DE2715056A1 - Holder for insulating, ceramic or glass substrate - has eccentric shaft with projection rotatable over substrate and fixed to assembly base - Google Patents
Holder for insulating, ceramic or glass substrate - has eccentric shaft with projection rotatable over substrate and fixed to assembly baseInfo
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Abstract
Description
Halterung für ein Substrat in einer MikrowellenbaugruppeHolder for a substrate in a microwave assembly
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für ein isolierendes Substrat, beispielsweise Keramik oder Glas, in einer Mikrowellenbaugruppe, bei der gemäß dem Hauptpatent . ... ...The invention relates to a holder for an insulating Substrate, for example ceramic or glass, in a microwave assembly in which according to the main patent. ... ...
(Akt.Z. P 24 56 351) im Gehäuseboden der Baugruppe ein Halteelement fest montierbar ist mit einem in der Höhe definierten Ansatz, der auf der Oberseite des Substrats anliegt, und zwischen Gehäuseboden und Substrat ein federndes Kontaktblech angeordnet ist, das das Substrat gegen den Ansatz drückt.(Akt.Z. P 24 56 351) a retaining element in the housing base of the assembly can be permanently mounted with a height-defined attachment on the top of the substrate and a resilient contact plate between the housing base and the substrate is arranged, which presses the substrate against the approach.
Hochfrequenz-Schichtschaltungen (MIC's) werden in zunehmendem Maß zur Lösung von Mikrowellenproblemen eingesetzt. In erster Linie kommen dafür Dünn- und Dickschichttechnik in Betracht.High frequency layered circuits (MIC's) are becoming increasingly common used to solve microwave problems. First and foremost, thin and thick-film technology into consideration.
Die Schichtschaltungen werden dabei im allgemeinen auf einem Substrat aus Keramik oder Glas aufgebracht. Technologische Besonderheiten, z.B. Grenzen der möglichen Substratabmessungen sowie hoher Kostenaufwand für Entwicklung und Herstellung bringen es mit sich, daß die Anwendung dieser hochwertigen Techniken auf solche Schaltkreise beschränkt wird, für die sie aufgrund erhöhter hochfrequenztechnischer oder sonstiger Anforerungen erforderlich sind.The layer circuits are generally on a substrate made of ceramic or glass. Technological features, e.g. limits of the possible substrate dimensions as well as high costs for development and production entail the application of these high quality techniques to such Circuits is limited for which they are due to increased high-frequency technology or other requirements are required.
Treten diese erhöhten Anforderungen nur in einzelnen Teilen einer kompexeren Schaltung oder eines Systems auf, so wird man deshalb bemUht sein, nur diese Teile als HF-Schichtschaltung auszuführen und alle anderen möglichst in billigeren Standardtechniken zu realisieren. Dabei entsteht neben dem Problem, die in verschiedenen Techniken ausgeführten Teilschaltkreise auf wirtschaftliche und raumsparende Weise unter Gewährleistung guter elektrischer und mechanischer Eigenschaften miteinander zu verbinden auch das Problem, das Substrat in einfacher Weise in einer Trägerplatte oder innerhalb einer Mikrowellenbaugruppe zu befestigen. Häufig ist es dabei von Vorteil, wenn sich die Schichtschaltung nicht nur leicht und schonend einbauen, sondern auch ebenso mühelos wieder ausbauen läßt. Diese gilt beispielsweise für Reperaturzwecke, den Austausch defekter Schaltkreise oder für Messungen und Kontrollen, die in eingebautem Zustand nicht durchführbar sind.These increased requirements occur only in individual parts of a more complex circuit or a system, one will therefore endeavor only these parts as an RF layer circuit execute and everyone else to be implemented using cheaper standard techniques if possible. This creates next to the Problem, the subcircuits implemented in various techniques on economic and space-saving manner while ensuring good electrical and mechanical Properties to combine with each other also the problem of the substrate in simpler Way to fasten in a carrier plate or within a microwave assembly. It is often an advantage if the layer connection is not just easy and can be installed gently, but can also be removed again just as easily. This applies for example for repair purposes, the replacement of defective circuits or for Measurements and controls that cannot be carried out when installed.
