DE2851749C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauelemen­ ten wie monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen, die ein rasches Austauschen der Bauelemente ermöglichen, die sich zum Teil auf Leiterplatten befinden, die ihrerseits senkrecht auf mit Steckerstiften versehene Grundplatten erster Art aufsteckbar sind und zum Teil direkt auf ebenfalls mit Steckerstiften versehenen Grundplatten zweiter Art angeordnet sind.

In der deutschen Offenlegungsschrift 24 24 764 ist eine Stecker­ platte beschrieben, auf deren einer Seite Federleisten zur Auf­ nahme von Baugruppenträgern vorgesehen sind. Die durch Durch­ brüche der Steckerplatte hindurchragenden Steckerstifte der ver­ schiedenen Federleisten sind dabei entsprechend einem für Stecker­ platten eines bestimmten Typs identischen Muster paarweise mit­ einander elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Verbindung der Reihen von Steckerstiten ist dabei durch eine aufsteckbare gedruckte Schaltungsplatte realisiert.

In der US Patentschrift 34 18 621 ist ein System für Rangier­ stecker offenbart, das auf seiner Vorder- und Rückseite Rangier­ felder aufweist, die Steckerkabel und Kontaktfedern tragen. Eine Nockenwelle gewährleistet sicheren elektrischen Kontakt zwischen den Steckerkabeln und den Kontaktfedern.

Aus der US Patentschrift 37 40 697 ist ein elektrischer Verbinder bekannt, der mit senkrechten Seitenwänden versehen ist, so daß mehrere solcher Verbinder übereinander gestapelt werden können. Dadurch können in mehreren Ebenen verlaufende elektrische Lei­ tungen über die Steckerstifte miteinander verbunden werden.

In kleinen Computersystemen von der Größe eines Schreibtisches müssen alle verfügbaren Speicherleiterplatten und sonstigen Leiterplatten benutzt werden, um die Kosten für den Entwurf des Systems gering zu halten. Das logische Herz dieser Systeme sind große Grundplatten zweiter Art, auf denen die Module direkt angeordnet sind, was die geringsten Kosten für die Halterung und das elektrische Verbinden der monolithisch inte­ grierten Halbleiterschaltungen aus der Sicht des Entwurfs, der Herstellung und des Testens verursachen. Diese Grundplat­ ten zweiter Art sorgen für die erforderlichen Speicherfunk­ tionen sowie für die logische und Rechenfunktionen eines kleinen Computersystems und sie sind daher größer und tragen mehr Komponenten in einer Ebene als das bei üblichen Leiter­ platten der Fall ist. Auch werden die großflächigen Grundplat­ ten zweiter Art an ihren planaren Oberflächen untereinander verbunden, während übliche Leiterplatten im allgemeinen längs einer Kante miteinander verbunden werden.

Bisher wurden diese Grundplatten zweiter Art mit dem Computer­ system über Kabel verbunden und sie waren in der Maschine an einer Stelle befestigt, die weit von der Stelle entfernt war, an der eine Leiterplatte senkrecht auf eine Grundplatte erster Art aufgesteckt wurde. Dies erforderte ein teures Montagever­ fahren. Auch das Entfernen solcher Grundplatten zweiter Art beim Austausch erwies sich als sehr beschwerlich, zeitraubend und teuer. Die komplizierte Verkabelung mußte abgetrennt wer­ den und die Grundplatte zweiter Art aus dem Maschinenraum aus­ geschraubt werden, was im allgemeinen etwa eine Stunde erforder­ te. Es wurde offensichtlich, daß für niedrigst mögliche Gesamt­ kosten eines Systems eine vollständig integrierte Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden der elektronischen Bau­ elemente wie monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen be­ nötigt wurde, bei der Grundplatten zweiter Art leicht und rasch eingesetzt oder herausgenommen werden konnten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesser­ te Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden der elektronischen Bauelemente wie monolithisch integrierte Halb­ leiterschaltungen anzugeben, bei der das Austauschen von groß­ flächigen Grundplatten zweiter Art innerhalb einer Minute mög­ lich ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, die durch die in dessen Kennzeichen genann­ ten Merkmale charakterisiert ist.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er­ findung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben, von denen zeigt

Fig. 1 eine längengetreue Ansicht der auseinandergezogenen erfindungsgemäßen Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden der elektronischen Bauelemente wie monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Zwischengliedes, die dessen Kleinleiterplatte mit gedruckten Leiterzügen und einige ihrer Federkontakte zeigt,

Fig. 3 eine längengetreue Ansicht einer Grundplatte zweiter Art in verriegelter Position und

Fig. 4 eine längengetreue Ansicht einer Grundplatte zweiter Art in entriegelter Position.

