DE69011223T2 - Verbinderanordnung mit einem beweglichen Wagen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinderanordnungen zur Aufnahme von gedruckten Leiterplatten (PCB, printed circuit board) und insbesondere auf solche Anordnungen, die entwickelt sind, um zur Zeit des Einschubs der Platine eine Null-Einschubskraft (ZIF, zero insertion force) zwischen der Platine und entsprechenden Kontaktelementen im Verbinder zu liefern.
• Verbinder aus der Null- (oder extrem kleinen) Einschubskraft- Vielfalt - hier auch als ZIF-Verbinder bezeichnet - sind in der Technik bekannt, wobei Beispiele in US-A-4 556 268, US-A-4 626 056, US-A-4 629 270, US-A-4 636 019 und US-A-4 744 764 beschrieben werden. Solche Verbinder wie im Fall von US-A-4 636 019, US-A-4 626 056 und US-A-4 629 270 sind auch in der Lage, eine elektrische Verbindung zwischen einer darin befindlichen Platine (oder Karte) und einem biegsamen Schaltungsteil oder ähnlichem zu liefern, das auch einen Teil dieses Aufbaus darstellt. Die Verwendung solcher Schaltungsteile hat kürzlich in der Industrie aus verschiedenen Gründen breite Popularität erlangt (insbesondere in der informationsverarbeitenden Industrie), was insbesondere die relative Freiheit der Packungsabmessungen bei Erhalt einer hohen Dichte und Schaltungspräzision auf akzeptabler Kostenbasis einschließt.
• Es ist sehr wichtig, daß in Verbindern dieser Art gute, funktionierende Kontakte zwischen den verschiedenen darin befindlichen Kontakten zustande kommen und daß solche Kontakte nur durch eine genaue Ausrichtung der Teile im Aufbau erreicht werden. Es wird auch als wesentlich angesehen, insbesondere um die Wiederholbarkeit der Verbindung sicherzustellen, daß solche Kontakte durch eine Gleit- oder ähnliche Bewegung zwischen den jeweiligen Kontakten erreicht wird, um die wirksame Entfernung von Verunreinigungen und anderen Verschmutzungen sicherzustellen, die sich darin mit der Zeit ansammeln können, während der sie meist Arbeitsumgebungen ausgesetzt sind.
• Aufbauten, die obigen Anforderungen entsprechen, haben typischerweise einen komplexen Aufbau, insbesondere beim Nockenaufbau, der verwendet wird, um die ausgerichteten Kontakte zu betätigen. Siehe z. B. US-A-4 629 270. Wie dort sind diese Verbinder relativ teuer und schwierig herzustellen.
• Es ist daher eine Aufgabe der anspruchsgemäßen Erfindung, die Technik elektrischer Verbinder zu verbessern und insbesondere den Bereich der Technik, der sich mit Informationsverarbeitungssystemen (Computern) befaßt.
• Erreicht wird dies durch eine elektrische Verbinderanordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung, bei dem der Aufbau für die Herstellung des Kontaktes zwischen wenigstens einem (vorzugsweise mehreren) Kontakt(en) auf einer Platine und einem (vorzugsweise wieder mehreren) entsprechenden Leiter(n) auf einer anderen Schaltungsvorrichtung (z. B. einer anderen Platine) ausgelegt ist. Der Aufbau umfaßt ein Gehäuse mit einer Öffnung, das in der Nähe der Schaltungsvorrichtung angebracht wird, ein biegsames Schaltungsteil, das sich im wesentlichen in dem Gehäuse befindet und auf dem sich ein erster Anschluß, um in das Kontaktelement auf der Platine einzurasten, und ein zweiter Anschluß befinden, der mit dem ersten Anschluß elektrisch verbunden ist und dafür bestimmt ist, mit dem entsprechenden Leiter auf der Platine verbunden zu werden, sowie einen Wagen, der beweglich in der Öffnung im Gehäuse angebracht ist und einen Schlitz enthält, der die Platine aufnimmt. Der Wagen und die Platine können in dem Gehäuse eine erste Stellung einnehmen, wobei das Kontaktelement auf der Platine und der erste Anschluß des biegsamen Schaltungsteils nicht verbunden sind, und sie können sich in eine zweite Position bewegen, in der das Kontaktelement und der erste Anschluß miteinander verbunden sind, um einen elektrischen Kontakt zwischen ihnen herzustellen. Der Aufbau umfaßt weiterhin Betätigungsmittel, die funktionstechnisch mit dem Wagen verbunden sind, um den Wagen und die Platine von der ersten Position in die zweite Position zu bewegen, und Vorspannmittel, die am Gehäuse befestigt bzw. ein Teil von ihm sind, um den Wagen innerhalb des Gehäuses in Richtung auf den biegsamen Schaltungsteil vorzuspannen, wenn der Wagen sowohl die erste und zweite Position einnimmt als auch während der Bewegung zwischen den beiden Positionen.