Zur Lösung dieses Problems wurde gemäß dem Hauptpatent eine Halterung vorgeschlagen mit einem im Gehäuseboden der Baugruppe fest kmontierbaren Halteelement mit einem in der Höhe definierten Ansatz, der auf der Oberseite des Substrates anliegt'und einem zwischen Gehäuseboden und Substrat angeordneten federnden Kontaktblech, das das Substrat gegen den Ansatz drückt. Das Halteelement besteht dabei beispielsweise aus einer Schraube, deren Kopf einen an der Oberseite des Substrats anliegenden exzentrischen Ansatz aufweist und auf die von der Unterseite des Gehäusebodens her eine Mutter aufschraubbar ist oder aus einem stufenförmig abgesetzten Halteklotz, der mit seinem stufenförmigen Absatz an der Oberseite des Substrats anliegt, und einer in den Halteklotz und den Gehäuseboden eingreifenden Schraube.In order to solve this problem, a holder was developed according to the main patent proposed with a holding element which can be permanently installed in the housing base of the assembly with an approach defined in height, which rests on the top of the substrate and a resilient contact plate arranged between the housing base and the substrate, the presses the substrate against the approach. The holding element consists for example from a screw, the head of which rests against the top of the substrate Has eccentric approach and on from the underside of the housing base a nut can be screwed on or from a stepped retaining block, which rests with its stepped shoulder on the top of the substrate, and a screw engaging in the retaining block and the housing base.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halterung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß bei bruchsicherem und platzsparendem Einbau und leichter Auswechselbarkeit des Substrates und einem guten Massekontakt des Substrates mit dem Gehäuseboden eine spielfreie und genaue Einbaulage der Substrate auch bei den gegebenen mechanischen und thermischen Beanspruchungen gewährleistet und durch genaue Rzitionierung der Substrate zueinander und zu den MF-Ausgängen eine Minimierung der elektrischen Reflexion gegeben ist. Die Substrate sollen dabei in den üblichen, platten- und wannenförmigen Gehäuseformen auf der Gehäusevorder- und -Rückseite befestigt werden können.The invention is based on the object of a holder of the initially described type to the effect that with shatterproof and space-saving Installation and easy interchangeability of the substrate and a good ground contact of the substrate with the housing base a play-free and precise installation position of the substrates guaranteed even with the given mechanical and thermal loads and by exact Rzitionierung the substrates to each other and to the MF outputs a minimization of the electrical reflection is given. The substrates should be in the usual, plate-shaped and tub-shaped housing shapes on the Housing front and back can be attached.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß das Halteelement aus einem stufenförmig abgesetzten Halteklotz mit einem Schaft und einem in der Einbaulage auf dem Substrat aufliegenden Ansatz über den Schaft drehbar und axial spielfrei gelagert ist und daß der Schaft zur Drehachse exzentrisch geformt ist, derart, daß in der Einbaulage der Bereich der gekrtirnmten Außenkontur mit größerem Abstand zur Drehachse am Substrat anliegt.This object is achieved according to the invention in such a way that the Holding element made of a stepped holding block with a shaft and a projection resting on the substrate in the installation position can be rotated via the shaft and is mounted axially free of play and that the shaft is shaped eccentrically to the axis of rotation is such that in the installation position the area of the curved outer contour with greater distance to the axis of rotation on the substrate.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß der Halteklotz auf einem Schraubstift, einem Nietstift, oder in den Gehäuseboden eingesetzten Preßstift gelagert ist oder daß der Halteklotz einen stiftförmigen, im Gehäuseboden gelagerten Ansatz aufweist. Die Elemente für die Lagerung des Halteklotzes können dabei in vorteilhafter Weise auch in eine in den Gehäuseboden eingepreßte Buchse eingesetzt sein.In an advantageous embodiment of the subject matter of the invention, it is provided that the retaining block on a screw pin, a rivet pin, or in the housing base used press pin is stored or that the retaining block has a pin-shaped, Has approach mounted in the housing base. The elements for the storage of the retaining block can advantageously also be pressed into one in the housing base Socket must be used.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfhhrungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Exemplary embodiments explained in more detail.