In Fig. 1 ist ein metallisches Rahmengehäuse 10 dargestellt, das drehbar am Computer befestigt ist und das die Anordnung aus Grundplatten erster und zweiter Art trägt. Das Rahmenge­ häuse weist einen Gehäuseteil 11 auf, der geeignet ist, um eine Grundplatte 12 erster Art mit gerdruckten Leiterzügen und eine Reihe von senkrecht darauf aufgesteckten Leiterplatten 13 auf­ zunehmen, die die elektronischen Bauelemente 14 tragen. Die Leiterplatten sind auf einer Seite der Grundplatte erster Art nebeneinander angeordnet und sind elektrisch damit in bekannter Weise durch Randkontakte verbunden, die die Eingangs-/Ausgangs­ stifte der Grundplatte erster Art steckbar aufnehmen. Die An­ ordnung aus der Grundplatte erster Art mit senkrecht aufgesteck­ ten Leiterplatten paßt in den Gehäuseteil 11 und wird daran mit Schrauben 15 befestigt.

Auf der anderen Seite der Grundplatte erster Art befinden sich eine Reihe von Eingabe-/Ausgabestiften 16 und längs jeder ver­ tikalen Kante der Grundplatte befindet sich ein Steckverbinder 17, der steckbar mit den Eingangs-/Ausgangsstiften auf der Grundplatte verbunden ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthalten die Steckverbinder 17 eine Leiterplatte 18, die eine Reihe von Kontaktfedern 19 auf­ weist, die Längs einer Kante auf beiden Seiten der Leiterplatte aufgelötet sind. Jede Reihe von Federkontakten ist von einem Gehäuse 20 umhüllt, das Sockelöffnungen 21 aufweist zum Ein­ stecken der Eingangs-/Ausgangsstifte zwecks Kontaktierung der Federkontakte. Die Steckverbinder 17 werden von Halterungen 22 aufgenommen, die ihrerseits mit Schrauben 23 an der Grundplatte befestigt sind. Die Halterungen dienen der Ausrichtung der Steckverbinder und halten diese an ihrem Platz.

Die Steckverbinder 17 dienen dazu, die Eingangs-/Ausgangsstifte auf der Grundplatte 12 erster Art mit entsprechenden Eingangs-/ Ausgangsstiften auf einer Grundplatte 24 zweiter Art zu verbin­ den, die auf einer Seite eines rechteckigen Versteifungsrahmens 25 befestigt wird. Jede Halterung 22 weist einen an ihm be­ festigten Führungsstift 26 auf und der Versteifungsrahmen 25 ist mit einem horizontalen Schlitz 27 an jeder vertikalen Seite versehen, so daß der Versteifungsrahmen längs der Führungsstifte bewegt werden kann und die Eingangs-/Ausgangsstifte auf der Grundplatte 24 zweiter Art, die den Eingangs-/Ausgangsstiften 16 auf der Grundplatte erster Art gleichen, befinden sich in positiver Ausrichtung mit den Steckverbindern und eine Stift­ beschädigung wird bei der Kontaktgabe verhindert. Schlitze 48 und 50 sind vorgesehen, um für eine Orientierung der Grundplatte zweiter Art zu sorgen, um die elektrische Funktion auf­ rechtzuerhalten. Anstelle der Verwendung von horizontalen Schlitzen kann ein geeignetes Führungsloch vorgesehen werden an jeder vertikalen Seite des Versteifungsrahmens, das auf die Führungsstifte 26 paßt. Der Versteifungsrahmen 25 weist eine Reihe von Fenstern 28 auf, um die Kühlung der auf der Grundplat­ te zweiter Art befestigten Baugruppen zu erleichtern.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden der monolithisch integrierten Halbleiterschaltungen in ähnlicher Weise eine zwei­ te Grundplatte 29 zweiter Art, die auf einer Seite eines recht­ eckförmigen Versteifungsrahmens 30 befestigt ist. Ebenso ist ein weiteres Paar von Steckverbindern 31 vorgesehen, die die gleichen sind wie der Steckverbinder 17. Die Steckverbinder 31 werden in Halterungen 32 befestigt, die ihrerseits auf dem Ver­ steifungsrahmen 25 aufsitzen und durch Schrauben 33 befestigt werden, so daß die Steckverbinder 31 steckbar in Kontakt mit den Eingangs-/Ausgangsstiften auf der Grundplatte 24 zweiter Art in Kontakt kommen. Der Versteifungsrahmen 30 ist auch mit einem horizontalen Schlitz 34 oder einem geeigneten Führungs­ loch auf jeder vertikalen Seite versehen, so daß der Verstei­ fungsrahmen entlang der Führungsstifte 26 bewegt werden kann und die Eingangs-/Ausgangsstifte der Grundplatte 29 zweiter Art richtig ausgerichtet sind, um in die Steckverbinder 31 eingesteckt zu werden.