• Gemäß der hier gegebenen Ausführungen wird eine elektrische Verbinderanordnung zur Verfügung gestellt, die eine gute, effektive Verbindung zwischen Kontakten hoher Dichte herstellt, die Teil der Platine und der biegsamen Schaltungskomponenten des Aufbaus sind, wie auch mit einer Schaltungsvorrichtung (z. B. einer gedruckten Leiterplatte), auf der die Erfindung aufgebaut ist. Der Verbinder, wie er erklärt werden wird, arbeitet auf relativ einfache Weise, ist relativ billig herzustellen und stellt so eine Kostenersparnis gegenüber Verbindern dar, wie sie in den verschiedenen, oben aufgeführten Patenten zitiert werden. Die Erfindung bietet auch verschiedene weitere vorteilhafte Eigenschaften, was aus der folgenden Beschreibung deutlicher hervorgehen wird.
• In US-A-4 902 234 wird eine Verbinderanordnung zur Verbindung von zwei Schaltungsteilen (z. B. PCB, flexible Kabel) beschrieben, bei der ein Druck ausübendes Teil verwendet wird. Das Druck ausübende Teil umfaßt einen metallischen Boden, ein elastisches Teil und mehrere integrierte komprimierbare Elemente. Dieses Druck ausübende Teil kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
• In US-A-4 907 975 wird eine Verbinderanordnung zur Verbindung einer biegsamen Schaltung (Kabel) mit ausgewählten Verbindungsanordnungen auf einem Substrat beschrieben. Es wird eine Vielzahl (z. B. drei) von Druck ausübenden Mitteln verwendet. Diese Patentanmeldung beschreibt auch einen Aufbau, bei dem biegsame Schaltungspaare an gegenüberliegenden Flächen eines PCB befestigt werden.
• In der europäischen Patentanmeldung 89 121 187.2 mit dem Titel "Connector For Connecting Flexible Film Integrated Circuit Carrier To Board Or Card And Use Thereof (B.P. Dibble et al.), eingereicht am 16. November 1989, wird eine Verbindungsanordnung beschrieben, die einen Schaltungsträger mit einer Platine oder Leiterplatte (z. B. PCB) verbindet, wobei die Verbindungsanordnung (oben als Kontakt bezeichnet) einen Stift mit einem Stiel- -und Kopfteil enthält, wobei der Kopf eine Vielzahl (z. B. drei) hervorstehender kontaktierender Punkte enthält, um den Kontakt herzustellen. Kontakte dieser Art können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
• Alle oben genannten Patentanmeldungen sind auf denselben Inhaber übertragen wie die vorliegende Erfindung.
• Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zusammen mit deren anderen und weiteren Aufgaben, Vorteilen und Fähigkeiten werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, wobei auf die anliegenden Abbildungen Bezug genommen wird, von denen
• FIG. 1 eine perspektivische Ansicht der elektrischen Verbinderanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
• FIG. 2 eine bildliche Ansicht in größerem Maßstab ist, die verschiedene Komponenten der Erfindung zeigt, andere aber ausschließt (z. B. das Gehäuse), um die Funktionsweise der Komponenten besser darzustellen;
• FIG. 3 eine stark vergrößerte Ansicht ist, die die erfindungsgemäße Art der Verbindung zwischen den Kontaktelementen und den biegsamen Schaltungsanschlüssen zeigt;
• FIG. 4 ein seitlicher Querschnitt entlang der Linie 4-4 in FIG. 1 ist, der die Komponenten der Erfindung nach der Betätigung des erfindungsgemäßen Wagens zeigt;
• FIG. 5 ein seitlicher Querschnitt ähnlich wie in FIG. 4 ist, der aber andere Mittel zeigt, um eine Verbindung zwischen dem erfindungsgemäßen biegsamen Schaltungsteil und der Schaltungsvorrichtung herzustellen, wobei die Mittel insbesondere dazu ausgelegt sind, um eine wirksame Befestigung des flexiblen Schaltungsteils herzustellen; und
• FIG. 6 und 7 Aufsichten auf einen Querschnitt darstellen, die die Bewegung des erfindungsgemäßen Wagens im erfindungsgemäßen Gehäuse zeigt, um die gewünschte Gleitverriegelung zwischen entsprechenden Kontakten und Anschlußteilen herzustellen.
