DE1283310B - Paketschaltung von Mikro-Baugruppen und dergleichen Schaltungselementen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. CL:

H 05k

Deutsche Kl.: 21a4-75

Nummer: 1 283 310

Aktenzeichen: P 12 83 310.2-35 (J 30097)

Anmeldetag: 17. Februar 1966

Auslegetag: 21. November 1968

Die Erfindung betrifft eine Paketschaltung von Mikro-Baugruppen oder dergleichen Schaltungselementen, die auf Karten angeordnet sind, bei der die Karten entlang einer Steckerkante jeder Karte in senkrechter und lamellenartiger Anordnung auf eine mit Schaltungen versehene Verbindungstafel gesteckt sind und Steckverbindungen zum Haltern der Karten und als elektrische Verbindungen zwischen den Schaltungselementen und Schaltungen der Verbindungstafel vorgesehen sind, die aus an beiden Kartenseiten entlang der Steckerkanten senkrecht zur Kartenebene verfederten Kontaktfedern sowie aus in Form eines rechtwinkligen Gitters reihenweise auf der Verbindungstafel angeordneten, aus dieser herausragenden Stiften, an denen die Kontaktfedern bei eingesetzter Karte abgestützt sind, bestehen.

Bei einer bereits vorgeschlagenen Schaltung dieser Art sind für jede Karte entlang der Steckerkante zwei Reihen von lösbaren Verbindungen vorgesehen, die durch die Kontaktfedern einerseits und die Stifte andererseits gebildet werden. An jedem Rasterpunkt der rechtwinkligen Gitteranordnung kann sich dabei eine solche Steckerverbindung befinden. Diese vorgeschlagene Paketschaltung ist zwar mit sehr kurzen Leitungsverbindungen ausführbar, aber die Zahl der Steckerverbindung für eine Karte ist begrenzt durch die Länge der Steckerkante der betreffenden Karte. Wenn alle in Frage stehenden Rasterpunkte mit solchen Verbindungen besetzt sind, dann ergeben sich insgesamt zweimal so viel Steckerverbindungen für eine Karte, wie das Rastermaß in der Länge der Steckerkante dieser Karte aufgeht. In vielen Fällen ist es wünschenswert, die möglichen Verbindungen für eine Karte in größerer Vielfalt bereitzustellen, um dadurch die Anwendbarkeit der Paketschaltung zu begünstigen und für Konstruktionsänderungen u. dgl. einen weiteren Spielraum zu schaffen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Paketschaltung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehalt der kurzen Leitungswege möglichst viele Verbindungen zwischen den Schaltungselementen einerseits und den Schaltungen der Verbindungstafel andererseits möglich sind.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche elektrische Verbindungen zwischen den Schaltungselementen und den Schaltungen der Verbindungstafel an der Stirnseite der Steckerkante einer Karte in der Kartenebene verfederte Kontaktfedern angeordnet sind, die auf weniger weiter als die Stifte für die seitlich angeordneten Kontaktfedern aus der Verbindungstafel herausragende Kopfstifte bei eingesetzter Karte leitend abgestützt sind. Nach der Paketschaltung von Mikro-Baugruppen und
dergleichen Schaltungselementen

Anmelder:

International Business Machines Corp.,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. Hans Karl Hach, Patentanwalt,

6950 Mosbach

Als Erfinder benannt:

Leonard John Poch, Montrose, Pa.;"
Reijo Arne Rinne,
William Kinzly, Springfield;
Bert Edgar Stevens, Vestal;
William Gwynn Sweeney,
Endicott, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Juni 1965 (460 016)

Erfindung erstrecken sich also bei jeder Karte zwei Reihen von Verbindungen, wie sie auch nach dem Stammpatent vorgesehen sind. Dazwischen erstreckt sich eine zusätzliche Reihe von Verbindungen, so daß sich die maximale Anzahl der Verbindungen bei sonst gleichen Abmessungen um die Hälfte vermehrt.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß, wenn hier und im folgenden von Gitteranordnung gesprochen wird, damit nur die Plätze gemeint sind, an denen die Stifte und dergleichen Elemente untergebracht sind. Es ist, um eine gitterartige Anordnung solcher Elemente im Sinne dieser Beschreibung zu erzielen, nicht erforderlich, daß alle Gitterpunkte tatsächlich besetzt sind. In diesem Sinne ist auch die im folgenden verwendete Bezeichnung »Rastermaß« zu vestehen. Das Rastermaß bezieht sich auf die Gitteranordnung. Wenn also alle Gitterplätze besetzt sind, dann deckt sich das Rastermaß mit dem Abstand der Elemente. Ist ein Gitterplatz unbesetzt, dann ergibt sich für den Abstand dieser Elemente das doppelte Rastermaß.

809 638/1508

Auf den Stiften für die seitlichen Kontaktfedern sichtlichen Aufbau der Paketschaltung. Weitere stützen die Kontaktfedern sich seitlich ab. Aus Merkmale und mit der Erfindung erzielbare Vorteile diesem Grunde ragen diese Stifte entsprechend weit ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung an aus der Verbindungstafel heraus. Die Kontaktfedern Hand der Zeichnung. In dieser Zeichnung zeigt für die zusätzlich vorgesehenen Verbindungen 5 F i g. 1 perspektivisch im Ausschnitt eine Paketstützen sich dagegen entsprechend ihrer Verfederung schaltung nach der Erfindung mit als Mikroin Längsrichtung der Kopfstifte auf den Köpfen der Baugruppen ausgebildeten Schaltungselementen, Kopfstifte ab. Eine besonders einfache dementspre- F i g. 2 in perspektivischer Darstellung ein Schal-

chende Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch ge- tungselement, kennzeichnet, daß die Kopfstifte in die Gitteranord- io F i g. 3 die Schaltung eines Schaltungselementes nung der übrigen Stifte einbezogen sind, so daß sich und eines als Widerstandselement ausgebildeten insgesamt eine quadratische Gitteranordnung mit in Schaltungselementes,

beiden Richtungen gleichen Rastermaß ergibt. Die F i g. 4 eine Draufsicht auf eine dreischichtige

