DE3943261A1 - Elektrische schaltung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, bei der in
einem Gehäuse aus Kunststoff aus einer Metallfolie ausgestanzte
Leiterbahnen zum elektrischen Verbinden der Bauelemente der
Schaltung angeordnet sind.
Zur Herstellung von elektrischen Schaltungen ist die Verwendung
von Platinen bekannt. Es handelt sich dabei um
Kunststoffplatten, auf deren Oberfläche beispielsweise durch
einen Ätzprozeß Leiterbahnen ausgebildet sind, welche die Bau
elemente der Schaltung elektrisch verbinden. Statt des Ätzens
ist es auch bekannt, die Leiterbahnen auf der Kunststoffplatte
durch Auftragen von Lötzinn auszubilden. All diese Verfahren
sind umständlich und technisch aufwendig.
Darüber hinaus ist es bekannt, zur Herstellung von elektrischen
Schaltungen aus einer Metallfolie ausgestanzte Leiterbahnen in
der Art eines Netzes oder Gitters zu verwenden. Die Metallfolie
kann dabei beispielsweise eine Dicke von 0,15 mm aufweisen. Das
ausgestanzte Leiterbahnennetz wird durch einen Spritzvorgang in
ein Kunststoffgehäuse eingebettet, aus dem Kontaktanschlüsse des
Leiterbahnennetzes herausragen. Das Umspritzen ist aber auch
technisch sehr aufwendig.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu
grunde, eine verbesserte elektrische Schaltung unter Verwendung
von aus einer Metallfolie ausgestanzten Leiterbahnen zu
schaffen.
Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschla
gen, daß das Gehäuse Kanäle aufweist, in die die Leiterbahnen
eingesetzt und in denen sie festgelegt sind.
Auf diese Weise wird eine technisch sehr einfache elektrische
Schaltung unter Verwendung von aus einer Metallfolie ausge
stanzten Leiterbahnen geschaffen. Es ist lediglich erforderlich,
die von einem Band abrollenden, ausgestanzten Leiterbahnennetze
über ein entsprechendes Gehäuse zu führen und mittels eines
Negativstempels die Leiterbahnen in die Kanäle des Gehäuses zu
drücken, in denen sie dann festgelegt und gehalten sind.
Vorzugsweise weisen die Kanäle ein im wesentlichen U-förmiges
Querschnittsprofil auf. Dabei erweitern sich die Kanäle vorzugs
weise nach oben hin trichterförmig, so daß das Einführen der
Leiterbahnen in die Kanäle vereinfacht ist.
ln einer ersten Alternative kann die Breite der Kanäle gleich
oder kleiner als die Breite der Leiterbahnen sein. Vorzugsweise
ist dabei die Breite geringfügig kleiner. Auf diese Weise werden
die Leiterbahnen im Preßsitz innerhalb der Kanäle gehalten.
In einer zweiten Alternative wird vorgeschlagen, daß die Breite
der Kanäle gleich oder größer ist als die Breite der
Leiterbahnen und daß die Leiterbahnen seitlich hervorstehende
Spitzen aufweisen, die sich beim Einsetzen der Leiterbahnen in
die Kanäle in deren Seitenwände verkrallen. Auch hier ist
vorzugsweise die Breite der Kanäle nur geringfügig größer als
die Breite der Leiterbahnen. Durch das Eingraben der kleinen
Spitzen in den Seitenwänden der Kanäle werden die Leiterbahnen
sicher in den Kanälen gehalten, ohne daß die Gefahr besteht, daß
sich
die Leiterbahnen herauslösen.
In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß in den Kanälen
Kontaktstifte angeordnet sind, auf die augenförmige Kontakt
elemente der Leiterbahnen mit ihren Durchbrechungen unter
elektrischer Kontaktierung aufgesteckt sind. Diese Kontaktstifte
stellen beim Einsetzen der Leiterbahnen in die Kanäle Fixpunkte
dar. Die überstehenden Kontaktstifte sowie zusätzlich die vom
Leiterbahnennetz nach unten oder nach oben geklappten Kontakt
fortsätze können zusätzlich zur Kontaktierung von Leiterplatten
benutzt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung liegen die Böden der Kanäle
auf unterschiedlichen Ebenen. Dabei können zwei oder mehr Ebenen
vorgesehen sein, wobei im letzteren Fall komplizierte Schalt
bilder geschaffen werden können. Die Kanäle können dadurch auf
unterschiedliche Ebenen gelegt werden, indem diese Kanäle unter
schiedlich tief sind. Zum Einsetzen des Leiterbahnennetzes in
das Gehäuse wird das Netz mittels des entsprechenden Negativ
stempels zunächst in die obere, erste Ebene gedrückt. In einem
nachfolgenden zweiten Schritt wird das Leiterbahnengitter
mittels eines entsprechenden Negativstempels in die untere,
zweite Ebene gedrückt. Der Verlauf der Leiterbahnen auf ver
schiedenen Ebenen bringt den Vorteil mit sich, daß zwischen den
Leiterbahnen ein großer Abstand geschaffen werden kann, der dann
nicht vorhanden wäre, wenn sich die benachbarten Leiterbahnen
auf gleicher Ebene befänden und die Gefahr von Überschlägen oder
Kontaktbrücken bestünde.
