DE2649374C2 - Kontaktvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben für die Erzeugung einer lösbaren, elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Enden von auf zwei verschiedenen Trägern angeordneten Leiterbahnen, wobei jeweils an zwei auf den verschiedenen Trägern angeordneten Enden der Leiterbahnen metallische Kontaktbahnen angedrückt sind, die auf der Außenflä ehe eines elastischen Formkörpers haftend angeordnet sind, über den der Anpreßdruck auf die Kontaktbahnen ausgeübt wird.

Eine derartige Kontaktvorrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 23 53 615). Der elastische Formkörper ist bei dieser Kontaktvorrichtung als Zylinder ausgebildet. Auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen Formkörpers sind nebeneinander stromleitende Ringe befestigt. Träger der Leiterbahnen sind gedruckte Leiterplatten, deren Ebenen unter einem Winkel von 90° gcgeneinan-

W der geneigt sind. Die Enden der Leiterbahnen befinden sich an den Ecken, die von den zueinander geneigten Leiterbahnen gebildet werden. Der elastische Formkörper wird in die Ecken gedrückt. Dabei werden die stromleitenden Ringe an die 90° gegeneinander geneigten Leiterbahnenden angepreßt.

Es ist weiterhin eine Kontaktvorrichtung für die Erzeugung einer lösbaren, elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Enden der Leiterbahnen einer Mikroschaltung und den Enden der Leiterbahnen einer gedruckten Leiterplatte bekannt. Die Leiterplatte enthält eine Aussparung, in die Anschlußdrähle der Mikroschaltung ragen. Die Enden der Anschlußdrähte sind rechtwinklig umgebogen und werden durch einen elastischen Formkörper, der einen in die Aussparung ragenden Absatz aufweist, gegen die Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterplatte angedrückt (US-PS 33 66 914). Bekannt ist auch ein lötloser Verbinder, der aus einem

plattenförmigen, elastischen Formkörper besteht, an dessen Rändern elektrisch leitende und elektrisch nicht leitende Abschnitte miteinander abwechseln. Die Abschnitte erstrecken sich senkrecht zur Breitseite des Verbinders, der zwischen einer Leiterbahnen tragenden Leiterplatte und einer Mikroschaltung eingespannt ist (Electronics 1975, July 10, Seiten 38 bis 40).

Für den elektrischen Anschluß von Schaltungsmoduln an Leiterbahnen von Leiterplatten sind ferner Stecksokkel mit Kontaktstiften bekannt, deren Enden an die Leiterbahnen angelötet sind. Die anderen Enden der Kontaktstifte sind als Federkontakte ausgebildet, die an die Enden von Leiterbahnen der Schaltungsmoduln angepreßt sind. Der Anpreßdruck wird von Deckeln auf den Stecksockeln erzeugt, in die die Schaltungsmoduln eingelegt sind (US-PS 37 71 109, DE-OS 24 06 364).

Bei einem anderen bekannten Stecksockel zum Anschluß von Schaltungsmoduln an Leiterbahnen von Leiterplatten werden die Leiterbahnen der Schaltungsmoduln durch eine federnde Klammer an die Schaltkontakte von Stiften angedrückt, die an die Leiterbahnen der Leiterplatte angelötet sind (Electronics, February I, 1973, Seiten 83 bis 89).

Schließlich ist eine elektrische Steckeinrichtung bekannt, bei der metallische Kontaktglieder in einen einstückigen Kunststoffkörper eingesetzt sind (DE-GM 18 19 873).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß sie für den leicht lösbaren Anschluß von Mikroschaitungen einsetzbar ist, eine gute Übertragungscharakteristik bis zu hohen Signalfrequenzen hat und bei einfachem Aufbau wirtschaftlich herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktbahnen als gewellte Kontaktplättchen ausgebildet sind, die auf einer Seite des elastischen Formkörpers angebracht sind, dessen gegenüberliegende Seite an einem den Kontaktdruck erzeugenden Rahmen anliegt und daß einer der Träger eine Mikroschaltung aufweist und zusammen mit dem elastischen Formkörper mittels des Rahmens lösbar an dem als gedruckte Leiterplatte ausgebildeten zweiten Träger befestigt ist

