DE1765506A1 - Steckvorrichtung mit kurzen Signalweglaengen - Google Patents

Description

Steckvorrichtung mit^ kursien Si

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Steckvorrichtung für den Eincatz in elektronischen Systemen mit hoher Packungsdichte insbes. bei Impulsverarbeitung im Sub-Nanosekundenbereicho

Der ständig zunehmende Einsatz von schnellen integrierten Schaltkreisen in Form von Mikrobausteinen beim Aufbau von großen elektronischen Systemen, insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen, hat nicht nur eine Verringerung des Platzbedarf σ zur Folge, sondern ermöglicht vor allem wegen der geringeren erforderlichen Leitungslängen eine Erhöhung der Schaltgeechv;indigkeit. Eine v/oitoro Verbesserung des Schaltverhaltens

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Neue Unteren (An. _{7 s}. a_üs. _{2 Nr}., ^ _{3 dcsAntlerunfl8fltJS} ., _{4 a<}

ergibt sich durch die Ausbildung der Signnlleitung als Streifenleitungeri mit dei'iriierten V.'ellciu/ideriitand, Hi erzii werden die Hikrobausteine vorliegend auf einem plattenförmigen, mehrschichtigen Träger aus Isolierniaterial aufgebaut, v;obei auf jeder Schicht geätzte Leiterbahnen angeordnet sind. Kürzeste Signalleitungen mit einem definierten und in Grenzen wählbaren Y/ellenv/iderstand und somit höchste Sehaltgeschwindigkeit würde man erhalten, wenn man alle Mikrobausteine eines Systemea in einer einzigen Großbaugruppe unterbringen würde. Dem uiderspricht jedoch die !Forderung, eine Anlage aus kleinen,leicht lösbaren Baugruppen aufzubauen, um eine rasche Wartung au ermöglichen.

Es ist bekannt, jeweils eine Anaahl von Hikrobausteinen, die selbst aus mehreren Gatter- und/oder Kippschaltungen in integrierter Schaltkreistechnik bestehen, in steckbaren Flachbaugruppen zu vereinigen. Eine solche Baugruppe besteht aus einer mehrlagigen Leiterplatte, auf der die integrierten Baust eine eingelötet sind. Sie wird über Steckkontakte mit einer Verdrahtungsxjlatte verbunden, die vor allem zur Herstellung definierter Tiellenwiderstände der oignalleitungenj aber auch zur Erzielung einer hohen effektiven Leiterdichte ebenfalls mehrlagig ausgeführt ist.

Das Schema einer gebräuchlichen St3ckverbindung (Elektronik 1966, Heft 10, S. 311 - 315) zeigt die Fig. 1. Die Flachbaugruppen !-/erden direkt gesteckt. Die für die Verbindung vorgesehenen Leiterbahnen sind in der Nähe einer Seitenkante der Leiterplatte 1 verbreitert und galvanisch verstärkt. Am Punkt A haben sie Kontakt mit den Kontaktfedern 2 des Steckers 3. Die Kontaktfedern sind am Punkt B mit den Leiterbahnen der mehrlagigen Verdrahtungsplatte 4 verlötet.

Ba die Kontaktfedern am Punkt A einen ausreichend hohen Kontaktdruck hervorrufen sollen, der sich auch bei häufigem Stecken nicht wesentlich verringert, muß ihre freie Länge ge-

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nügend groß sein. Sie müssen außerdem in dem Isolierteil des Steckers fest gelagert sein, da die Verdrahtungsplatte 4 das durch die seitliche Aus-lenkung der Federn verursachte Drehmoment nicht aufnehmen kann» Daiiit ergibt sich aber zwischen den Punkten A und B eine Entfernung von etwa 15 "bis 20 ram, die auf; konstruktiven Gründen kaun unterschritten v/erden kann.

Die durch, die Kontaktfedern gebildeten, relativ langen Leitungsabschnitte begünstigen nicht nur das Übersprechen zwi~ schen benachbarten Leitungen, sondern sie besitzen auch einen wesentlich, höheren Wellenwiderstand als die Streifenleitungen auf den mehrlagigen Aufbau- und Verdrahtungsplatten, Die Stoßstellen verursachen eine Verformung der Impulse, die über diese Leitungsabschnitte laufen. Da bis zur eigentlichen Ausv/ertung to;, Weiterverarbeitung der Impulse das Abklingen der Einschv.'ingvorgänge erst abgewartet werden muß, entsteht daraus eine Verminderung der Sehaltgeschwindigkeit, Zwar kann durch Anbringen von Brdungsplatten 3a (Fig= 1) an der Außenseite des Steckers das L/C Verhältnis des Leitungsabschnitts innerhalb des Steckers verringert und damit das Leitungsverhalten verbessert v/erden, doch gelingt die Anpassung an den verhältnismäßig niedrigen Wellenwiderstand der Streifenleitungen nicht. Wenngleich grundsätzlich auch die erforderlichen Maßnahmen für die Herstellung stoßfreier Steckverbindungen bekannt sind, so verbietet sich ihre Anwendung in den vorliegenden Fällen regelmäßig aus Gründen des Platzbedarfs und des Aufwands. Insbesondere beim Aufbau eines Systems mit integrierten Bausteinen muß praktisch joder der zur Verfugung stehenden Rasterpunkte im Abstand von 2,54 mm mit einem Signalsteckkontakt bestückt v/erden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung zu schaffen, die auch für Schaltungsanordnungen, die mit Impulslängen im Sub-liano Sekundenbereich arbeiten, noch brauchbar sindo Die Erfindung geht dabei von der Überlegung

