DE102016205169A1

DE102016205169A1 - Verfahren zum Herstellen einer Schaltung (Elektronik), System und elektrischer Verbinder dazu

Info

Publication number: DE102016205169A1
Application number: DE102016205169.5A
Authority: DE
Inventors: Miro Taphanel
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile (7a, ...) umfassenden, elektrischen oder elektronischen Schaltung,
wobei eine mit einem Lochraster (5-R) versehene Platine (5) verwendet wird, um elektrische Verbindungen zum elektrischen miteinander Verbinden der mehreren Bauteile (7a, ...) anzuordnen, und
wobei diese Platine (5) für eine Bestückung mit den mehreren Bauteilen (7a, ...) verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels eines Bildschirms (6) sowohl beim Anordnen der elektrischen Verbindungen als auch bei der Bestückung eine oder mehrere, optisch wahrnehmbare Positionierungsanzeige(n) gegeben wird/werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrische und/oder elektronische Bauteilen aufweisenden Schaltungen beliebiger Art, insbesondere zum prototypischen Aufbau von solchen Schaltungen. Alternativ werden solche Schaltungen nachfolgend auch als „Elektronik“ bezeichnet. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein System zum derartigen Herstellen („Kit“ von Einzelkomponenten), das im Rahmen eines solchen Verfahrens zum Einsatz kommen kann. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf elektrische Verbinder, die im Rahmen eines solchen Verfahrens/Systems zum Einsatz kommen können.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl manueller Herstellungsverfahren zum Aufbau von Schaltungen (also Elektronikprodukten) bekannt. Bekannt sind dabei insbesondere auch Verfahren, die eine visuelle Unterstützung bei einem solchen Aufbau bzw. einer solchen Herstellung bieten. Hierzu sei beispielsweise auf US 3,052,842 , US 3,706,134 , US 3,611,544 , GB 2 118 545 , GB 1 185, 567 , DD 2 026 145 , DE 2 547 750 , DE 2 716 548 , US 6,916,211 und US 3,194,279 verwiesen.
Die bekannten Verfahren bedingen jedoch einen hohen Aufwand (Zeitbedarf), die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge, die Notwendigkeit manueller Lötprozesse und/oder die Problematik hoher Fehlerraten beim Herstellen (z. B. durch falsches Anordnen elektrischer Verbindungen oder durch falsches Anordnen mittels solcher Verbindungen zu verbindender elektrischer oder elektronischer Bauteile).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein einfaches, fehlersicheres, portables, wenige Werkzeuge verwendendes, schnell und einfach umsetzbares und/oder Lötprozesse möglichst vermeidendes Verfahren (ebenso: System), das insbesondere auch von relativ unerfahrenen Benutzern eingesetzt werden kann, zur Verfügung zu stellen. Ebenso sollen im Rahmen eines solchen Verfahrens/Systems einsetzbare elektrische Verbinder zur Verfügung gestellt werden.
Nachfolgend werden das Verfahren, das System und die elektrischen Verbinder zunächst allgemein, dann anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren beschreibt Anspruch 1.
Die Schaltung kann eine beliebige Topografie elektrischer Verbindungen von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen sowie beliebige solche Bauteile aufweisen. Alternativ zum Begriff der Schaltung wird nachfolgend kurz der Begriff der „Elektronik“ verwendet. Insbesondere kann es sich bei der Schaltung bzw. Elektronik um eine Versuchsschaltung und/oder einen Elektronik- bzw. Schaltungsprototyp handeln.
Der Begriff der Platine ist erfindungsgemäß sehr allgemein zu verstehen: Diese muss keine vorgedruckten elektrischen Leitungen oder dergleichen aufweisen (und tut dies in der Regel auch nicht). Im einfachsten Fall ist eine erfindungsgemäße Platine eine simple, flache, nicht leitende Platte (z. B. aus einem Kunststoffmaterial, jedoch sind auch Hartpapiere als Material möglich) mit den Löchern bzw. den Bohrungen des Lochrasters darin.
Unter einem Lochraster wird ein in der Regel zweidimensionales Raster (grundsätzlich sind aber auch ein- oder dreidimensionale Raster möglich) verstanden. Die Platine gemäß des Haupt-Verfahrensanspruchs wird vereinfacht auch als Lochplatine bezeichnet. (Sofern nachfolgend von einer Platine die Rede ist, ist immer die Platine aus dem Haupt-Verfahrens- bzw. aus dem Haupt-Systemanspruch gemeint, im Unterschied zur Adapterplatine, vgl. nachfolgend, die immer explizit als Adapterplatine bezeichnet ist.) Insbesondere kann es sich bei der Platine um eine Steckplatine (Englisch „breadboard“) oder um eine Lochrasterplatine handeln.
Ein Loch kann ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung sein, es muss aber keine solche vollständige Durchbrechung der Platine senkrecht zu ihrer Platinenebene gegeben sein, sondern es kann sich (insbesondere beim Verwenden einer transparenten Platine) auch um ein Senkloch bzw. um eine Senkbohrung handeln.
Die Bestückung der Platine mit den Bauteilen kann insbesondere indirekt mittels einer Adapterplatine erfolgen (die vorzugsweise ebenfalls ein Lochraster aufweist; es können jedoch auch Adapterplatinen eingesetzt werden, die kein Lochraster aufweisen, sondern lediglich einzelne, nicht in einem regelmäßigen Raster eingebrachte Bohrungen). Indirekt heißt, dass die Adapterplatine auf ihrer der Platine abgewandten Oberfläche (Oberseite) mit den Bauteilen versehen ist/wird, wobei dann die Adapterplatine wie nachfolgend noch beschrieben mit ihrer Unterseite auf/an der Platine platziert (insbesondere: fixiert) wird. Es existieren dann in der Regel elektrische Durchführungen von den Bauteilen durch die Adapterplatine hindurch zur Platine. Siehe dazu auch das nachfolgende Ausführungsbeispiel.
Die Platine kann zweischichtig ausgebildet sein bzw. aus zwei getrennten, einstückigen, mit ihrem jeweiligen Lochraster fluchtend übereinander gelegten Teilplatinen bestehen bzw. solche Teilplatinen enthalten. Dies dient dazu, eine höhere Gesamtdicke senkrecht zur Platinenebene zu erhalten, so dass Abschnitte bzw. Enden der Fixierungselemente der elektrischen Verbinder (siehe nachfolgend) auf der bildschirmzugewandten Seite nicht aus den Löchern der Platine austreten, also den Bildschirm nicht berühren.
Die unten liegende bzw. untere Teilplatine kann mechanisch stabiler als die oben liegende bzw. obere Teilplatine ausgeführt sein, damit beim Einstecken der Fixierungselemente in Löcher des Lochrasters der Platine (bzw. der beiden Teilplatinen) entstehende Kräfte aufgenommen werden können (Schutz des Bildschirms, siehe nachfolgend).
Das elektrische Verbinden (Verdrahten) der an unterschiedlichen Orten auf der Platine durch (vorzugsweise indirekte) Bestückung aufzubringenden Bauteile erfolgt bevorzugt über zumindest abschnittsweise flexible bzw. biegbare elektrische Verbinder (vgl. Haupt-Systemanspruch), die vorzugsweise jeweils zumindest einen elektrischen Leiter (vorzugsweise zumindest abschnittsweise elektrisch abisoliert) z.B. aus Kupferdraht enthalten können. Das elektrische Verbinden bzw. das Herstellen einer elektrischen Verbindung bzw. eines elektrischen Verbindungsabschnitts (mittels eines oder mehrerer elektrischen/r Verbinder(s)) wird nachfolgend vereinfacht auch als Verdrahten bezeichnet. Dies heißt aber nicht, dass die elektrischen Verbinder Drähte enthalten müssen. Es können z. B. auch mehrere gedruckte, abschnittsweise starre Leitungsabschnitte, die zusammen einen elektrischen Leiter bilden, verwendet werden, auch wenn flexible Drähte vorteilhaft sind.
Unter einem Bildschirm wird in der Regel eine beliebige (in der Regel in Form eines zweidimensionalen Arrays bzw. eines zweidimensionalen Rasters ausgebildete) Anordnung von einzelnen Bildpixeln verstanden, die in der Regel unabhängig voneinander ansteuerbar und dadurch in der Regel unabhängig voneinander einzeln zum Leuchten bringbar sind. Dies schließt Vorrichtungen mit elektronenstrahlbasierter Erzeugung eines „Pixelrasters“ (Kathodenstrahlröhren) mit ein. Dabei können insbesondere an beliebigen Orten des zweidimensionalen Pixelrasters mehrere einzelne Pixel oder auch zusammenhängende Nachbarpixelgruppen gleichzeitig (oder auch nacheinander) zum Leuchten gebracht werden. Bildschirme sind insbesondere in Form eines Smartphones oder eines Tablets erfindungsgemäß einsetzbar.
Als abkürzendes Synonym zu „optisch wahrnehmbar“ wird nachfolgend der Begriff „visuell“ verwendet. Eine Positionierungsanzeige ist somit in der Regel ein(e) durch den bzw. am Bildschirm temporär (also über eine definierte Zeitdauer) angezeigte(s), in der Regel zweidimensionale(s) Bild oder Bildfolge.
Vorzugsweise erfolgt das Anordnen der elektrischen Verbindungen zeitlich vor der Bestückung.
Die optische Positionierungsanzeige erfolgt beim Anordnen der elektrischen Verbindungen in der Regel mit dem Ziel einer korrekten Positionierung von Teilen bzw. von Teilabschnitten (insbesondere: von Pins und von Leiter- bzw. Drahtabschnitten, vgl. nachfolgendes Ausführungsbeispiel) der elektrischen Verbindungen. Die optische Positionierungsanzeige erfolgt beim Bestücken in der Regel mit dem Ziel der korrekten Positionierung der Bauteile (und/oder der für diese eventuell verwendeten Adapterplatinen) relativ zueinander und/oder relativ zur Platine.
Vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 2 entnehmen.
Abkürzend wird nachfolgend auch von einem manuellen Verfahren bzw. von einem mittels des Bildschirms visualisierten, manuellen Herstellungsverfahren gesprochen. (Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel ein solches Verfahren.)
Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß aber auch denkbar (wenn auch nicht im Schwerpunkt der Erfindung liegend), das Verfahren bzw. das erfindungsgemäße System robotergestützt bzw. als roboterisiertes Handhabungssystem, also mittels eines/mehrerer Roboter, durchzuführen bzw. auszubilden.
In letztgenannter Variante kann der Bildschirm die optische(n) Positionierungsanzeige(n) auch z. B. im Infrarotbereich (IR) geben (anders als beim manuellen Verfahren, das in der Regel eine Bildschirmanzeige im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, also ca. zwischen 380 nm und 750 nm bedingt, da ein Benutzer die Bildschirmanzeige beobachten muss).
Die Umsetzung der gegebenen optischen Anzeige(n) in konkrete Schritte des Anordnens elektrischer Verbindungen und/oder des Bestückens kann beim robotergestützten Verfahren/System erfolgen, indem die optische(n) Positionierungsanzeige(n) beispielsweise über (ein) IR-empfindliche(s) Kamerasystem(e) ausgewertet wird/werden und in entsprechende Bewegungsanweisungen für das roboterisierte Handhabungssystem (bzw. für Handhabungsglieder desselben) umgesetzt wird/werden. Die Bewegungsanweisungen führen dann die entsprechenden Handhabungsschritte durch, die beim manuellen Verfahren manuell durch den Benutzer erfolgen.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale sind Anspruch 3 zu entnehmen.
Für die bereits genannten und alle nachfolgenden abhängigen Ansprüche gilt, dass die Merkmale derselben auf beliebige Art und Weise (im Rahmen der Anspruchsstruktur) miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können einzelne Merkmale eines abhängigen Anspruchs auch weggelassen werden oder auch auf andere Art und Weise als in den abhängigen Ansprüchen beschrieben mit Merkmalen anderer abhängiger Ansprüche kombiniert werden.
Gemäß des ersten Schrittes werden also die Platine und der Bildschirm zunächst relativ zueinander fixiert. Dies geschieht in der Regel so, dass die Anzeigeebene des Bildschirms und die Platinenebene parallel zum Liegen kommen und dass der Benutzer durch das Lochraster bzw. die Löcher des Lochrasters der Platine hindurch Pixel des Bildschirms sehen kann. Der Benutzer kann dadurch, falls (von der dem Bildschirm gegenüberliegenden Seite der Platine aus gesehen) hinter den Löchern liegende Bildpixel mit dem Bildschirm beleuchtet werden, die so beleuchteten Pixel als Positionierungsanzeige der Positionen der entsprechenden Löcher (bzw. bei Beleuchtung eines einzelnen Loches des entsprechenden Loches) wahrnehmen. Wird eine transparente Platine verwendet, so kann eine solche Positionierungsanzeige durch den Boden eines Senkloches in der Platine hindurch wahrgenommen werden, es sind dann keine die Platine vollständig durchbrechenden Bohrlöcher notwendig. Besteht die Platine aus zwei Teilplatinen, so kann der Bildschirm an derjenigen Teilplatine fixiert werden, die auf der dem elektrischen Leiter des elektrischen Verbinders (siehe nachfolgend) bzw. die auf der der Adapterplatine (vergleiche nachfolgend) abgewandten Seite positioniert ist.
Das Fixieren kann beispielsweise mittels einer temporär haftvermittelnden Schicht (beispielsweise: Klebeschicht oder Klett- bzw. Klebeband) geschehen. Es sind aber auch andere, rein mechanische Mittel, wie z. B. Halterungen, Klemmen oder dergleichen, zum Fixieren der Platine am Bildschirm (oder umgekehrt) einsetzbar.
Gemäß des zweiten Schrittes werden bevorzugt genau zwei Löcher in der Platine optisch wahrnehmbar hervorgehoben (paarweises Hervorheben). Iterativ, vergleiche nachfolgend, kann ein solches paarweises Hervorheben dann sukzessive zum Aufbau weiterer elektrischer Verbindungen fortgeführt werden, indem jeweils die Hervorhebung genau eines der zwei bereits hervorgehobenen Löcher beibehalten wird während die Hervorhebung des anderen Loches in der Bildschirmanzeige beendet wird, und indem danach jeweils genau ein weiteres, nicht mit diesen beiden Löchern identisches Loch optisch neu in der Bildschirmanzeige hervorgehoben wird (so dass ein neues Lochpaar optisch hervorgehoben wird).
Dies ist vorteilhaft, weil so Mehrdeutigkeiten über den Verlauf der anzuordnenden elektrischen Verbindung(en) vermeidbar sind.
Es können aber auch mehr als zwei Löcher (beispielsweise drei Löcher) optisch wahrnehmbar hervorgehoben werden. Beispielsweise können gleichzeitig drei (oder auch noch mehr) Löcher hervorgehoben werden, wenn dem Benutzer anhand zusätzlicher Informationen klar ist, wie (also insbesondere in welcher Reihenfolge) die mehr als zwei Löcher mittels einer/mehrerer elektrischen/r Verbindung(en) elektrisch zu verbinden sind. Solche zusätzlichen Informationen können insbesondere auch über den Bildschirm gegeben werden, indem z. B. Nummern im Bereich der Lochöffnungen eingeblendet werden (wenn der Lochdurchmesser in der Platine hinreichend groß ist) oder indem ein Farbcode verwendet wird, also z. B. eine Positionierungsanzeige mittels eines Farbcodes erfolgt, der entsprechend der Anzahl gleichzeitig hervorzuhebender Löcher schritt- bzw. lochweise von heller zu dunkler übergeht.
Die Reihenfolge kann auch dadurch kenntlich gemacht werden, dass eine Linie immer die zu verbindenden Löcher visuell anzeigt. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausführung.
Auch ist es möglich, zeitlich nacheinander drei oder mehr Löcher optisch hervorzuheben, wobei die (zeitliche) Hervorhebungsreihenfolge die Reihenfolge angibt, in der die anzuordnenden elektrischen Verbindung(en) anzuordnen sind.
Gemäß des dritten Schrittes kann das Anordnen der elektrischen Verbindung(en) durch Einbringen, insbesondere Einstecken, eines elektrischen Verbinders bzw. von Fixierungselementen desselben in die Löcher der optisch hervorgehobenen Positionen so erfolgen, dass der elektrische Verbinder bzw. dessen Fixierungselemente im/am Lochraster bzw. in/an der Platine fixiert ist/sind (vgl. Ausführungsbeispiel).
Gemäß des vierten Schrittes kann das Bestücken der Platine (bzw. der darin nach dem bzw. den dritten Schritten, siehe nachfolgend, angeordneten Fixierungselemente) indirekt erfolgen, indem beispielsweise Bauteile an einer/mehreren Adapterplatine(n) bereits fixiert wurden und indem die Adapterplatine(n) dann mit den daran fixierten Bauelementen elektrisch leitend mit den in die Platine eingebrachten Fixierungselementen verbunden wird/werden. Dabei wird/werden bevorzugt die Adapterplatine(n) auch mechanisch an den Fixierungselementen befestigt. Die elektrisch leitende Verbindung der Bauteile mit den Fixierungselementen kann über Löcher des Lochrasters der Adapterplatine mit elektrisch leitenden Lochwänden realisiert werden.
Auf diese Art und Weise kann z.B. eine elektrisch leitende Verbindung realisiert werden von einem ersten, auf einer Adapterplatine mechanisch fixierten Bauteil über ein solches Loch in dieser Adapterplatine, über ein erstes Fixierungselement, über ein mit letzterem elektrisch verbundenen elektrischen Leiter des elektrischen Verbinders zu einem anderen elektrisch mit diesem elektrischen Leiter verbundenen Fixierungselement und von dort über ein anderes Loch in der bereits erwähnten Adapterplatine (oder auch in einer anderen, zweiten Adapterplatine) zu einem zweiten Bauteil (das entweder ebenfalls auf der erstgenannten Adapterplatine oder auch auf einer anderen Adapterplatine fixiert ist).
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 4 entnehmen.
Erfindungsgemäß kann also ein iteratives Hervorheben und Anordnen (schließlich gefolgt von einem/dem Bestücken bzw. Bestückungsvorgang) erfolgen. Insbesondere können zeitlich aufeinanderfolgend Löcherpaare wie folgt angezeigt werden: In einem aktuellen zweiten Schritt wird eines der im vorangehenden zweiten Schritt hervorgehobenen Löcher nicht mehr hervorgehoben (das andere Loch eines Lochpaares bleibt hervorgehoben). Statt des nicht mehr hervorgehobenen Loches wird ein „neues“, d. h. bisher noch nicht hervorgehobenes Loch hervorgehoben. Zwischen dem auf diese Weise im aktuellen zweiten Schritt neu hervorgehobenen Lochpaar kann dann im auf den aktuellen zweiten Schritt folgenden, aktuellen dritten Schritt eine elektrische Verbindung angeordnet werden. Auf diese Art und Weise ist sukzessive ein paarweises Stecken mehrerer elektrischer Verbindungen (bzw. elektrischer Verbindungsabschnitte einer elektrischen Verbindung) möglich.
Natürlich kann eine Kombination aus einem zweiten und einem dritten Schritt auch mehrfach (iterativ) durchgeführt werden, bevor ein einzelner Bestückungsvorgang (vierter Schritt) erfolgt, bevor dann wieder mehrfach eine Kombination aus einem zweiten und einem dritten Schritt durchgeführt wird, bevor erneut ein vierter Schritt bzw. ein Bestückungsvorgang erfolgt, usw.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich den Ansprüchen 5 und 6 entnehmen.
Es besteht somit die Möglichkeit, die Reihenfolge einer Verdrahtung anzuzeigen. Zudem besteht die Möglichkeit des Kalibrierens (Kalibriervorgang), d.h. die Ausrichtung der Löcher relativ zur Anzeige des Bildschirms.
Ein erfindungsgemäßes System lässt sich Anspruch 7 entnehmen.
Das System kann wie in und zum Verfahrenshauptanspruch beschrieben für ein erfindungsgemäßes Verfahren eingesetzt bzw. verwendet werden. Ein solches System stellt ein Kit dar, mit dessen einzelnen Komponenten ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann.