Ein Vorteil dieser Vorrichtung besteht in der geringen Beeinträchtigung dir den Wellenwiderstand an Trennstellen von Leiterbahnen beeinflussenden Umgebung. Durch die Überbrückung der Trennstellen werden die Übertragungseigenschaften nahezu nicht verändert Trotz der zwischen dtp Leiterbahnen vorhandenen Trennstellen braucht die Übertragungsgeschwindigkeit deshalb nicht in einem ins Gewicht fallenden Umfang vermindert zu werden. Die Vorrichtung ist daher besonders für Mikroschaitungen, die mit hohen Signalfrequenzen arbeiten, geeignet

Vorzugsweise weist der Rahmen einen offenen Kanal auf, in den der elastische Formkörper auf seiner den Kontaktplättchen abgewandten Seite mit entsprechenden Vorsprüngen eingesetzt ist Hierdurch ist eine genaue Ausrichtung des elastischen Formkörpers gegenüber dem Rahmen möglich.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Leiterbahnen der Mikroschaltung und der gedruckten Leiterplatte in der gleichen Ebene angeordnet. Die Mikroschaltung ist dabei vorzugsweise in einer entsprechend geformten öffnung der Leiterplatte angeordnet. Dies erleichtert die Poji'.'onierung der Mikroschaltung.

Bei einer anderen günstigen Ausführungsform sind die Leiterbahnen der Mikroschaltung und der gedruckten Leiterplatte in gegeneinander versetzten Ebenen angeordn2t Eine besondere Aussparung in der Leiterplatte ist bei dieser Vorrichtung nicht erforderlich.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Leiterplatte mit einer Erdungsplatte auf der einen Seite versehen ist und daß die Mikroschaltung mit einem wärmeleitenden Überzug gegen die Erdungsplatte angedrückt ist Hierdurch läßt sich eine sehr gute

ίο Wärmeabführung aus der Mikroschaltung zugleich mit einer guten Übertragungscharakteristik erreichen.

Ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Kontaktvorrichtung besteht erfindungsgemäß darin, daß ein Metall, das eine schwach federnde Charakteristik und eine mittlere Fließfestigkeit aufweist einem Photoverfahren zur Bildung der Kontakte unterworfen wird, daß ein elastomeres Trägermaterial: zur Ausbildung des elastischen Formkörpers bei über Raumtemperatur liegender Temperatur auf das nach dem Photoverfahren gemäß einem hergestellten Muster bearbeitete Metall aufgebracht w.id, daß das aufgebrachte Trägermaterial und das Metall mittels Erhitzung bei über Raumtemperatur liegender Temperatur entgast wird und daß das entgaste Trägermaterial und das Metall für die Beseitigung überschüssigen Materials geätzt werden, wobei die am elastomeren Trägermaterial befestigten metallischen Kontaktplättchen übrig bleiben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 8 bis 11 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kontaktvorrichtung im Detail und in perspektivischer Ansicht

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Kontaktvorrichtung im Detail,

Fig.3 die sich aus Fig.3A und 3B zusammensetzt, die in F i g. 2 dargestellte Kontaktvorrichtung in vollständig montiertem Zustand,

Fig.4 in perspektivischer Ansicht Einzelheiten von Kontaktvorrichtungen,

Fig.5 die sich aus Fig.5A und 5B zusammensetzt, Einzelheiten einer zweiten Ausführungsform der Kontaktvorrichtung,

Fig.6 ein Blockschaltbild eines Ablaufdiagramms, durch das das Herstellungsverfahren des Verbindungssystems im einzelnen dargelegt wird.

In Fig. 1 ist eine elektrische Kontaktvorrichtung gezeigt. An einem elastischen Formkörper (10) aus elastomerem Material sind gewellte Kontaktplättchen 12 befestigt. Das elastomere Material übt ehe Rückstellkraft auf die Kontakte aus, die z. B. eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Mikroschaltung und einer Leiterplatte herstellen. Ir. der bevorzugten Ausführungsform wird für die Kontaktvorrichtung als elastomeres Material ein Silikongummi mit einem Härtemab von 50 und niedrigem Kompressionswert benutzt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Härtemaß von 50 nur als bevorzugtes Maß angegeben ist, und daß andere Werte benutzt werden können. Die Kontaktplättchen 12 können irgendein? gewünschte Form oder Konstruktion haben, während die Zahl, der gegenseitige Abstand, usw. der Kontakte von der Zahl

(,5 der Verbindungen, Hie die Mikroschaltung benötigt bestimmt ist.

