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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine Leiterplatte, aufweisend einen ersten Leiterplattenabschnitt, einen zweiten Leiterplattenabschnitt und einen dritten Leiterplattenabschnitt, die sich entlang einer Leiterplattenlängsrichtung zwischen zwei Querrandaußenseiten der Leiterplatte erstrecken, wobei der dritte Leiterplattenabschnitt zwischen dem ersten Leiterplattenabschnitt und dem zweiten Leiterplattenabschnitt angeordnet ist, wobei die Leiterplatte eine erste Leiterplattenseite und eine zweite Leiterplattenseite, die in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen, ausbildet, wobei die Leiterplatte an in Bezug auf die Leiterplattenlängsrichtung jedem ihrer beiden Längsenden je einen Querrandstreifen aufweist, der zumindest in einem Ausgangszustand der Leiterplatte Bereiche des ersten, des zweiten und des dritten Leiterplattenabschnittes aufweist und der sich entlang einer Querrandaußenseite quer zu der Leiterplattenlängsrichtung zumindest in dem Ausgangszustand durchgängig erstreckt, wobei in dem dritten Leiterplattenabschnitt auf der ersten Leiterplattenseite zwischen den beiden Querrandstreifen eine, insbesondere streifenförmig, entlang der Leiterplattenlängsrichtung orientierte Vertiefung ausgebildet ist, und wobei der erste Leiterplattenabschnitt, insbesondere an der Oberfläche der ersten Leiterplattenseite, einen ersten metallischen Leiterbahnabschnitt aufweist und/oder der zweite Leiterplattenabschnitt, insbesondere an der Oberfläche der ersten Leiterplattenseite, einen ersten metallischen Leiterbahnabschnitt aufweist.
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Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zur Verarbeitung einer Leiterplatte in der Fertigung, aufweisend folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen von zumindest einer in dem vorangehenden Abschnitt genannten Leiterplatte, Bestücken der Leiterplatte mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, vorzugsweise mit unbedrahteten Bauelementen (sog. Surface Mounted Devices = SMD), Anbringen eines Platinensteckers, vorzugsweise eines Einpresssteckers oder eines Einlötsteckers, an dem zweiten Leiterplattenabschnitt, Biegen des zweiten Leiterplattenabschnittes, so dass sich eine parallel zu dem ersten Leiterplattenabschnitt verlaufende erste Ebene und eine parallel zu dem zweiten Leiterplattenabschnitt verlaufende zweite Ebene in einem Winkel schneiden, der vorzugsweise etwa 90° oder 90° beträgt.
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Stand der Technik
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Eine Leiterplatte umfasst schichtweise elektrisch isolierendes Leiterplattenmaterial (zum Beispiel faserverstärktes Epoxidharz, Polyimid oder dergleichen) und eine oder mehrere daran haftende, elektrische leitfähige Leiterbahnen. Insofern kann bezüglich verschiedener Leiterplattenabschnitte von zugeordneten Leiterbahnabschnitten gesprochen werden. Es kann sich zum Beispiel um eine Leiterplatte handeln. Bei einer denkbaren Leiterplatte mit nur einer solchen Schicht können auf einer oder beiden Oberflächen eine metallische, also elektrisch leitfähige Leiterbahn aufgebracht, insbesondere aufkaschiert, sein. Alternativ kann es sich um eine Leiterplatte mit mehreren Schichten aus elektrisch isolierendem Material handeln, wobei eine gewünschte Anzahl von Leiterbahnen zwischen diesen Schichten und bei Bedarf an den außenliegenden Oberflächen der Schichten ausgebildet sein können. Häufig ist bei mehrlagigen Leiterplatten die Eigensteifigkeit so hoch, dass die während ihrer Verarbeitung, also insbesondere während der Trennung von Nutzen, während der Bestückung mit Bauelementen und Steckern und während des Einbaus in ein Gehäuse, einwirkenden Kräfte zu keiner unerwünschten Deformation führen.
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Für viele Anwendungen ist jedoch ein zu der Schaltungsebene paralleler und dadurch platzsparender Kontaktabgang erwünscht, ohne dass dabei gebogene und folglich für Kurzschlüsse anfällige Kontakte verwendet werden sollen. Dazu ist es bspw. aus
EP 1 575 344 B1 bekannt, dass in der Leiterplatte in dem dritten Leiterplattenabschnitt zumindest auf der einen Leiterplattenseite mittels sog. Tiefenfräsung eine Vertiefung ausgebildet ist, so dass die Leiterplatte dort eine im Vergleich zu dem ersten und dem zweiten Leiterplattenabschnitt geringere Materialstärke und folglich dort auch eine deutlich geringere Eigensteifigkeit aufweist. Bei solchen Leiterplatten bildet der dritte Leiterplattenabschnitt einen semiflexiblen Abschnitt, der ein zumindest einmaliges Biegen um einen gewünschten Winkel, häufig 90 Grad, ermöglicht, ohne zu zerbrechen. Das Biegen, vorzugsweise um 90 Grad, im dritten Leiterplattenabschnitt ermöglicht einen parallelen Kontaktabgang ohne abgewinkelte Kontaktpins. Allerdings ist dabei mit der geringen Steifigkeit in dem dritten Leiterplattenabschnitt die Gefahr verbunden, dass die Leiterplatte durch während der Verarbeitung/Fertigung auf sie einwirkende Kräfte, Biegemomente usw. unerwünscht verformt wird. Um dies zu verhindern, ist im Stand der Technik eine in den
1 und
2 dargestellte Leiterplatte und deren Verarbeitung bekannt. In diesen schematischen Darstellungen und ihrer folgenden Beschreibung sind Bezugsziffern zur Kennzeichnung als Stand der Technik und insofern zur Unterscheidung von der Erfindung mit einem nachgestellten „'“ gekennzeichnet.
