DE2757811A1

DE2757811A1 - Printplattenaufbau

Info

Publication number: DE2757811A1
Application number: DE19772757811
Authority: DE
Inventors: Yoshinao Hirose; Yoshiaki Udagawa; Haruhiko Yamamoto
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1978-07-13
Also published as: DE2757811C2; JPS5625799B2; US4158220A; JPS5384171A

Description

BLUMBACH · WESER . SERGEN · KRAMER PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UNO WIESBADEN

Patentconsult RadedcestraSe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger StraBe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Palentconsult

Fujitsu Limited 77/8768

1015» Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Japan

Printplattenaufbau

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Printplattenaufbau gemäß Oberbegriff dee Anspruchs 1, der insbesondere bei Komputern einsetzbar ist. (Als Printplatte wird bekanntlieh eine eine gedruckte Schaltung tragende Platte bezeichnet).

809828/0627

: ■. Kramer MpL-Ing.. W. WMr Dipl.-*hys. Or. r#r. mt · P. Hirtdi Dipl.-Ing. · H. ·. fcehm DIpI₁-ClMm. Or. phil. nal. Wlwbdwt: f.β.MumbediDipt-Ing.. ·.targwiOipl-m» OrJur. · 6.Zwirne*DipMog.Oipl.-W.-tao.

In den letzten Jahren ist die Größe von Komputer anlagen beträchtlich geworden. Deshalb reichen herkömmliche ICs (integrierte Schaltungen) und LSI's (hochgradig integrierte Schaltungen) zum Aufbau einer jeden Einheit von Logikschaltungen, die in einer Großkomputeranlage verwendet werden, nicht aus. Ein LSI mit einer großen Anzahl von Verknüpfungsschaltungen, wie ein Ultra-LSI, eignet sich sehr gut zum Aufbau einer jeden Logikschaltungseinheit, die in solchen Großkomputeranlagen verwendet wird. Bei einer Großkomputeranlage, die aufgebaut wird, indem eine große Anzahl von Ultra-LSI's auf Printplatten montiert wird muß eine effiziente Printplattenkonstruktion verwendet werden.

Im Stand der Technik gibt es zwei verschiedene Arten von Printplattenkonstruktionen. Erstens die sogenannte Gestellprintplattenkonstruktion und zweitens die in der US-PS 3 903 beschriebene Printplattenkonstruktion. Die erwähnten beiden Printplattenkonstruktionen besitzen jedoch folgende Mangel. Die Gestell-Konstruktion weist den Mangel auf, daß die Gesamtzahl der auf eine Seite einer jeden Printplatte gedruckten E/A-(Eingang/Ausgang-)Anschlußstifte sehr klein ist im Vergleich zur Gesamtzahl der Verknüpfungsschaltungen, die in den Ultra- LSI 's enthalten sind, die auf jeder Printplatte montiert sind. Die Konstruktion gemäß US-PS 3 903 404 überwindet zwar den Mangel der genannten Gestellkonstruktion,weist jedoch den Mangel auf, daß die Gesamtlänge der Verbindungsdrähte, die

809828/06 2 7

auf eine Printplatte montierte Ultra-LSI's mit auf eine andere Printplatte montierten entsprechenden Ultra-LSI's elektrisch verbinden, extrem erhöht ist.

Erwünscht ist deshalb eine Printplattenkonstruktion, die

(1) eine große Anzahl von E/A-Anschlußstiften entsprechend der Gesamtzahl der Verknüpfungsschaltungen umfaßt;

(2) die Gesamtlänge der Verbindungsdrähte minimal macht;

(3) die Impedanz der Energiezuführungsvorrichtung verringert; und

eine leichte Wartung der Printplatten ermöglicht.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Printplatt enaufbau zu schaffen, der gleichzeitig die obigen Punkte (1) bis (4) erfüllen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

?ig. 1 eine Perspektivansicht eines Printplattenstapels, der bei einem erfindungsgemäBen Printplattenaufbau verwendet wird;

Fig. 2A und 2B Querschnittsansichten längs der Linie 2-2 der

^1| 809828/0627

Fig. 3 eine Perspektivansicht des in Fig. 1 gezeigten Print- plattenaufbaus, jedoch mit einer Abänderung der in Fig. 1 gezeigten Grundplatte 12;