Karte muß so weit in die Stifte für die seitlichen Vierfachkarte für die Paketschaltung nach F i g. 1, Kontaktfedern eingeschoben werden, daß die seit- 15 wobei die erste und zweite Schicht zum Teil auflichen Kontaktfedern auch tatsächlich mit diesen gebrochen gezeichnet ist,

Stiften in Kontakt geraten. Bei der Erfindung nach F i g. 5 einen Teilquerschnitt zu F i g. 4, gegenüber

dem Stammpatent konnte die Karte mit ihrer F i g. 4 stark vergrößert,

Kontaktkante bis auf die Verbindungstafel reichend F i g. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 4,

aufgesteckt werden. Nach dieser Weiterbildung der ao F i g. 7 im Blockdiagramm einen Ausschnitt einer Erfindung befinden sich zwischen der Steckerkante Schaltung der Verbindungstafel, und der Verbindungstafel die zusätzlich vorgesehenen F i g. 8 eine Querschnittsskizze der Verbindungs-

Verbindungen. Die eben angegebene zweckmäßige tafel, zur Erläuterung von Leitungskapazitäten, Ausgestaltung der Erfindung gestattet es, die seit- F i g. 9 die Anordnung der Karten auf der Verliehen Kontaktfedern so anzuordnen, daß der 25 bindungstafel,

Kontaktpunkt auf der Höhe der Karte liegt, ebenso Fig. 10 die Anordnung der Verbindungen in der

wie es bei der Erfindung nach dem Stammpatent der erwähnten Gitterstruktur auf der Verbindungstafel, Fall ist. Eine besondere zweckmäßige Ausgestaltung Fig. 11 stark vergrößert den Querschnitt einer

der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungstafel entlang der Linie 11-11 aus F i g. 9, Kopfstifte auf der Kopfseite äußerstenfalls mit ihrem 30 Fig. 12 die Steckerkante einer Karte mit den zuKopf aus der Verbindungstafel herausragend ange- gehörigen Teilen der Verbindungstafel im Schnitt in ordnet sind. Die Karte kann dann, da die zusatz- zwei verschiedenen Stellungen, liehen Verbindungen nur extrem wenig Platz ein- F i g. 13 die Schnittansicht, gemäß der Linie 13-13

nehmen, fast bis auf die Verbindungstafel reichend aus Fig. 12, eingesteckt werden. 35 Fig. 14 perspektivisch einen Ausschnitt der

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist Steckerkante einer Karte,

dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen F i g. 15 skizzenhaft die Anordnung von Verbin-

Kontaktfedern an die Steckerkante der Karte um- düngen auf der Verbindungstafel, klammernden, leitenden Klipps leitend befestigt sind. F i g. 16 einen Massenleiter mit den zugehörigen

Auf diese Weise lassen sich die stirnseitigen Kontakt- 40 Teilen der Verbindungstafel im Schnitt, federn sicher an der Stirnkante befestigen, und die F i g. 17 Mittel zum Anschluß von Koaxialkabeln

Befestigungsmittel beanspruchen in dem kritischen unter Verwendung des Massenleiters aus Fig. 16, Raum über die Stirnkante der Karte hinaus keinen F i g. 18 eine Draufsicht auf eine Verbindungstafel

zusätzlichen Platz. mit eingezeichneten Koaxialkabeln und

Für die Verdrahtungen an der Verbindungstafel, 45 Fig. 19 Mittel zum Anschluß der Paketschaltung die von Fall zu Fall von vornherein, aber auch später an äußere Potentiale in perspektivischer Explosionsvorgenommen werden und auch später gegebenen- ansicht.

falls wieder abgeändert werden, verwendet man in Gemäß Fig. 1 besteht eine gepackte Schaltung

vielen Fällen Koaxialkabel, deren Mantel an Masse nach der Erfindung im wesentlichen aus einer Vielangeschlossen werden muß. Hierfür werden entspre- 50 zahl von Karten 21, die über Steckverbindungen chende Anschlußfahnen benötigt, die möglichst viel- senkrecht an einer horizontal angeordneten Verbinfältig bereitgestellt sein sollen, damit die Koaxial- dungstafel 23 montiert sind. Auf den Karten 21 sind kabel an den dafür günstigsten Stellen an Masse an- Schaltungselemente 25 und zugehörige Schaltkompogeschlossen werden können. Eine dementsprechende nenten, wie z. B. Widerstandselemente 27, angeord-Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch 55 net. An einer Kante jeder Kante — der Steckkante — einen geradlinigen Massenleiter mit Zylinderelemen- ist ein Verbindungssockel 29 angebracht, der über in ten, die bei in die Gitterstruktur einbezogener An- Fig. 1 nicht dargestellte Steckverbindungen lösbar Ordnung des Massenleiters auf aus der Verbindungs- mit der Verbindungstafel 23 verbunden werden kann, tafel herausragende Stifte passen und mit freien Die Karten 21 und die Verbindungstafel 23 sind viel-Anschlußfahnen. Ein solcher Massenleiter kann von 60 schichtig mit Schaltungen bedruckt. Alle Karten vornherein oder nachträglich bei Bedarf auf die be- haben die gleiche Höhe. Die Karten stehen in vier treffenden Stifte aufgepaßt werden. Über diese Stifte verschiedenen Breiten zur Verfügung. Die Karte 21 wird dann der Massenleiter an das Massenpotential umfaßt vier Breiteneinheiten und wird deshalb auch bzw. an die Spannungsschichten für Massenpotential als Vierfachkarte bezeichnet. Bei den Karten 21 a, im Innern der Verbindungstafel angeschlossen. Die 65 21 & bzw. 21c handelt es sich um eine Einfachkarte, Einbeziehung dieses Massenleiters in die Gitter- eine Zweifachkarte bzw. eine Dreifachkarte. Die verstruktur der Stifte gewährleistet auch bei nachträg- schieden breiten Karten können beliebig unterlichem Einbau des Massenleiters einen Übersicht- einander gemischt angeordnet sein.