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1 zeigt zum Stand der Technik eine eingangs genannte Leiterplatte 1' und ein bekanntes Verfahren zu deren Verarbeitung. Die Leiterplatte 1' weist einen ersten Leiterplattenabschnitt 2', einen zweiten Leiterplattenabschnitt 3' und einen dritten Leiterplattenabschnitt 4' auf, die sich entlang einer Leiterplattenlängsrichtung L' zwischen den beiden Längsenden bzw. Querrandaußenseiten 5' der Leiterplatte 1' erstrecken. Die Leiterplatte 1' bildet eine erste Leiterplattenseite 6' und eine zweite Leiterplattenseite 7' aus, die in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen. In Bezug auf die Leiterplattenlängsrichtung L' weist die Leiterplatte 1' an jedem ihrer beiden Längsenden je einen Querrandstreifen 8' auf, der zur Stabilisierung der Leiterplatte 1' zur Vermeidung von unerwünschten Verformungen und insofern als Schutzrand dient. Je ein Querrandstreifen 8' erstreckt sich angrenzend und entlang je einer Querrandaußenseite 5', und zwar in zu der Leiterplattenlängsrichtung L' senkrechter Richtung durchgängig, also ohne Unterbrechung. In dem dritten Leiterplattenabschnitt 4' ist zwischen den beiden Querrandstreifen 8' eine streifenförmige Vertiefung 9' ausgebildet, derzufolge die Leiterplatte 1' in dem zweiten Leiterplattenabschnitt 3' eine im Vergleich zu den beiden anderen Leiterplattenabschnitten 2', 3' geringere Steifigkeit besitzt und dadurch biegbar ist. Der erste Leiterplattenabschnitt 2' besitzt an der Oberfläche der zweiten Leiterplattenseite 7' eine erste metallische Leiterbahn 25', und der zweite Leiterplattenabschnitt 3' besitzt an der Oberfläche der zweiten Leiterplattenseite 7' eine erste metallische Leiterbahn 26'. Der dritte Leiterplattenabschnitt 4' besitzt an der zweiten Leiterplattenseite 7' einen ersten Leiterplattenabschnitt 29', der die ersten Leiterplattenabschnitte 25', 26' elektrisch verbindet. Davon ausgehend sind in 1 verschiedene Situationen und Verfahrensschritte eines bekannten Verfahrens zur Verarbeitung einer solchen Leiterplatte 1' schematisch vereinfacht dargestellt. Dabei repräsentieren 11' und 12' das Vereinzeln und Bestücken der Leiterplatte 1' mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 22'. Mit dem Bezugszeichen 20' ist an den verschiedenen Positionen jeweils ein Transportvorgang bezeichnet. Bei einem Verfahrensschritt 13' werden die beiden Querrandstreifen vollständig abgetrennt. Bei dem Verfahrensschritt 14' wird ein Platinenstecker 23' in den zweiten Leiterplattenabschnitt 3' eingepresst. Bei einem Verfahrensschritt 16' wird die Leiterplatte 1' im Bereich des dritten Leiterplattenabschnittes 4' um einen Winkel von 90° gebogen, und in dem Verfahrensschritt 18' erfolgt der Einbau der Leiterplatte 1' in ein Gehäuse 24'. Das bekannte Verfahren wird in mehrfacher Hinsicht als nachteilig empfunden. Nach dem frühzeitigen Abtrennen der die Leiterplatte 1' zunächst gegen Verformungen stabilisierenden Querrandstreifen 8' wird die Leiterplatte 1' bei der Handhabung instabil; es besteht ein erhöhtes Risiko eines unbeabsichtigten Verbiegens des dritten Leiterplattenbereiches 4', insbesondere ausgelöst durch das Eigengewicht bzw. das Gewicht von Komponenten, und die Gefahr einer potentiellen Beschädigung. Die Querrandstreifen 8' erfüllen ihre Funktion als Schutzränder gegen Verformungen bei dem bekannten Verfahren nur während des Bestückens der Leiterplatte 1' mit Bauelementen 22' (insbesondere mittels Löten) und während des Abtrennens mehrerer Nutzen- bzw. Leiterplatten 1' voneinander zu deren Vereinzelung. Anschließend sind die Querrandstreifen 8' ohne Funktion und werden entsorgt. Sie können nicht für das Layout einer auf der Leiterplatte 1' erstellten Schaltung verwendet werden, verursachen aber trotzdem Kosten. Bei der Handhabung ohne die schützenden Querrandstreifen 8' kann es zur Beschädigung der Biegezone in dem dritten Leiterplattenabschnitt 4' kommen. Daher sind besondere Handlings-Vorschriften erforderlich.