Ein Bildschirm umfasst in der Regel eine Steuereinrichtung. Ein Bildschirm, insbesondere dessen Steuereinrichtung, kann (programmgesteuert oder hardware-basiert) so ausgebildet sein, dass mit ihm/ihr (insbesondere durch Ansteuern der Pixel/Anzeigeelemente des Bildschirms mittels dieser Steuereinrichtung) als Bildschirmanzeige bzw. auf der Bildschirmanzeigefläche die Positionierungsanzeige(n) als optisch wahrnehmbare(s), in der Regel zweidimensionale(s) Bild/Bilder erzeugt wird/werden.
Bevorzugt ist der Bildschirm der Bildschirm eines Smartphones, eines Tablets, eines Notebooks oder eines PCs bzw. wird ein solches Gerät als erfindungsgemäßer Bildschirm verwendet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die Positionierungsanzeige(n) mittels einer „Virtual Reality“-Brille (VR-Brille) als Bildschirm zu geben. Der Begriff des Bildschirms ist somit erfindungsgemäß sehr breit zu verstehen. „Geben“ und „Anzeigen“ einer Positionierungsanzeige bzw. einer Position wird erfindungsgemäß synonym benutzt.
Vorteilhafterweise realisierbare Systemmerkmale lassen sich den Ansprüchen 8 und 9 entnehmen.
Im Anspruch 9 ist die „und“-Variante bevorzugt. Das mechanische Fixieren kann form-, kraft- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Insbesondere kann ein kraftschlüssiges oder ein kraft- und formschlüssiges Fixieren durch Einpressen der Fixierungselemente oder von Abschnitten (Enden) derselben in die Löcher der Platine erfolgen. Die Fixierungselemente sind, nach ihrer elektrischen Verbindung mittels des elektrischen Leiters und ihrer mechanischen Fixierung in/an der Platine bzw. den Löchern des Rasters der Platine, dazu ausgeformt und positioniert, die Bauteile elektrisch miteinander zu verbinden. Dieses elektrische Verbinden geschieht in der Regel mittelbar über eine oder mehrere Adapterplatine(n), die die Bauteile trägt/tragen, wobei die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauteilen und den Fixierungselementen mit Hilfe von metallbeschichteten Löchern der Adapterplatine(n) realisiert werden können (vergleiche nachfolgend).
Gemäß der Systemansprüche 8 und 9 kann der elektrische Leiter insbesondere ein elektrisches Kabel, bevorzugt ein zumindest teilweise abisolierter, elektrisch leitfähiger Draht oder dergleichen sein. Der elektrische Leiter ist bevorzugt zumindest abschnittsweise flexibel und/oder biegbar. Er hat vorzugsweise eine vordefinierte Gesamtlänge, die mit l bezeichnet ist.
Die Fixierungselemente können insbesondere Pins sein. Das Fixieren kann insbesondere ein form- und/oder kraftschlüssiges Fixieren sein (ggf. zusätzlich oder alternativ auch ein materialschlüssiges Fixieren, z. B. mit einem Kleber, sein): Ein Einstecken, ein Einklemmen, ein Einquetschen, ... solcher Pins ist möglich. Im elektrisch leitend verbundenen Zustand (durch den elektrischen Leiter eines Verbinders) der Fixierungselemente eines Verbinders sind die Fixierungselemente des Verbinders bevorzugt durch den elektrischen Leiter dieses Verbinders auch mechanisch miteinander verbunden. Vorzugsweise liegen die Verbinder so vor, dass die Fixierungselemente in regelmäßigen Abständen mechanisch am elektrischen Leiter fixiert sind (dabei kann, muss aber nicht, Verschieblichkeit der Fixierungselemente entlang des elektrischen Leiters gegeben sein). Wenn der elektrische Leiter bzw. alle Teilabschnitte (jeweils entlang des elektrischen Leiters gesehen zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden, also benachbarten Fixierungselementen liegende Teilstücke des elektrischen Leiters) desselben im „ausgestreckten“ Zustand vorliegt/vorliegen (also mit in einer Richtung gesehen maximal ausgezogener Länge), sind in diese Richtung und entlang des elektrischen Leiters gesehen alle Fixierungselemente aufgereiht (also jeweils paarweise gesehen in definierten Abständen voneinander positioniert). Diese paarweisen Abstände können, müssen aber nicht, konstant sein.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Systemanspruch 10 entnehmen.
Dabei können vorzugsweise die Löcher des Lochrasters der Adapterplatine an ihren Wandungen jeweils zumindest abschnittsweise so mit einem elektrisch leitfähigen Material (beispielsweise: Kupfer) beschichtet sein, dass die Wandbeschichtung eines solchen Lochs jeweils einen solchen elektrischen Kontakt der Adapterplatine ausbildet. Diesen kann der elektrische Kontakt genau eines Fixierungselementes nach dem Einbringen des Fixierungselementes in das Loch elektrisch kontaktieren.
Dazu kann das gesamte Fixierungselement als elektrischer Kontakt ausgebildet werden. Ebenso ist es möglich, lediglich Abschnitte eines solchen Fixierungselementes (insbesondere: einen oberen Abschnitt desselben bzw. ein oberes Ende desselben) als elektrischen Kontakt auszubilden.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 11 entnehmen.
Damit ist insbesondere über kraft- und/oder formschlüssiges Einpressen der beiden Enden eines oder mehrerer Fixierungselemente(s) eine mechanische, klebe- und lötfreie sowie reversible Verbindung zwischen der Platine und der Adapterplatine herstellbar. Dies geschieht, indem (im Fall mehrerer Fixierungselemente gesehen) für jedes Fixierungselement jeweils das erste Ende in ein Loch des Lochrasters der Platine eingebracht wird und das zweite, diesem ersten Ende gegenüber liegende Ende in ein diesem Loch des Lochrasters der Platine korrespondierend gegenüber liegendes Loch des Lochrasters der Adapterplatine eingebracht wird.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 12 entnehmen.
Bevorzugt ist dabei die „und“-Variante.
Das Lochraster der Platine (bzw. das Lochraster derjenigen Teilplatine, die der Adapterplatine zugewandt anzuordnen ist) und das Lochraster der Adapterplatine können also über den/die elektrischen Verbinder (insbesondere über die Fixierungselemente desselben/derselben) mechanisch miteinander verbunden und an- bzw. aufeinander fixiert werden. Bevorzugt sorgt dabei ein Abstandshalter der Fixierungselemente (zwischen den beiden Enden der Fixierungselemente liegend) dafür, dass zwischen der Platine (bzw. Teilplatine) und der Adapterplatine ein Zwischenraum verbleibt. In diesem Zwischenraum kann/können dann der/die elektrische(n) Leiter des/der elektrische(n) Verbinder(s) verlaufen.
Zum elektrisch leitenden Verbinden von (elektrischen und/oder elektronischen) Bauteilen mit elektrischen Verbindern sind die Löcher der Adapterplatine(n) an den sie umhüllenden Wandabschnitten bevorzugt mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen. Das Anordnen der Bauteile auf/an der/den Adapterplatine(n) bedeutet in der Regel ein mechanisches Fixieren (beispielsweise durch Löten) der Bauteile auf der der Platine abgewandt zu positionierenden Oberfläche der Adapterplatine. Bevorzugt ist/sind also auf einer solchen Adapterplatine ein oder mehrere Bauteile an (jeweils) definierter Position vorab fixiert.
Damit können elektrisch leitfähige bzw. leitende Verbindungen von Bauteilen miteinander bzw. untereinander nicht nur über den/die elektrischen Verbinder alleine, sondern insbesondere über mit letzteren/m einerseits und mit den Bauteilen andererseits mechanisch und elektrisch in Verbindung stehende Adapterplatinen hergestellt werden (die elektrischen Verbindungen bevorzugt über die metallisierten Löcher des Lochrasters der Adapterplatinen).
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 13 entnehmen.
Bevorzugt ist dabei die „und“-Variante. Die Lochgröße umfasst insbesondere den Lochdurchmesser (in der Platinenebene) und/oder die Lochtiefe (senkrecht zur Platinenebene). Das Rastermaß umfasst den/die Abstand/Abstände zwischen den Zentren unmittelbar benachbarter Löcher in einer oder in mehreren Dimension(en). Beispielsweise können bei der Platine wie bei der Adapterplatine bei zweidimensionalen Lochrastern (in kartesischen Koordinaten (x, y) gesehen) in x-Richtung und in y-Richtung jeweils gleiche Lochzentrenabstände vorgesehen sein (so dass sich ein regelmäßiges, bevorzugt in Form eines quadratischen Netzes vorliegendes, Lochraster ergibt), aber auch unterschiedliche Lochzentrenabstände vorgesehen sein.
Eine solche Identität muss aber nicht gegeben sein: Beispielsweise kann bei einer Adapterplatine der Lochdurchmesser auch kleiner sein, als bei der Platine, bei ansonsten identischen Rastermaßen (dies kann beispielsweise durch die Dicke der elektrisch leitfähigen Beschichtung an den Lochwänden der Adapterplatine verursacht sein). Entsprechend sind die Enden der Fixierungselemente hinsichtlich ihres Durchmessers anzupassen, damit das eine Ende in den Löchern der Adapterplatine und das andere Ende in den Löchern der Platine fixiert werden kann.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 14 entnehmen.
Besonders bevorzugt sind beide Teilplatinen auch bezüglich aller anderen Eigenschaften (Material, Dicke der Teilplatine senkrecht zur Teilplatinenebene, Form und Ausdehnung(en) in der jeweiligen Teilplatinenebene, ...) darüber hinaus ebenfalls identisch.
Die beiden (dünnen) Teilplatinen werden bevorzugt parallel zueinander sowie aufeinander so fixiert (bei fluchtenden Lochrastern der beiden Teilplatinen), dass sich eine Gesamtdicke D des Platinentupels senkrecht zu den Platinenebenen ergibt, die größer ist, als die Ausdehnung derjenigen Abschnitte der Fixierungselemente (insbesondere: der ersten Enden der als Press-Fit-Pins ausgebildeten Fixierungselemente), die zum Einbringen in die und zum mechanischen Fixieren in den Löchern des Lochrasters des Platinentupels ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass die eingesteckten Fixierungselemente den Bildschirm nicht berühren.