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Die Verbindungstafel 23 ist die Grundeinheit. unten im einzelnen erläutert wird, verfederte Signal-Mehrere solcher Verbindungstafeln können zu einer kontakte angeschlossen werden können. An der Paketschaltung zusammengefaßt werden. Sie werden unteren Kante der Karte sind Kontakte 49 für Spandann in einer gemeinsamen Ebene zeilen- und spal- nungs- und Massenpotentiale vorgesehen,
tenweise, wie in Fig. 1 angegeben, miteinander ver- 5 Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die bunden. Die Schaltungen der einzelnen Verbindungs- Kontakte 47 zu 12er-Gruppen und die Kontakte 49 tafeln 23 werden über Koaxialkabel 31 auf der Rück- zu 6er-Gruppen zusammengefaßt, wobei für jede sehe oder auf der Vorderseite der Verbindungstafeln Breiteneinheit der Karte eine 12er-Gruppe auf jeder 23 miteinander verbunden. Die Koaxialkabel 31 wer- Seite der Karte und eine 6er-Gruppe vorgesehen sind, den zu Kabelbäumen zusammengefaßt und können in io Die Karte besteht, wie aus F i g. 5 ersichtlich, vorin der Zeichnung nicht dargestellten Kanälen zwi- zugsweise aus mehreren Lamellen mit drei inneren sehen den Verbindungstafeln 23 verlegt sein. Die Spannungsschichten 101 und 57, wobei an der Span-Kabel 31 können hinter Entkupplungskondensatoren nungsschicht 57 das Massenpotential liegt, und zwei 33 eingesteckt sein. Die ganze Anordnung kann in äußeren Signalleitungsschichten 67, wobei alle einem nicht dargestellten Rahmen untergebracht 15 Schichten gegeneinander durch Isolierschichten 59 werden. — vorzugsweise aus Epoxydglas — gegeneinander

Gemäß F i g. 2 ist ein Schaltungselement 25 inte- isoliert sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen griert oder doppelartig integriert und besteht aus den beiden äußeren Schichten und den inneren zwei rechteckigen Schichten 35, die durch Stifte 37 Schichten erfolgen über gitterartig angeordnete zusammengehalten werden. Gemäß einer bevorzugten ao Löcher 51, die in der gleichen Weise wie die Stifte Ausführungsform bestehen die Schichten aus Kera- 37 der Schaltungselemente 25 angeordnet sind. Die mik mit aufgebrachten Halbleitern, die über aufge- Schaltungselemente 25 und die Widerstandselemente druckte Schaltleitungen mit den Stiften in Verbin- 27 werden in die Karte 21 eingesetzt, indem die Stifte dung stehen. Die Schaltungen können nur auf der 37 in die Löcher 51 gesteckt werden und dort verOberseite der Schichten aufgebracht sein, sie sind 25 lötet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeiaber vorzugsweise auf der Ober- und auf der Unter- spiel können auf jeder einfachen Kartenbreite drei seite jeder Schicht 35 aufgebracht. Die Schichten sind Spalten zu je sechs Schaltungselementen mit den zuvorzugsweise ungefähr 1,0 cm² groß, und die Stifte gehörigen Widerstandselementen montiert werden, sind vorzugsweise bei gleichem Abstand zueinander Auf einer Vierfachkarte können insgesamt 72 solcher in vier Zeilen und vier Reihen verteilt, so daß sich 30 Schaltungselemente mit den zugehörigen Widerstandsinsgesamt 16 Stifte ergeben. Die Schichten sind in elementen untergebracht werden. Es können natüreiner metallischen Kapsel 39 eingefaßt, die in F i g. 2 lieh gegebenenfalls zusätzlich auch andere Elemente, gestrichelt eingezeichnet ist. Für die Stifte 37 sind wie z. B. Widerstände, Transistoren, Entkupplungs-Löcher in der Kapsel 39 vorgesehen. Die Stifte 37 kondensatoren, auf der Karte montiert werden. In können in Löcher einer Karte 21 eingesteckt werden 35 dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wi- und dort gegebenenfalls verlötet werden. Bei den hier derstände 53 und die Entkupplungskondensatoren 55 in Frage stehenden Halbleiterschaltungen handelt es auf der Karte montiert.