Fig. 4A und 4B Querschnittsansichten längs der Linie 4A-4A bzw. der Linie 4B-4B der Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer modifizierten Befestigungsvorrichtung zum Verbinden beispielsweise eines zweitens Pfostens 13-2 der Fig. 4A mit einer zweiten Leiterplatte 31-2 der Fig. 4A, gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Perspektivansicht einer geschichteten Leiterplatte 31 der Fig. 3t die mit Zuleitungsanschlüssen versehen ist, gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 7 schematisch die Anordnung eines Stapels 11 (Fig. 1) und einer Energiequelle 62-1 (Fig.6) gemäß vorliegen der Erfindung;

Fig. 8 eine Teilquerschnittsansicht einer geschichteten Leiterplatte 31 (Fig. 7) und der ersten Energiequelle 62-1 (Fig. 7);

Fig. 9A bis 9F schematisch verschiedene Anordnungen dreier Printplattenstapel zusammen mit drei Energiequellen;

Fig. 1OA eine Draufsicht auf eine Anordnung von drei Stapeln 11-1, 11-2 und 11-3, die auf einer geschichteten Leiterplatte 91 montiert sind;

Fig. 1OB eine Vorderansicht der in Fig. 1OA gezeigten Anordnung, gesehen in Richtung des Pfeils 1OB in Fig. 1OA; und

Fig. 11 eine vergrößerte Teilperspektivansicht eines Pfostens längs der Linie 11-11 der Fig. 1OA.

809828/0627

Pig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Printplattenstapels, der bei einer erfindungsgemäßen Printplattenkonstruktion verwendet wird. In Fig. 1 ist ein Printplattenstapel 11 auf einer Grundplatte 12 angeordnet. Der Stapel 11 umfaßt 4 Pfosten 15-1 bis 13-4. Die Pfosten 13-2 und 13-3 tragen eine Mutterplatte 14-1; die Pfosten 13-3 und 13-4 tragen eine Mutterplatte 14-2; und die Pfosten 13-4 und 13-1 tragen eine Mutterplatte 14-3. Jede der Mutterplatten 14-1 bis 14-3 besitzt eine Vielzahl von E/A-(Eingang/Ausgang- Verbindungsstücken. In Fig. 1 sind lediglich E/A-Verbindungsstücke 15-2 und 15-3 gezeigt. Eine Printplatte 16 wird in Richtung des Pfeils A bewegt und in die entsprechenden drei E/A-Verbindungsstücke eingeschoben« wobei jedes der drei E/A-Verbindungsstücke an der entsprechenden der Mutterplatten 14-1 bis 14-3 befestigt ist. Die Platte 16 besitzt E/A-Stifte 17-1» 17-2 und 17-3, die auf ihre drei Umfangsbereiche gedruckt sind. Jeder gedruckte E/A-Anschlußstift ist mit dem entsprechenden Anschlußstift eines freiliegenden LSI-Chips oder eines LSI-Gehäuses 18 verbunden. Venn eine bestimmte Platte 16 in die drei entsprechenden E/A-Verbindungsstücke 15-2, 15-3, 15-1 (Fig. 10A) eingeschoben ist, ist jeder der gedruckten E/A-Verbindungsstifte elektrisch mit einem entsprechenden E/A-Kontakt verbunden. In jedem E/A-Verbindungsstück wird eine große Anzahl von E/A-Kontakten gehalten. Die Karte 16 kann auch in Richtung des Pfeile B bewegt und dann aus dem Stapel 11 herausgenommen werden. Man beachte, das bei der bekannten Printplattenkonstruktion de« Gestelltyps

809828/0627

die sogenannte Rückwand lediglich in einer Ebene angeordnet ist, die derjenigen Ebene entspricht, in welcher die Mutterplatte 14-2 (Pig. 1) angeordnet ist. Polglich können auf der Karte 16 (Fig. 1) lediglich die gedruckten E/A-Stifte 17-2 (Fig. 1) angebracht werden; deshalb kann auf der Platte ein Ultra-LSI-Gehäuse mit einer großen Anzahl von Anschlußstiften nicht montiert werden. Im Gegensatz dazu können bei der vorliegenden Erfindung, da zusätzliche E/A-Verbindungsstücke sowohl an der Mutterplatte 14-1 als auch an der Mutterplatte 14-3 (Fig. 1) befestigt sind, darüberhinaus gedruckte E/A-Anechlußstifte 17-1 und 17-3 angebracht werden. Somit können auf der Platte Ultra-LSI-Gehäuse mit einer großen Anzahl von Anschlußstiften montiert werden. Man beachte auch, daß bei der Printplattenkonstruktion gemäß US-PS 3 9o3 404,da Platten horizontal längs einer einzigen flachen Ebene angeordnet sind, die Gesamtlänge der Leitungsdrähte, die ein.auf einer Platte montiertes LSI mit einem auf einer anderen Platte montierten, damit zusammenarbeitenden LSI elektrisch verbinden, extrem lang wird. Dagegen kann bei der vorliegenden Erfindung, da die Platten 16 zur Bildung des Stapels 11 übereinander geschichtet sind, die Gesamtlänge der Leitungsdrähte im Vergleich zur Konstruktion gemäß genanntem US-PS verringert werden. Im erfindungsgemäßen Stapel 11 sind die Verbindungsdrähte durch ein leitendes Muster gebildet, das auf die Innenseite der Mutterplatten 14-1 bis 14-3 (Fig. 1) gedruckt ist. Man beachte ferner, daß die Pfosten 13-1 bis 13-4 bei der vorliegenden