Die untere Teilplatine kann (insbesondere auch zum Schutz des Bildschirms) beim Einpressen der Fixierungselemente in diese Teilplatine auftretende Kräfte aufnehmen.
Natürlich ist es auch ausreichend, eine einzige, einstückig ausgebildete Platine zu verwenden, sofern diese relativ zur Ausdehnung der Fixierungselemente eine ausreichende Gesamtdicke D aufweist.
Weitere vorteilhafterweise realisierbare Merkmale lassen sich Anspruch 15 entnehmen.
Beispiele für Kunststoffe sind: Polycarbonat (Markenname „Makrolon“) oder PMMA (Polymethylmethacrylat bzw. Plexiglas). Auch bevorzugt transparente Silikone sind einsetzbar. Bevorzugte Anforderungen sind: Transparenz, Temperaturstabilität und mechanische Eigenschaften (Stabilität). Es kann auch Anwendungen geben, bei denen eine gewisse mechanische Flexibilität wünschenswert ist. Dies kann durch besagte Silikone erreicht werden, welche auch transparent erhältlich sind.
Erfindungsgemäße elektrische Verbinder beschreibt Anspruch 16.
Die Fixierungselemente können also gleichzeitig auch Kontaktierungselemente sein. Vorteilhafterweise realisierbare Verbindermerkmale lassen sich Anspruch 17 entnehmen.
Zudem können die Fixierungselemente über Abstandshalter einen gewissen Abstand zwischen Platine und Adapterplatine(n) realisieren, so dass ein Volumen entsteht, in dem die bereits verdrahteten Kabel (also die elektrischen Leiter) sicher verstaut werden können.
Die Erfindung beschreibt also ein Verfahren zur bevorzugt manuellen Herstellung einer Elektronik. Das Verfahren löst zum einen das Verdrahten der Bauteile gemäß einem Schaltplan und auch das Bestücken mit den Bauteilen bzw. mit elektronischen Komponenten.
Bevorzugt sind folgende Systemkomponenten gegeben, um das Verfahren der Erfindung besonders vorteilhaft anzuwenden:

• Ein Display (Bildschirm), vorzugsweise das Display eines Smartphones oder eines Handys.
• Eine obere Teilplatine bzw. ein Lochraster (nachfolgend wird der Begriff des Lochrasters z.T. auch für die Platine bzw. eine Teilplatine selbst verwendet; der Fachmann weiß jeweils, was genau gemeint ist) mit standardisiertem regelmäßigem Lochabstand. Als Variante ist/sind die Platine(n) transparent ausgeführt, damit Anweisungen auf dem Display überall visualisiert werden können. Als Variante handelt es sich bei dem Lochraster um eine dichte, dreieckige Anordnung. Als Variante handelt es sich um eine quadratische Anordnung der Löcher.
• Eine untere Teilplatine (nachfolgend alternativ auch als Lochrasteraufnahme bezeichnet), um das Durchstecken von Pins zu ermöglichen, ohne dass der Pin das Display berührt. Als Variante ist diese Aufnahme nicht nötig, indem die (dann einzige) Platine selbst dick genug ausgeführt ist, sodass ein Einpressen eines Pins nicht das Display beschädigen kann.
• Eine haftvermittelnde Schicht zwischen Display und Lochrasteraufnahme (bzw. der einzigen Platine), beispielsweise doppelseitiges Klebeband oder Klettband nach dem bionischen Prinzip des Geckos oder mittels eines Saugnapfs.
• Verbindungsdrähte (elektrische Leiter), welche elektrisch verbundene Pins haben. Diese können sowohl endlos, als auch in abgelängter Form vorliegen. Die Pins erlauben zum einen ein Einstecken in das Lochraster mit einem mechanischen Effekt, der verhindert, dass der Pin durch leichtes Ziehen am Draht des Pins wieder aus dem Loch des Lochraster gezogen wird. Zum anderen hat der Pin mindestens einen weiteren elektrischen Kontakt, der eine elektrische Kontaktierung mit einer Leiterbahnplatine (Adapterplatine) mit Löchern ermöglicht. Als Variante ist der Pin als Press-Fit-Pin ausgeführt, sodass eine lot-freie Verbindung ermöglicht wird. Die Einpresskraft ermöglicht zudem, dass sich ein Pin nicht unbeabsichtigt aus seiner Position löst.
• Elektronische Komponenten auf (einer) Adapterplatine(n). Die Adapterplatine(n) hat/haben Löcher, die auf das Lochraster der Platine bzw. der Teilplatinen passen und die eine elektrische Kontaktierung und mechanische Halterung der Adapterplatine(n) erlauben. Auf der/den Adapterplatine(n) ist/sind bereits das/die entsprechende(n) Bauteil(e) enthalten, so dass der Benutzer keine kleinen SMD-Lötungen vornehmen muss.

Bevorzugt umfasst das Verfahren der Erfindung folgende Schritte:

1. Eingabe eines Schaltplanes in eine Software. Die Software erhält dadurch die Information, welche elektronischen Bauteile verwendet werden und wie diese verdrahtet werden müssen.
2. Anordnung der elektronischen Bauteile in einer Software. Die einzelnen elektronischen Komponenten/Bauteile (es sind zusätzlich auch nicht elektronische Bauteile/Komponenten zwecks mechanischer Halterungen denkbar), werden auf einem Standardraster angeordnet, um die spätere Lage zu definieren. Dazu wird beispielsweise in einer Software jeweils ein Bauteil angezeigt und der Bediener/Benutzer aufgefordert, dieses zu platzieren. Als Variante wird die Anordnung mit einem Optimierungsalgorithmus unterstützt. Dadurch wird schon bei der Anordnung darauf geachtet, dass eine spätere Verdrahtung mit kurzen Kabeln möglich ist, indem maximal zulässige Verdrahtungsabstände eingehalten werden. Dazu werden dem Bediener z.B. mögliche gültige Positionen visualisiert und andere z.B. ausgegraut. Eine weitere Variante umfasst eine vollautomatisierte Bauteilanordnung, bei der der Bediener auf einzelne Bauteile Einfluss nehmen kann. Beispielsweise legt der Bediener fest, dass der USB-Stecker an einer bestimmten Seite der Elektronik sein soll. Der Optimierungsalgorithmus beachtet dann diese Nebenbedingung und legt die restlichen Positionen der Bauteile fest.
3. Kalibrieren der Lochrasteraufnahme auf dem Display. Dazu wird die Lochrasteraufnahme beispielsweise mit doppelseitigem Klebeband auf dem Display fixiert. Eine Software fordert den Benutzer auf, einen visualisierten Punkt, welcher ungefähr die Abmessungen eines Lochs der Lochrasterplatine hat, in einem Loch in der Ecke der Lochrasteraufnahme zu platzieren. Dieser Vorgang wird noch einmal für die gegenüberliegende Ecke vorgenommen. Da die Gesamtanzahl der Löcher bekannt ist, kann die Software die Lochpositionen aus diesem Kalibrier-Vorgang interpolieren. Als Eingabegerät kann dazu eine Maus angeschlossen werden, oder es kann ein Touchscreen verwendet werden. Dazu ist die Lochrasteraufnahme entsprechen kleiner als die Touch-Oberfläche, damit eine Interaktion möglich ist. Als Variante könne auch die Inertialsensoren eines Smartphones verwendet werden, indem beispielsweise durch Kippen ein Kalibrierpunkt in die richtige Position gebracht wird. Dies ist ähnlich von der Bedienung, als wenn ein Wassertropfen durch Kippen an eine Position gesteuert werden soll. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit computerunterstützt arbeiten bzw. rechnerunterstützt durchgeführt werden.
4. In einer optionalen Variante erfolgt nun ein Aufbringen von Markierungen. In einer vorteilhaften Variante werden hierbei in einem ersten Arbeitsschritt Markierungen auf die Lochrasterplatine aufgebracht, beispielsweise mit einem Stift. Anhand der Markierungen können beispielsweise die maximalen Abmessungen der Elektronik aufgebracht werden. Anhand solcher Markierungen kann anschließend oder in einem nächsten Schritt die Lochrasterplatine mit z.B. einer geeigneten Säge auf die Endabmessungen zugeschnitten werden. Ein ähnliches Vorgehen ist für Bohrungen sinnvoll. In einer Variante können auch später vorzunehmende Lötbrücken markiert werden. Diese können sinnvoll sein, da eine Verdrahtung mit einer standardisierten Drahtlänge unter Umständen zu lang ist. Ein zu langer Draht kann bei hohen Schaltfrequenzen zu nachteiligen Induktionen führen und die elektrische Funktionalität stören. Eine Lötbrücke überbrückt in diesem Fall die Drahtverbindung.
5. Stecken der elektrischen Verbindungen. Auf dem Display werden die Positionen angezeigt, die alle elektrisch verbunden werden sollen. Als Visualisierung wird zum einen das Loch, in das ein Pin eingebracht werden muss, am Display beispielsweise in weißer Farbe beleuchtet. Um diesen Prozess zu unterstützen werden die umgebenden Löcher am Display beispielsweise in rot beleuchtet, um einen fehlerhaft platzierten Pin schnell zu erkennen. In diesem Fall wäre nach dem Steck-Vorgang ein weißer Punkt neben dem Pin sichtbar und ein roter Punkt würde als Nachbar fehlen. In der Variante eines transparenten Lochrasters kann zudem der nächste zu steckende Punkt mit einer Verbindungslinie visualisiert werden. Dadurch ist die Reihenfolge der zu steckenden Verbindungen leicht ersichtlich und es kann die zu steckende Reihenfolge hinsichtlich der maximal benötigten Drahtlänge vorab optimiert werden. Eine Variante umfasst steckbare Pins, welche einen gewissen Abstand zwischen der/den später eingesteckten Adapterplatine(n) und der Platine bzw. dem Lochraster ermöglichen. Dadurch können Durchgangsloch-Bauteile/Komponenten auf den Adapterplatinen verwendet werden. Diese ragen nach dem Einlöten in eine Adapterplatine nach unten heraus und werden anschließend abgeknipst. Da diese trotz des Abknipsens etwas unten herausragen, ist es vorteilhaft, einen gewissen Abstand dafür vorzusehen, der durch den Pin realisiert wird. Der Abstandshalter ermöglicht gleichzeitig eine gewisse Fläche zum Kontaktieren der Pins mit einem Draht.