Es zeigen Figuren 1 bis 10 verschiedene Ausführungsformen des Halteelementes Jeweils in einem Längsschnitt und einer Draufsicht und Figur 11 ~inen Ausschnitt eines Gehäuses mit eingesetztem und betestigtem Substrat.Figures 1 to 10 show different embodiments of the holding element In each case in a longitudinal section and a plan view and FIG. 11 a detail a housing with inserted and attached substrate.
Die Positionierung sowie das Niederhalten der Substrate 11 wird mit Hilfe von Halteelementen bewirkt, die aus stufenförmig ab- gesetzten Halteklötzen 1, 8 mit einem Schaft und einem im Bereich A auf dem Substrat 11 aufliegenden Ansatz 5 bestehen. Die Haltklötze können beispielsweise aus zwei übereinander angeordneten, in der Längsachse gegeneinander versetzten Zylindern unterschiedlichen Durchmessers und gegebenenfalls Querschnitts aufgebaut sein, wobei der den Ansatz bildende Abschnitt mit dem größeren Durchmesser an zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflacht ist, und dieser abgeflachte Teil nicht über das Substrat hinwegragt. Die Halteklötze sind über den Schaft drehbar und axial spielfrei auf einem im Gehäuseboden 3 befestigten Verbindungsstift gelagert, der aus einer Zylinderschraube 2 (Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1, 2 und 5, 6), einem Preßstift (Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3, 4), einem Nietstift 4 (Ausführungsbeispiel nach den Figuren 7, 8) oder einem stiftförmigen Ansatz 9 am Haltklotz 8 (Ausführungsbeispiel nach den Figuren 9, 10) besteht. Der Halteklotz 1 weist in seinem seitlich am Substrat anliegenden Schaft eine Längsbohrung zur Aufnahme des als Lagerung dienenden Verbindungsstiftes auf. Der Schaft, dessen Außenkontur wenigstens im Bereich der Anlage am Substrat bogenförmig verläuft, ist in Bezug auf die Drehachse exzentrisch geformt, derart, daß in der Einbaulage des Substrats der Bereich mit größerem Abstand zur Drehachse am Substrat anliegt. Dadurch wird bei der Montage eine genaue Positionierung des Substrates erreicht, indem dieses beim Verdrehen des Halteklotzes über den zunehmenden Durchmesser des Schaftes in die richtige Lage gebracht wird. Gleichzeitig wird dabei der über den Schaft (Fig. 1 bis 8) bzw. den Drehachsendurchmesser (Fig. 9, 10) hinwegragende Ansatz 5 über das Substrat 11 geschoben, das durch den Federdruck des zwischen dem Substrat 11 und dem Gehäuseboden 3 angeordneten Kontaktbleches 12 is Auflagebereich A gegen den Ansatz 5 gedrückt wird. Der Halteklotz 1 bzw. 8 kann aus Kunststoff gespritzt oder aus Metall gedreht werden.The positioning and holding down of the substrates 11 is included With the help of retaining elements, which consist of stepped set Holding blocks 1, 8 with a shaft and a shaft resting on the substrate 11 in area A Approach 5 exist. The retaining blocks can, for example, consist of two stacked, Cylinders of different diameters offset from one another in the longitudinal axis and optionally be constructed in cross-section, wherein the portion forming the approach with the larger diameter is flattened on two opposite sides, and this flattened part does not protrude beyond the substrate. The retaining blocks are rotatable over the shaft and axially backlash-free on a mounted in the housing base 3 Bearing connecting pin, which consists of a cylinder screw 2 (exemplary embodiments according to Figures 1, 2 and 5, 6), a press pin (embodiment according to the figures 3, 4), a rivet pin 4 (exemplary embodiment according to FIGS. 7, 8) or a pin-shaped