Die Kontakte sind vorzugsweise mit Gold plattiert. Das Verfahren zur Befestigung der Kontaktplättchen 12

mit dem elastomeren Material wird später im Text beschrieben. Es ist also eine neue Kontaktvorrichtung geschaffen, die einen elastischen Formkörper (10) aus elastomerem Material und Kontaktplättchen 12 aufweist, die an dem Formkörper 10 befestigt sind.

In F i g. 2 ist eine Kontaktvorrichtung für Mikroschal· tungen und Anwendungseinrichtungen dargestellt, das eine Anwendungseinrichtung, z. B. eine gedruckte Leiterplatte (14) oder dergleichen mit Leiterbahnen 16, eine Mikroschaltung 18, z. B. eine integrierte oder hybride Schaltung ohne Anschlußdrähte, mit Leiterbahnen 20 und einen elastischen Formkörper 10 enthält, an dem Kontaktplättchen 12 befestigt sind. Es ist ein zusätzlicher Rahmen 22 vorgesehen, der ein lösbares Halten des elastischen Formkörpers (10) (es ist nicht wesentlich, daß der elastische Formkörper (10) gehalten wird, wie später in der Beschreibung dargelegt ist) ermöglicht und der an der Leiterplatte 14 lösbar befestigt ist, um die Kontaktplättchen 12 mit den Leiterbahnen 16 und 20 in zwangsläufiger Berührung zu halten.

Der Rahmen 22, der vorzugsweise aus einem Polyphenylsulfid besteht, ist mit der Leiterplatte 14 durch herkömmlichere Mittel wie Muttern und Bolzen 24, 26 lösbar verbunden, wobei die letzteren durch Montageöffnungen ragen, die sowohl im Rahmen 22 als auch in der Leiterplatte 14 vorgesehen sind. Als ein Teil des Rahmens 22 sind Ausrichtmittel 28 vorhanden, die lösbar von in der Leiterplatte 14 vorgesehenen herkömmlichen Mitteln aufgenommen werden. Die Leiterplatte 14 enthält eine Erdungsplatte 15, die auf einer Oberfläche angeordnet ist, die der mit den Leiterbahnen 16 versehenen Oberfläche entgegengesetzt ist, wobei diese Leiterbahnen, die eine genaue Breite und Entfernung von der Erdungsplatte aufweisen, Übertragungsleitungen bilden, die als Streifenleiter ausgebildet sind. Es kann auch eine Erdungsplatte 15 auf der gleichen Seite wie die Leiterbahnen der Leiterplatte 14 angeordnet sein, die einen geeigneten Abstand von den Leiterbahnen aufweist und eine planparallele Übertragungsleitung bildet. Da die Gestaltung irgend einer der Arten von Übertragungsleitungen zur Schaffung einer Übertragungsleitung mit bestimmter charakteristischer Impedanz den Fachkundigen bekannt ist, ist hier keine weitere Diskussion darüber erforderlich. Die Leiterplatte 14 enthält auch eine Baugruppenpositionieranordnung, wie z. B. eine öffnung 17 in der oberen Seite der Leiterplatte 14, die sich nach innen zu der Erdungsplatte 15 erstreckt.

