 10 zu erleichtern oder
zu verbessern, kann dieser mit Rippen 30 versehen sein, weshalb seine Form nur als
im wesentlichen planar bezeichnet wurde.
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Wenigstens ein Modul der dargestellten Schaltung kann weggelassen
werden und statt dessen durch wenigstens eine diskret verpackte Komponente ersetzt
werden, die ggf. nur zwei von ihr ausgehende Leitungen aufweist, wobei wenigstens
ein Modul oder eine Komponente in der Schaltung vorgesehen ist.
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Es ist nicht wesentlich, daß alle Anschlußstücke 17 des Steckers 14
mit Modulen oder Komponenten zusammenwirken. Beispielsweise kann eines der dargestellten
Module 12 in der Schaltung weggelassen werden oder andere Module mit anderen Anzahlen
von Leitungen.
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Die Module können jede geeignete Konstruktion haben, beispielsweise
kann es sich um Dünnfilm-Module bekannter Bauart handeln.
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Die Komponenten, wenn vorgesehen, können jede Form haben, wie z.B.
Widerstände und Kondensatoren.
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Die Anschlußstücke 17 können an dem Block 15 auch in anderer geeigneter
Weise,
anstatt mittels eines Preßsitzes, befestigt werden.
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Bei einigen Ausführungsformen können die Module und/oder Komponenten
der Schaltung nach der Erfindung auswechselbar sein, beispielsweise wenn Fehler
auftreten, wobei die Anschlußstücke aus dem Block 15 zu diesem Zweck herausgezogen
werden. Zweckmäß9gerweise sind die Module und/oder Komponenten lösbar an dem Substrat
befestigt, die Anschlußstücke 17 sind ebenfalls lösbar an dem Block 15 und die Modulleitungen
13 sind lösbar an dem Anschlußstück 17 zu diesem Zweck angebracht.
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Alternativ können die Anschlußstücke 17 am Block 15 mittels einer
elektrisch isolierenden Vergußmasse befestigt werden.
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Bei einer solchen Anordnung ist es nicht zweckmäßig, die Module oder
Komponenten der Schaltung zu ersetzen bzw. auszuwechseln.
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Die Leitungen 13 und/oder die Anschlußstücke 17 der Schaltung brauchen
nicht vollständig in einer gemeinsamen Ebene, noch in einer Mehrzahl von parallelen
Ebenen verlaufen, noch brauchen sie sich im wesentlichen parallel zur Haupfläche
11 des Kühlkörpers 10 erstrecken. Zweckmäßigerweise verlaufen die Anschlußstücke
parallel zu wenigstens einem wesentlichen Teil der Leitung, mit der sie verbunden
sind.
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Wenn die Leitungen 13 wenigstens eines Moduls 12 oder einer Komponente
der Schaltung von mehr als einer Oberfläche des Moduls oder der Komponente ausgehen,
kann es zweckmäßig sein, mehr als einen Stecker 14 an der Hauptfläche 11 des Kühlkörpers
anzubringen.
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Wenigstens ein Verbindungsstecker kann an jeder der beiden Hauptflächen
des
planaren Substrates vorgesehen werden.
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So kann wenigstens ein Modul oder eine Komponente der Schaltung nach
der Erfindung an jeder von beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des planaren Kühlkörpers
10 vorgesehen werden, wobei ggf. ein gemeinsamer Anschlußstecker 20 mit den Verbindungsstücken
auf beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrates einer solchen Schaltung
zusammenwirkt.
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Zusätzlich oder alternativ können einige Leitungen von der Hauptfläche
11 des Substrates zu der gegenüberliegenden Hauptfläche verlaufen, insbesondere
wenn Leitungen von mehr als einer Oberfläche ausgehen, beispielsweise von gegenüberliegenden
Oberflächen eines Moduls oder einer Komponente der Schaltung. Diese Leitungen können
dann im wesentlichen ganz in zwei im Abstand liegenden Ebenen parallel zur Hauptfläche
11 des Kühlkörpers 10 verlaufen.
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Jeder Verbindungsstecker kann an dem Kühlkörper in geeigneter Weise
befestigt sein.
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Die Module und/oder Komponenten sind an dem Kühlkörper in geeigneter
Weise befestigt.
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Es ist nicht erforderlich, daß jeder Verbindungsstecker und die Module
oder Komponenten an dem Kühlkörper befestigt sind.
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Die Kombination aus jedem der Verbindungsstecker und den Modulen und/oder
Komponenten können, wenn sie mit dem Verbindungsstecker verbunden sind, Untergruppen
bilden, die an dem Substrat angebracht werden können, um die Schaltung zu vervollständigen.
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Das Substrat braucht keinen Kühlkörper enthalten, es kann beispielsweise
auch aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
Der elektrisch
isolierende Block jedes Verbindungssteckers kann integral mit dem elektrisch isolierenden
Substrat ausgebildet sein. Die Untergruppen brauchen daher den elektrisch isolierenden
Block der Verbindungsstecker nicht mitumfassen.
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Die Anschlußstücke können jede geeignete Form haben. Die Leitungen
brauchen an den Anschlußstücken nicht befestigt werden, ehe die letzteren an den
Block aus elektrisch isolierendem Material angebracht sind. Sie können mit den Anschlußstücken
in jeder geeigneten Weise verbunden werden.
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Die Anschlußstücke brauchen nicht in den Isolierblock eingebettet
zu sein, sie können auch in anderer Weise an ihm befestigt werden.
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mit Ein Schaltkreis nach der Erfindung kann wenigstens einem zugeordneten
Schaltkreis gekoppelt werden, um eine komplexere Schaltung zu bilden. Die erforderlichen
elektrischen Verbindungen zwischen den Modulen und/oder Komponenten der erfindungsgemäßen
Schaltung können durch die zugeordnete Schaltung gebildet werden.
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Wenigstens ein erster Schaltkreis, der eine der Formen der erfindungsgemäßen
Schaltung haben kann, kann mit wenigstens einem zweiten Schaltkreis verbunden werden,
der die oben genannte zugeordnete Schaltung umfassen kann, um eine komplexere Schaltung
zu bilden.
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Der zweite Schaltkreis kann wenigstens ein Muster aus Leitern auf
einem elektrisch isolierenden Träger umfassen, beispielsweise eine gedruckte Schaltungsplatte.
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Die Module und/oder Komponenten der komplexeren Schaltung können in
dem zweiten Schaltkreis angeordnet oder ausgebildet sein.
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Wie Fig. 1 zeigt, kann ein zweiter Schaltkreis 40 direkt mit den Anschlußklemmen
des ersten Schaltkreises verbunden werden.
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Alternativ kann zwischen beiden ein Verbindungsstück oder Verbindungsstecker
vorgesehen werden, um den oder die ersten Schaltkreise mit dem oder den zweiten
Schaltkreisen zu verbinden.
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Die vorbeschriebenen Ausführungsformen haben u.a. den Vorteil, daß
der Aufbau von komplexeren Schaltungen erleichtert wird.
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So kann ein erster Schaltkreis, der z.B. eine fehlerhafte Komponente
oder ein fehlerhaftes Modul hat, leicht entfernt werden, es kann ferner eine Standardkonstruktion
für den oder die ersten Schaltkreise und ggf. auch für den oder die zweiten Schaltkreise
bei jedem einer Mehrzahl von verschiedenen möglichen komplexeren Schaltungen verwendet
werden. Die verschiedenen ersten Schaltkreise und ggf. auch die verschiedenen zweiten
Schaltkreise variieren voneinander nur in der Form und/ oder in der Anzahl der Module
oder der Komponenten.