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Ein bekanntes Verfahren zur Verarbeitung einer Leiterplatte 1', welches im Vergleich zu 1 zusätzliche Verfahrensschritte enthält, ist schematisch in 2 dargestellt. In dem Verfahrensschritt 11' werden mehrere, zunächst noch miteinander verbundene Leiterplatten 1' mit unbedrahteten Bauelementen (sog. SMD), die in 2 teilweise nicht mit dargestellt sind, mittels Löten bestückt. Währenddessen wirken die Querrandstreifen 8' als stabilisierende Schutzränder, so dass eine einfache Handhabung möglich ist. In dem Verfahrensschritt 12' wurden die Leiterplatten 1' voneinander getrennt, und in dem entweder gleichzeitigen oder direkt anschließenden Verfahrensschritt 13' wurden die vollständigen Querrandstreifen 8' von dem verbleibenden Rest der Leiterplatte 1' abgetrennt. Da die Schutzwirkung der Querrandstreifen 8' entfällt, ist eine vorsichtige Handhabung 21' zwischen und während der nachfolgenden Verfahrensschritten erforderlich. In dem Verfahrensschritt 14' wird ein Platinenstecker 23' in den zweiten Leiterplattenabschnitt 3' eingepresst. Während des Verfahrensschrittes 15' erfolgt eine elektrische Funktionsprüfung auf Bauteilebene. Während des Verfahrensschritts 16' wird die Leiterplatte 1' im Leiterplattenabschnitt 4' gebogen. Während des Verfahrensschrittes 17' erfolgt ein Funktionstest sämtlicher Schaltungsfunktionen, während des Verfahrensschrittes 18' wird die Leiterplatte 1' in ein Gehäuse 24' eingebaut, und während des Verfahrensschrittes 19' erfolgt ein abschließender Test.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Leiterplatte vorteilhaft weiterzubilden, wobei dadurch insbesondere eine Steigerung der Qualität, eine Reduktion von Kosten und die Möglichkeit für einen sichereren Transport angestrebt wird. Betreffend das gattungsgemäße Verfahren liegt der Erfindung, ebenfalls ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zu verbessern, wobei insbesondere eine Steigerung der Qualität, eine Reduktion von Kosten und die Möglichkeit eines sichereren Transports der Leiterplatten angestrebt wird.
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Im Hinblick auf eine gattungsgemäße Leiterplatte schlägt die Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe vor, dass sich der erste Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend aus einem zwischen den beiden Querrandstreifen liegenden Bereich bis in einen der beiden Querrandstreifen oder elektrisch leitend aus einem zwischen den beiden Querrandstreifen liegenden Bereich bis in beide Querrandstreifen erstreckt und/oder dass sich der erste Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend aus einem zwischen den beiden Querrandstreifen liegenden Bereich bis in einen der beiden Querrandstreifen oder elektrisch leitend aus einem zwischen den beiden Querrandstreifen liegenden Bereich bis in beide Querrandstreifen erstreckt. Dies ermöglicht, dass die als Schutzränder dienenden Querrandstreifen im Bereich des ersten Leiterplattenabschnittes und des zweiten Leiterplattenabschnittes eine für die Leiterbahn oder Leiterbahnen, d.h. für das Layout bzw. für eine Schaltung auf der Leiterplatte nutzbare Fläche bereitstellen. Dem liegt der ebenfalls vorteilhafte Gedanke zugrunde, dass die Querrandstreifen zumindest im Bereich des ersten Leiterplattenabschnittes und des zweiten Leiterplattenabschnittes nicht abgetrennt und folglich nicht entsorgt werden müssen, sondern eine dauerhafte Funktion übernehmen können. Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, dass sich der erste Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnittes in einem Bereich zwischen den beiden Querrandstreifen und von dort elektrisch leitend bis in einen Querrandstreifen oder bis in beide Querrandstreifen erstreckt. Alternativ oder kombinativ besteht zum Beispiel die Möglichkeit, dass sich der erste Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnittes in einem Bereich zwischen den beiden Querrandstreifen und von dort elektrisch leitend bis in einen Querrandstreifen oder bis in beide Querrandstreifen erstreckt. Bei dem Ausgangszustand kann es sich um einen beliebigen Zustand der Leiterplatte handeln, in welchem ein jeweiliger Querrandstreifen Bereiche des ersten, des zweiten und des dritten Leiterplattenabschnittes aufweist und sich entlang einer Querrandaußenseite durchgängig erstreckt. Zum Beispiel (also nicht notwendig) kann es sich um einen Zustand handeln, in dem die Leiterplatte noch nicht mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen bestückt ist.
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Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur bevorzugten und zweckmäßigen Weiterbildung. So besteht die Möglichkeit, dass sich der erste Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend bis zu einer Querrandaußenseite oder elektrisch leitend bis zu beiden Querrandaußenseiten erstreckt und/oder dass sich der erste Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend bis zu einer Querrandaußenseite oder elektrisch leitend bis zu beiden Querrandaußenseiten erstreckt. Dadurch können die Oberflächen der Querrandstreifen im Bereich des ersten und des zweiten Leiterplattenabschnittes vollständig ausgenutzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass der dritte Leiterplattenabschnitt, insbesondere an der Oberfläche der ersten Leiterplattenseite, einen ersten metallischen Leiterbahnabschnitt aufweist, der den ersten Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts und den ersten Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts miteinander elektrisch leitend verbindet. Die zuvor genannten ersten Leiterbahnabschnitte in den ersten, zweiten und dritten Leiterplattenabschnitten können einstückig eine erste Leiterbahn bilden. Jeder Leiterplattenabschnitt kann zusätzlich zu einem ersten Leiterbahnabschnitt z.B. einen zweiten, dritten usw. Leiterbahnabschnitt aufweisen. Auf diese Weise können auch die Querrandstreifen im Bereich des dritten Leiterplattenabschnitts zumindest teilweise für das Layout genutzt werden.