809828/0627

Erfindung gleichzeitig als Haltepfosten zum Halten der einzelnen Mutterplatten (14-1 bis 14-3) und als Energiezuführungsvorrichtung dienen. Folglich sind die Pfosten 14-1 bis 14-3 aus einem leitenden Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt. Da die Querschnittsfläche eines Jeden Pfostens sehr groß ist, ist die Impedanz der Energiezuführungsvorrichtung offensichtlich beträchtlich verringert. Die als Energieversorgungsvorrichtung wirkenden Pfosten 14-1 bis 14-3 können mit einer zugehörigen (nicht gezeigten) Energiequelle mit Hilfe geeigneter (nicht gezeigter) Verbindungsstücke elektrisch verbunden sein. Solche geeigneten Verbindungsstücke gemäß der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend erläutert.

In Pig. 1 kann jedes E/A-Verbindungsstück (15-2, 15-3) aus einem flexiblen Verbindungsstück bestehen oder aus einem bekannten Verbindungsstück mit Einschubkraft Null· Am meisten ist jedoch die Verwendung eines Verbindungsstückes mit Einschubkraft Null vorzuziehen.

Fig. 2A und 2B zeigen Querschnittsansichten längs der Linie 2-2 der Fig. 1, die den Aufbau des E/A-Verbindungsstückes «eigen, das die Form eines Verbindungsstücks mit Einschubkraft Null aufweist. In Fig. 2A bezeichnet die Bezugsziffer 21 ein Gehäuse des E/A-Verbindungsstücks. Das Gehäuse 21 hält in starrer Weise ein Paar E/A-Kontakte 22-1 und 22-2. In dieser Figur stoßen die E/A-Kontakte 22-1 und 22-2 gegen

809828/0627

ein Nockenglied 23» und zwar an dessen Enden entlang deren Hauptachse, und werden nach außen gebogen. In diesen Fall kommen die gedruckten E/A-Anschlußstifte 17-3 nicht in Berührung mit diesen E/A-Kontakten und die Platte 16 kann längs einer Führungsnut 24 frei in das Gehäuse 21 eingeschoben werden. Wenn die Platte 16 in das Gehäuse 21 eingeschoben ist, wird das Nockenglied bezüglich seines Mittelpunktes um 90° gedreht, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. In diesem Fall werden die E/A-Kontakte 22-1 und 22-2 nicht nach außen gedrängt und gebogen, und sie können deshalb in Berührung mit den gedruckten E/A-Anschlußstiften 17-3 gebracht werden. Um die Platte 16 aus dem E/A-Verbindungsstück zu entfernen, kann das Nockenglied 23 wieder um einen Winkel von 90° gedreht werden, um die E/A-Kontakte 22-1 und 22-2 nach außen zu biegen. Das Nockenglied 23 läßt sich manuell drehen mit Hilfe eines Hebels 25 (der nur in Fig. 1, nicht in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist).

In Fig. 1 können die Pfosten 13-1 bis 13-4, die als Energieversorgungsvorrichtung wirken, über eine geeignete (nicht gezeigte) Verbindungsvorrichtung mit einer zugehörigen (nicht gezeigten) Energiequelle verbunden werden. Die geeignete Verbindungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig. 3 beschrieben.