extension 9 on the retaining block 8 (embodiment according to Figures 9, 10) consists. The holding block 1 has its shaft resting laterally on the substrate a longitudinal bore for receiving the connecting pin serving as a bearing. The shaft, the outer contour of which is arcuate, at least in the area of the contact with the substrate runs, is eccentrically shaped with respect to the axis of rotation, such that in the Installation position of the substrate, the area with a greater distance to the axis of rotation on the substrate is present. This ensures precise positioning of the substrate during assembly achieved by this when turning the retaining block over the increasing diameter of the shaft is brought into the correct position. At the same time, the over the shaft (Fig. 1 to 8) or the axis of rotation diameter (Fig. 9, 10) protruding Approach 5 pushed over the substrate 11, which by the spring pressure of the between the Substrate 11 and the contact plate 12 arranged on the housing base 3 is the support area A is pressed against the approach 5. The holding block 1 or 8 can be made of plastic sprayed or turned from metal.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 ist die Schraube 2 zur Führung des Halteklotzes in eine Gewindebohrung des Gehäusebodens 3 eingeschraubt. In der Betriebslage kann der Halteklotz durch Festziehen der Schraube 2 auf den Gehäuseboden 3 gepreßt werden. Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 3 bis 8 ist Jeweils eine Buchse 6 vorgesehen, die in eine Bohrung des Gehäusebodens eingepreßt ist und eine exzentrisch angeordnete Bohrung zur Aufnahme der Schraube 2 bzw. eines Verbindungsstiftes aufweist. Die Schraube 2 wird dabei über eine an der Unterseite der Buchse 6 aufgeschraubte Mutter 7 (Fig. 5) befestigt, während der Verbindungsstift 2 in Fig. 3 in die Buchse 6 eingepreßt wird. Der Außendurchmesser der in den Gehäuseboden 3 eingepreßten Buchse 6 ist auf seiner halben Länge profiliert.In the embodiment according to Figures 1 and 2, the screw 2 is screwed into a threaded hole in the housing base 3 to guide the retaining block. In the operating position, the Retaining block by tightening the screw 2 are pressed onto the housing base 3. In the embodiments according to the figures 3 to 8 a socket 6 is provided in each case, which is inserted into a bore in the housing bottom is pressed in and an eccentrically arranged bore for receiving the screw 2 or a connecting pin. The screw 2 is thereby about a the underside of the socket 6 screwed nut 7 (Fig. 5) attached while the connecting pin 2 in FIG. 3 is pressed into the socket 6. The outside diameter the bush 6 pressed into the housing base 3 is profiled over half its length.
Dieses ähnlich einem Rändel ausgebildete Profil ist so dimensioniert, daß trotz grober Tolerierung des Preßsitzes, selbst bei härtesten Umweltbedingungen in mobilen Geräten, eine sichere Halterung der Substrate gewährleistet ist. Der übrige Buchsenaußendurchmesser ist geringfügig kleiner als die Gehäusebohrung, wodurch sich die Buchse leicht und schnell positionieren und einpressen läßt.This profile, which is similar to a knurl, is dimensioned in such a way that that despite the rough tolerance of the press fit, even under the toughest environmental conditions In mobile devices, a secure mounting of the substrates is guaranteed. Of the The rest of the bushing outside diameter is slightly smaller than the housing bore, which means the bushing can be positioned and pressed in quickly and easily.