sich um solche, die im Zeitbereich von 1 bis 2 Nano- Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Sekunden arbeiten. Diese Schaltungen haben einen bestimmte Spannungsschichten für das Massenpotenbestimmten charakteristischen Ausgangswiderstand, 40 tial und für die benötigten Spannungspotentiale im der den Widerständen der Schaltleitungen auf den Beispiel — 3 Volt und +1,5VoIt vorgesehen. Die Karten und der Verbindungstafel entspricht. Zum innere Spannungsschicht, wie z. B. die Spannungs-Beispiel wird für einen Stromschalter in Emitterfolge- schicht 57, besteht aus einer Kupferschicht mit ausschaltung ein Widerstand von 50 Ohm benötigt. Ein geätzten Ausnehmungen, in deren Bereich keine leitypisches Schaltungselement mit einem zugehörigen 45 tende Verbindung stattfinden kann. Die Löcher 51, Widerstandselement zum Anschluß an Massenpoten- die sich im Bereich dieser Ausnehmungen erstrecken, tial, 1,2 und — 3 Volt ist in Fig. 3 dargestellt. In entstehen, indem man in Gitteranordnung Löcher F i g. 3 kennzeichnen die kleinen Kreise Stifte. Der durch die zusammengesetzte lamellierte Einheit bohrt Stromschalter besteht aus zwei Transistoren 41 und und die Löcher innen mit einem Kupferring 61 plat-43, deren Emitter zusammengeschaltet sind und die 50 tiert, der dann mit einer Zinnschicht 63 belegt wird, über einen Emitterwiderstand Re an ein — 3-Volt- die mit dem Loch 51 fluchtende Ausnehmungen aufPotential angeschlossen sind. Der Kollektor und die weist. Die Wandungen der Löcher sind demzufolge Basis des Transistors 43 liegen gemeinsam am Mas- leitend. In entsprechender Weise sind auch alle ansenpotential. Der Eingang liegt an der Basis des deren im folgenden noch zu behandelnden Löcher Transistors 41, dessen Kollektor über den Kollektor- 55 der Karten und Verbindungstafel, soweit sie zur Aufwiderstand Rc an einem +1,2-Volt-Potential liegt, nähme von Stiften dienen, leitend gemacht. Wie aus während der Ausgang am Kollektor des Transistors F i g. 4 und 5 ersichtlich, steht die Spannungsschicht 41 an der Basis des Emitterfolgetransistors 45 liegt. 57 für Massenpotential mit dem Kupferring 61 in Der Emitter des Transistors 45 liegt an einem Aus- leitender Verbindung. In F i g. 4 kennzeichnen gegangsanschluß und über einen Widerstand Rt von 60 strichelte Quadrate 65 die Stellung der Schaltungs-50 Ohm am Massenpotential sowie über einen elemente. Für jedes dieser Schaltungselemente ist ein Widerstand Re an einem — 3-Volt-Potential. Es Massenanschluß über einen zugeordneten Stift vorkönnen sowohl in Phase als auch nicht in Phase be- gesehen.

triebene Emitterfolgeschaltungen bekannter Art ver- Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die

wendet werden. 65 in die Signalleitungsschichten 67 eingeätzten, gedrack-

In Fig. 4 ist eine Vierfachkarte21 dargestellt. ten Schaltverbindungen erforderliche Leitungswider-

Diese Karte weist entlang einer Kante eine Anzahl stände aufweisen. Bei den schnellschaltenden Schal-

von gedruckten Kontakten 47 auf, an die, wie weiter tungen dieser Art, wie sie in F i g. 3 mit Widerständen

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von 50 Ohm dargestellt sind, werden Leitungswider- bei die Zahl der einzelnen Tafeln davon abhängt, stände von 50 und 90 Ohm benötigt. Die 90-Ohm- wieviel Verbindungen nötig sind, um die verschie-Leitungen 69 sind ungefähr 0,01 mm breit, während denen Schaltungen der Karten miteinander zu verbindie 50-Ohm-Leitungen 71 ungefähr 0,6 mm breit den. Vorzugsweise verwendet man drei Tafeln, die sind. Bei dem nach Fig. 2 vorgesehenen Abstand 5 mit 23-1, 23-2 und 23-3 bezeichnet sind. Die beiden zwischen den Stiften 37, der dem Abstand zwischen ersten Tafeln weisen sechs Spannungsschichten mit den Löchern 51 gleicht, ergibt sich also Platz zwi- fünf dazwischengelegenen Isolierschichten auf, von sehen zwei Löchern für jeweils vier 90-Ohm-Leitun- denen jeweils die äußere Schicht jeder Tafel eine gen 69 oder eine 50-Ohm-Leitung 71 mit zwei 90- Signalleitungsschicht mit einer gedruckten Schaltung Ohm-Leitungen 69. Die 90-Ohm-Leitungen werden io ist, während die inneren Schichten für Massen- und für eine Verbindungsschaltung, wie sie beispielsweise Spannungspotentiale dienen. Die beiden innersten in F i g. 7 dargestellt ist, benötigt. Bei dieser Schal- Schichten dienen vorzugsweise als Spannungsschicht tung nach Fig. 7 gehen von einer Hauptleitung (90- für ein — 3-Volt-Potential und ein + 1,2-Volt-Poten-Ohm-Leitung) verschiedene Nebenleitungen 75 ab, tial, gemäß F i g. 3, während die beiden außen geüber die Transistoren 77 angeschlossen sind. Bei die- 15 legenen, inneren Schichten für das Massenpotential ser Art der Schaltung wächst, wie in F i g. 8 darge- dienen. Die dritte Tafel 23-3 liegt an der Rückseite stellt, die Kapazität der Leitungen, weil die Kapazität der Verbindungstafel und weist drei Schichten auf, Cp des dielektrischen Materials der gedruckten Karte die durch dazwischen gelegene dielektrische Schichunterhalb der Hauptleitung 73 sich zu der Kapazität ten gegeneinander isoliert sind. Die beiden äußeren Ct des Transistors in Parallelschaltung addiert. Da 20 Schichten sind Signalleitungsschichten, während die der Widerstand der gedruckten Schaltung umgekehrt innere Schicht am Massenpotential angeschlossen ist. proportional zur Quadratwurzel der Kapazität ist, Jede dieser Schichten ist in gitterartiger Anordnung folgt, daß die effektive Impedanz des Systems sich mit Löchern 79 versehen. Über diese Löcher, bzw. wegen der vermehrten Kapazität ungefähr dem Wert deren leitende Auskleidung, durch den Kupferring 50 Ohm nähert. 25 61 sind die einzelnen Schichten miteinander verbun-

Wie aus F i g. 9 bis 13 ersichtlich, ist die Verbin- den, in entsprechender Weise, wie dies für die Löcher dungstafel 23 vielschichtig mit Schaltungen bedruckt 51 der Karte 23 nach F i g. 5 der Fall ist. Der Auf- und mit einem rechteckigen Gitter von Löchern 79 bau der inneren Schichten ist genauso wie bei den überzogen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform Karten, gemäß F i g. 4, wodurch sich in vorteilhafter ist die Verbindungstafel 23, ungefähr 20X30 cm 30 Weise die Möglichkeit ergibt, die Tafeln und die groß, und die Löcher 79 sind im gleichen Abstand Karten nach den gleichen Produktionsverfahren herzueinander angeordnet wie die Stifte37 aus Fig. 2. zustellen.