6. Platzieren der Adapterplatine(n). Die verwendeten Bauteile sind auf einer oder mehrere Adapterplatine(n) aufgebracht. Die Visualisierung, wo welche Adapterplatine zu platzieren ist, kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Zum einen kann die Lochrasterplatine vom Display entfernt werden und in einer schrittweisen Darstellung wird sukzessive ein Bauteil nach dem anderen hinzugefügt. Als Hilfe zur Platzierung sind die Bauteile dicht nebeneinander platziert, so dass die relative Lage der Bauteile zueinander eine ausreichende Orientierung ermöglicht. In der Ausführungsvariante einer nicht-transparenten Lochrasterplatine können an den Seiten die x- und y-Koordinaten angezeigt werden, bzw. gegebenenfalls auch Löcher, welche nicht durch einen Pin verdeckt sind, zur axialen und vertikalen Anzeige der Bauteilposition genutzt werden. In der Variante einer transparenten Lochrasterplatine kann die Lage der Bauteile direkt an der Stelle, wo die Adapterplatine platziert werden muss, angezeigt werden. Beispielsweise indem ein Foto des Bauteils angezeigt wird. Die Anzeige erfolgt dabei jeweils am Bildschirm (Display)
7. Optionaler Verfahrensschritt Löten: Um eine feste mechanische Verbindung zu schaffen, können die Steckverbindungen nachträglich gelötet werden. Entweder durch manuelles Löten mit einem Lötkolben unter Zugabe von Lötdraht oder durch sogenanntes Reflowlöten. In einer Variante werden dazu die Adapterplatinen zuvor mit Niedrigtemperatur-Lötpads versehen, beispielsweise wird eine Bismuth-Zinn Legierung mit einem Schmelzpunkt von 137 Grad verwendet. In diesem Fall kann ein Haushaltsofen verwendet werden, wenn das Lochraster und alle Bauelemente zumindest kurzzeitig eine Temperatur von ca. 150 Grad überstehen. Als Material für ein transparentes Lochraster empfiehlt sich beispielsweise Polystyrol. Die Verwendung eines Niedrigtemperatur-Lötzinns hat den Vorteil, dass für die elektronischen Bauteile ein Standard-Lötzinn mit höherer Schmelztemperatur verwendet werden kann. In diesem Fall wird die Lötverbindung der elektronischen Komponenten auf den Adapterplatinen nicht erneut aufgeschmolzen, sodass keine neuen Fehler auftreten können.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. System und der erfindungsgemäße elektrischer Verbinder haben insbesondere die nachfolgenden Vorteile.
Besonders wichtige Vorteile sind

1. Visuelle Unterstützung beim Verdrahten und beim Bestücken
2. Verwendung eines Smartphones oder Tablets möglich
3. Kalibrierung ist möglich
4. Anzeige der Verdrahtungsreihenfolge ist möglich
5. Transparentes Lochraster kann verwendet werden
6. Draht mit Pins.

Anstatt eines transparenten Lochrasters kann auch einfach ein Standard-Hartpapier-Lochraster verwendet werden.
Draht und Pin (beim elektrischen Verbinder) müssen nicht direkt verbunden werden, sondern es kann auch ein elektrischer Verbinder wie folgt verwendet werden: Zuerst einen Lack-Draht auf direktem Weg zu einer angezeigten Position legen und dann einen speziellen Pin einpressen, welcher zum einen den Draht kontaktiert und zum anderen eine Kontaktierung zu der Adapterplatine ermöglicht.
Als kommerzielle Märkte sind interessant:

• Der sogenannte Maker-Markt, auf dem ein Einsatz der Erfindung im privaten Umfeld stattfindet.
• Der Bildungs-Markt, indem die Erfindung in der Lehre mit Bezug zur Elektronik eingesetzt wird.
• Der sog. Business-to-Business Markt, bei dem das Verfahren in Unternehmen zum Einsatz kommt (Prototypenerstellung etc.).

Beim vorgeschlagenen Verfahren zur manuellen Herstellung einer Elektronik wird es dem Bediener ermöglicht, in kurzer Zeit eine professionelle Elektronik mit kleinen Abmessungen herzustellen.
Sehr vorteilhaft ist eine visuelle Unterstützung beim Aufbau unter Verwendung eines Smartphone/Tablet-Displays und der minimale Einsatz an Werkzeugen.
Zum Aufbau werden vorteilhafterweise verwendet: ein Smartphone/Tablet, eine Lochraster-Grundplatte, ein Lochraster-Substrat, verdrahtete Stecker (Pins) mit zwei Steckkontakten und elektrische Bauteile auf Adapterplatinen. Die Platine und/oder die Adapterplatine kann ein 2D-Rastermaß von 2,54 mm (oder 1,27 mm) aufweisen. Die Platine und/oder die Adapterplatine kann vorwiegend Löcher ohne elektrische Leiterbahnen beinhalten und hauptsächlich zur mechanischen Aufnahme der Steckkontakte dienen. (Die Adapterplatine kann grundsätzlich auch Löcher, die rein zu einer mechanischen Aufnahme, z.B. von Abschnitten der Fixierungselemente, ausgebildet sind, aufweisen. Wesentlich sind hier aber Löcher in der Adapterplatine, die (auch) als elektrische Kontakte dienen.)
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur bevorzugt manuellen Herstellung einer Elektronik. Die Erfindung löst das technische Problem, dem Bediener bei der manuellen Herstellung die exakten Positionen der Verdrahtungen und der Bauteile visuell anzuzeigen. Dadurch ist es möglich, eine Elektronik in einem visuell unterstützten Herstellungsprozess manuell herzustellen. Bisher waren dazu mindestens zwei unterschiedliche Arbeitsplätze mit unterschiedlichen Werkzeugen notwendig. Dadurch wird das Problem gelöst, dass mit einem minimalen Werkzeugeinsatz und einhergehenden minimalen Kosten die manuelle Herstellung einer Elektronik möglich ist.
Durch die visuelle Unterstützung werden insbesondere ungeschulte Bediener in die Lage versetzt, selbstständig eine Elektronik manuell aufzubauen. Bei Kombination der visuellen Unterstützung mit dem minimalen Werkzeugeinsatz ergibt sich der besondere Effekt, dass
das Verfahren insbesondere in Bildungseinrichtungen und im privaten Umfeld zum Einsatz kommen kann. Insbesondere in Situationen, in denen bisher die hohen Werkzeugkosten und der erhöhte Einarbeitungsaufwand, aufgrund der Vielzahl benötigter Werkzeuge, einen Einsatz nicht zuließen.
Zudem wird das technische eines mobilen Einsatzes gelöst. Bisher war ein mobiler Einsatz aufgrund der Vielzahl benötigter Werkzeuge nur sehr eingeschränkt möglich. Die Erfindung löst somit das technische Problem eines portablen Herstellungsverfahrens für Elektronik. Insbesondere wird dadurch der Einsatz eines Elektronik-Herstellungsverfahrens auf Expeditionen, in schnell wechselnden Räumlichkeiten (z.B. unterschiedliche Klassenzimmer) oder auf Reisen (beispielsweise: Weltraummission) ermöglicht. Der mobile Einsatz ermöglicht zudem einem Handwerker vor Ort eine defekte Elektronik zu erneuern, sodass signifikant Zeit eingespart werden kann.
Zudem wird das technische Problem gelöst, dass die Gesamtzeit zur manuellen Herstellung sinkt. Durch die Verwendung nur eines Werkzeuges entfällt die Zeit beim Wechseln vom Verdrahtungs- zum Bauteile-Positionierungs-Werkzeug.
Zudem wird das Problem des Lagerplatzes für das Herstellungswerkzeug gelöst, da die Erfindung deutlich weniger Platz beansprucht, wodurch effektiv Kosten gespart werden.
Zudem wird das Problem der vergleichsweise großen Abmessungen einer manuell hergestellten Elektronik gelöst. Durch die Verwendung von Adapterplatinen, welche wiederum kleinste maschinell hergestellte Elektroniken beinhalten können, in Kombination mit einem standardisierten Rastermaß von typischerweise 2,54 mm (andere sind auch möglich) und dem vorgeschlagenen Verdrahtungsverfahren, welches eine sehr flexible und dichte Verdrahtung erlaubt, ergibt sich der besondere Effekt, dass die resultierende Elektronik einen deutlich geringeren Platzbedarf aufweist.
Zudem wird das technische Problem der manuellen Herstellung einer dichten elektrischen Kontaktierung gelöst. Aufgrund der Verwendung von federnden, bzw. von Press-Fit-Verbindungen ist kein nachträglicher manueller Lötprozess notwendig. Dadurch ergibt sich der besondere Effekt, dass die manuell eingebrachten Kontaktstellen sehr dicht platziert werden können, da eine nachträgliche Zugänglichkeit zwecks Lötprozess nicht notwendig ist. In Kombination mit der vorgeschlagenen mehrfachen Verdrahtungen können zudem komplexe dichte Verdrahtungen erreicht werden.
Bei der Herstellung einer prototypischen Elektronik müssen auch elektrische Verbindungen mit mehr als nur zwei Steckpunkten hergestellt werden. Durch die vorgeschlagene Visualisierung mittels eines transparenten Lochrasters wird dem Benutzer die Reihenfolge der Verdrahtung visualisiert. Dadurch kann die Länge der Verbindungsdrähte in einem Algorithmus vorab optimiert werden. Dies hat den besonderen technischen Effekt, dass kürzere Verbindungdrähte verwendet werden können. Würde man dem Benutzer selbst überlassen, in welcher Reihenfolge die Verbindung zu stecken ist, dann muss ab einer gewissen Anzahl von Steckverbindungen damit gerechnet werden, dass eine nicht optimale Reihenfolge gewählt wird. In diesem Fall ergibt sich, dass der Abstand einer Verbindung länger wird, als das Verbindungskabel lang ist. In diesem Fall kann der Benutzer die Verdrahtung nicht fortsetzen und muss von vorne beginnen, bis er das Problem durch Ausprobieren gelöst hat. Dies ist insbesondere dann nicht möglich, wenn ungeschulte Benutzer das Verfahren anwenden, beispielsweise Kinder. D.h. die Erfindung löst das Problem kurzer standardisierter Verbindungkabel.