• FIG. 1 zeigt eine elektrische Verbinderanordnung 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie hier ausgeführt werden wird, ist die Verbinderanordnung 10 entworfen, um elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen 11 auf der Leiterplatte 13 mit entsprechenden Leitern 15 (FIG. 2) auf einer Schaltungsvorrichtung 17 (z. B. einer weiteren Leiterplatte) herzustellen. Der Begriff Leiterplatte, wie er hier gebraucht wird, umfaßt ein dielektrisches Substrat (z. B. Epoxidharz) mit wenigstens einer und vorzugsweise mehreren Schicht(en) mit leitenden Schaltungselementen (z. B. Kupfer) darauf/darin. Solche Aufbauten sind in der Technik bestens bekannt. In der hier beschriebenen Erfindung umfassen die definierte Leiterplatte 13 und die Schaltungsvorrichtung 17 jeweils mehrere solcher Schichten 19, deren Funktion in der Technik bekannt ist (z. B. Stromversorgung, Signal oder Masse) Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die spezielle, hier gezeigte Zahl solcher Schichten 19 beschränkt, und diese dienen nur zum Zweck der Veranschaulichung. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden jedoch mehrere dieser Schichten verwendet und können mit Hilfe der einzigartigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung verbunden werden.
• Es wird gezeigt, daß die Verbinderanordnung 10 ein elektrisch isolierendes Gehäuse 21 umfaßt, das an der Schaltungsvorrichtung 17 angrenzend (z. B. darauf) angebracht wird. Dazu wird das Gehäuse 21 vorzugsweise an der Vorrichtung 17 befestigt (z. B. mit Befestigungsschrauben, Klemmen oder ähnlichem, was nicht gezeigt ist). Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus Kunststoffmaterial (z. B. Polyphenylensulfid) und weist eine längliche Öffnung 23 auf. Wie unten erklärt wird, ist die Öffnung 23 so ausgelegt, daß sie einen Wagen 25 aufnehmen kann, der in der Öffnung beweglich angebracht ist und, was von Bedeutung ist, einen Schlitz 27 enthält, der für die Aufnahme der Leiterplatte 13 ausgelegt ist. Wie aus dem folgenden hervorgehen wird, bietet die Erfindung auch Mittel, um die Platine 13 im beweglichen Wagen 25 festzuhalten, und sie umfaßt darüber hinaus Ausrichtungsmittel, um die richtige Ausrichtung der jeweiligen Kontaktelemente 11 relativ zu den anderen Funktionskomponenten der Erfindung sicherzustellen.
• Wie FIG. 1 zeigt, befinden sich die Kontaktelemente 11 der Leiterplatte 13 in einem dafür vorgesehenen Kontaktbereich 19 (durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet), der sich auf einem hervorstehenden Randsegment 31 der Platine befindet. Wie auch FIG. 2 zeigt, wird eine Vielzahl solcher Kontaktelemente verwendet, die in einem vorher festgelegeten Muster angeordnet sind, um so mehrere Reihen innerhalb des Kontaktbereichs 29 auszufüllen. Mittels solcher Anordnungen kann mit diesem erfindungsgemäßen Anschluß eine maximale Zahl von Verbindungen hergestellt und so die Anforderung nach einer hohen Dichte erfüllt werden, die bei Konstruktionen dieser Art nachdrücklich gewünscht wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden insgesamt vierhundert Kontaktelemente 11 auf der Leiterplatte 13 verwendet. Die Kontaktelemente 11, die unten genauer beschrieben werden, sind mit entsprechenden