Die Ausflihrurigsform nach den Figuren 3 und 4 kann man dahingehend abändern, daß die Befestigung des Verbindungsstiftes in der Buchse anstelle von Einpressen in der Weise erfolgt, daß der Verbindungsstift in diesem Bereich mit einem Abschnitt verminderten Durchmessers versehen wird, also eine Eindrehung aufweist, und die Buchse in diesem Bereich an der Seite der geringeren Wandstärker derart eingekerbt wird, daß der eingedrückte Teil an der Eindrehung des Verbindungsstiftes anliegt.The form of discharge according to FIGS. 3 and 4 can be used to this effect modify that the fastening of the connecting pin in the socket instead of Pressing takes place in such a way that the connecting pin in this area with is provided with a section of reduced diameter, i.e. has a recess, and the socket in this area on the side of the smaller wall thickness is notched that the indented part on the recess of the connecting pin is present.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 7 und 8 ist als Verbindungselement ein Nietstift 4 vorgesehen, der in einer in den Gehäuseboden 3 eingepreßten Buchse 6 eingesetzt ist.In the embodiment according to Figures 7 and 8 is as a connecting element a rivet pin 4 is provided, which is pressed into a socket 3 in the housing base 6 is used.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 ist der Halteklotz 8 auf einer Achse 9 gelagert, die in der seitlichen Bohrung einer Buchse 6 geführt und Bestandteil des Halteelementes ist. Das aus einem Stück bestehende Halteelement, also Halteklotz mit Achse, weist in seinem Längsschnitt einen mehrfach abgestuften Aufbau auf. Der obere Bereich mit dem größten Durchmesser bildet den auf dem Substrat 11 aufliegenden Ansatz. Daran schließt sich ein zur Drehachse exzentrisch geformter Absatz geringeren Durchmessers an, der in der Einbaulage an der Seite des Substrats 11 anliegt. Der weitere, im Querschnitt kreisförmige Abschnitt, der in einer Bohrung der Buchse 6 geführt ist, bildet die Lagerung (Achse 9) des Halteelementes. An diesen schließt sich ein Abschnitt mit einer über den Drehachsendurchmesser ragenden Nase 10 an. Im montierten Zustand greifen die Nase 10 und der sich an den oberen Abschnitt anschließende exzentrische Abschnitt über die Buchsenstirnseiten, wodurch das Halteelement in axialer Richtung geführt wird. Das Halteelement kann aus Kunststoff gespritzt oder aus Metall gedreht werden. Es kann auch aus Verbundmaterial bestehen. Dabei kann für das tragende Gerippe ein Neusilberdraht verwendet werden, der in der Kunststoffspritzmaschine mitgeführt und zweckentsprechend umspritzt wird.In the embodiment according to FIGS. 9 and 10, the retaining block is 8 mounted on a shaft 9 which is guided in the lateral bore of a bush 6 and is part of the holding element. The one-piece retaining element, thus holding block with axis, has a multi-stepped in its longitudinal section construction on. The upper region with the largest diameter forms that on the substrate 11 overlying approach. This is followed by an eccentric shape to the axis of rotation Paragraph of smaller diameter, which in the installation position on the side of the substrate 11 is present. The further section, which is circular in cross-section, is in a bore the socket 6 is guided, forms the bearing (axis 9) of the holding element. On these closes a section with a nose protruding over the axis of rotation diameter 10 at. In the assembled state, the nose 10 and the grip on the upper section subsequent eccentric section over the socket end faces, whereby the retaining element is guided in the axial direction. The holding element can be injection-molded from plastic or turned from metal. It can also be made of composite material. Included A nickel silver wire can be used for the supporting structure, which is used in the plastic injection molding machine is carried along and encapsulated appropriately.
Die jeweilige Befestigungsart hinsichtlich der direkten Befestigung im Gehäuseboden oder mittels einer Buchse hängt vom Werkstoff der Gehäuse ab. In allen Fällen Jedoch sind nur Bohrungen bzw. Gewinde im Gehäuseboden erforderlich. Damit ist die Befestigung und die Lage der Halteelemente unabhängig vom Gehäuseaufbau und den Gehäusetoleranzen. Die Positionsgenauigkeit der Substrate zueinander und in Bezug auf ihre elektrischen Anschlüsse hängt hierbei im wesentlichen von den Bohrungsabstandstoleranzen ab. Diese Abstandstoleranzen lassen sich mit Bohrschablonen oder auf einer NC-Machine problemlos mit der notwendigen Genauigkeit erreichen. Zur Einhaltung der gewünschten Höhenlage der Leiterbahnebenen der Substrate ist zwischen dem Substrat 11 und dem Gehäuseboden 3 jeweils ein Kontaktblech 12 angeordnet. Dieses Kontaktblech 12 drückt mit Hilfe seiner geschränkten Federlamellen 13 das Substrat 11 gegen die Fläche A am Halteklotz bzw. Halteelement und