In einer Weiterbildung dieses Ebenenprinzips sind einander
benachbarte Leiterbahnen im Ursprungszustand vor dem Einbau
vorzugsweise durch Stege miteinander verbunden, die beim Ein
setzen der Leiterbahnen in Kanäle mit auf unterschiedlichen
Ebenen liegenden Böden durchtrennt werden. Die Verbindungsstege
bringen den Vorteil mit sich, daß vor dem Einsetzen das
Leiterbahnennetz durch die Verbindungen untereinander relativ
stabil ist, daß aber nach dem Einsetzen diese Stege reißen oder
zerschnitten werden und dadurch die elektrische Unabhängigkeit
der benachbarten Leiterbahnen hergestellt ist.
Vorzugsweise geht zum Durchtrennen der Stege der Kanal auf der
höheren Ebene in den benachbarten Kanal auf der tieferen Ebene
über eine Abreißkante über. Diese Abreißkante bewirkt, daß beim
zweiten Schritt, wenn die Leiterbahnen in die untere Ebene ge
preßt werden, die Verbindungsstege durchtrennt werden.
In einer weiteren Weiterbildung des Ebenenprinzips sind die
Kanäle im Bereich von Abknickungen vorzugsweise verbreitert.
Dies schafft einen Ausgleich, wenn ein Abschnitt einer
Leiterbahn von einer oberen in eine untere Ebene gedrückt wird,
da aufgrund des Höhenunterschiedes die Leiterbahnen einer
Streckung unterliegen.
Schließlich wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß
mehrere Gehäuse mit eingesetzten Leiterbahnen übereinander ange
ordnet sind, so daß sich auch sehr komplizierte Schaltbilder
aufgrund der Vielzahl der Leiterbahnennetze schaffen lassen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
In diesen zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht eines Leiterbahnennetzes nach dem Aus
stanzen aus einer Metallfolie;
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit des Leiterbahnennetzes in
Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab;
Fig. 4 ein Kunststoffgehäuse mit Kanälen, in die das
Leiterbahnennetz der Fig. 1 nach Abtrennen der über
schüssigen Metallfolienteile eingesetzt wird;
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht des Gehäuses in Fig. 4
zur Deutlichmachung der unterschiedlichen Ebenen, in
denen die Böden der Kanäle verlaufen;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4 im
Bereich des Übergangs eines Bodens eines Kanals von
einer oberen Ebene in eine untere Ebene mit
eingesetzter Leiterbahn;
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 4 in
vergrößertem Maßstab sowie ebenfalls mit eingesetzter
Leiterbahn;
Fig. 8 einen Ausschnitt aus einem Leiterbahnennetz im Bereich
einer Abknickung eines Kanals;
Fig. 9 das Ende einer Leiterbahn im Bereich eines Kontakt
elements mit einer runden Öffnung;
Fig. 10 eine Darstellung entsprechend Fig. 9, jedoch mit einer
kleeblattförmigen Durchbrechung.
In Fig. 1 ist ein Leiterbahnennetz 1 nach dem Ausstanzen aus
einer Metallfolie dargestellt. Dabei sind insbesondere die
einzelnen Leiterbahnen 2 zu erkennen, die an ihren Enden augen
förmige Kontaktelemente 3 mit mittigen Durchbrechungen 4 auf
weisen. Weiterhin weisen die Leiterbahnen 2 an ihren in der
Zeichnung linken Enden Anschlußstifte 5 auf, mit denen eine
Kontaktierung beispielsweise an einer Leiterplatte möglich ist.
Statt dessen ist es auch möglich, auf diese Anschlußstifte 5 eine
entsprechende Steckerbuchse aufzustecken.