Am oberen und unteren Rand, gemäß F i g. 9, sind Für die Verbindungen zwischen den Tafeln 23-1,

Löcher für Stromsammeischienen vorgesehen. Die 23-2 und 23-3 sind verschieden lange Stifte vorge-Karte ist vorzugsweise in 20 Spalten eingeteilt, die in 35 sehen. Es sind verschiedene Gruppen von Stiften für F i g. 9 mit den Buchstaben A bis V bezeichnet sind. die Kartenpositionen auf der Verbindungstafel und Jede Spalte ist in vier Kartenpositionen unterteilt, die für die Sammelschienenpositionen vorgesehen, mit den Ziffern 1 bis 4 bezeichnet sind. Eine Vier- Für die Kartenpositionen, z. B. für die Karten-

fachkarte ist ungefähr 11 cm hoch und 17,5 cm breit; positionen el gemäß Fig. 10 und 11, ist eine Dopdie Einfachkarte, die Zweifachkarte und die Drei- 40 pelspalte von langen Stiften 85 vorgesehen, wobei die fachkarte entsprechend weniger breit. Stifte 85 sich entlang der Zeilen b und g über die

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, sind für jede Karten- Positionen 2 bis 13 erstrecken, so daß sich zwei Spalposition fünf mit den Buchstaben α bis e bezeichnete ten zu je zwölf Stiften ergeben. Dazwischen erstrek-Lochspalten zu je vierzehn mit den Ziffern 1 bis 14 ken sich in der Spalte c sechs Stifte 87. Die Stifte 87 bezeichneten Löchern vorgesehen. Die in Fig. 10 45 durchdringen die drei Tafeln der Verbindungstafel schwarz ausgezeichneten Löcher nehmen Stifte auf, und ragen aus der Rückseite der Tafel genau so weit wie dies weiter unten noch näher erläutert wird. Jedes heraus wie die Stifte 85. Über die Stifte 85 erfolgt der der Löcher 79 ist, wie auch alle anderen Löcher, Anschluß der Signalleitungsschichten, während über leitend ausgebildet und in einem rechteckigen Bereich die Stifte 87 die Spannungsschichten angeschlossen 81 mit einer Zinnschicht auf der Oberfläche umge- 50 sind. Die Stifte 87 enden unmittelbar an der Vorderben (es sind nur einige dieser Zinnschichten dar- seite e der Verbindungstafel 23. In den Spalten a gestellt). Die gedruckten Leitungen 83 auf der Ober- und e sind kürzere Stifte 89 vorgesehen, die sich nur seite der Tafel erstrecken sich nur in horizontaler durch die zweite und dritte Tafel erstrecken und mit Richtung zwischen den Bereichen 81, sie sind unge- den Spannungsschichten für Massenpotential dieser fähr 0,02 mm breit, so daß sie einen Widerstand 55 Tafel in Verbindung stehen. In jeder der Spalten a von 50 Ohm entsprechend dem auf den Karten haben. und e sind nur vier solche Stifte 89 vorgesehen, die Die gedruckte Schaltung wird zweckmäßig auf foto- zur Erdung des Mantels der Koaxialkabel 31 dienen, chemischem Wege hergestellt. Äußerstenfalls sind Die Anordnung der Stifte in den Sammelschienendrei der 0,02mm breiten Leitungen in jedem Kanal positionen, z.B. in der Sammelschienenpositional, zwischen benachbarten Lochzeilen vorgesehen. 60 ist die gleiche wie in den Kartenpositionen mit der

Die Verbindungstafel kann aus zwei oder mehre- Ausnahme, daß die Stifte 91 für das Spannungsren unabhängig voneinander gefertigten vielschichtig potential und für das Massenpotential genausolang bedruckten Schalttafeln bestehen, die durch entspre- sind wie die Stifte 85. An den Rückseiten sind die chende Stifte übereinander gehalten und mit Abstand Stifte vorzugsweise quadratisch geformt, so daß dort zueinander angeordnet sind. Jede dieser Tafeln hat 65 zusätzliche Drahtanschlüsse durch Umwickeln mit dann zwei oberflächliche Schichten für Signalleitun- dem Draht vorgesehen werden können. Die Rückgen und eine oder mehrere innere Leitungsschichten Seiten der Stifte können natürlich auch als Prüffür das Massenpotential und Spannungspotential, wo- anschlüsse dienen.

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Durch die nach der Erfindung vorgesehene Aus- stikform mit einem zentralen Durchbruch zur Aufgestaltung der Verbindungstafel 23 aus mehreren nähme einer Karte und zentraler Trennelemente 107, durch Steckerverbindungen zusammengesetzten Ta- die sich innerhalb der Seitenwandungen erstrecken, fein ergeben sich Vorteile gegenüber einer Verbin- Mit 109 sind Stützklipps bezeichnet, die an jedem dungstafel, bestehend aus einer Tafel mit einer ent- 5 Ende des Gehäuses 105 vorgesehen sind und Nasen sprechenden Anzahl von Schichten. Bei der aus drei 111 aufweisen, die als Widerhaken dergestalt wirken, Tafeln zusammengesetzten Verbindungstafel nach der daß die Karten 21 eingesteckt werden können und Erfindung sind bei vergleichbarer Bemessung dreimal in Kontakt geraten und nur mit erheblichem Kraftso viel Löcher 79 vorgesehen wie bei einer aus einer aufwand wieder herausgezogen werden können. Im einzigen Tafel bestehenden Verbindungstafel mit ent- io Boden des Gehäuses 105 sind Ausnehmungen für die sprechend vielen Schichten, wodurch sich eine grö- Kontaktfedern 49 vorgesehen. Beim Einsetzen gleiten ßere Vielfalt von Verbindungsmöglichkeiten ergibt. die Kontaktfedern 95 entlang der Schrägflächen 113 Die Stifte dienen neben ihren anderen Funktionen auf die vertikalen Flächen 115. Wenn man eine Karte dazu, die Tafeln miteinander zu verbinden. Die Her- mit dem Verbindungssockel 29 auf die Stifte der Verstellung wird vereinfacht, weil die einzelnen Tafeln 15 bindungstafel 23 aufsteckt, dann treten die Stifte 85 für sich hergestellt werden können und fehlerhafte durch entsprechende öffnungen unten im Gehäuse Tafeln schon ausgeschieden werden können, ehe hindurch und berühren die Goldkontakte 97 und die Verbindungstafel zusammengesetzt wird. spannen die Federn 95, so daß ein entsprechender