Wie vorher erwähnt wurde, ist eine Hebelanordnung vorgesehen, die die Grundplatte zweiter Art ver- und entriegelt und die die Kontaktkräfte der Federkontakte in den Steckverbindern überwindet. Oben am Rahmengehäuse 10 sind mittels Schrauben 35 zwei Arretierblöcke 36 befestigt, einer auf jeder Seite des Rahmengehäuses. Ebenso sind in der Nähe des Bodens des Rahmengehäuses zwei Stützträger 37 befestigt, die mit den Arretierblöcken ausgerichtet sind. Jeder Arretierblock und jeder Stützträger weist zwei Löcher 38 auf, wobei die Löcher in den Arretierblöcken mit den in den Stützträgern ausge­ richtet sind. Die Arretierblöcke und Stützträger tragen vier drehbare Hebel 39, 40, 41 und 42. Die oberen Enden der Hebel passen in die Löcher in den Arretierblöcken und die unteren Enden in die Löcher in den Stützträgern, wobei die Hebel 39 und 40 einander gegenüber angeordnet sind zum Zusammenwirken mit dem Versteifungsrahmen 25 und die Hebel 41 und 42 ein­ ander gegenüber angeordnet sind zum Zusammenwirken mit dem Versteifungsrahmen 30.

Jeder Hebel ist mit zwei hakenförmigen Verriegelungsfingern 43 versehen und eine Feder 44 ist am Ende jedes Hebels vor­ gesehen, die sich zwischen dem unteren Verriegelungsfinger 43 und dem Stützträger 37 derart erstreckt, daß alle Hebel nach oben vorgespannt sind und ein sich an jedem Hebel seit­ lich erstreckender Arm 45 gegen die untere Fläche des zuge­ ordneten Arretierblocks drückt. Die Unterseite jedes Arre­ tierblocks ist mit zwei tiefen und zwei flachen Einschnit­ ten 47 versehen, die abwechselnd in einer Reihe angeordnet sind, wie das dargestellt ist. Diese Einschnitte sind ge­ eignet, einen Teil der Arme 45 der Hebel aufzunehmen und die Arme 45 werden vorgespannt, so daß sie, abhängig davon, in welcher Richtung die Hebel gedreht werden, entweder sich in den tiefen oder in den flachen Einschnitten befinden. Die flachen Einschnitte erstrecken sich teilweise gerade über die Arretierblöcke, während die tiefen Einschnitte etwas schräg verlaufen, um das Aufsitzen der Arme 45 zu ermög­ lichen, wenn diese zu den tiefen Einschnitten hin gedreht werden.

Die Versteifungsrahmen 25 und 30 für die Grundplatten zwei­ ter Art weisen beide längs ihrer vertikalen Seitenkanten einen oberen horizontalen Schlitz 48 auf, einen oberen ver­ tikalen Schlitz oder Kanalteil 49, einen unteren horizon­ talen Schlitz 50 und einen unteren vertikalen Schlitz oder Kanalteil 51. Diese horizontalen und vertikalen Schlitze sind dazu bestimmt die Verriegelungsfinger 43 der Hebel aufzunehmen, wenn die Versteifungsrahmen und Grundplatten zweiter Art in die Anordnung eingesetzt werden.