Der vergrößerte Detailausschnitt des Leiterbahnennetzes 1 in
Fig. 2 läßt darüber hinaus erkennen, daß einander benachbarte
Leiterbahnen 2 durch Stege 6 miteinander verbunden sind. Diese
verleihen dem Leiterbahnennetz 1 eine relative Stabilität und
werden, da die vorläufig durch die Stege 6 miteinander ver
bundenen Leiterbahnen 2 letztendlich voneinander elektrisch
isoliert sein müssen, in einer weiter unten noch zu
beschreibenden Weise durchtrennt. Schließlich weisen die
Leiterbahnen 2 noch seitliche Spitzen 7 auf, deren Bedeutung
ebenfalls nachfolgend noch erklärt werden wird.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Anschlußstift 5, wobei
gestrichelt der ebene Ausgangszustand nach dem Ausstanzen aus
der Metallfolie dargestellt ist, während mittels der
durchgezogenen Linie die Situation nach dem Biegen um eine zur
Längserstreckung parallele Achse gezeigt ist.
In Fig. 4 ist ein Gehäuse 8 aus Kunststoff dargestellt, in das
das Leiterbahnennetz 1 mit seinen Leiterbahnen 2 nach Abtrennen
der überschüssigen Teile der Metallfolie eingesetzt wird. Zu
diesem Zweck ist das Gehäuse 8 mit zu dem Verlauf der
Leiterbahnen 2 korrespondierenden Kanälen 9 versehen, die ein im
wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen und sich
nach oben hin trichterförmig erweitern, wie beispielsweise in
der Schnittdarstellung gemäß Fig. 7 dargestellt ist. Die Kanäle
9 weisen dabei jeweils einen Boden 10 sowie Seitenwände 11 auf,
wobei die Breite der Kanäle 9 gleich oder geringfügig größer ist
als die Breite der Leiterbahnen 2. Im Bereich von Abknickungen
12 sind die Kanäle 9 verbreitert, wie in Fig. 8 erkennbar ist.
Im Bereich der augenförmigen Kontaktelemente 3 der Leiterbahnen
2 sind in den Kanälen 9 senkrecht nach oben sich erstreckende
Kontaktstifte 13 angeordnet.
Eine Besonderheit der Kanäle 9 ist in den Fig. 6 und 7 zu er
kennen. Teilbereiche der Kanäle 9 sind nämlich tiefer, so daß
insgesamt zwei Ebenen gebildet sind, nämlich eine obere Ebene E1
und eine untere Ebene E2. Die untere Ebene E2 ist in Fig. 4 ge
strichelt dargestellt. Die unterschiedlichen Ebenen E1 und E2
bringen den Vorteil mit sich, daß der Abstand einander benach
barter Leiterbahnen 2 vergrößert wird, so daß die Gefahr von
Kontaktbrücken oder Überschlägen verringert ist.
Zum Einsetzen des Leiterbahnennetzes 1 in das Gehäuse 8 wird
zunächst das Leiterbahnennetz 1 am Band über das Gehäuse 8
geführt, indem die Durchbrechungen 4 der Kontaktelemente 3 der
Leiterbahnen 2 exakt über den Kontaktstiften 13 zu liegen
kommen. Mittels eines entsprechend ausgebildeten Negativstempels
werden die Leiterbahnen 2 des Leiterbahnennetzes 1 in die obere
Ebene E1 der Kanäle 9 gedrückt. Dabei verkrallen sich die
Spitzen 7 der Leiterbahnen 2 in den Seitenwänden 11 des Gehäuses
8, so daß die Leiterbahnen 2 sicher innerhalb der Kanäle 9
gehalten sind. Gleichzeitig werden die Kontaktelemente 3 der
Leiterbahnen 2 auf die Kontaktstifte unter Herstellung eines
elektrischen Kontaktes gedrückt, wie dies beispielsweise in Fig.
7 in einem späteren Stadium angedeutet ist.
Nachdem das Leiterbahnennetz 1 in der beschriebenen Weise in die
obere Ebene E1 gedrückt worden ist, werden in einem nach
folgenden zweiten Schritt in den in Fig. 4 schraffierten
Bereichen der Kanäle 9 die Leiterbahnen 2 mittels eines
entsprechenden Negativstempels in die untere Ebene E2 gedrückt,
bei der die Böden 10 der Kanäle 9 abgesenkt sind, wie dies die
Fig. 6 und 7 erkennen lassen. Dabei reißen die Stege 6 zwischen
einander benachbarten Leiter
bahnen 2 an zwischen benachbarten Kanälen 9 ausgebildeten Ab
reißkanten 14, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
In der schematisierten Seitenansicht des Gehäuses 8 in Fig. 5
sind die beiden Ebenen E1 und E2 schematisiert angedeutet.