Auch hat eine zusammengesetzte Verbindungstafel Kontaktdruck entsteht. Dabei geraten gleichzeitig die

nach der Erfindung eine größere innere Steifigkeit als 20 Kontaktfedern 49 für Spannungs- und Massenpoten-

eine nur aus einer Tafel bestehende Verbindungstafel. tial mit den mit Köpfen versehenen Stiften 87 in Kon-

Es ist zwar nicht unbedingt nötig, jedoch sehr zweck- takt. Da die Karten 21 verhältnismäßig lang sind und

mäßig, die Zwischenräume zwischen den einzelnen auch eine Vielzahl von Kontakten aufweisen, emp-

Tafeln mit Epoxydglas 93 auszufüllen, wodurch sich fiehlt es sich, eine mechanische Einrichtung zu ver-

Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der gedruckten 25 wenden, um die Karten aus ihrer in Fig. 12 links

Signalleitungsschichten ergeben, wie weiter unten gezeichneten, zurückgezogenen Position in ihre in

noch ausgeführt wird. Hierdurch wird auch die innere Fig. 12 rechts gezeichnete, eingesteckte Position zu

Steifigkeit der Verbindungstafel begünstigt. Man schieben. Es empfiehlt sich auch im Interesse eines

kann auch auf der den Karten zugekehrten Seite der guten Kontaktes, alle Kontakte mit Gold zu plat-

Verbindungstafel eine plastische Versteifung anbrin- 30 tieren.

gen, um die Tafel weiter zu versteifen, damit sie die Wie bereits beschrieben, sind für jede Kartenbreite diversen Karten tragen kann und auch den beim oder für jede Sockelposition vierundzwanzig der Kon-Einstecken und Lösen der Karten auftretenden Kräf- taktfedern 95 vorgesehen, und zwar zwölf auf jeder ten besser standhalten kann. Eine solche plastische Kartenseite und sechs der Kontakte 49 für Span-Versteifungsschicht ist in der Zeichnung nicht dar- 35 nungs- und Massenpotential. Von den 49 Kontakten gestellt, sie erstreckt sich über die ganze Verbindungs- gehören zwei zu der Spannungsschicht für Massentafel mit Ausnahme der Anschlußöffnungen zur Auf- potential und zwei zu jeder Spannungsschicht für nähme der Verbindungssockel 29 und der Entkupp- Spannungspotential,
lungskondensatoren 33 (s. Fig. 1). Die Kontaktfedern 49 gewährleisten einen Eingang

Zur Verbindung zwischen den Karten 21, 21a, 40 mit geringer Induktivität ohne die Anordnungsdichte 21 b und 21c und der Verbindungstafel 23 dient ein der Kontakte für die Signaleingänge zu beeinträchti-Verbindungssockel 29 an jeder Karte, in dem die gen. Die restlichen Kontakte in der Spalte c haben Stifte der Verbindungstafel eingreifen. An die auf- zwei Funktionen. Einerseits bilden sie eine Spangedruckten Kontakte 27 am unteren Kartenrand sind nungs- und Massenpotentialverbindung zwischen den U-förmige, seitliche Kontaktfedern 95 angelötet. Die 45 Karten und der Verbindungstafel, und andererseits Kontaktfedern 95 sind mit einem flachen Schenkel an bilden sie den Rückweg für die Signale, die von der die betreffende Karte angelötet, während der andere Karte entlang der Spalten b und d auf die Verbin-Schenkel sinusförmig geformt ist und an seinem freien dungstafel übertragen werden. Die Parallelschaltung Ende einen Goldkontakt 97 aufweist. Entlang der von Kontakten für jede Spannung gewährleistet eine Unterkante der Karte — der Steckerkante — sind 50 Verringerung der Induktivität zwischen der Karte die bereits erwähnten Kontaktfedern 49 für Massen- und den Schichten einer Tafel, wodurch die Auswir- und Spannungspotential vorgesehen. Diese Kontakt- kung von plötzlichen Stromeinflüssen in den Kreisen federn stehen im Kontakt mit den Spannungsschich- einer Karte herabgesetzt wird,
ten in der Karte. Zu diesem Zweck sind die Span- Hierdurch wird es möglich, schnellschaltende nungsschichten der Karten bis an die Kante der 55 Schaltkreise dicht beieinander anzuordnen. Während Karte herausgezogen und dort an einem Kontakt 99 einer Signalübertragung wirken alle sechs Kontakte angeschlossen, wie dies beispielsweise in F i g. 14 für 49 als Rückwege für das Massenpotential und verdie innere Spannungsschicht 101 gezeigt ist, die mit längern dabei die betreffende Spannungsschicht für dem dort sichtbaren Kontakt 99 leitend verbunden das Massenpotential. Dies ist aus verschiedenen ist. Die Kontaktfedern stehen mit je einem U-förmi- 60 Gründen vorteilhaft, nämlich erstens, weil der Widergen, die Steckerkante der Karte umkrallenden Klipp stand niedrig ist, zweitens, weil der Widerstand wegen 103 im Kontakt, durch den je eine Kontaktfeder 49 der verschiedenen Kontaktfedern konstant ist, und an der Karte befestigt ist. Die Kontaktfedern 49 sind, drittens, weil Querströme vermieden werden. Wie ebenso wie die Klipps 103, entlang der Kante der bereits erwähnt, sind Koaxialkabel 31 vorgesehen, der Tafel an den Kontakten 99 angelötet. 65 um die Verbindungstafeln miteinander zu verbinden