In Fig.3 insbesondere in Fig.3A, ist die vollständig montierte Kontaktvorrichtung dargestellt, die oben in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben wurde. Die Kontaktvorrichtung hält für die Leiterbahnen 16, 20 der Leiterplatte 14 und der Mikroschaltung 18 die gleiche oder eine einzige Umgebung aufrecht d. h. es sind keine Maßnahmen wie Koaxialstecker notwendig, um die Leiterbahnen miteinander zu verbinden. Dies ist natürlich ein wichtiger Vorteil. Die Mikroschaltung 18 mit der Leiterbahn 20 ist so in die Baugruppenpositionieranordnung eingefügt daß die Leiterhahnen 16, 20 im wesentlichen planparallel zueinander und genau aufeinander ausgerichtet sind (planparallel bedeutet hierbei eine mechanische Ausrichtung). Derartig eingefügt verbindet sich die Mikroschaltung 18 mit der Erdungsplatte 15 zur Bildung einer kontinuierlichen Obertragangsleitung von einheitlicher charakteristischer Impedanz und gleicher Geometrie in gleicher Umgebung- Wie oben erwähnt ist die Mikroschaltung 18 in der Öffnung 17 genau ausgerichtet. Dies wird mit einer Vielzahl von Maßnahmen erreicht, wobei die wichtigste ist, daß während der Herstellung die Leiterbahn 16 und die öffnung 17 die benutzten ■> Mikroschaltungen berücksichtigen müssen. Die anderen Maßnahmen, die sich auf die Ausrichtmittel 28 sowie die Muttern und Bolzen 24,26 beziehen, werden an anderer Stelle in dieser Beschreibung behandelt.

In F i g. 3A ist mit der Bezugsziffer 30 der Arbeitsteil

lu der Mikroschaltung 18 bezeichnet. Das Symbol 30 kann z. B. ein Verstärker, eine Stromversorgungsbaugruppe, ein digitaler Schaltkreis usw. sein. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Arbeitsteil 30 und die Leiterbahnen der Mikroschaltung 18 alle auf einem Substrat 19

ii gebildet sind, das in der bevorzugten Ausführungsform aus Keramik besteht. Es muß noch darauf hingewiesen werden, daß die Zeichnung sowohl das Symbol 30 mit Leiterbahnen 20 größer zeigt als sonst, ebenso wie größere Leiterbahnen 16 auf der Leiterplatte 14. Diese großen Leiterbahnen sind nur der Klarheit halber gezeigt und nicht, um sie als verschieden von den anderen Medien darzustellen.

Die F i g. 3B zeigt die Anordnung gemäß F i g. 3A im Schnitt längs der Linien AA. Wie oben erläutert und in den Zeichnungen dargestellt, wird das elastomere Material vom Rahmen 22 gehalten. Dies wird durch einen Kanal 32 im Rahmen 22 erreicht, in den das elastomere Material lösbar eingesetzt ist, wobei die Elastizität des elastomeren Materials die Verbindung aufrecht erhält. In der bevorzugten Ausführung'form ist der elastische Formkörper 10 mit einem ersten Teil 34, der in den Kanal 32 einfügbar ist, und mit einem zweiten Teil 36 T-förmig ausgebildet, auf dem Kontaktplättchen 12 befestigt sind. Es ist auch aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Kontaktplättchen 12 gewellt sind. Dies gewährleistet, daß im vereinigten Zustand, d. h. mit den Kontaktplättchen 12 auf den Leiterbahnen 16, 20 gleichmäßiger Druck längs der Ränder der Mikroschaltung 18 ausgeübt wird, um einen guten thermischen und einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen. (Es ist noch darauf hinzuweisen, daß Gleichspannungsverbindungen auf die gleiche Weise hergestellt werden.)

Thermische Energie in der Mikroschaltung wird zur Erdungsplatte abgeleitet Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt kann ein Kühlblech auf der Erdungsplattenseite der Leiterplatte 14 mittels der Muttern 24 und Bolzen 26 befestigt sein, um eine zusätzliche Wärmeableitung der Mikroschaltungsbaugruppe zu schaffen. Dies ermöglicht eine optimale Wärmeleitung von thermischer Energie aus der Mikroschaltung und ist ein wichtiger Vorteil. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Sicherungseinrichtung des Rahmens H sich über den Kanal 32 hinaus erstreckt um einen Zwangsanschlag zu bilden, so daß der elastische Formkörper 10 nach der Verbindung mit der Leiterplatte 14 nicht zerquetscht werden kann. Darüber hinaus, dies wird später in der Beschreibung erläutert, ermöglichen die Rücken, die durch die gewellte Gestalt des Verbinders gebildet werden, eine Wischbewegung (Kräfte), die auf dem Kontakt stattfindet Auf diese Weise ist ein Verbindungssystem für Mikroschaltungen und Leiterplatten hergestellt das einen Körper mit einer Kammer enthält in der elastomeres Material montiert ist an dem Verbindungselemente, die ein bestimmtes Stück vom Material vorspringen, auf einer der Montageseite in der Kammer abgewandten Seite befestigt sind, wobei Einrichtungen zum lösbaren Anbringen des Körpers über dem Element und dem

Leitungsmedium vorgesehen sind, mit denen die Verbindungselemente zur zwangsläufigen Berührung des Organs mit dem Leitungsmedium vorgespannt werden. Eine weiter detaillierte Erläuterung der oben erwähnten Rücken wird an einer anderen Stelle in dieser Beschreibung gegeben.