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aus, daß die Längen der über die Steckvorrichtung führenden Signal'w'OßO wesentlich vorkürzt werden müssen, um so die Reflexion an den vorhandenen Stoßstcllen auf ein nicht mehr störendes Haß zu verringern.

Gemäß der Erfindung gelingt dies mit einer Steckvorrichtung zur lösbaren elektrischen Verbindung von Leitungen einer einseitig Mikrobausteine tragenden, mehrlagigen Leiterplatte (Baugruppe) mit Leitungen einer mehrlagigen Verdrahtungsplatte an vorgegebenen Rasterpunkten,· dadurch, daß senkrecht zur Ebene der Leiterplatte an der nicht mit Mikrobausteinen .besetzten Seite Kontaktstifte mit einseitig keilförmig abgeschrägten Enden angesetzt sind, die jeweils in durchgehende Koni;aktieruii£s3.öclicr der Verdrahtungsplatten eintauchen und daß in die PContaktierungslöchor von der Rückseite der Verdreh ttm-^plotte her Gegenfedern mit abgeschrägten Enden eingeführt sind und eine senkrecht zur Ebene der Verdrahtungsplat-ce gerichtete Kraft ausüben, so daß ihre abgeschrägten Enden an den korrespondierend abgeschrägten Enden der Kontaktstifte entlanggleiten und sich zwischen diesen und den Innenwänden der Kontaktierungslöcher verkeilen.

Zur Erläuterung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben.

Die I'ig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Baugruppe mit dem Stiftteil der Steckvorrichtung in vereinfachter Darstellung. Eine mehrlagige Leiterplatte 5 mit Leiterlagen für die Signalleitungen und LeitcrAsgen für die Spannungsversorgung ist einseitig mit Hikrobausteinen £ "bestückt.

Beispielsweise rund die Bausteine 6 in zwölf Reihen zu je zwölf Stück angeortu-^t, mit Audnahnie der Schnittpunkte der sechsten und siebenten Reihe mit der sechsten und siebenten Spalte, die nicht besetzt sind. Zur mechanischen Verstärkung und zur Halterung der Kontaktstifte 7 ist auf der nicht mit

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Bausteinen 6 "belegten Seite der Leiterplatte 5 eine Stiftplatte 8 angebracht« An der allseitig über der Leiterplatte 5 vorstehenden Stiftplatte 8 ist eine Schutzkappe 9 für die Baugruppe befestigt. Eine (unverlierbare) Schraube 10 im Zentrum der Baugruppe dient zur Befestigung der Baugruppe.

Die Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Bau-• gruppe zusammen mit dem Gegenstück der Steckvorrichtung,, Aus der Pig. 3 oind v/eitere Einzelheiten der Steckvorrichtung erkennbar.

Die Löcher für die Aufnahme der Kontaktstifte 7 in der Stiftplatte 8 sind nach Art der Burchkontaktierungslöcher in ' mehrlagigen Leiterplatten hergestellt, d_oh_c die Innenwände der Löcher sind mit einer metallischen Leitschicht 8a ausgelegt, die sich in ringförmige Zonen auf den Außenflächen in der Umgebung der Löcher fortsetzt. An den solchen Durchkontaktierungslöchern der Stiftplatte 8 gegenübei\Liegenden Stellen weist auch die Leiterplatte 5 Metallisierungen 5a auf, die beispielsweise ebenfalls Durchkontaktierungslöchern zugeordnet sein können. Die Metallisierungen 5a und 8a werden durch ein Löt- oder Schweißverfahren elektrisch leitend miteinander verbunden. Die im wesentlichen zylindrischen Xontaktstifte 7 werden in die Kontaktierungslöcher der Stiftplatte 8 eingelötete An ihrem freien, aus der Stiftplatte herausragenden Ende sind die Kontaktstifte einseitig keilförmig abr-gecchrägt. Vorzugsweise ist die schräge Schnittfläche leicht nach außen gewölbt. Die Schrägungen der Kontaktstifte sind so zueinander gerichtet, daß sich die Horizontalkräfte innerhalb der Baugruppe mindestens annähernd aufheben ο