Das aus Isoliermaterial bestehende Gehäuse 105 und um ein bestimmtes Teil der Vorderseite oder der

trennt die Kontaktfedern und spannt sie vor. Das Ge- Rückseite einzelner Verbindungstafeln im Falle von

häuse 105 ist eine im wesentlichen rechteckige Pia- Schaltungsänderungen miteinander zu verbinden. Zu

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diesem Zweck ist gegenüber jedem der Stifte 85 für testen zugänglichen Seite liegen. Gemäß Fig. 17 die Signale ein Massenpotentialstift, der an den Man- liegen daher die horizontalen Verbindungen auf den tel des Koaxialkabels angeschlossen ist, vorgesehen. beiden freiliegenden Seiten und auf der Seite der

Mit 117 sind Massenleiter bezeichnet, die entlang Tafel 23-2, die neben der inneren Tafel 23-3 liegt, der Spalten α und e an der Vorder- oder Rückseite 5 Eine zweite Regel besteht darin, daß nur die horizonder Verbindungstafel für jede Kartenposition und talen Leitungen an einem Stift enden, wobei es sich jede Kabelposition vorgesehen sind. Die Massen- natürlich um einen Stift für Signale handelt. Wenn leiter 117 (s. Fig. 15 und 16) bestehen aus einer eine gedruckte Verbindung auf den zwei außen-Metallschiene, von der zwölf Anschlußfahnen 119 liegenden Seiten entfernt werden soll, dann genügt nach oben ausgehen, von denen jede eine Erweite- 10 es, die der kurzen Querverbindung 132 aus Fig. 18 rung für die Aufnahme eines Anschlusses aufweist. entsprechende Querverbindung der der gedruckten Die Massenleiter 117 sind an die Stifte 79 für Mas- Leitung 83 entsprechenden Leitung zu entfernen, senanschluß der Verbindungstafel angeschlossen. Von Wenn eine horizontal gedruckte Leitung 133 auf den Stiften 79 sind vier in einer Spalte α und vier in einer untenliegenden Oberfläche einer Tafel 23-2 einer Spalte e vorgesehen. Die beiden inneren Stifte 15 entfernt werden soll, dann wird durch die ganze 89 sind kürzer, während die äußeren an den beiden Tafel 23-3 bei 135 gebohrt, bis in die Oberfläche der Enden die gleiche Länge wie die Stifte 85 für die Tafel 23-2.

Signale und Stifte 87 für Spannungs- und Massen- Die Zwischenräume zwischen den Tafeln sind mit

potential haben. An den beiden Enden des Massen- Plastik, wie z. B. Epoxydmaterial 93 angefüllt, um zu leiters sind Zylinderstücke 121 angesetzt, die auf die 20 verhindern, daß sich auf der Oberfläche der Tafel Stifte 89 aufgesetzt sind, wodurch der Massenleiter 23-3 ein Kupferdraht bildet und daß Kupferteile in an das Massenpotential angeschlossen ist. Außerdem den Zwischenräumen zwischen den Tafeln fallen. Bei sind im mittleren Bereich zwei Ausnehmungen vor- dieser Beschreibung ist davon ausgegangen, daß die gesehen, in die die beiden innen gelegenen Stifte 89 horizontal verlaufenden Leitungen auf der am leichgreifen. Der Massenleiter 117 wird bei der Montage 25 testen zugänglichen Seite angeordnet sind und an die über die Stifte 89 gestülpt und dann mit diesem ver- Stifte angeschlossen sind. Man kann natürlich auch lötet; er ist dann in die Gitteranordnung der Stifte umgekehrt verfahren und die vertikalen Leitungen einbezogen. auf der am leichtesten zugänglichen Seite anordnen

Wie am besten aus Fig. 17 ersichtlich, sind die und an die Stifte anschließen. In einem solchen Fall Stifte des Massenleiters 117 etwas länger als die Stifte 30 wird eine Unterbrechung einer in der Tiefe gelegenen 85, um sicherzustellen, daß keine Verwechslungen Verbindung an einer vertikalen Leitung vorgebeim Anschluß des Koaxialhebels 31 entstehen. nommen.

Jedes Koaxialkabel 31 weist eine Anschlußfahne 137 Nachträgliche Änderungen können auch durch

auf. Der zentrale Signalleiter ist von dem umgeben- Hinzufügen von Leitungen, die an die aus der Vorden Mantel getrennt und in eine verfederte Kontakt- 35 derseite oder Rückseite der Verbindungstafel heraushülse 123 eingesteckt, während der Mantel mit einer ragenden Stifte angeschlossen sind, vorgenommen anderen verfederten Kontakthülse verlötet ist. Jede werden. Gewöhnlich werden für solche Verbindunder Kontakthülsen 123 und 125 hat einen Wider- gen Koaxialkabel 31 verwendet, die an der einen haken 127. Die Kontakthülsen sind in ein Isolier- Seite eine Anschlußfahne 137 derart, wie sie in gehäuse 129 eingesteckt, in welchem der Wider- 40 F i g. 17 dargestellt ist, aufweisen. Es sei darauf hinhaken durch Hinterfassen an einer Öffnung Halt gewiesen, daß die Anschlußfahne 137 über den Stift findet. Das Isoliergehäuse 129 weist an der einen 85 und den daneben gelegenen Stift des Massen-Seite einen Durchbruch auf, um die Schiene des leiters 117 gestülpt werden. Daneben können natür-Massenleiters freizulegen und, damit man auch mit Hch auch Verbindungen mit einzelnen Drähten 139 dem Auge prüfen kann, ob die Anordnung richtig 45 vorgenommen werden, die an die entsprechenden zusammengesetzt ist. Stifte angeschlossen werden.