809828/0627

In Pig. 3 ist der Printplattenstapel 11 auf einer geschichteten Leiterplatte 31 montiert, die eine erste Leiterplatte 31-1, eine zweite Leiterplatte 31-2 und eine dritte Leiterplatte 31-3 aufweist. Zwischen den Platten 31-1 und 31-2 und zwischen den Platten 31-2 und 31-3 befindet sich je eine Isolierschicht. Die erste Leiterplatte 31-1 ist mit einer ersten (nicht gezeigten) Energiequelle von beispielsweise -5»2V verbunden; die zweite Leiterplatte 31-2 ist mit einer (nicht gezeigten) zweiten Energiequelle mit beispielsweise -2V verbunden; und die dritte Leiterplatte 31-1 ist geerdet. Venn der erste, zweite und dritte Posten 13-1» 13-2 bzw. 135-3 auf die Potentialwerte von beispielsweise -5» 2V₁ -2V bzw. Erde gesetzt werden, dann sind diese drei Pfosten 13-1» 13-2 und 13-3 direkt mit der ersten, zweiten bzw. dritten Leiterplatte 31-1, 31-2 bzw. 31-3 verbunden.

In den Fig. 4A und 4B, bei -denen es sich um Querschnittansichten längs der Linie 4A-4A und längs der Linie 4B-4B der Fig. 3 handelt, ist der Aufbau zur Durchführung der erwähnten Verbindung zwischen jedem Pfosten und seiner entsprechenden Leiterplatte erläutert. Die Leiterplatten 31-1, 31-2 und 31-3 sind unter Zwischenlegen von Isolierschichten 41-1 und 41-2 übereinander geschichtet. Die Isolierschichten können aus Klebstoff hergestellt sein, der aus einem Epoxyharz oder Glas-Epoxyharz besteht. In der zweiten und der dritten Leiterplatte 41-1 und 41-3 ist eine Durchbohrung 42 gebildet, aufgrund derer der erste Pfosten 13-1 elektrisch und starr mit

809828/0627

der ersten Leiterplatte 31-I verbunden ist. Gleichermaßen sind in den Platten 31-1 und 31-3 Durchbohrungen 43 bzw.

44 gebildet, aufgrund welcher der zweite Pfosten 13-2 elektrisch und starr mit der zweiten Platte 31-2 verbunden ist. In den Platten 31-1 und 31-2 ist eine weitere Durchbohrung

45 gebildet, aufgrund welcher der dritte Pfosten 13-I elektrisch und starr mit der dritten Platte 31-3 verbunden ist. 46-1, 46-2 und 46-3 sind'Spannbolzen, und 47-1, 47-2 und 47-3 bezeichnen Führungsstifte, die benutzt werden, um den Positioniervorgang der Pfosten 13-I bis 13-3 zu erleichtern. Folglich wird eine Spannung (-5»2V) von der ersten Energiequelle an den ersten Pfosten I3-I angelegt; eine Spannung (-2V) von der zweiten Energiequelle wird an den zweiten Pfosten 13-2 angelegt; und der dritte Pfosten 13-3 ist geerdet.

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer modifizierten Befestigungsvorrichtung zum Verbinden beispielsweise des Pfostens 13-2 mit der zweiten Leiterplatte 31-2 der Fig. 4A. In Fig. 5 besitzt ein zweiter pfosten 13-2¹ an seinem Fußende einen L-förmigen Schenkel 51. Der Schenkel 51 ist mit Hilfe einer flutter und eines Bolzens 52 elektrisch und starr mit der zweiten Leiterplatte 31-2 verbunden.

Fig. 6 zeigt eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen geschichteten Leiterplatten 31 der Fig. 3« die mit Zuleitungsanschlüssen verbunden sind. Ein erster Zuleitungsan-

809828/0627

echluß 61-1 ist an der ersten Leiterplatte 31-1 befestigt. Gleichermafien sind ein zweiter Zuleitungsanschlufi 61-2 und ein dritter Zuleitungsanschluß 61-3 an der zweiten Leiterplatte 31-2 bzw. der dritten Leiterplatte 31-3 befestigt. Eine erste Energiequelle 62-1 und eine zweite Energiequelle 62-2 sind über die Zuleitungsanschlüsse 61-1 bzw. 61-2 mit der ersten bzw. zweiten Leiterplatte 31-1 bzw. 31-2 verbunden.

Die Energiequellen 62-1 und 62-2 können von den geschichteten Leiterplatten 31 entfernt angeordnet sein,wie es Pig. 6 zeigt. Es ist jedoch erwünscht, die Energiequellen dicht bei den Platten 31 anzuordnen, um die Gesamtabmessungen des Komputeraufbaus zu verringern.