stellt gleichzeitig den elektrischen Massekontakt vom Substrat zum Gehäuse her. Durch das Andrücken des Substrates 11 an die Fläche A des Halteklotzes wird ein geringer Höhenversatz der Leiterbahnen gewährleistet. Darüberhinaus hat der Einbau des Kontaktbleches 12 den Vorteil, daß mechanische Einwirkungen gedämpft werden. Durch die Verwendung des Exzenters am Halteklotz können die Toleranzen der Substrate, der Bohrungsabstände und die Toleranzen des Halteklotzes selbst völlig ausgeschlossen werden. Mit dem Exzenter lassen sich die Substrate in Bezug auf ihre Lage Justieren und damit der seitliche Versatz der zu verbindenden Leiterbahnen auf ein Minimum reduzieren. Somit kann der Reflexionsfaktor an der Verbindungsstelle von Substraten und von den Substraten zu den Geräteein- und -ausgängen minimiert werden. Für den Ein- und Ausbau der Substrate sind die Halteklötze nur um 90° zu drehen, wodurch ein schneller Substratwechsel möglich ist. Die erfindungsgemäße Halterung, die sehr einfach und rationell herstellbar ist, gewährleistet eine sichere Funktion über einen großen Temperaturbereich (von ca.The respective type of attachment with regard to direct attachment in the housing base or by means of a socket depends on the material of the housing. In In all cases, however, only holes or threads in the bottom of the housing are required. The fastening and the position of the holding elements are thus independent of the housing structure and the housing tolerances. The positional accuracy of the substrates to each other and with regard to their electrical connections depends essentially on the Hole spacing tolerances. These distance tolerances can be adjusted with drilling templates or on an NC machine without any problems with the necessary accuracy. To maintain the desired height of the conductor track planes of the substrates is A contact plate 12 is arranged between the substrate 11 and the housing base 3. This contact plate 12 presses with the help of its set spring lamellae 13 Substrate 11 against the surface A on the holding block or holding element and is at the same time the electrical ground contact from the substrate to the housing. By pressing of the substrate 11 to the surface A of the holding block is a slight height offset the Conductor tracks guaranteed. In addition, the installation of the Contact plate 12 has the advantage that mechanical effects are dampened. By the use of the eccentric on the retaining block can reduce the tolerances of the substrates, the hole spacing and the tolerances of the retaining block itself are completely excluded will. The position of the substrates can be adjusted with the eccentric and thus the lateral offset of the conductor tracks to be connected to a minimum to reduce. Thus, the reflection factor at the connection point of substrates and minimized from the substrates to the device inlets and outlets. For the To install and remove the substrates, the retaining blocks only need to be rotated 90 °, which means a quick substrate change is possible. The holder according to the invention, the very is easy and efficient to manufacture, ensures reliable function over a wide temperature range (from approx.
- 600C bis + 1250C) und bei großen Stoßbeanspruchungen.- 600C to + 1250C) and for high impact loads.
Fig. 11 zeigt in einer Teildarstellung ein Gehäuse mit eine; Rahmen 14 und einem Gehäuseboden 15, auf dem ein Substrat 11 aufliegt, das mittels Halteelementen gemäß den Figuren 9 und 10 gehalten ist. Neben dem auf dem Gehäuseboden 15 aufliegenden Substrat 11 ist in einer Explosivdarstellung ein weiteres Substrat 11 und ein zwischen Substrat und Gehäuseboden angeordnetes Kontaktblech 12 dargestellt. Mit der beschriebenen Halterung lassen sich mehrere Substrate gleichzeitig nebeneinander und hintereinander anordnen und sicher befestigen. Durch den einfachen Drehverschluß ist ein schneller und sicherer Einbau und Ausbau der Substrate möglich, ohne daß das Halteelement selbst aus seiner Verankerung gelöst werden muß.11 shows, in a partial representation, a housing with a; frame 14 and a housing base 15 on which a substrate 11 rests, which by means of holding elements according to Figures 9 and 10 is held. In addition to the resting on the housing base 15 In an exploded view, substrate 11 is a further substrate 11 and an intermediate one Contact sheet 12 arranged on the substrate and the housing base is shown. With the described Several substrates can be held side by side and one behind the other at the same time arrange and fasten securely. The simple twist lock is a quick one and secure installation and removal of the substrates possible without the holding element itself must be released from its anchoring.
7 PatentansprUche 11 Figuren L e e r s e i t e 7 claims 11 figures L e r s e i t e
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