Jedes Kabel induziert eine Induktivität, welche sich insbesondere bei hohen Schaltfrequenzen negativ auf einen Elektronik auswirkt. Somit muss die Kabellänge aus technischer Sicht so kurz wie möglich gewählt werden. Die Erfindung löst dieses Problem auf dreierlei Arten: Zum einen kann in einer Optimierungsrechnung ein optimaler Pfad darauf Rücksicht nehmen. Zum anderen kann in der Optimierung schon beim Anordnen der Bauteile dem Benutzer signalisiert werden, dass zwei Bauteile zu weit voneinander positioniert wurden, da die Verbindung dazwischen nicht mit dem standardisierten Verbindungsdraht erfolgen kann. Zudem kann in diesem Fall eine später nichtkontaktierte Zwischenverbindung gesteckt werden, so dass effektiv eine doppelt so lange Verbindung zwischen zwei zu kontaktierenden Bauteilen ermöglicht wird.
Zudem wird das technische Problem der Handhabung der zum Teil sehr kleinen SMD Bauteile (SMD steht für surface mounted device) in einem manuellen Herstellungsprozess gelöst. Mittels Verwendung von Adapterplatinen ist es möglich, selbst kleineste Bauteile zu handhaben.
Das vorgeschlagene Verfahren kann als Ausführungsvariante mit Press-Fit-Pins realisiert werden, wodurch eine leichte Wiederverwendung der elektronischen Komponenten möglich ist.
Die Erfindung bietet somit ein bevorzugt manuelles Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Elektronik mit visueller Positionierungs-Anzeige sowohl bei der Verdrahtung, als auch bei der Bestückung. Vorteil: Schneller Arbeiten, geringere Investitionen, geringere Einarbeitungshürde.
Ein weiteres technisches Merkmal ist die Anzeige der Verdrahtungsreihenfolge, da dies eine Optimierung der Drahtlänge ermöglicht. Wirkung: Entlastung des Bedieners, der ansonsten diesen Schritt im Kopf machen müsste. Vorteil: Schnelleres Arbeiten. Es kann effektiv mit kürzeren Drähten gearbeitet werden. Induktive Einflüsse auf die elektronische Funktion werden reduziert. Der Benutzer muss nicht im Kopf eine optimale Verdrahtung überlegen. Ungeschulte Bediener können das Verfahren anwenden.
Ein weiteres technisches Merkmal ist ein transparentes Lochraster. Wirkung: Nachdem eine Verdrahtung vorgenommen wurde und die Löcher größtenteils verdeckt sind, kann weiterhin Information visuell angezeigt werden. Vorteil: Dadurch ist eine Maschine ausreichend für sowohl das Verdrahten, als auch das Bauteile Positionieren. Weiterer Vorteil ist, dass sehr detaillierte Information, bis hin zu Text, dargestellt werden kann. Dadurch kann bei der Visualisierung beispielsweise die Typeninformation und Bauteillage angezeigt werden. Dadurch muss, nicht extra Platz eines Bildschirms freigehalten werden, um Zusatzinformation darzustellen. Mit Blick auf die Verwendung eines Smartphones, welches einen vergleichsweise kleinen Bildschirm hat, kann somit eine größere, den ganzen Bildschirm überdeckende Lochrasterplatte verwendet werden.
Ein weiteres Merkmal sind die Pins, welche insbesondere eine elektrische Drahtverbindung haben und einen elektrischen Kontakt für die Adapterplatinen und einen Teil, der zur mechanischen Fixierung in das Lochraster eingeprägt wird. Wirkung: Dichte und beliebige manuelle Verdrahtung ermöglicht. Als Resultat: Funktionsintegration von mechanischer Aufnahme, elektrischer Verbindung und Kontaktierung der elektrischen Bauteile. Vorteil: Lediglich ein Loch ist notwendig, in die der Pin eingepresst werden muss. Dadurch kann das Lochrastersubstrat als Verbrauchsmaterial mit minimalen Kosten hergestellt werden. Der Kontaktierungsvorgang ist minimalistisch und eignet sich dadurch insbesondere für ungeschulte Bediener. Zudem kann der Einpressvorgang sehr schnell vorgenommen werden.
Ein weiteres Merkmal ist die Verwendung eines Tablets und Smartphones, wodurch das Herstellungsverfahren mobil wird und leicht zu verstauen ist. Wirkung: Signifikant geringere Anschaffungskosten und mobiler Einsatzmöglichkeit, keine extra Platzbedarf für eine Visualisierungsmaschine.
Ein weiteres technisches Merkmal ist der Kalibrierungsvorgang. Dadurch kann auf mechanische Fixierungen verzichtet werden. Wirkung: Universell auf jedem Display anwendbar. Vorteil: Vermeidung von mechanischer Fixierung erlaubt die Verwendung unterschiedlichster Smartphone und Tablet Herstellern, ohne dass für jeden Typ eine eigene Halterung konstruiert und gefertigt werden muss. Effektiv werden dadurch Kosten reduziert.
Nachfolgend wird das vorliegende Verfahren bzw. System anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
Dabei zeigen:
1: eine Schnittansicht (senkrecht zur Platinenebene und zur Bildschirmebene) durch eine erfindungsgemäß hergestellte Elektronik bzw. Schaltung, bei der die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems in zusammengesetztem Zustand zu sehen sind.
2: eine Explosionsdarstellung, wie beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen werden kann.
In den Figuren bezeichnet 3 eine Adapterplatine, die ein zweidimensionales, in den beiden Raumrichtungen x und y eines kartesischen Koordinatensystems (x, y, z) regelmäßiges, quadratisches Lochraster 3-R aufweist. (Die Platinenebenen und die Bildschirmebene sind parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet.) Die Löcher 4 des Lochrasters 3-R der Adapterplatine 3 durchbrechen die Adapterplatine 3 senkrecht zu ihrer Platinenebene (also in z-Richtung) gesehen vollständig, sind also Durchgangslöcher. Die Wandung dieser Löcher 4 ist vollständig mit einem elektrisch leitfähigen Material, hier z. B. Kupfer, beschichtet, so dass die Löcher 4 als elektrische Kontakte 4a der Adapterplatine 3 genutzt werden können. Unter dem Bezugszeichen 4a wird nachfolgend auch die den elektrischen Kontakt ausbildende Beschichtung selbst verstanden.
Auf der der Platine 5 abgewandt liegenden Oberfläche sind auf der Adapterplatine 3 elektrische und/oder elektronische Bauteile (hier ist lediglich ein einziges Bauteil 7a, nämlich ein ohmscher Widerstand, sichtbar) fixiert und elektrisch leitend mittels geeigneter, z. B. aufgedruckter Leiterbahnen mit den elektrischen Kontakten 4a der Löcher 4 verbunden.
Die Platine 5 ist eine aus zwei Teilplatinen 5a und 5b ausgebildete Kunststoffplatine. Beide Teilplatinen 5a, 5b sind dabei aus transparentem Kunststoff ausgebildet. Die beiden Teilplatinen sind identisch. Jede Teilplatine weist ein ebenfalls in x- und in y-Richtung regelmäßiges, quadratisches, zweidimensionales Lochraster 5-R auf. (Die Lochraster sind mit 5a-R für die Teilplatine 5a und mit 5b-R für die Teilplatine 5b bezeichnet, das sich daraus für die aus beiden Teilplatinen zusammengesetzte Platine 5 ergebende Lochraster mit 5-R). Die Lochraster 5a-R und 5b-R weisen eine Vielzahl von einzelnen Durchgangslöchern 8, die also in einem quadratischen Raster in der x-y-Ebene anordnet sind, auf. Da die beiden Teilplatinen transparent sind, wird, falls mittels des Bildschirms 6 (hier: Smartphone) unterhalb eines Loches 8 eine Positionierungsanzeige (vgl. z. B. die Anzeige A8a) erfolgt, diese Positionierungsanzeige auf der dem Bildschirm 6 gegenüberliegenden Seite der Platine 5 durch das entsprechende Durchgangsloch 8 hindurch für einen Benutzer (nicht gezeigt) sichtbar.
Wie 2 zeigt, kann eine elektrische Verbindung unter Verwendung eines elektrischen Verbinders 12 in bzw. an der Platine 5 angeordnet werden. Der elektrische Verbinder 12 umfasst einen in Form eines lediglich im Bereich des elektrischen Kontakts mit einem Fixierungselement 1 (bzw. dessen Abstandshalter 1c, siehe nachfolgend) jeweils abisolierten Drahtes 2 ausgebildeten elektrischen Leiter und eine Vielzahl einzelner Fixierungselemente 1, die mit ihrem zentralen Abstandshalter 1c in regelmäßigen Abständen entlang des elektrischen Leiters 2 am letzteren verschieblich (d.h. relativ zur Längsachse von 2 gesehen) oder nicht-verschieblich fixiert sind (die paarweisen Abstände einzelner Fixierungselemente, von denen hier drei Stück, die mit den Bezugszeichen 1-1, 1-2 und 1-3 bezeichnet sind, sichtbar sind, sind im verschieblichen Fall jeweils konstant). Die außerhalb der Verbindungs- bzw. der Verschweißpunkte des Drahtes 2 mit den Fixierungselementen 1 den Draht 2 umhüllende elektrische Isolierung ist nur teilweise sichtbar eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 2a versehen. Die Gesamtlänge des nur teilweisen sichtbaren Drahtes 2 ist mit l bezeichnet.
Es kann dazu ja ein (isolierter) Kupferdraht 2 von Pin zu Pin bzw. von Fixierungselement 1 zu Fixierungselement 1 gelötet werden. Die Isolierung 2a wird nur am Pin 1 abisoliert und der Kupferdraht 2 dann mit dem Pin 1 verschweißt. Am einfachsten geht das, wenn Lackdraht verwendet wird, da der Lackdraht durch ein Hot-bar-Bonding Prozess (Thermoden-Schweißen) leicht lokal weggeschmolzen werden kann.