Fig. 7 zeigt schematisch die Anordnung des Stapels 11 (Fig.1) und einer der Energiequellen (62-1, 62-2; Fig.6). In Fig. 7 ist die Energiequelle 62-1 sehr dicht bei den geschichteten Leiterplatten 31 (siehe Fig. 3) angeordnet. Mit anderen Worten, die Energiequelle 62-1 und die Platten 31 sind als ein Körper konstruiert. Die zweite Energiequelle 62-2 kann in der gleichen Weise angeordnet werden, wie sie in dieser Figur gezeigt ist. Die erste Energiequelle 62-1 ist mit der ersten Leiterplatte 31-1 der geschichteten Leiterplatten 31 elektrisch und starr verbunden. Die Verbindung zwischen der Energiequelle 62-1 und der ersten Leiterplatte 31-1 wird der Fig. 8 beschrieben.

809828/0627

Fig. 8 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht, gemäß der die Ausgangsspannung V von der ersten Energiequelle 62-1 der ersten Leiterplatte 31-1 über einen Zuleitungsanschluß 81 augeführt wird, der beispielsweise L-förmig ist. Der Zuleitungsanschluß 81 ist mit Hilfe einer Mutter und einer Schraube 82 elektrisch und starr mit der ersten Leiterplatte 31-1 verbunden. Es ist zu bevorzugen, die Berührungsflächen von Leiterplatte 31-1 und Zuleitungsanschluß 82 mit einer chemischen Substanz zu beschichten, um diese Teile vor einer Oxydation durch Luft zu schützen, und auch die bereits vorhandenen oxydierten Schichten von den Berührungsoberflächen zu entfernen. Die chemische Substanz sollte auch auf die in den Fig. 4A, 4B und 5 gezeigten entsprechenden Berührungsoberflächen aufgetragen werden.

In einem Großkomputersystem werden zwei oder mehr verschiedene Frintplattenstapel und auch zwei oder mehr verschiedene Energiequellen benötigt. Die Fig. 9A bis 9F zeigen scheaatisch Beispiele verschiedener Anordnungen von drei Printplattenstapeln zusammen mit drei Energiequellen. In den Fig. 9A bis 9F kennzeichnen Bezugsziffern 11-1, 11-2 und 11-3 einen ersten, zweiten bzw. dritten Stapel; 62-1, 62-2 und 62-3 kennzeich nen eine erste, eine zweite bzw. eine dritte Energiequelle. Diese Teile 11-1 bis 11-3 und 62-1 bis 62-3 sind auf und unter der geschichteten Leiterplatte 91 angeordnet, die der zuvor beschriebenen geschichteten Leiterplatte 31 entspricht.

809828/0627

Die geschichtete Leiterplatte 91 kann eine erste, eine zweite und eine dritte Leiterplatte sowie eine Erdungsleiterplatte aufweisen, ferner zwischen diese gefügte Isolierschichten. Bei der Anordnung gemäß Fig. 9£ sind zwei verschiedene geschichtete Leiterplatten 91 und 91* vorgesehen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 9F ist die dritte Energiequelle 62-3 in zwei kleine Energiequellen 92-1 und 92-2 unterteilt. Sie kleinen Energiequellen 92-1 und 92-2 sind in den Stapeln 11-1 bzw. 11-3 untergebracht.

Es ist zu bevorzugen, die drei Stapel 11-1 bis 11-3 derart anzuordnen, daß sich zwei benachbarte Stapel in einem Winkel von etwa 90° gegenüberstehen,wie es in Fig. 1OA gezeigt ist. Fig. 1OA ist eine Draufsicht auf die auf die geschichtete Leiterplatte 91 montierte Anordnung der drei Stapel 11-1, 11-2 und 11-3, wobei die Abdeckplatten (siehe Abdeckplatte 101 in Fig. 1) von den einzelnen Stapeln Je abgenommen sind. Fig. 1OB ist eine Vorderansicht sowohl der Stapel als auch der Energiequellen, und zwar aus der Richtung des Pfeils 1OB der Fig. 1OA gesehen. Die in Fig. 1OA mit 11-1, 11-2, 11-3, 13-1t 13-2, 13-3, 14-1, 14-2, 14-3,15-2, 15-3 und 16 bezeichneten Teile sind bereits zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden. Das E/A-Verbindungsstück 15-1 in Fig. 1OA ist in Fig.1 nicht gezeigt. Die Kuttern und Schrauben 82 (Fig.8) verbinden die geschichteten Leiterplatten 31 elektrisch und starr mit der entsprechenden Energiequelle 62-1 (Fig. 1OB). Vie Fig. 1OA zeigt, geschieht das Einschieben der Platte 16 in den Stapel