Die gedruckte, gepackte Schaltung macht es mög- Wie bereits erwähnt, wird die Spannung an die

lieh, daß nachträgliche Änderungen vorgenommen inneren Spannungsschichten der Verbindungstafel 23 werden, indem einzelne Leitungen der Verbindungs- über eine äußere Spalte von besonderen Löchern, tafel 23 entfernt oder hinzugefügt werden. Um das 50 gemäß F i g. 9, an der oberen und unteren Kante der Entfernen von einzelnen Leitungen zu erleichtern, Tafel zugeleitet. Gemäß Fig. 19 gelangen die stansind die Signalleitungen in den oberflächlichen dardisierten Spannungen von einer Spannungsquelle Schichten der einzelnen Tafeln nach bestimmten über lamelliert angeordnete Kupferstreifen an die Regeln aufgebaut, und nur einige Leitungen enden an Verbindungstafel 23.

Stiften. Jede Tafel weist eine horizontale Ver- 55 Die Kupferstreifen 141 sind neben der Verbindrahtung auf der einen Seite (F i g. 10) und eine im dungstafel 23 angeordnet und durch dielektrische wesentlichen vertikale Verdrahtung auf der anderen Zwischenschichten isoliert. Für jeden Kupferstreifen Seite auf. Wenn man eine Verbindung zu einem 141 ist ein vorspringender Anschluß 143 vorgesehen, diagonal gelegenen bestimmten Punkt durchführen Zur Verbindung dienen die Löcher 79 des Verbinwill, ist es nur nötig, die horizontale, gedruckte 60 dungsstreifens, in die Kupferverbindungsstücke 145, Leitung 131 bis zu einem Loch 133 zu verlängern, die an den Anschlüssen 143 durch Schrauben 147 das die beiden Oberflächen miteinander verbindet verschraubt sind, eingreifen. Die Kupferverbindungsund dann einen vertikalen, gedruckten Draht auf der stücke 145 sind entfernbar und weisen an ihrem einen anderen Seite zu verwenden, um die so geschaffene Ende zwei nach oben abgewinkelte Stifte auf, die in Verbindung an dem bestimmten Punkt anzuschließen. 65 zwei benachbarte Löcher 79 eingreifen können und Eine der Regeln, die dazu dienen, die Entfernung dort verlötet werden.

von Verbindungen zu erleichtern, besteht darin, daß Wenn z. B. auf der Karte Schaltungen nach Fig. 3

die horizontalen Verbindungen auf der am leich- vorgesehen sind, bei der also zwei verschiedene Span-

nungspotentiale Fl, F 2 (entsprechend —3 Volt und + 1,2 Volt) benötigt werden und außerdem ein Massenanschluß G benötigt wird, dann erfolgt die Spann ungs- und Massenzuleitung über die Löcher 79, wie in F i g. 19 unten angegeben. An jede der Spannungen Vl und V 2 sind dann zwei benachbarte Löcher angeschlossen, von denen eines die innere Spannungsschicht der Tafel 23-1 und das andere die in der Tafel 23-2 anschließt. Die Massenanschlüsse erfolgen an allen drei Tafeln gemeinsam.

Die praktische Anwendung der Erfindung hat ergeben, daß man danach logische Schaltungen für einen Rechner oder eine datenverarbeitende Maschine aufbauen kann mit einer Schaltungsdichte von ungefähr einer Schaltung pro Kubikzentimeter bei einer Schaltgeschwindigkeit von 1,8 Nanosekunden. Diese hohe Dichte bei dieser hohen Schaltgeschwindigkeit ergibt sich durch die Kombination der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten erfinderischen Merkmale.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Paketschaltung von Mikro-Baugruppen oder dergleichen Schaltungselementen, die auf Karten angeordnet sind, bei der die Karten entlang einer Steckerkante jeder Karte in senkrechter und lamellenartiger Anordnung auf eine mit Schaltungen versehene Verbindungstafel gesteckt sind und Steckverbindungen zum Haltern der Karten und als elektrische Verbindungen zwischen den Schaltungselementen und Schaltungen der Verbindungstafel vorgesehen sind, die aus an beiden Kartenseiten entlang der Steckerkanten senkrecht zur Kartenebene verfederten Kontaktfedern sowie aus in Form eines rechtwinkligen Gitters reihenweise auf der Verbindungstafel angeordneten aus dieser herausragenden Stiften, an denen die Kontaktfedern bei eingesetzter Karte abgestützt sind, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche elektrische Verbindungen zwischen denSchaltunglelementen(25) und den Schaltungen der Verbindungstafel (23) an der Stirnseite der Steckerkante einer Karte (21) in der Kartenebene verfederten Kontaktfedern (49) angeordnet sind, die auf weniger weiter als die Stifte (115) für die seitlich angeordneten Kontaktfedern (95) aus der Verbindungstafel (23) herausragende Kopfstifte (87) bei eingesetzter Karte leitend abgestützt sind.

2. Paketschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfstifte (87) in die Gitteranordnung der übrigen Stifte (115) einbezogen sind, so daß sich insgesamt eine quadratische Gitteranordnung mit in beiden Richtungen gleichem Rastermaß ergibt.

3. Paketschaltung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfstifte (87) auf der Kopfseite äußerstenfalls mit ihrem Kopf aus der Verbindungstafel (23) herausragend angeordnet sind.

4. Paketschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Kontaktfedern (49) an die Steckerkante der Karte (21) umklammernden leitenden Klipps (103) leitend befestigt sind.

5. Paketschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen gradlinigen Massenleiter (117) mit Zylinderelementen (121), die bei in die Gitterstruktur einbezogenen Anordnung des Massenleiters (117) auf aus der Verbindungstafel herausragende Stifte (89) passen, und mit freien Anschlußfahnen (119).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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