Vor dem Einsetzen der Grundplatten zweiter Art in die An­ ordnung befinden sich die Hebel 39, 40, 41 und 42 in einer solchen Lage, daß ihre Arme 45 sich in den tiefen Einschnit­ ten 46 der Arretierblöcke befinden. Dies bringt die Hebel in eine hochgestellte Lage. Dann wird die Grundplatte 24 und der Versteifungsrahmen 25 auf die Führungsstifte 26 aufgesetzt und in eine Lage gegenüber den Steckverbindern 17 bewegt, die mit der mit gedruckten Leiterzügen versehenen Grundplatten erster Art verbunden sind. Bei dieser Bewegung ziehen die hakenförmigen Verriegelungsfinger 43 des äußeren Satzes der Hebel 41 und 42 an den horizontalen Schlitzen 48 und 50 des Versteifungsrahmens vorbei, was für die Orien­ tierung sorgt und wenn sie sich bei den Steckverbindern be­ finden, befinden sich die Verriegelungsfinger des inneren Satzes von Hebeln 39 und 40 in diesen Schlitzen. Die Arme an den Hebeln 39 und 40 werden jetzt aus den tiefen Einschnit­ ten 46 nach unten gedrückt, um die Finger nach unten in die vertikalen Schlitze 49 und 51 des Versteifungsrahmens zu bringen, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Dann werden die Hebel gedreht, um ihre Arme in die flachen Einschnitte 47 zu bringen. Diese Bewegung bewirkt, daß die Finger mit den ver­ tikalen Schlitzen zusammenwirken, um die Grundplatte 24 zwei­ ter Art und den Versteifungsrahmen 25 gegen die Steckverbin­ der 17 mit genügender Kraft zu bewegen, um die Kontaktkraft der Federkontakte zu überwinden, wodurch die Eingangs-/Aus­ gangsstifte der Grundplatte zweiter Art in Eingriff mit den Federkontakten der Steckverbinder 17 gelangen. Die Arme der Hebel 39 werden durch Federvorspannung in den flachen Ein­ schnitten gehalten und sorgen für eine Verriegelung, um die Grundplatte 24 zweiter Art zurückzuhalten.

Das Einsetzen der zweiten Grundplatte 29 zweiter Art und des Versteifungsrahmens 30 und die Betätigung der zugeordneten Hebel 41 und 42 wird in der gleichen Weise ausgeführt, wie das oben beschrieben wurde, um die Eingangs-/Ausgangsstifte auf der Grundplatte zweiter Art in Eingriff mit den Federkon­ takten der Steckverbinder 31 zu bringen.

Um die Grundplatten zweiter Art aus der Anordnung zu entfer­ nen, wird zuerst die Grundplatte 29 entfernt durch Herabdrüc­ ken der Arme 45 der Hebel 41 und 42 aus den flachen Einschnit­ ten 47 und durch Drehen der Hebel, um die Arme in die tiefen Einschnitte 46 zu bringen. Das Drehen der Hebel in dieser Richtung bewirkt, daß die Finger mit den vertikalen Schlitzen zusammenwirken, um den Versteifungsrahmen 30 von den Steck­ verbindern 31 wegzubewegen, um die Eingangs-/Ausgangsstifte von ihnen zu lösen. Diese Bewegung bringt die Hebel auch in die erhöhte Lage, in der die Verriegelungsfinger 43 aus den vertikalen Schlitzen 49 und 51 heraus- und in die horizontalen Schlitze 48 und 50 des Versteifungsrahmens 30 hineinbewegt werden, wie das in Fig. 4 dargestellt ist. Der Versteifungs­ rahmen ist nun entriegelt und die Grundplatte zweiter Art und der Versteifungsrahmen können leicht von den Führungs­ stiften 46 entfernt werden. Die gleiche Betätigung der Hebel 39 und 40 entriegelt die Grundkarte 24 zu deren Entfernung.

Das Rahmengehäuse 10 ist mit einer Öffnung 52 für den Zugriff zu den Leiterplatten versehen und es ist bei 53 drehbar ge­ lagert, um den Zugriff sowohl zu den Leiterplatten als auch den Grundplatten zu erleichtern.

Die beschriebene Anordnung stellt eine vollständig integrierte Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauelementen bei den niedrigst möglichen Systemgesamtkosten dar. Das Hebelsystem ist als eine Montage­ untergruppe in den Systemrahmen eingegliedert, wo es höchst kosteneffektiv ist. Die Grundplatten zweiter Art werden zwangsläufig und ohne Fehler montiert durch Aufsitzen auf die Führungsstifte und mit Hilfe von Hebelwirkung. Ein wichtiges Merkmal des vorliegenden Hebelsystems besteht darin, daß es einen mechanischen Vorteil bietet, durch den es in der Lage ist, Kontaktkräfte der Federkontakte von über 45 kg zu überwinden, was beim Einsetzen und Herausnehmen der Grundplatten erforderlich ist. Außerdem erlaubt es das Entfernen und Ersetzen von Grundplatten innerhalb einer Minute anstelle der früher erforderlichen Zeit von einer Stunde. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt die Ver­ wendung von zwei Grundplatten zweiter Art. Es können jedoch mehr als zwei Grundplatten zweiter Art montiert werden, um eine größere Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauelementen herzustellen.