Schaltungsaufbauten elektrisch verbunden (z. B. einer oder mehreren Schaltungsschicht(en) 19 oder einer Oberflächenschicht 19', die mit einer Oberflächenkomponente oder ähnlichem verbunden sein kann), um die nötigen elektrischen Verbindungen herzustellen. Die Anordnung dieser Kontaktelemente 11 auf einem hervorstehenden Randsegment 31 oder ähnlichem erlaubt somit eine bessere Ausnutzung der Platinenfläche auf dem verbleibenden Teil der Platine, die über die Verbinderanordnung 10 hinausragt, wenn die Platine im Wagen 25 angebracht ist.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt jedes Kontaktelement 11 der Erfindung ein stiftartiges Teil (FIG. 3), das einen länglichen oder ähnlich geformten Stielteil 33 hat, um in eine plattierte oder ähnlich elektrisch leitende Öffnung 35 in der Platine 13 eingeführt zu werden. Jedes Kontaktelement 11 kann mit Lot oder ähnlichem Material fest in der jeweiligen Öffnung 35 in der Platine 13 angebracht werden. Alternativ kann das Kopfteil 39 ohne Stielteil 33 benutzt werden und direkt an der Oberfläche der elektrisch leitenden Öffnung 35 befestigt werden (z. B. gelötet). Auch kann der Stielteil elastisch sein und so in der Öffnung 35 ohne Lot befestigt werden. Wie oben erwähnt, kann jedes Kontaktelement 11 so mit einer oder mehreren der einzelnen, in der Platine 13 befindlichen Schaltungsschichten 19 verbunden werden und/oder es kann eine Verbindung zu einer Oberflächenschicht 19' (FIG. 3) herstellen und so maßgeblich zur Gesamtfunktion der Erfindung beitragen. Wie insbesondere FIG. 3 zeigt, umfaßt jedes Kontaktelement 11 vorzugsweise eine Vielzahl vorstehender Kontaktteile 37 auf dem Kopfteil 39 des Elements. Wie erwähnt, sind die bevorzugten Kontaktelemente für die Verwendung im Rahmen der Erfindung diejenigen, die in der zuvor genannten Patentanmeldung 89 121 187.2 mit dem Titel "Connector For Connecting Flexible Film Integrated Circuit Carrier To Board Or Card And Use Thereof", eingereicht am 16. November 1989, beschrieben sind. Wie in dieser Patentanmeldung beschrieben ist, umfaßt jedes Kontaktelement ein vorstehendes Kontaktteil, das auch als "Hertz-Punkt"-Teil bezeichnet wird. Diese Teile sind speziell dazu entworfen, um eine konzentrierte Kraft auf das Material auszuüben, an dem sie angliegen. Dieser Kontaktaufbau dient dazu, Verunreinigungen wirksam zu entfernen, die das Zustandekommen eines guten, wirksamen Kontakts an dieser Stelle der Erfindung nachteilig beeinflussen können, und ist deshalb ausdrücklich erwünscht. Das Anbringen solcher Elemente in einer relativ starren Platinenkomponente, um dabei einen wirksamen Gleitkontakt gegen entsprechende leitende Elemente gemäß der Erfindung zu liefern, wird daher als bedeutendes Merkmal der Erfindung angesehen. Dieses Merkmal wird als bedeutend angesehen, weil es, neben anderen Gründen, keine Metallfederkontakte, wie sie in der Technik bekannt sind, erfordert, denn solche Kontakte beanspruchen zusätzlichen Platz in Verbindern dieser Art und tragen somit zu deren Gesamtgröße bei. Darüber hinaus erfordern solche Federkontakte für ihre Betätigung normalerweise relativ komplizierte Nockenmechanismen. Wie hier deutlich wird, eliminiert die vorliegende Erfindung solche Erfordernisse im wesentlichen.