Der Abstandshalter 1c zwischen den beiden Ösen bzw. Enden 1a, 1b eines jeden Fixierungselements 1 (siehe nachfolgend) hat den vorteilhaften Effekt, dass einem sich beim Verdrahten ggf. ausbildenden „Kabelsalat“ genug Volumen (im Zwischenraum mit der lichten Weite d) gegeben wird, so dass z.B. auch eine nicht optimierte Verdrahtung durch einen Laien erfolgen kann.
Es handelt sich hier um einen Isolierten Draht, da es sonst bei einem elektrischen Kontakt zweier unterschiedlicher Abschnitte (genauer: der Abschnitte zwischen unterschiedlichen Fixierungselementpaaren) des Leiters 2 zu einem Kurzschluss kommen könnte. Vorzugsweise handelt es sich um einen Lackdraht 2, bei dem der Lack die nötige Isolierung 2a realisiert. Es kann aber auch jeder beliebiger anderer Draht verwendet werden. Dieser muss dann bei den Pins 1 lokal abisoliert werden, z.B. mechanisch oder mit einem Laser oder thermisch mit einem Lötkolben, und dann verlötet oder verschweißt oder leitend verklebt werden.
Der Isolierungsschlauch bzw. die Isolierung 2a sollte den ganzen Draht 2 abdecken bis auf die Berührpunkte bzw. -abschnitte zu den Pins 1.
Jedes Fixierungselement 1 hat zwei Enden 1a, 1b, die hier ellipsenförmig bzw. als Schlaufe ausgebildet sind. Zwischen diesen beiden Enden 1a und 1b jedes Fixierungselementes 1 befindet sich der quaderförmig ausgebildete Abstandshalter 1c, an dem die beiden Enden 1b, 1a beidseits (in z-Richtung gesehen) befestigt sind. Die Fixierungselemente 1 sind einstückig und aus einem flexiblen (bzw. duktilen), elektrisch leitfähigen Material, hier aus Kupfer mit einer Verzinnung oder vergoldet (um Oxidation vorzubeugen) ausgebildet. Die Elemente 1 verformen sich beim Einpressen sowohl elastisch, als auch plastisch.
Die Pins 1 sind hier aus Metall und erzeugen eine Pressung und eine Kaltverschweißung, wo es zu einer Berührung zum Kupfer des innen verkupferten Loches 4a kommt. Von dort fließt der Strom durch den Pin 1 bis zu der Stelle, wo der leitende Draht 2 mit dem Pin 1 verschweißt ist. Ab dieser Kontaktstelle fließt der Strom durch den Draht 2. Der Draht ist hier von einer Seite auf den Pin geschweißt, d.h. er geht hier nicht durch den Pin 1 hindurch. (Aber auch ein solches Hindurchgehen ist alternativ möglich.)
Der Draht bzw. der elektrische Leiter 2 ist jeweils durch den Abstandshalter 1c eines jeden Fixierungselementes (das nachfolgend auch als Pin bezeichnet ist) hindurch geführt, so dass die einzelnen Pins eine Kette aus am elektrischen Leiter 2 in regelmäßigen Abständen (nicht-verschieblicher Fall) befestigten Fixierungselementen ausbilden.
Das erste, untere Ende 1a eines jeden solchen Press-Fit-Pins 1 ist ausgebildet, um in ein Loch 8 der Platine 5 eingepresst zu werden. Die Längsausdehnung (in z-Richtung) des ersten Endes 1a ist dabei kleiner, als die Längsausdehnung der Löcher 8 bzw. als die Gesamtdicke der beiden Teilplatinen 5a und 5b zusammengenommen (also die Dicke D der Platine 5). Dies verhindert, dass, bei vollständig in ein Loch 8 eingeführtem Ende 1a, dieses Ende 1a die Oberfläche des Bildschirms 6 berührt. Im eingesteckten Zustand sorgt das Ende 1a für eine Fixierung und Arretierung des zugehörigen Pins 1 im Loch 8. In diesem Zustand kommt der Abstandshalter 1c des Pins 1 unmittelbar berührend auf der dem Bildschirm 6 abgewandten Oberfläche der oberen Teilplatine 5a bzw. der Platine 5 zum Liegen (1): Die Länge des Abstandshalters 1c bzw. des Blocks desselben ist größer als der Durchmesser der Löcher 8, so dass ein Einsinken des Abstandshalters 1c in ein Loch 8 verhindert wird.
Wie nachfolgend noch beschrieben, können anhand der Anzeige auf dem Bildschirm 6 die mittels Press-Fit-Pins 1 zu besetzenden Löcher 8 bzw. die Positionen derselben nacheinander durch Einpressen der unteren Enden 1a der Pins besetzt werden, wobei dann der elektrische Leiter 2 die besetzten Positionen in der Reihenfolge des Einsteckens von Pins verbindet (also die entsprechenden Lochpositionen 8 elektrisch verbindet), wenn die Pins in derjenigen Reihenfolge in die Platine 5 bzw. die Löcher 8 derselben eingesteckt werden, in der sie am Leiter 2 fixiert sind (also zunächst 1-1, danach 1-2 und schließlich 1-3 ...).
Auf der der Platine 5 gegenüber liegenden Seite des Abstandshalters 1c (Seite des oberen Endes 1b des Pins 1) kann die Adapterplatine 3 mittels der Löcher 4 des Lochrasters 3-R auf die (bereits in die Platine 5 eingesteckten) Pins 1-1, 1-2, 1-3, ... aufgesteckt werden. Wie 1 zeigt, ist die Länge der Abstandshalter 1c auch größer, als der Durchmesser (lichte Weite) der Löcher 4, so dass die aufgesteckte Adapterplatine 3 unmittelbar angrenzend an die Oberseite des Abstandshalters 1c zum Liegen kommt und somit durch den Abstandshalter 1c in einem Abstand d (entsprechend der Höhe des Abstandshalters 1c in z-Richtung) von der Platine 5 zum Liegen kommt. Dabei wird die Adapterplatine 3 vermittels der Pins 1 an der Platine 5 fixiert, da die oberen Enden 1b der Pins 1 form- und kraftschlüssig in die Löcher 4 eingeführt werden und die unteren Enden 1a der Pins 1 form- und kraftschlüssig in die Löcher 8 eingeführt werden. Im lichten, durch die Abstandshalter 1c sichergestellten Zwischenraum der Höhe d zwischen der Adapterplatine 3 und der Platine 5 (bzw. der Teilplatine 5a) verläuft dann der elektrische Leiter 2, über den die elektrische(n) Verbindung(en) zwischen den pin-besetzten, komplementären Löcherpaaren 8–4 bzw. zwischen den über die zugehörigen elektrischen Kontakte 4a elektrisch kontaktierten Bauteilen 7a, ... auf der oberen Seite der Adapterplatine 3 hergestellt wird/werden.
Die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Kontakt 4a eines Lochs 4 und demjenigen Drahtabschnitt des elektrischen Leiters 2, der zwischen diesem Loch 4 und seinem komplementären Loch 8 der Platine 5 positioniert ist, erfolgt über die Abschnitte 1b und 1c des in besagtem Lochpaar 4–8 befindlichen Pins 1 wie vorangehend bereits beschrieben und in 1 und 2 gezeigt vermittels der als elektrische Leiter ausgebildeten Pins 1.
2 unten skizziert auf der oben liegenden Seite (Bildschirmanzeigeseite) des Bildschirms 6, wie erfindungsgemäß die Positionierungsanzeigen erfolgen können. 2 zeigt dies am Beispiel von Positionierungsanzeigen von mittels der Pins 1 zu füllenden Löchern 8, zwischen denen elektrische Verbindungen hergestellt werden sollen. Entsprechende Positionierungsanzeigen können auch für die Bestückungsvorgänge bzw. während der Bestückungsvorgänge erfolgen bzw. gegeben werden.
Zunächst sollen, mittels des noch nicht in die Platine 5 eingeführten elektrischen Verbinders 12, die beiden Löcher 8a und 8b (bzw. die entsprechenden Positionen im Lochraster 5-R der Platine 5) elektrisch miteinander verbunden werden. Dazu werden die beiden Lichtpunkte (beleuchtete Pixelgruppen) A8a und A8b auf dem Bildschirm 6 erzeugt bzw. angezeigt, die an den Positionen dieser Löcher 8a und 8b letztere bzw. die Platine 5 von unten her beleuchten. (Ansonsten erfolgt bis auf A8a–8b, vgl. nachfolgend, keine Bildschirmanzeige.)
Die beiden z. B. als Weißlichtanzeige erzeugten Bildpixelgruppen A8a und A8b können dabei von der dem Bildschirm 6 gegenüberliegenden Seite durch die Löcher 8a und 8b hindurch vom Benutzer gesehen werden. Der Benutzer weiß somit zu Beginn des Anordnens der elektrischen Verbindungen, dass er zunächst den Pin 1-1 in das Loch 8a und dann den Pin 1-2 in das Loch 8b einführen muss. Die korrekte Reihenfolge kann z.B. darüber sichergestellt werden, dass zuerst nur A8a angezeigt wird und danach dann sowohl A8a als auch A8b gleichzeitig angezeigt werden.
Zudem kann, als Linienverbindung zwischen den beiden Bildpixelgruppen A8a und A8b, eine schmale Linie A8a–8b auf dem Smartphonebildschirm 6 angezeigt werden, die der Benutzer durch die transparenten Teilplatinen 5a, 5b ebenfalls erkennen kann (eine solche Anzeige ist jedoch nicht notwendig).
Nach einer definierten Zeitspanne (oder alternativ wenn der Benutzer durch Eingabe am Smartphone das Stecken der beiden Pins 1-1 und 1-2 in die Löcher 8a und 8b bestätigt hat), wird die Anzeige der ersten Bildpixelgruppe A8a gelöscht und, damit der Benutzer die Position des dritten zu steckenden Pins 1-3 (Loch 8c) erkennt, stattdessen eine Bildpixelgruppe A8c am Ort des dritten zu verbindenden Loches 8c (bzw. der entsprechenden Position) beleuchtet bzw. visualisiert. Neben der Anzeige A8c kann dann auch wieder eine dünne Verbindungslinie A8b–8c angezeigt werden. Entsprechend können die hier nicht gezeigten weiteren Pins (vierter, fünfter, ...) des elektrischen Verbinders 12 gesetzt werden.