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Bevorzugt ist, dass die Leiterplatte in dem dritten Leiterplattenabschnitt biegbar, insbesondere elastisch biegbar ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Leiterplatte zumindest eine biegsame Schicht aus elektrisch isolierendem Leiterplattenmaterial aufweist, die sich in dem ersten, zweiten und dritten Leiterplattenabschnitt, vorzugsweise einstückig, erstreckt. Biegbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Leiterplatte zumindest einmalig, vorzugsweise mehrmals, in dem dritten Leiterplattenabschnitt gebogen werden kann, ohne dass es zu signifikanten Beschädigungen wie insbesondere Rissen darin kommt.
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Es besteht die Möglichkeit, dass zwischen je einem Längsende der streifenförmigen Vertiefung und dem dazu benachbarten Querrandbereich in der Leiterplatte jeweils eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Bevorzugt ist, dass jeder Querrandstreifen eine einheitliche Streifendicke aufweist, wobei die Streifendicke der Dicke der Leiterplatte im Bereich des ersten Leiterplattenabschnitts und/oder der Dicke der Leiterplatte im Bereich des zweiten Leiterplattenabschnitts entspricht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jeder Querrandstreifen eine einheitliche Streifenbreite aufweist, wobei sich Seitenränder der Querrandstreifen quer, insbesondere senkrecht, zu der Leiterplattenlängsrichtung erstrecken.
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Eine bevorzugte Weiterbildung wird auch darin gesehen, dass in dem dritten Leiterplattenabschnitt auf der zweiten Leiterplattenseite zwischen den beiden Querrandstreifen eine streifenförmig entlang der Leiterplattenlängsrichtung orientierte Vertiefung ausgebildet ist. Es besteht die Möglichkeit, dass der erste Leiterplattenabschnitt, insbesondere an der Oberfläche der zweiten Leiterplattenseite, einen zweiten metallischen Leiterbahnabschnitt aufweist und/oder der zweite Leiterplattenabschnitt, insbesondere an der Oberfläche der zweiten Leiterplattenseite, einen zweiten metallischen Leiterbahnabschnitt aufweist, dass sich der zweite Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend bis in einen der beiden Querrandstreifen oder elektrisch leitend bis in beide Querrandstreifen erstreckt und/oder dass sich der zweite Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend bis in einen der beiden Querrandstreifen oder elektrisch leitend bis in beide Querrandstreifen erstreckt. Vorzugsweise kann die Vertiefung auf der ersten Leiterplattenseite überlappend zu der Vertiefung auf der zweiten Leiterplattenseite ausgebildet sein. Es besteht die Möglichkeit, dass sich der zweite Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend bis zu einer Querrandaußenseite oder elektrisch leitend bis zu beiden Querrandaußenseiten erstreckt und/oder dass sich der zweite Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts elektrisch leitend bis zu einer Querrandaußenseite oder elektrisch leitend bis zu beiden Querrandaußenseiten erstreckt. Ebenfalls bevorzugt ist, dass der dritte Leiterplattenabschnitt, insbesondere an der Oberfläche der ersten Leiterplattenseite, einen zweiten metallischen Leiterbahnabschnitt aufweist, der den zweiten Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts und den zweiten Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts miteinander elektrisch leitend verbindet.
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Es besteht die Möglichkeit, dass der erste Leiterplattenabschnitt auf einer Leiterplattenseite oder auf beiden Leiterplattenseiten mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, insbesondere mit unbedrahteten Bauelementen, bestückt ist. Die Leiterplatte und das Bauelement oder die Bauelementkönnen Bestandteile einer Schaltung sein. Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, dass ein Bauelement oder mehrere Bauelemente zwischen den Querrandstreifen mit dem ersten Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts verbunden ist oder sind. Es besteht die Möglichkeit, dass in zumindest einem Querrandstreifen zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement an den ersten Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts angeschlossen ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass in jedem der beiden Querrandstreifen jeweils zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement an den ersten Leiterbahnabschnitt des ersten Leiterplattenabschnitts angeschlossen ist. Es besteht die Möglichkeit, dass in zumindest einem Querrandstreifen zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement an den ersten Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts angeschlossen ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass in jedem der beiden Querrandstreifen jeweils zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement an den ersten Leiterbahnabschnitt des zweiten Leiterplattenabschnitts angeschlossen ist. Es besteht die Möglichkeit, und/oder dass an den zweiten Leiterplattenabschnitt ein Platinenstecker, insbesondere ein Einpressstecker oder ein Einlötstecker, angeschlossen ist. Bei dem Platinenstecker kann es sich um einen für Leiterplatten gebräuchlichen Steckverbinder handeln, der ein Steckverbindergehäuse und Kontaktfläche und/oder Steckerkontakte aufweist.