809828/0627

11-1 in Richtung des Pfeils A und das Herausnehmen der Platte 16 aus dem Stapel in Richtung des Pfeils B unter einem Winkel von etwa 4-5° gegenüber der Seite der Platte 91. Der Vorteil der in Fig. 1OA gezeigten Anordnung besteht darin, daß die Wartung dieser Stapel sehr leicht ausgeführt werden kann, da Jede der Kutterplatten (14-1, 14-2 ...) vor sich einen weiten Raum besitzt (der in Pig. 1OA schematisch durch die gestrichelte Linie S festgelegt ist). Eine Bedienungsperson kann beim Reparieren oder erneuten Aufbauen des Stapels unter Ausnutzung des weiten Raums S Werkzeuge mit viel Freiheit handhaben. Ferner besitzt die in Fig. 1OA gezeigte Anordnung den Vorteil, daß Verbindungsdrähte zur elektrischen Verbindung zweier benachbarter Stapel, beispielsweise der Stapel 11-2 und 11-3,mittels Hilfssteckera 102 (die auch in den Fig. 1OB und 1 gezeigt sind) zwischen diesen Stapeln verlegt werden können, wobei sie eine minimale Weglänge zwischen diesen bilden. Die Verbindungsdrähte sind in Fig. 1OA mit 103 und 103' gekennzeichnet.

Wie zuvor erwähnt, sind bei einem Großkomputersyst em verschiedene Arten von Energiequellen erforderlich. Erstens werden oft in einem solchen Großkomputersystem Haupt- und Nebenenergiequellen benötigt. Gewöhnlich wird die Hauptenergiequelle während des Betriebs des Komputersystems kontinuierlich aktiviert. In diesem Fall kann beispielsweise die erste Energiequelle 62-1 als Hauptenergiequelle dienen, und die zweite Energiequelle 62-2 kann als Nebenenergiequelle benutzt werden (Fig. 10B). Zweitens ist es erforderlich, vier oder mehr unterschiedliche Arten von

809828/0627

Energiequellen zu -verwenden,beispielsweise vier Energiequellen nit den Spannungen -5,27, -27, +27 bzw. +5,27. In diesem Fall besitzt die geschichtete Leiterplatte eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Leiterplatte mit den Spannungen -5,27, -27, +27, +5*27 bzw. Erde. Folglich werden der erste, zweite, dritte und vierte Pfosten 13-1, 13-2, 13-3 bzw. 13-4- ait Spannungen von beispielsweise -5*27, -27, 4-27, +5»27 bzw. Erde beaufschlagt. Folglich miß irgendeiner der Pfosten mit 2 unterschiedlichen Spannungwerten beaufschlagt werden, um die Spannung von + 5»27 in den Stapel zu bringen.

Fig.11 zeigt eine vergrößerte Teilperspektivansicht eines Pfosten längs der Linie 11-11 der Fig. 1OA. Der Pfosten wird mit 2 unterschiedlichen Spannungswerten beaufschlagt. In Fig. ist ein Pfosten 13-4· in 2 Pfosten 111 und 112 unterteilt. Diese Pfosten 111 und 112 sind mit Hilfe einer Isolierschicht elektrisch getrennt. Der Pfosten 111 wird mit einem Spannungswert 7^, beispielsweise Erde, beaufschlagt, und der Pfosten 112 wird mit einem anderen Spannungswert 7~ beaufschlagt, beispielsweise +5*27. Die Spannung 7^ des Pfostens 111 wird mittels leitenden Paßschrauben 115 und 115' auf Leitermuster 114 und 114' geführt, die auf eine Schicht einer Mutterplatte 14-3* gedruckt sind. Die Spannung 7g des Pfostens 112 wird mittels leitender Paßschrauben 117 und 117* auf Leitungsmuster 116 und 116* geführt, die auf die andere Schicht der !futterplatte 14-3' gedruckt sind· Die Leitungsmuster 114,

809828/0627

114', 116 und 116' sind elektrisch mit den entsprechenden E/A-Kontakten (in Fig.11 nicht gezeigt, jedoch in den Pig. 2A und 2B als Teile 22-1 und 22-2 gezeigt) des entsprechenden E/A-Verbindungsstücks (in Fig. 11 nicht gezeigt, jedoch in den Fig. 1, 2 und 1OA als das mit 15-3 bezeichnete Teil gezeigt) verbunden. Es sei bemerkt, daß die Mutterplatte 14-3' außerdem eine große Anzahl (nicht gezeigte) Leitungsmuster aufweist, um ein LSI auf einer Platte 16 mit dem entsprechenden LSI auf einer anderen Platte 16 elektrisch zu verbinden. Die vorausgehende Erläuterung ist bezüglich lediglich eines der Pfosten und auch nur bezüglich einer der Mutterplatten gegeben worden. Die anderen Pfosten und die anderen Mutterplatten können jedoch ebenfalls einen Aufbau aufweisen, welcher demjenigen des zuvor beschriebenen Pfostens und der zuvor beschriebenen Mutterplatte ähnlich ist.