Claims (5)

1. Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauelementen wie monolithisch inte­ grierte Halbleiterschaltungen, die sich zum Teil auf Leiterplatten (13) befinden, die ihrerseits senkrecht auf eine mit Steckerstiften versehene Grundplatte (12) erster Art aufsteckbar sind, und wobei mit Steckerstif­ ten versehene Grundplatten zweiter Art hinter der Grundplatte erster Art angeordnet und mit ihr kontaktier­ bar sind, gekennzeichnet durch

• a) von jeweils zwei rückseitig an der Grundplatte erster Art befestigten Halterungen (22; Fig. 1) aufgenommene und mit steckbaren Kontaktfedern (19; Fig. 2) ver­ sehene Kleinleiterplatten (18), die zusammen mit ihren Halterungen Steckverbinder (17) bilden, über die die in parallelen Ebenen zueinander angeordneten Grund­ platten miteinander verbindbar sind,
• b) eine Hebelvorrichtung (39, 40, 41, 42) zur Überwindung der Federkontaktkraft beim Einstecken bzw. Herausziehen der Kontaktstifte einer Grundplatte zweiter Art in die bzw. aus den Kontaktfedern der Steckverbinder, die beid­ seits jeder Grundplatte zweiter Art je einen drehbaren und mit seiner Schwenkachse parallel zu den senkrechten Seitenkanten der von jeweils einem Versteifungsrahmen getragenen Grundplatten zweiter Art gelagerten Hebel aufweist, dessen Verriegelungsfinger (43) mit dem Ver­ steifungsrahmen (25, 30) in Eingriff bringbar sind, und
• c) eine in der Hebellagerung (36) vorgesehene Arretiervor­ richtung (47) zum Arretieren der Hebel, um die Stecker­ stifte auf den Grundplatten in Kontakt mit den Feder­ kontakten der Steckverbinder zu halten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine Grundplatte erster Art in einem Rahmengehäuse (11) befestigt ist,
• b) Führungsstifte (26) auf den Halterungen für die Steck­ verbinder angebracht sind, die es ermöglichen, die Grundplatten zweiter Art in unmittelbare Nähe zu den auf die Unterseite der Grundplatte erster Art aufge­ steckten Steckverbinder zu bringen,
• c) längs jedes Versteifungsrahmens ein Paar von senk­ recht und drehbar am Rahmengehäuse gelagerten Hebeln angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel auch in vertikaler Richtung beweglich sind und mindestens ein vertikaler Schlitz an jeder senkrechten Seitenkante des Versteifungsrahmens vorgesehen ist und jeder Hebel mindestens einen hakenförmigen Verriegelungs­ finger (43) aufweist und so über einen horizontalen Arm (45) betätigbar ist, daß der Verriegelungsfinger in den vertikalen Schlitzen ruht und ein Hebelpaar den Verstei­ fungsrahmen und die Grundplatte zweiter Art so bewegen, daß ihre Steckerstifte mit den Federkontakten der Steck­ verbinder verbunden oder davon getrennt werden.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hebel im unteren Teil eine Feder (44) aufweist, die den Hebel nach oben drückt und daß die Arretiervor­ richtung von am Rahmengehäuse befestigten Blöcken (36) gebildet wird, die Einschnitte (46, 47) aufweisen, in denen die Arme der Hebel ruhen und diese verriegeln.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder vertikale Schlitz im Versteifungsrahmen mit einem darüber befindlichen horizontalen Schlitz (48, 50) in Ver­ bindung steht, in dem sich der vorspringende Finger des Hebels befindet, wenn der Versteifungsrahmen sich in un­ mittelbarer Nähe zu den Steckverbindern befindet und aus dem heraus er in den vertikalen Schlitz bei einer Ab­ wärtsbewegung des Hebels gelangt, während der Arm des Hebels von einem Einschnitt der die Arretiervorrichtung bildenden Blöcke aufgenommen wird.