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Als vorteilhaft wird angesehen, dass die in einem Ausgangszustand der Leiterplatte durchgängigen Querrandstreifen bei der Verarbeitung nur in dem dritten Leiterplattenabschnitt unterbrochen oder nur in dem dritten Leiterplattenabschnitt entfernt werden. Auf diese Weise bleibt die Oberfläche der Querrandstreifen in dem ersten und zweiten Leiterplattenabschnitt mit den dortigen Leiterbahnabschnitten für das Layout weiter nutzbar. Im Hinblick auf einen zu einer Schaltungsebene parallelen Kontaktausgang ist bevorzugt, dass die Leiterplatte in dem dritten Leiterplattenabschnitt gebogen ist, so dass sich eine parallel zu dem ersten Leiterplattenabschnitt verlaufende erste Ebene und eine parallel zu dem zweiten Leiterplattenabschnitt verlaufende zweite Ebene in einem Winkel schneiden, der insbesondere etwa 90 Grad oder 90 Grad beträgt. Bevorzugt ist, dass der Platinenstecker Schnapphaken aufweist, die in dem gebogenen Zustand die Leiterplatte sichern.
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Im Hinblick auf das eingangs genannte Verfahren schlägt die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, dass als Leiterplatte eine erfindungsgemäße Leiterplatte bereitgestellt wird und dass vor dem Biegen die im Ausgangszustand durchgängigen Querrandstreifen nur in dem dritten Leiterplattenabschnitt unterbrochen oder nur in dem dritten Leiterplattenabschnitt entfernt werden. Daraus resultieren die bereits im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Leiterplatte beschriebenen Vorteile.
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Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bevorzugt ist, dass das Unterbrechen der Querrandstreifen nur in dem dritten Leiterplattenbereich oder das Entfernen der Querrandstreifen nur in dem dritten Leiterplattenbereich zwischen dem Anbringen des Platinensteckers und dem Biegen des dritten Leiterplattenabschnitts erfolgt. Indem das Unterbrechen der Querrandstreifen erst nach dem Anbringen des Platinensteckers, d.h. im Vergleich zu dem bekannten Verfahren erst in einem späteren Verfahrensabschnitt erfolgt, steht die Stabilisierung der Wirkung der Querrandstreifen vorteilhaft noch während des Anbringens des Platinensteckers zur Verfügung. So lange die Querrandstreifen noch nicht unterbrochen sind, können keine unnötigen oder unerwarteten Biege- oder Torsionskräfte, die z.B. beim Einpressen des Platinensteckers, durch das Handling, den Transport, das Gewicht der Leiterplatte mit großen Bauelementen oder dergleichen auftreten können, auf den dickenreduzierten dritten Leiterplattenabschnitt wirken. Bis zum Unterbrechen der Querrandstreifen ist dadurch ein sicherer Transport der bestückten Leiterplatte in der Fertigung möglich.
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Zur zweckmäßigen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Querrandstreifen zu ihrer Unterbrechung in dem dritten Leiterplattenabschnitt geöffnet, insbesondere zerschnitten oder geschlitzt oder spanend durchtrennt oder mittels einer Stanze durchtrennt oder thermisch durchtrennt oder auf sonstige Weise durchtrennt werden oder dass die Querrandstreifen in dem dritten Leiterplattenabschnitt zu ihrer dortigen Entfernung ausgeklinkt oder weggefräst oder mittels eines anderen spanenden Verfahrens entfernt oder weggestanzt oder auf andere Weise entfernt werden. Wenn die Querrandstreifen unterbrochen (bspw. in dem dritten Leiterplattenabschnitt ausgeklinkt) werden, kann die Leiterplatte in dem dritten Leiterplattenabschnitt gebogen werden. Aus der vorangehenden Beschreibung folgt, dass erfindungsgemäße Leiterplatten für das Handling in der Fertigung optimiert sind. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, dass Platinenstecker, die Schnapphaken aufweisen, verwendet werden und dass nach dem Biegen des zweiten Leiterplattenabschnitts B der Biegezustand der Leiterplatte mittels der Schnapphaken gesichert wird.
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Figurenliste
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Der Stand der Technik und die Erfindung ist in den Figuren jeweils exemplarisch gezeigt. Im Einzelnen zeigt:
- 1 schematisch eine Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik und ein Verfahren zur Verarbeitung der bekannten Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik;
- 2 die in 1 gezeigte bekannte Leiterplatte und ein weiteres im Stand der Technik bekanntes Verfahren zu ihrer Verarbeitung;
- 3 eine erfindungsgemäße Leiterplatte gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und ein erfindungsgemäßes Verfahren zu ihrer Verarbeitung gemäß einem ebenfalls ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
- 3a in einem vergrößerten Schnitt entlang Schnittlinie IIIa - IIIa aus 3 exemplarisch den schichtweisen Aufbau der Leiterplatte;
- 3b eine mögliche Variante zu dem in 3a gezeigten Aufbau;
- 4 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte;
- 5 eine erfindungsgemäße Leiterplatte gemäß dem auch in den 3, 4 gewählten Aufbau, jedoch demgegenüber in Vergrößerung, vor dem Unterbrechen der Querrandstreifen in einer Draufsicht;