In Fig.4 sind verschieden geformte Kontaktplättchen 12 gezeigt, die für das in F i g. 3 dargestellte System »erwendet werden. Beispielsweise können die Kontaktplättchen 12/4 Abschnitte mit je einem Paar im Abstand voneinander angeordneter Beine aufweisen, die von ihren freien Enden im Abstanu voneinander im wesentlichen parallel bis zu ihren anderen gemeinsamen Finden verlaufen. Die Abschnitte mit den Beinen könnten Kontakle enthalten, die sich an ihren freien Enden zur zusätzlichen Berührung mit den Übertragungsmedien gabeln. Kontaktplättchen I2Ö können zwei Abschnitte mit Paaren von Beinen enthalten, die w>n ihren freien Enden im Abstand voneinander im wesentlichen paraiiei bis zu ihren anderen Enden verlaufen. Die Kontaktplättchen können auch wie die Kontakte 12C ausgebildet sein, die ein Teil mit nur einem Bein sind. Die Kontaktplättchen 12A—12C erstrecken sich flach in Richtung des Pfeiles 11, der mit zweifacher Spitze dargestellt ist. Es muß betont werden, daß die in F i g. 4 gezeigten Kontakte bevorzugt werden, daß aber andere Gestaltungen und Konstruktionen in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung benutzt werden können.

In F i g. 5 ist eine andere Ausführungsform dargestellt. Die F i g. 5A zeigt die Kontaktvorrichtung ähnlich wie in Fig. 3A, jedoch geht aus der Fig. 5B hervor, die einen Schnitt durch die Anordnung gemäß F i g. 5A längs der Linien BB zeigt, daß die Kontaktplättchen 12 eher stufenförmig als flach gestaltet sind. Dies beruht darauf, daß die Mikroschaltung 18 bündig mit der Oberfläche der Leiterplatte 14 angeordnet ist. was bedingt, daß die gewellte Gestalt der Kontaktplättchen 12 stufenförmig ist. da die Leiterbahnen 16 und 20 nicht planparallel verlaufen. Da die Mikroschaltung 18 bündig mit der Oberfläche der Leiterplatte 14 angeordnet ist. wird eine Baugruppenpositionieranordnung wie die öffnung 17 von F i g. 2 nicht benötigt. Die Hauptpositionieranordnung ist das Ausrichtmittel 28, das in Fig. 2 dargestellt ist.

Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform der elastische Formkörper 10 für eine Halterung in dem Rahmen 22 ausgebildet und der Rahmen 22 mit einem Kanal versehen, wodurch bei der Befestigung an der Leiterplatte 14 der Formkörper 10 zur präzisen Festlegung der Kontakte gehalten wird. Eine andere Ausführungsform braucht jedoch keinen Kanal aufzuweisen. Der Rahmen 22 kann so ausgebildet sein, daß er das elastomere Material zwangsweise in Position hält, nachdem er mit der Leiterplatte 14 verbunden ist

Die oben beschriebene Kontaktvorrichtung hat gegenüber anderen Kontaktvorrichtungen insofern Vorteile, als im vereinigten Zustand gleicher Druck längs der gesamten Mikroschaltung ausgeübt wird, was einen guten elektrischen und einen guten thermischen Kontakt gewährleistet Durch sorgfältige Konstruktion der Gestalt der Vorspränge im elastischen Formkörper wird eine Wischwirkung bei Berührung oder während der Verbindung erzielt Das elastomere Material weist eine Rückstellkraft auf und hält den Druck während der Lebensdauer der Kontaktvorrichtung aufrecht hat eine gute Charakteristik der Kompressionswerte und ist indifferent gegen Säure und gegen die meisten in der