1 zeigt also den gesteckten Zustand. Zu sehen ist ein Press-Fit-Pin 1 mit zwei Kontakten bzw. Enden 1a und 1b mit einem Verbindungsdraht 2 in der Mitte 1c. Oben ist die Adapterplatine 3 gezeigt, welche ein kupferbeschichtetes Loch 4 zwecks Kontaktierung 4a hat. Unten sind zwei transparente Lochrasterplatinen 5a, 5b gezeigt, welche den Press-Fit-Pin 1 positionieren und mechanisch halten. Ganz unten ist das Display 6 (Smartphonedisplay) gezeigt.
In 2 ist das Vorgehen beim erfindungsgemäßen Verfahren skizziert. Oben ist die Adapterplatine 3 mit beispielsweise einem ohmschen Widerstand 7a oder einem Kondensator in SMD-Bauweise gezeigt. Darunter die Press-Fit-Pins 1-1 bis 1-3, welche miteinander über das flexible Kabel des elektrischen Leiters 2 elektrisch verbunden sind. Darunter sind die beiden transparenten Lochrasterplatinen (Teilplatinen 5a, 5b) gezeigt. Die erste Teilplatine 5a kann hier als mechanische Aufnahme dienen und anschließend bei der Elektronik verbleiben. Die zweite Teilplatine 5b dient als Abstandshalter zum Schutz des Displays 6, da die Press-Fit-Pins 1 typischerweise länger sind, als ein Substrat dick ist (Teilplatinendicke D/2). Ganz unten ist wieder das Display 6 gezeigt mit der Visualisierung der Verdrahtung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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Claims

Verfahren zum Herstellen einer mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile (7a, ...) umfassenden, elektrischen oder elektronischen Schaltung, wobei eine mit einem Lochraster (5-R) versehene Platine (5) verwendet wird, um elektrische Verbindungen zum elektrischen miteinander Verbinden der mehreren Bauteile (7a, ...) anzuordnen, und wobei diese Platine (5) für eine Bestückung mit den mehreren Bauteilen (7a, ...) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Bildschirms (6) sowohl beim Anordnen der elektrischen Verbindungen als auch bei der Bestückung eine oder mehrere, optisch wahrnehmbare Positionierungsanzeige(n) gegeben wird/werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren durch einen menschlichen Benutzer durchgeführt wird, wobei die Positionierungsanzeige(n) so gegeben wird/werden, dass dieser Benutzer sie mittels seiner Augen wahrnehmen kann und auf dieser/n Wahrnehmung(en) basierend sowohl das Anordnen der elektrischen Verbindungen als auch die Bestückung oder einzelne Bestückungsvorgänge mit den Bauteilen manuell durchführen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden, zeitlich aufeinanderfolgenden Schritte: in einem ersten Schritt wird die Platine (5) auf/an dem Bildschirm (6) fixiert, in einem zweiten Schritt werden im/am Lochraster (5-R) die Positionen mindestens zweier Löcher (8), zwischen denen (eine) elektrische Verbindung(en) anzuordnen ist/sind, mittels des Bildschirms (6) optisch wahrnehmbar hervorgehoben, in einem dritten Schritt wird/werden zwischen den zu den im zweiten Schritt optisch wahrnehmbar hervorgehobenen Positionen gehörenden Löchern (8) des Lochrasters (5-R) (eine) elektrische Verbindung(en) angeordnet, und in einem vierten Schritt wird/werden die eine oder die mehreren, optisch wahrnehmbare(n) Positionierungsanzeige(n) gegeben, während die Platine (5) mit einem oder mit mehreren der Bauteile (7a, ...) bestückt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schritt und der dritte Schritt ein- oder mehrfach mit jeweils mindestens einer im Vergleich zur unmittelbar vorangehenden Durchführung des zweiten und des dritten Schrittes geänderten Lochposition im Lochraster (5-R) wiederholt werden, bevor der vierte Schritt durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Bildschirms (6) während des oder beim Anordnen(s) der elektrischen Verbindungen eine Reihenfolge einzelner anzuordnender elektrischer Verbindungen angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochraster (5-R) der Platine (5) relativ zum Bildschirm (6) ausgerichtet wird, bevor mittels des Bildschirms (6) sowohl beim Anordnen der elektrischen Verbindungen als auch bei der Bestückung die eine oder die mehreren, optisch wahrnehmbare(n) Positionierungsanzeige(n) gegeben wird/werden.
System zum Herstellen einer mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile (7a, ...) umfassenden, elektrischen oder elektronischen Schaltung, wobei das System mehrere Systemkomponenten wie folgt umfasst: • eine mit einem Lochraster (5-R) versehene Platine (5), die ausgebildet ist, um einen oder mehrere elektrische(n) Verbinder (12) zum elektrischen miteinander Verbinden der mehreren Bauteile (7a, ...) anzuordnen, und die ausgebildet ist für eine Bestückung mit den mehreren Bauteilen (7a, ...), • die mehreren elektrischen und/oder elektronischen Bauteile (7a, ...), und • einen Bildschirm (6), mittels dessen sowohl beim Anordnen des/der elektrischen Verbinder(s) (12) als auch bei der Bestückung eine oder mehrere, optisch wahrnehmbare Positionierungsanzeige(n) anzeigbar ist/sind.
System nach dem vorhergehenden Systemanspruch, umfassend des weiteren als Systemkomponente(n) folgendes: den einen oder die mehreren elektrischen Verbinder (12) aufweisend (jeweils) einen elektrischen Leiter (2) und mehrere Fixierungselemente (1, 1-1, 1-2, 1-3).
System nach dem vorhergehenden Systemanspruch, wobei die Fixierungselemente (1) des (jeweiligen) Verbinders (12) oder zumindest Abschnitte (1b) derselben (1) durch den elektrischen Leiter (2) des (jeweiligen) Verbinders (12) elektrisch leitend miteinander verbindbar sind oder verbunden sind und/oder wobei die Fixierungselemente (1) des (jeweiligen) Verbinders (12) oder zumindest Abschnitte (1a) derselben (1) ausgebildet sind, um in/an den Löchern (8) des Lochrasters (5-R) mechanisch fixiert zu werden.
System nach einem der beiden vorhergehenden Systemansprüche, wobei eines, mehrere oder alle der Fixierungselemente (1) (jeweils) einen elektrischen Kontakt (1k) zum elektrischen Kontaktieren einer Adapterplatine (3) oder eines elektrischen Kontakts (4a) derselben aufweist/aufweisen.
System nach einem der drei vorhergehenden Systemansprüche, wobei eines, mehrere oder alle der Fixierungselemente (1) (jeweils) als Press-Fit-Pin zum zumindest abschnittsweisen Einbringen in ein Loch (8) des Lochrasters (5-R) der Platine (5) und zum mechanischen Fixieren in diesem Loch (8) ausgebildet ist, wobei bevorzugt ein solches Press-Fit-Pin ein erstes Ende (1a) zum Einbringen und mechanischen Fixieren des Press-Fit-Pins in ein/einem Loch (8) des Lochrasters (5-R) der Platine (5) und ein zweites Ende (1b) zum Einbringen und mechanischen Fixieren des Press-Fit-Pins in ein/einem Loch (4) des Lochrasters (3-R) einer/der Adapterplatine (3) aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche, umfassend des weiteren als Systemkomponente(n) folgendes: eine oder mehrere (jeweils) mit einem Lochraster (3-R) versehene Adapterplatine(n) (3), die ausgebildet ist/sind, um mittels des/der elektrische(n) Verbinder(s) (12) mechanisch mit der Platine (5) verbunden zu werden, und/oder die ausgebildet ist/sind, um über die Löcher (4) ihres Lochrasters (3-R) eines der oder mehrere der auf/an ihr/ihnen (3) angeordneten oder anzuordnenden Bauteile (7a, ...) elektrisch leitend mit dem/den elektrischen Verbinder(n) (12) zu verbinden.
System nach dem vorhergehenden Systemanspruch, wobei die Löcher (4) des/der Lochraster(s) (3-R) auf ihrer Wandung jeweils zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind und/oder wobei das/die Lochraster (3-R) ein identisches Rastermaß und/oder identische Lochgrößen aufweist/aufweisen, wie das Lochraster (5-R) der Platine (5).
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei die Platine (5) zwei Teilplatinen (5a, 5b) umfasst, wobei bevorzugt die beiden Teilplatinen (5a, 5b) zumindest in Bezug auf ihre Lochraster (5a-R, 5b-R), ihre Lochrastermaße, die Tiefe ihrer Löcher (8) senkrecht zur Platinenebene und/oder den Durchmesser ihrer Löcher (8) in der Platinenebene identisch sind.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei die Platine (5) oder die zwei Teilplatinen (5a, 5b) aus einem transparenten Material, insbesondere aus einem transparenten Kunststoff, insbesondere aus Polycarbonat oder aus PMMA, oder aus einem transparenten Silikon, besteht/bestehen oder ein solches Material enthält/enthalten.
Elektrischer Verbinder (12) aufweisend einen elektrischen Leiter (2) und mehrere Fixierungselemente (1, 1-1, 1-2, 1-3), wobei die Fixierungselemente des Verbinders (12) oder zumindest Abschnitte (1b) derselben (1) durch den elektrischen Leiter (2) des Verbinders (12) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Fixierungselemente des Verbinders (12) oder zumindest Abschnitte (1a) derselben (1) ausgebildet sind, um in/an den Löchern (8) eines Lochrasters (5-R) einer Platine (5) mechanisch fixiert zu werden, und wobei die Fixierungselemente (1) des Verbinders (12) oder zumindest Abschnitte (1b) derselben (1) jeweils einen elektrischen Kontakt zum elektrischen Kontaktieren einer Adapterplatine (3) oder eines elektrischen Kontakts (4a) derselben aufweisen oder ausbilden.
Elektrischer Verbinder (12) nach dem vorhergehenden Verbinderanspruch, wobei die Fixierungselemente des Verbinders (12) jeweils einen Abstandshalter (1c) aufweisen, der zum Herstellen eines Abstands (d) zwischen der Platine (5) und der Adapterplatine (3) ausgebildet ist.