- 6 ebenfalls in einer Draufsicht die in 5 gezeigte Leiterplatte, jedoch nach dem Unterbrechen der Querrandstreifen.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Mit Bezug auf 3 werden eine erfindungsgemäße Leiterplatte 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und ein erfindungsgemäßes Verfahren zu deren Verarbeitung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgestellt. Die Leiterplatte 1 weist einen ersten Leiterplattenabschnitt 2, einen zweiten Leiterplattenabschnitt 3 und zwischen diesen einen dritten Leiterplattenabschnitt 4 auf. Die Leiterplattenabschnitte 2, 3 und 4 erstrecken sich entlang der Leiterplattenlängsrichtung L, wobei die jeweiligen Längsenden von zwei Querrandaußenseiten 5 gebildet werden. Der erste Leiterplattenabschnitt 2 dient zur Bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 22, wie bspw. mit Kondensatoren, Transistoren, Widerständen usw. Der zweite Leiterplattenabschnitt 3 dient zum Anschluss eines Platinensteckers 23. Der dritte Leiterplattenabschnitt 4, der sich als schmaler Streifen zwischen den beiden Leiterplattenabschnitten 2 und 3 erstreckt, dient als Biegezone, um die Leiterplattenabschnitte 2 und 3 relativ zueinander abwinkeln zu können. Dies ermöglicht es, dass sich die freien Kontakte des Platinensteckers 23 horizontal zu der Ebene des ersten Leiterplattenabschnittes 2 erstrecken, ohne dass dafür abgewinkelte Kontakte benötigt werden. Die Leiterplatte 1 besitzt in Bezug auf ihre Oberflächen zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Leiterplattenseiten, von denen die erste Leiterplattenseite mit 6 und die zweite Leiterplattenseite mit 7 bezeichnet ist. In der in 3, ausgehend vom linken Bildrand, zunächst gezeigten Draufsicht der Leiterplatte 1 ist schematisch gezeigt, dass die Leiterplatte 1 entlang ihrer beiden Querrandaußenseiten 5 je einen Querrandstreifen 8 aufweist, der sich zunächst durchgehend zwischen beiden Längsrandaußenseiten 27 erstreckt, und der einstückig anteilig von Längsenden der Leiterplattenabschnitte 2, 3 und 4 ausgebildet wird. In dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 erstreckt sich parallel zu der Leiterplattenlängsrichtung L in einem mittleren Längenabschnitt eine streifenförmige Vertiefung 9. Diese kann mittels eines Fräsverfahrens hergestellt sein, wobei Bereiche der Leiterplatte 1 bis zu einer gewünschten Tiefe entfernt wurden. Die Vertiefung bildet eine zu der ersten Leiterplattenseite 6 hin offene Längsnut und bewirkt in dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 eine im Vergleich zu dem ersten und zweiten Leiterplattenabschnitt 2, 3 verringerte Leiterplattendicke.
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Der in 3 als Beispiel zugrunde gelegte schichtweise Aufbau der Leiterplatte 1 ist in 3a schematisch gezeigt. In den Leiterplattenabschnitten 2 und 3 sind jeweils drei Schichten 10 aus elektrisch isolierendem Material vorhanden. Zwischen diesen Schichten 10 und an den beiden äußeren Oberflächen ist jeweils eine elektrisch leitfähige Leiterbahn ausgebildet. In dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 ist zufolge eines Fräsvorganges nur noch eine der Schichten 10 sowie auf der zweiten Leiterplattenseite 7 daran anhaftend ein erster Leiterbahnabschnitt 29 vorhanden. Der erste Leiterplattenabschnitt 2 weist einen ersten Leiterbahnabschnitt 25 auf, und der zweite Leiterplattenabschnitt 3 weist einen ersten Leiterbahnabschnitt 26 auf. Die auf der Oberfläche der zweiten Leiterplattenseite 7 angeordneten Leiterbahnabschnitte 25, 29 und 26 sind elektrisch miteinander verbunden, d.h. bilden eine durchgehende erste Leiterbahn. An den beiden Längsenden der Vertiefung 9 erstreckt sich jeweils eine Durchgangsöffnung 28 durch die Leiterplatte 1 hindurch. Zwischen einer jeweiligen Durchgangsöffnung 28 und der zu ihr benachbarten Querrandaußenseite 5 erstreckt sich jeweils geometrisch ein Querrandstreifen 8, dessen Breite b durch den parallel zu der Leiterplattenlängsrichtung L vorhandenen Abstand zwischen der Durchgangsöffnung 28 und der benachbarten Querrandaußenseite 5 bestimmt ist. In einem am linken Bildrand von 3 gezeigten Ausgangszustand der Leiterplatte 1 verlaufen beide Querrandstreifen 8 senkrecht zu der Leiterplattenlängsrichtung L (also in einer Leiterplattenquerrichtung) zwischen den beiden Längsrandaußenseiten 27 durchgängig, also ohne Zwischenunterbrechung. Der erste und der zweite Leiterplattenabschnitt 2, 3 erstrecken sich parallel zu der Leiterplattenlängsrichtung L auch durchgängig, d.h. ohne Unterbrechung, während sich der dritte Leiterplattenabschnitt 4 in Leiterplattenlängsrichtung L nicht durchgängig, sondern von den beiden Durchgangsöffnungen 28 unterbrochen erstreckt. Im Sinne der Begriffswahl schließt der dritte Leiterplattenabschnitt 4 also die beiden Durchgangsöffnungen 28 mit ein. In dem Beispiel, d.h. nicht notwendig, weist die Leiterplatte 1 in dem Leiterplattenabschnitten 2, 3 und in dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 außerhalb der Durchgangsöffnungen 28 einen zueinander einheitlichen, mehrlagigen Aufbau auf. In dem Beispiel von 3a erstrecken sich die Leiterbahnabschnitte 25 und 26 elektrisch leitend jeweils aus einem jeweiligen zwischen den beiden Querrandstreifen 8 liegenden Bereich bis in die beiden Querrandstreifen 8 hinein.