Elektronik gebräuchlichen Chemikalien außer starken Lösungsmitteln wie Toluol. Da die Kontaktplättchen 12 die Leiterbahnen 16 und 20 wie beschrieben vereinigen, unterbricht eine thermische Ausdehnung des Substrats, das die Mikroschaltung trägt, nicht den Kontakt. Der Kontakt wird auch während einer Schock- oder Schwingungsbeanspruchung immer aufrecht erhalten. Die Kontaktvorrichtung erleichtert Prüfungen und Vereinigung zu Systemen von Mikroschaltungen ebenso wie den Austausch am Einsatzort. Kein Anlöten (Verbinden) am Substrat ist notwendig, um eine Verbindung für eine nächsthöhere Montageanordnung herzustellen. Bei Berücksichtigung der Herstellungsmöglichkeit ist die Summe der Herstelltoleranzen für vereinigte Komponenten der Kontaktvorrichtung etwa ±0,254 mm (0.01 in). Deshalb kann die Kontaktvorrichtung in Massenproduktion hergestellt werden.

In F i g. 6 ist ein Flußdiagramm für das Verfahren zur Befestigung der Verbindungselemente mit dem elastomeiert maiciiäi geneigt. Dcf cTSic VcrfäurcuSäCuriti iSi, wie bei jedem Verfahren, die Auswahl des Rohstoffs. Verschiedene unedle Metalle können benutzt werden; geknetetes oder gewalztes Nickel, eine Legierung aus Beryllium-Nickel oder eine Legierung aus Kupfer-Beryllium, die bevorzugt wird. Es wurde gefunden, daß Nickel einige Herstellungsprobleme hervorruft, wie zu leichte Biegbarkeit. Faltenbildung usw., während die Legierung aus Beryllium-Nickel die vorstehend erwähnten Herstellungsschwierigkeiten vermindert, aber schwer zu ätzen ist, was für das nachstehend beschriebene Verfahren erforderlich ist. Die Kupfer-Beryllium-Legierung ermöglicht jedoch die Überwindung der meisten Herstellungs- und Verfahrensschwierigkeiten. Die Stärke der gekneteten oder gewalzten Legierung ist für das Verfahren wichtig. Eine zu große Stärke begünstigt die Unterhöhlung, die schließlich zu der Möglichkeit von Kurzschlüssen führt. Eine zu geringe Stärke kann Handhabungsprobleme bei der Fertigung herbeiführen. Eine Stärke von 0,0038 bis 0.0OM cm. vorzugsweise 0.005 cm (0,0015 bis 0,0025 bzw. 0,002 Mils) wurde benutzt (Unterhöhung ist in der Leiterplatten- und der Photoverfahrenstechnik bekannt).

Der zweite Verfahrensschritt umfaßt die Herstellung der Rohlinge und das Stanzen des Rohmaterials. Die Herstellung der Rohlinge ermöglicht die leichte Handhabung der gekneteten oder gewalzten Legierung, indem das Material einfach in die für das Verfahren notwendige Größe geschnitten wird. Mit dem Stanzen werden Löcher für Werkzeuge im Material erzeugt, so daß eine weitere Verarbeitung und Ausrichtung möglich ist

Im dritten Verfahrensschritt werden herkömmliche photographische Techniken benutzt um die Verbindungselemente herzustellen. Das Verfahren ist einge hend auf den Seiten 1—5 bis 1 — 17, insbesondere in Fig.7b auf Seite 1 — 11 des »Handbook of Electronic Packaging«, herausgegeben von Charles A. Harper. Copyright 1969, McGraw-Hill, Inc. beschrieben.