Die mehrlagige Verdrahtungsplattc 11, die zur Verbindung der Baugruppen und zur Zuführung der Versorgungsspannungen dient, muß mindestens an allen den Kontaktstiften 7 der Baugruppen gegenüberliegenden Stellen durchgehende Kontak-

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tieiungslöcher 11a aufweisen* Zur Herstellung des elektrischen Kontaktes werden die Baugruppen so auf die Vcrdrahtungsplatte 11 aufgesetzt, daß ihre abgeschrägten Kontaktstifte in die Kontakticiungslöchcr i1a der Verdrahtungsplatte 11 eindringen „ Des weiteren v/erden von der Rückseite der Verdrahtungaplatte her in die Kontaktierungslöcher Gegenfedern 12 mit abgeschrägten Enden eingeführt. Die Gegenfedern 12 sind am anderen Ende in eine Haltevorrichtung 13 aus Isoliermaterial eingesetzt und leicht gebogen, so daß sie einem auf ihr freies Ende in Längsrichtung wirkenden Druck nachgeben können.

Wird nun eine Baugruppe mit Hilfe der Befestigungsschraube 10 (Pig» 2) durch die Verdrahtungsplatte 11 hindurch mit der Haltevorrichtung 13 verschraubt, so üben die Gegenfedern 12 primär eine Kraft auf die Kontaktstifte 7 in ihrer Längsrichtung aus. Als Folge davon gleiten die Schrägflächen von Kontaktstiften und Gegenfedern aneinander entlang, so daß sich die Enden der Gegenfedern sowohl an die Kontaktstifte als auch an die Innenwände der Kontaktierungslöcher 11a der Verdrahtungsplatte 11 andrücken und damit einen zuverlässigen ' elektrischen Kontakt herstellen.

Zwischen den einzelnen Gegenfedern 12 sind an der Haltevorrichtung 13 Wände hochgesogen, die einerseits als Anschlag beim Anschrauben der Baugruppe dienen und andererseits.Kurzschlüsse zwischen den Gegenfedern durch leitende Fremdkörper verhindern. Die Haltevorrichtung 13 kann so groß wie die Verdrahtungsplatte 11 sein, doch ist eine Aufteilung in mehrere Einheiten vorteilhaft, um die Einführung der Enden der Gegenfedern 22 in die Kontuktierungslöcher der Verdrahtungsplatte 11 beim Aufbau der Anordnung zu erleichtern.

Durch die erfindungsgemäße Steckvorrichtung wird eine Ver-

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kürzung der über sie führenden Signalvjege auf eine Länge von 2 "bis 3 !;im erreicht.

3 Figuren

4 Patentansprüche

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Claims (4)

, , 17&5S0S PA 9/415/532b - 8 - η i5 ρ J1 ι'.

1. Steckvorrichtung zur lösbaren elektrischen Verbindung von Leitungen einer .'einseitig I-Iikrobausteine tragendcn_s mehrlagigen Leiterplntte (Baugruppe) mit Leitungen einer mehrlagigen Vcrdrahtungsplatte an vorgegebenen. Rasterpunkten, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zur Ebene der Leiter-' platte (5) an der nicht mit Ilikrobausteinen (6) besetzten Seite Kontaktstiftd (7) mit einseitig keilförmig abgeschrägten Enden angesetzt sind, die jeweils in durchgehende Kontaktierungslöcher (11a) der Verdrahtungsplatte (11) eintauchen und daß in die Kontaktierungslöcher von der Rückseite der Verdrahtungcplatto her Gegenfedern (12) mit abgeschrägten Enden eingeführt sind und eine senkrecht zur Ebene der Vcrdrahtungsplatte gerichtete Kraft ausüben, so daß ihre abgeschrägten Enden an den korrespondierend abgeschrägten Enden der Kontaktstifte (7) entlanggleiten und sich zwischen diesen und den Innenwänden der Kontaktierungolöcher (11a) verkeilen.

2. Steckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Schnittflächen an den freien Enden der Kontaktstifte (7) oder der Gegenfedern (12) leicht nach außen gewölbt sind.

3. Steckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (7) in einer an dor Leiterplatte (5) anliegenden und deren Durchbiegung verhindernden Stiftplatte (8) befestigt sind.

4. Stoßvorrichtung nach einem' der Ansprüche 1 - 3»dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfedern (12) in ihrer Längsrichivng eine leichte Durchbiegung besitzen und einseitig in einer Haltevorrichtung (13) befestigt sind, die gegen die steckbaren Baugruppen verschraubt wird.

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NöUö Unteriagsn (Art. / SI At;..«: .<r. ι -aU 3 dta Änderjngseas. ' *· 9-1967)

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