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In dem in 3b gezeigten abweichenden Beispiel erstrecken sich in diesen Abschnitten bzw. Bereichen vier zueinander parallele Schichten 10 aus elektrisch isolierendem Leiterplattenmaterial. Zwischen benachbarten Schichten 10 und an den äußeren Oberflächen der in dem Stapel äußeren Schichten 10 ist jeweils eine elektrisch leitfähige Leiterbahn ausgebildet. Die Leiterplatte 1 weist in diesem Beispiel auf ihren beiden Leiterplattenseiten 6, 7 in dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 jeweils eine streifenförmige Vertiefung 9 auf, wobei sich die beiden Vertiefungen 9 überlappen. Im Bereich jeder Vertiefung 9 wurde aus dem Stapel jeweils die randseitige Schicht 10 mit ihren beiden angrenzenden Leiterbahnabschnitten entfernt. Somit befinden sich zwischen den beiden Vertiefungen 9 noch die beiden mittleren Schichten 10 und der zwischen diesen Schichten 10 gebildete erste Leiterbahnabschnitt 29 des dritten Leiterplattenabschnittes 4. In dem Beispiel setzt sich die mittlere Leiterbahn einstückig aus einem ersten Leiterbahnabschnitt 25 des ersten Leiterplattenabschnitts 2, einem ersten Leiterbahnabschnitt 26 des zweiten Leiterplattenabschnittes 3 und dem ersten Leiterbahnabschnitt 29 des dritten Leiterplattenabschnittes 4 zusammen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leiterplattenabschnitte 2 und 3 sind somit auch dann elektrisch miteinander verbunden, wenn (wie nachfolgend noch erläutert) die Querrandstreifen 8 in dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 durchtrennt worden sind. Auch die beiden mittleren Schichten 10 aus elektrisch isolierendem Material erstrecken sich jeweils einstückig vom ersten Leiterplattenabschnitt 2 zum zweiten Leiterplattenabschnitt 3 durch den dritten Leiterplattenabschnitt 4. Der erste Leiterbahnabschnitt 25 des ersten Leiterplattenabschnittes 2 erstreckt sich zusammenhängend, d.h. elektrisch leitend, bis in beide Querrandstreifen 9, und zwar bis jeweils zu der dortigen Querrandaußenseite 5. Auch der erste Leiterbahnabschnitt 26 des zweiten Leiterplattenabschnittes 3 erstreckt sich zusammenhängend, d.h. elektrisch leitend, bis in beide Querrandstreifen 8, und zwar ebenfalls bis jeweils zu der Querrandaußenseite 5. Die Querrandstreifen 8 bilden folglich in dem ersten und zweiten Leiterplattenabschnitt 2, 3 eine für das Layout nutzbare Leiterbahnfläche. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Leiterplatten resultiert dadurch eine Vergrößerung der Layoutfläche. Der erste Leiterbahnabschnitt 25 des ersten Leiterbahnabschnittes 2, der erste Leiterbahnabschnitt 26 des zweiten Leiterplattenabschnittes 3 und der erste Leiterbahnabschnitt 29 des dritten Leiterplattenabschnittes 4 sind miteinander einstückig ausgebildet.
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Zufolge der im Vergleich zu den Leiterplattenabschnitten 2, 3 geringeren Leiterplattendicke in dem dritten Leiterplattenabschnitt 4 bildet dieser einen Biegescharnierbereich. Die beiden sich im Beispiel von 3b durch den dritten Leiterplattenabschnitt 4 erstreckenden Schichten 10 aus elektrisch isolierendem Material sind so biegsam, dass sich die beiden Leiterplattenabschnitte 2, 3 mittels Biegung zueinander abwinkeln lassen.
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Jeder Querrandstreifen 8 besitzt in dem Beispiel in dem in 3 am linken Bildrand gezeigten Ausgangszustand eine einheitliche Streifendicke d, die der Dicke des ersten Leiterplattenabschnittes 2 und der Dicke des zweiten Leiterplattenabschnittes 3 entspricht. Jeder Querrandstreifen 8 weist außerdem geometrisch betrachtet in dem Beispiel eine einheitliche Streifenbreite b auf, wobei sich die Seitenränder der Querrandstreifen 8 senkrecht zu der Leiterlängsplattenrichtung L erstrecken.
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In dem am linken Bildrand von 3 gezeigten Ausgangszustand ist der erste Leiterplattenabschnitt 2 auf der ersten Leiterplattenseite 6 mit elektrischen Bauelementen 22 bestückt, und die Querrandstreifen 8 erstrecken sich zwischen den beiden Längsrandaußenseiten 27 der Leiterplatte 1, d.h. in den drei Leiterplattenabschnitten 2, 3 und 4, mit ihren vier Schichten 10 jeweils durchgehend. Dieser Ausgangszustand ist mit 31 bezeichnet.