Die gewünschte Form, Anzahl und der gegenseitige Abstand der Kontaktplättchen (drei sind in F i g. 4 als 12Λ, 12ß und 12C gezeigt) werden in Gestalt eines Kontaktmusters oder einer Maske erzeugt wobei eine genaue Ausrichtung mit Hilfe der gestanzten Löcher erfolgt Eine negative Maske wird bevorzugt, es kann jedoch auch eine positive sein. Nachdem die gewünschten Kontaktzonen im Photoüberzug mit photographischen Mitteln festgelegt sind, werden die wirklichen

Verbindungselemente durch Überziehen mit einer Lage Nickel, auf die unverzüglich der Überzug einer Lage von Gold folgt, geschaffen, wobei jede Lage eine Stärke von 5 bis 6μπι hat. Wie bekannt ist, müssen die zwei Überzüge in einer sehr kurzen Zeit gebildet werden, um die Oxydation der Metalle zu verhindern. Wenn überdies Nickel als Rohstoff benutzt wird, auf dem die gewünschten Kontakte gebildet werden, ist nur ein Überziehen mit Gckl notwendig. Goldkontakte werden weiterhin bevorzugt, weil Gold gewöhnlich das Leiterbahnmaterial ist, das oben beschrieben wurde. Daher ergibt sich durch Leiterbahnen aus Gold auf der Leiterplatte, durch Goldkontakte und durch Leitungen aus Gold auf der Mikroschaltung (Gold-Gold-Gold) ein sehr kompatibles Kontaktschema.

Der vierte Verfahrensschritt besteht in der Erhitzung und Abkühlung der photographisch bearbeiteten Einheit, um die Metallkontakte weicher und weniger spröde zu machen, d. h. im Glühen. Ein flacher Kontakt, beispielsweise für ein Kontaktsystem, das dem in F i g. 3 gezeigten ähnlich ist, wo die Leiterbahnen im wesentlichen planparallel sind, braucht nicht notwendigerweise einem Glühvorgang ausgesetzt zu werden, aber dies wird bevorzugt. Wo ein Kontaktsystem benutzt wird. das dem in Fig. 5 gezeigten ähnlich ist, d.h. eine abgestufte Anordnung, ist das Glühverfahren nötig. Dies ist noch notwendiger, wenn die Kontakte, wie in der bevorzugten Ausführungsform, Nickel unter Gold sind. Die Glühtemperatur sollte für eine Stunde zwischen 400 und 600° C liegen und vorzugsweise 500° C sein. Der Schritt 4 schließt auch die Verformung der geglühten Einheit in die gewünschte Gestalt, z. B. in eine stufenförmige, ein. Die Verformung ist herkömmlichen Methoden ähnlich, wobei die geglühte Einheit nur über eine Werkzeugform gelegt und Druck mit einer Einrichtung ausgeübt wird, um die geglühte Einheit in die Gestalt der Werkzeugform zu bringen.

Die geglühte und geformte Einheit oder die geglühte Einheit, je nach den Verhältnissen, wird dann einer Reinigung, einer teilweisen Ätzung und der Auftragung einer Grundierung Mi! der der Metallkontaktseite entgegengesetzten Seite des Materials unterworfen. Die teilweise Ätzung beeinflußt die monomolekularen -, Schichten des Materials für die Erzeugung einer gereinigten Oberfläche, auf die das elastomere Material aufgebracht wird. Nachdem die Oberfläche gereingt und grundiert ist, wird die Einheit in eine Werkzeugform eingefügt, die in einer herkömmlichen Umfüllformma-

in schine angebracht ist. Das elastomere Material wird dann durch Spritzen auf die gewünschten Bereiche aufgetragen. Das elastomere Material wird längs der Kontakte, aber auf der diesen gegenüberliegenden Seite, aufgebracht. Die Einheit wird anschließend einer

r, Teilverfestigung in der Umfüllformmaschine unterworfen. Nach der Teilverfestigung wird die gesamte Einheit einem Nachaufheizen unterworfen, um eine endgültige Verfestigung zu erhalten und um irgendwelche Verfestigungsmittel, katalytische Nebenprodukte usw. /u

:ii verdampfen, damit die optimalen tigenschaftcn des elastomeren Materials erhalten werden.