Gemäß Fig. 10A sind drei Mutterplatten 14-1 bis 14-3 je an einer von drei Seiten des Stapels 11-1 befestigt. Venn jedoch auf jeder Platte 16 eine kleine Anzahl LSI-Gehäuse oder Ultra-LSI-Gehäuse montiert ist, braucht man die gedruckten E/A-Anßchlußstifte 17-1 und 17-3 nicht zu benutzen,da es ausreicht, lediglich die gedruckten E/A-Anschlußstifte 17-2 zu verwenden. In diesem Fall können die Mutterplatten 14-1 und 14-3 je durch gewöhnliche Platten ersetzt werden. Ferner werden die E/A-Verbindungsstücke 15-1 und 15-3 je durch gewöhnliche Führungsschienen mit Nuten zum gleitenden Tragen der Umfangsteile der Platten ersetzt. Venn auf jeder Platte 16 nur relativ wenige

809828/0627

LSI-Gehäuse oder Ultra-LSI-Gehäuse montiert sind, reicht es aus, irgendeine der drei gedruckten E/A-Anschlußstiftgruppen 17-1 bis 17-3 zu verwenden. Gleichzeitig reicht es auch aus, irgendeine der entsprechenden Kutterplatten 14-1 bis 14-3 zu benutzen. In allen Fällen sind die in den Stapel 11-1 (11-2, 11-3) eingefügten Platten 16 durch drei Wände eingeschlossen, bei denen es sich um Mutterplatten oder gewöhnliche Platten handelt. Folglich kann Warmluft im Stapel, die durch wärmeabfuhr von den LSI-Gehäusen oder den Ultra-LSI-Gehäusen erzeugt wird, nicht leicht aus dem Stapel entfernt werden. Aufgrund dieses Problems kann die erfindungsgemäße Printplattenkonstruktion irgendeine geeignete Vorrichtung zum Kühlen des Stapels erforderlich machen. Die Kühlungsvorrichtung kann eine Schicht mit hohem Wärmeleitfähigkeitsgrad aufweisen, wie eine Keramikplatte und die sogenannte Kaltplatte. In diesem Fall muß in jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Platten 16 im Stapel ein Luftstrom erzeugt werden. Wenn gemäß Fig. 1OA lediglich 2 Mutterplatten 14-1 und 14-3 an je einer von zwei Seiten des Stapels 11-1 befestigt sind, oder wenn lediglich zwei gewöhnliche Platten durch die beiden Hutterplatten 14-1 und 14-3 ersetzt sind, kann für den Printplattenaufbau ein herkömmlicher Kühlprozess verwendet werden, der einen Luftstrom umfaßt, der von einer Öffnung des Stapels 11-1 su einer anderen Öffnung dieses Stapels verläuft.

Aus der vorausgehenden Beschreibung kann man viele Vorteile des erfindungsgemäßen Printplattenaufbaus entnehmen, die in

809828/0627

den folgenden Punkten 1 bis 8 genannt sind.

(1) In jedem der Stapel kann die Gesamtlänge der Verbindungsdrähte zum Verbinden bestimmter LSI's auf einer Printplatte mit den entsprechenden LSI's auf einer anderen Printplatte mit Hilfe der Mutterplatten extrem reduziert werden.

(2) Aufgrund des Vorhandenseins der E/A-Verbindungsstücke, die mit wenigstens drei Umfangsbereichen einer jeden Printplatte in Eingriff bringbar sind, kann eine große Anzahl E/A-Anschlußstifte auf jede Printplatte gedruckt werden.

(3) Da elektrische Energie über einen Pfosten mit sehr großer Querschnittsfläche zugeführt wird, ist der Spannungsabfall längs des Pfostens sehr klein; folglich besteht nahesu keine Spannungsdifferenz zwischen den auf die untere Platte und den auf die obere Platte eines jeden Stapels montierten LSI's.

(4) Da die LSI's im Stapel und die Energiequelle durch einen sehr kurzen Leitungsweg verbunden sind, kann zwischen diesen ein Spannungsabfall, der ein fehlerhaftes Arbeiten bewirkt, nicht auftreten.

809828/0627

(5) Die Gesamtlänge der Verbindungsdrähte, die bestimmte LSI's in einem Stapel mit den entsprechenden LSI's in einem anderen Stapel verbinden, kann extrem reduziert werden (siehe die Verbindungsdrähte 103 und 103' in Fig.10A).