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Bei dem nachfolgenden, mit 32 bezeichneten Zustand wurde ein Platinenstecker 23 (in Blickrichtung auf 3 von hinten) in den zweiten Leiterplattenabschnitt 3 eingepresst. Auch während des Einpressens umfasst jeder Querrandstreifen 8 im Beispiel von 3a drei und im Beispiel von 3b durchgehend vier Schichten 10 aus elektrisch isolierendem Material, so dass dadurch eine Versteifung des im Übrigen dickenreduzierten dritten Leiterplattenabschnittes 4 resultiert und ein unbeabsichtigtes Verbiegen vermieden wird. Wie bei dem Verfahrensschritt bzw. Zustand 33 gezeigt ist, werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Querrandstreifen 8 erst kurz vor dem gewünschten Abwinkeln des dritten Leiterplattenabschnittes 4 unterbrochen, und zwar nur im Bereich des dritten Leiterplattenabschnittes 4. Dadurch wird der im Übrigen dickenreduzierte dritte Leiterplattenabschnitt 4 biegeweich, d.h. das Biegescharnier wird durch das Unterbrechen der Querrandstreifen 8 quasi aktiviert. Hieran anschließend kann der zweite Leiterplattenabschnitt 3 relativ zu dem ersten Leiterplattenabschnitt 2 mittels des Biegescharniers im dritten Leiterplattenabschnitt 4 um 90 Grad abgewinkelt werden. Indem die Querrandstreifen 8 nur im Bereich des dritten Leiterplattenabschnittes 4 unterbrochen werden, resultiert vorteilhaft eine Reduktion von Abfall und dadurch eine Kostenoptimierung. Außerdem resultiert dadurch, dass die Querrandstreifen 8 erst kurz vor dem gewünschten Abwinkeln unterbrochen werden, vorteilhaft ein sichereres Handling bei der Fertigung. Außerdem ermöglicht dies einen immer gleichen Fertigungs-Prozess an jedem Fertigungs-Standort eines Unternehmens. Bei dem Einpressstecker 23 kann es sich zum Beispiel um einen sog. Pressfit-Stecker handeln. Der Einpressstecker 23 kann zum Beispiel Schnapphaken aufweisen, die nach dem Biegen den Biegezustand bzw. -winkel der Leiterplatte sichern können. Bei dem mit 34 bezeichneten Zustand wurde die gebogene erfindungsgemäße Leiterplatte 1 in ein Gehäuse 24 montiert. Die Leiterplatte 1 und ihre Schaltung können z.B. für Steuergeräte, insbesondere für Kraftfahrzeug-Steuergeräte, eingesetzt werden.
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Mit Bezug auf 4 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem mit 35 bezeichneten Ausgangszustand hängen mehrere erfindungsgemäße Leiterplatten 1 noch aneinander und werden mit elektronischen Bauelementen 22 (in 4 teilweise nicht mit dargestellt) bestückt. In dem Zustand 36 wurden die erfindungsgemäßen Leiterplatten 1 voneinander getrennt, wobei aber die Querrandstreifen 8 an den Leiterplatten 1 verblieben sind und sich wie in dem Ausgangszustand auch durch den dritten Leiterplattenabschnitt 4 hindurch durchgehend erstrecken. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung 37 ohne die Gefahr eines unbeabsichtigten Verbiegens. In dem Zustand 38 wurde ein Platinenstecker 23 auf den zweiten Leiterplattenabschnitt 3 aufgepresst. In dem Verfahrensschritt 39 erfolgt eine elektrische Funktionsprüfung auf Bauteilebene. Erst in dem nachfolgenden Verfahrensschritt 40 werden die Querrandstreifen 8 unterbrochen, und zwar nur im Bereich des dritten Leiterplattenabschnittes 4, und unmittelbar anschließend wird der zweite Leiterplattenabschnitt 3 mit dem Platinenstecker 23 relativ zu dem ersten Leiterplattenabschnitt 2 abgewinkelt. Im Anschluss hieran wird die Leiterplatte 1 mittels Schnapphaken des Platinensteckers 23 fixiert, um die gewünschte Biegung zu fixieren. Das Unterbrechen der Querrandstreifen 8 kann vorzugsweise direkt innerhalb einer Biegemaschine, in der auch das Biegen der Leiterplatte 1 erfolgt, durchgeführt werden. In dem Verfahrensschritt 41 erfolgt ein Funktionstest aller Funktionen der Schaltung der Leiterplatte 1. In dem Zustand 42 wurde die gebogene Leiterplatte 1 in ein Gehäuse 24 eingebaut, und in dem Verfahrensschritt 43 erfolgt ein abschließender Test.
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Die 5 und 6 zeigen eine erfindungsgemäße Leiterplatte 1 mit dem auch in den 3, 4 exemplarisch gewählten Aufbau, jedoch demgegenüber in Vergrößerung. Auch in diesen Darstellungen ist deutlich erkennbar, dass die Querrandstreifen 8 nur im Bereich des dritten Leiterplattenabschnittes 4 unterbrochen oder entfernt werden. Bei einer erfindungsgemäßen Leiterplatte wird ein von herkömmlichen Leiterplatten bekannter Halterahmen, der kostspielig ist und entsorgt werden muss, durch einen preiswerteren Abschnitt einer Leiterplatte ersetzt. Vorzugsweise kann es sich bei der Leiterplatte um ein sog. Printed Circuit Board (PCB) handeln. Indem die Querrandstreifen 8 erst nach dem Einpressen des Platinensteckers 23 bzw. kurz vor dem Biegen der Leiterplatte 1 unterbrochen werden, wird zwischen den Verfahrensschritten ein besonders einfaches Handling der Leiterplatte 1 ermöglicht.
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Es versteht sich, dass eine Leiterplatte im Rahmen der Erfindung einen von den Figuren abweichenden schichtweisen Aufbau haben kann. Auch kann eine Leiterplatte im Rahmen der Erfindung eine Vertiefung oder mehrere Vertiefungen aufweisen, die von den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel abweichen.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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