Der letzte Schritt besteht in der Entfernung des bloßliegenden, d. h. nicht mil Gold bedeckten Rohmate rials. Dies wird durch Sprühätzen erreicht und

_>) ermöglicht die Entfernung von allem bloßliegenden Rohmaterial, ohne die Kontakte oder das elastomere Material zu beeinflussen. Die Einheit wird natürlich nach der Ätzung in Übereinstimmung mit der Zeichnung gerichtet.

to Während bevorzugte Ausfühningsformen beschrieben und dargestellt wurden, ist es den Fachkundigen klar, daß viele Änderungen und Abwandlungen ohne Abweichung von den allgemeineren Gesichtspunkten getroffen werden können. Beispielsweise können zwei

ti Kontaktsysteme auf einander entgegengesetzten Seiten der Leiterplatten angeordnet und durch gemeinsame Einrichtungen befestigt sein: oder es kann eine Reihe von Kontaktsystemen benutzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Kontaktvorrichtung für die Erzeugung einer lösbaren, elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Enden von auf zwei verschiedenen Trägern angeordneten Leiterbahnen, wobei jeweils an zwei auf den verschiedenen Trägern angeordneten Enden der Leiterbahnen metallische Kontaktbahnen angedrückt sind, die auf der Außenfläche eines elastischen Formkörpers haftend angeordnet sind, über den der Anpreßdruck auf die Kontaktbahnen ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnen als gewellte Kontaktplättchen (12) ausgebildet sind, die auf einer Seite des elastischen Formkörpers (10) angebracht sind, dessen gegenüberliegende Seite an einem den Kontaktdruck erzeugenden Rahmen (22) anliegt, und daß einer der Träger eine Mikroschaltung (18) aufweist und zusammen mit dem elastischen Formkörper (10) mittels des Rahmens (22) lösbar an dem als gedruckte Leiterplatte (14) ausgebildeten zweiten Träger befestigt ist.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (22) einen offenen Kanal (32) aufweist, in den der elastische Formkörper (10) auf seiner den Kontaktplättchen (12) abgewandten Seite mit entspnechenden Vorsprüngen eingesetzt ist

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (16, 20) der Mikroschaltung (18) und der gedruckten Leiterplatte (14) in der gleichen Ebene angeordnet sind.

4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ö: . Leiterbahnen (16, 20) der Mikroschaltung (18) und der gedruckten Leiterplatte (14) in gegeneinander versetzten Ebenen angeordnet sind.

5. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroschaltung (18) in einer Offnung(17)der Leiterplatte(14) angeordnet ist.

6. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (14/ mit einer Erdungsplatte (IS) auf der einen Seite versehen ist und daß die Mikroschaltung (18) mit einem wärmeleitenden Überzug gegen die Erdungsplatte (IS) angedrückt ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall, das eine schwach federnde Charakteristik und eine mittlere Fließfestigkeit aufweist, einem Photoverfahren zur Bildung der Kontakte unterworfen wird, daß ein elastomeres Trägermaterial zur Ausbildung des elastischen Formkörpers (10) bei über Raumtemperatur liegender Temperatur auf das nach dem Photoverfahren gemäß einem hergestellten Muster bearbeitete Metall aufgebracht wird, daß das aufgebrachte Trägermaterial und das Metall mittels Erhitzung bei über Raumtemperatur liegender Temperatur entgast werden und daß das entgaste Trägermaterial und das Metall für die Beseitigung überschüssigen Materials geätzt werden, wobei die am eliistomeren Trägermaterial befestigten metallischen Kontaktplättchen (12) übrig bleiben.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bearbeitung durch das Photoverfahren das Metall in einem Schritt zur Herstellung einer Formänderungsfähigkeit geglüht wird und daß das so bearbeitete Metall in eine gewünschte Form gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall eine Stärke von 0,00254 bis 0,00762 mm (0,001 bis 0,003 Inch) und vorzugsweise 0,0508 mm (0,002 Inch) hat

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dus Ätzen mit Gold als Abdeckmittel vor sich geht.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoverfahren folgende Schritte aufweist:

a) Reinigung des M etalls,

Aufbringung von Abdeckmittel auf das Metall, Aufbringung eines Kontaktmusters in Verbindung mit dem Abdeckmittel, Oberziehen eines Metalls oder von Metallen nach dem Kontaktmuster, wobei die Metalle aus der Gruppe Nickel, Gold oder/und einer Legierung daraus bestehen. Entfernung des Überzugsmittels gemäß dem Muster,

Ätzen des übrig bleibenden Metalls zur Reinigung und

Grundieren des nach Teilätzung verbleibenden Metalls.

b) c)