(6) Zwischen einem Stapel und einem anderen Stapel tritt nahezu kein Spannungsabfall auf, da diese Stapel mit Hilfe relativ großer Leiterplatten (siehe Platten 91 in den Fig. 1OA und 10B) elektrisch miteinander verbunden sind.

(7) Mit jedem Stapel können über eine einzige geschichtete Leiterplatte (siehe 91 in den Fig. 1OA und 10B)verschiedene Arten von Energiequellen verbunden werden.

(8) Da sowohl die Pfosten als auch die geschichteten Leiterplatten gleichzeitig als Energieversorgungsvorrichtung und mechanische Haltevorrichtung wirken, können das Gesamtgewicht und die Gesamtabmessungen des Printplattenaufbaus beträchtlicht verringert werden.

809828/0627

L e e r s e it

Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

ZWIRNER - HIRSCH . BREHM .. ""

PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADEN * / O / ö I |

Patentconsult ftadedcestraSe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsull Patentconsult Sonnenberger StraBe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme PalentconsulI

Fujitsu Limited 77/8768

1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku,
Kawasaki, Japan

Patentanspruch

1.)Printplattenaufbau, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (12;31;91) und einen auf der Grundplatte montierten Printplattenstapel (11) und dadurch gekennzeichnet, daS der Printplattenstapel (11) mehrere Pfosten (13-1 his 13-4) aufweist, sowie eine Vielzahl von Mutterplatten (14-1 his 14-3), von denen jede von zwei benachbarten Pfosten gehalten wird, eine Vielzahl von Eingang/Ausgang-Verbindungsstücken (15-1 bis 15-3), die an den Nutterplatten befestigt sind, und zwar an jeder Mutterplatte parallel zueinander und parallel zur Grundplatte; und Printplatten (16), die in ihren Umfangsteilen von den entsprechenden Eingang/Ausgang-Verbindungsstükken gehalten werden, und daß jeder der Pfosten sowohl als mechanische Vorrichtung zum Halten der Mutterplatten als auch als elektrische Vorrichtung zur elektrischen Energieversorgung der Printplatten dient.

809828/0627

ORIGINAL INSPECTED

2. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (31»91) ubereinandergeschichtete Leiterplatten (31-1 bis 31-3) aufweist,und daß jeder Pfosten (13-1 bis 13-4) direkt mit der entsprechenden Leiterplatte der übereinander geschichteten Leiterplatten verbunden ist.

3. Aufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterplatte der geschichteten Leiterplatten mit Hilfe eines Zuführungsanschlusses (61-1 bis 61-3) niit einer zugehörigen Energiequelle (62-1, 62-2) verbunden ist (Fig.6).

4. Aufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterplatte der geschichteten Leiterplatten (91) direkt mit der zugehörigen Energiequelle (62-1 bis 62-3» 92-1, 92-2) verbunden ist (Fig.9A-9F).

5. Aufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Printplattenstapel (11-1 bis 11-3) und mehrere Energiequellen (62-1 bis 62-3) über bzw. unter der geschichteten Leiterplatte montiert sind (Fig.9A).

6. Aufbau nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Printplattenstapel (11-1 bis 11-3) und mehrere Energiequellen (62-1 bis 62-3) unter bzw. über der geschichteten Leiterplatte (91) montiert sind (Fig.9B).

809828/0627

7· Aufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Printplattenstapel (11-1 bis 11-3) als auch die Energiequellen (62-1 bis 62-3) über und unter der geschichteten Leiterplatte (91) montiert sind.

8. Aufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Energiequelle (92-1, 92-2) im Printplattenstapel (11-1, 11-3) untergebracht ist (Fig.9F).

9· Aufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschichteten Leiterplatten (91»91') am unteren und am oberen Ende des Printplattenstapels angeordnet sind (Fig.9E).

10. Aufbau nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Printplattenstapel (11-1 bis 11-3) auf der geschichteten Leiterplatte sich unter einem Winkel von etwa 90 Grad gegenüberstehen.

11. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingang/Ausgang-Verbindungsstücke 13-1 bis 15-3 die Form von Verbindungsstücken mit Einschubkraft O aufweisen (Figuren 2A und 2B).

12. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Pfosten (13-4·) in Längsrichtung in zwei oder mehr Pfostenteile (111,112) unterteilt ist, und daß diese Pfostenteile elektrisch voneinander isoliert sind.

809828/0627

13. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Printplattenstapel (11) eine Kühlvorrichtung aufweist.

809828/0827