Da beim Überführen der Leiterbahnen 2 von der oberen Ebene E1 in
die untere Ebene E2 und umgekehrt aufgrund des größeren Weges
eine größere Länge der entsprechenden Leiterbahnenabschnitte
benötigt würde, sind als Längenausgleich die Kanäle 9 im Bereich
der Abknickungen 12 zur Schaffung eines Längenausgleiches ver
breitert, wie Fig. 8 erkennen läßt. Dabei ist gestrichelt die
"Normalbreite" des Kanals 9 angedeutet. Darüber hinaus ist es
möglich, daß die Leiterbahn 2 zum Längenausgleich geringfügig
gedehnt werden kann, um den größeren Weg der zwei verschiedenen
Ebenen E1 und E2 ausgleichen zu können.
Schließlich sind in Fig. 9 und 10 noch zwei Ausführungsformen
der Durchbrechungen 4 der Kontaktelemente 3 der Leiterbahnen 2
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 9 die einfachste Ausführungsform,
bei der die Durchbrechung 4 kreisrund ist und der Kontaktstift
13 einen quadratischen Querschnitt aufweist. In Fig. 10 ist die
Durchbrechung 4 im wesentlichen als vierblättriges Kleeblatt
ausgebildet, wobei die ins Zentrum gerichteten Lappen 15 des
Kontaktelements 3 am Kontaktstift 13 zur Anlage kommen, der
ebenfalls einen quadratischen Querschnitt aufweist.
Bezugszeichenliste
1 Leiterbahnennetz
2 Leiterbahn
3 Kontaktelement
4 Durchbrechung
5 Anschlußstift
6 Steg
7 Spitze
8 Gehäuse
9 Kanal
10 Boden
11 Seitenwand
12 Abknickung
13 Kontaktstift
14 Abreißkante
15 Lappen
E1 obere Ebene
E2 untere Ebene
2 Leiterbahn
3 Kontaktelement
4 Durchbrechung
5 Anschlußstift
6 Steg
7 Spitze
8 Gehäuse
9 Kanal
10 Boden
11 Seitenwand
12 Abknickung
13 Kontaktstift
14 Abreißkante
15 Lappen
E1 obere Ebene
E2 untere Ebene
Claims (11)
1. Elektrische Schaltung,
bei der in einem Gehäuse (8) aus Kunststoff aus einer Metall
folie ausgestanzte Leiterbahnen (2) zum elektrischen Ver
binden der Bauelemente der Schaltung angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (8) Kanäle (9) aufweist, in die Leiterbahnen
(2) eingesetzt und in denen sie festgelegt sind.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kanäle (9) ein im wesentlichen
U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen.
3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich die Kanäle (9) nach oben hin trichter
förmig erweitern.
4. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kanäle (9) gleich
oder kleiner ist als die Breite der Leiterbahnen (2).
5. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kanäle (9) gleich
oder größer ist als die Breite der Leiterbahnen (2) und daß
die Leiterbahnen (2) seitlich hervorstehende Spitzen (7) auf
weisen, die sich beim Einsetzen der Leiterbahnen (2) in die
Kanäle (9) in den Seitenwänden (11) verkrallen.
6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanälen (9) Kontaktstifte
(13) angeordnet sind, auf die augenförmige Kontaktelemente
(3) der Leiterbahnen (2) mit ihren Durchbrechungen (4) unter
elektrischer Kontaktierung aufgesteckt sind.
7. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (10) der Kanäle (9)
auf unterschiedlichen Ebenen (E1, E2) liegen.
8. Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß einander benachbarte Leiterbahnen (2) im
Ursprungszustand vor dem Einsetzen durch Stege (6)
miteinander verbunden sind, die beim Einsetzen der Leiter
bahnen (2) in Kanäle (9) mit auf unterschiedlichen Ebenen
(E1, E2) liegenden Böden (10) durchtrennt werden.
9. Elektrische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Durchtrennen der Stege (6) der Kanal (9)
auf der höheren Ebene (E1) in den benachbarten Kanal (9) auf
der tieferen Ebene (E2) über eine Abreißkante (14) übergeht.
10. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (9) im Bereich von
Abknickungen (12) verbreitert sind.
11. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gehäuse (8) mit einge
setzten Leiterbahnen (2) übereinander angeordnet sind.
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