• Wie die FIG. 1, 2 und 4 zeigen, liefert der Aufbau 10 die beschriebene Verbindung zwischen der Platine 13 und der Vorrichtung 17, indem ein biegsames Schaltungsteil 41 verwendet wird, das sich hauptsächlich im Gehäuse 21 befindet (aus Darstellungsgründen ist das Gehäuse in FIG. 2 nicht gezeigt), und umfaßt einen ersten Anschluß 43, um mit einem entsprechenden vorstehenden Kontaktelement 11 einen elektrischen Kontakt herzustellen. Vorzugsweise wird eine Vielzahl von ersten Anschlüssen 43 verwendet, von denen jedes dafür ausgelegt ist, mit einem entsprechenden Kontaktelement 11 einer entsprechenden Vielzahl von Kontaktelementen 11 in Kontakt zu treten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt jeder erste Anschluß 43 ein relativ flaches Kupferteil, das auf dem dielektrischen Substrat 45, das einen Teil des biegsamen Schaltungsteils 41 bildet, strategisch angeordnet ist. Biegsame Schaltungsteile sind in der Technik bekannt und umfassen, so wie sie im Rahmen der Erfindung verwendet werden, vorzugsweise zwei Schichten aus leitendem Metall, eine Grundplatte und eine Reihe von einzelnen Schaltungsleitungen, die durch die zuvor erwähnte Schicht aus dielektrischem Material 45 getrennt sind. Weitere Beispiele für biegsame Schaltungsteile, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, werden in einigen der zuvor genannten Patentschriften beschrieben. Ein bevorzugtes dielektrisches Material 45 für das biegsame Schaltungsteil 41 ist Polyimid. Andere geeignete Isolationsmaterialien sind natürlich zulässig, wie auch andere leitende (metallische) Materialien für die hier verwendeten Anschlüsse.
• Wie FIG. 2 zeigt, umfaßt das biegsame Schaltungsteil 41 zusätzlich zu den zuvor genannten ersten Anschlüssen 43 und dem dielektrischen Substrat 45 eine Vielzahl externer Schaltungsleitungen 49, um einen oder mehrere der ersten Anschlüsse 43 mit den entsprechenden zweiten Anschlüssen 51, die sich in einem entgegengesetzten Randbereich des Teils 41 befinden, elektrisch zu verbinden. Jeder der zweiten Anschlüsse 51 gleicht in Aufbau und Material vorzugsweise den zuvor genannten ersten Anschlüssen 43 und ist, wie FIG. 2 zeigt, vorzugsweise auf derselben Seite des dielektrischen Substrats angebracht wie die ersten Anschlüsse. Dementsprechend sind jeder Anschluß 43 und 51 durch das dielektrische Substrat mit den entsprechenden Schaltungsleitungen 49 auf der anderen Seite des Substrats verbunden. Die Schaltungsleitungen 49 wie auch die Anschlüsse 43 sind vorzugsweise aus Kupfer und auf dem Substrat gemäß einer in der Technik bekannten Weise angebracht (z. B. additives Plattieren oder subtraktives Ätzen).
• Bei einem erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Schaltungsteil 41 eine Gesamtdicke von etwa 127 um (0,005 Inch), und die entsprechende Höhe der ersten bzw. zweiten Anschlüsse 43 bzw. 51 liegen im Bereich von etwa 25,1 um (0,001 Inch) bis etwa 38,1 um (0,0015 Inch), gemessen von der entsprechenden Oberfläche des dielektrischen Substrats 45. Obwohl die externen Oberflächenleitungen 49 als Mittel zur Verbindung der entsprechenden Anschlüsse der Erfindung dargestellt sind, liegt es im Anwendungsbereich der Erfindung, daß solche Verbindungen durch interne Schichten (nicht dargestellt) innerhalb der dünnen, biegsamen Schaltung hergestellt werden.
• Wie festgestellt, schließt der Aufbau 10 auch einen Wagen 25 ein, der in der Öffnung 23 des Gehäuses 21 beweglich angebracht ist und einen Schlitz 27 enthält, der dazu entworfen ist, ein hervorstehendes Randsegment 31 der Platine 13 aufzunehmen. Der Wagen 25 besteht ebenfalls vorzugsweise aus Kunststoffmaterial (z. B. Polyphenylensulfid). Der Wagen 25 kann in der Öffnung 23 zwei Positionen einnehmen, von denen die erste als nicht-eingerastete Position bezeichnet wird, so daß die eingeführte Platine 13 sich in einem Abstand zum benachbarten elektrischen Schaltungsteil befindet. In dieser Position sind dessen leitende Elemente nicht verbunden. Die erste, nicht eingerastete Position, wird in FIG. 6 näher dargestellt. Wenn die Platine 13 fest im Schlitz 27 verankert ist, wird der Wagen 25 in die zweite Position (FIG. 7) bewegt (wird unten beschrieben), so daß eine wirkungsame Gleitkontaktverbindung zwischen den Kontaktelementen 11 auf der Platine 13 und den entsprechenden ersten Anschlüssen (in FIG. 4-7 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt) auf der biegsamen Schaltung 41 hergestellt wird. Diese gleitende Verbindungsart dient wie erwähnt dem Entfernen von Verunreinigungen, damit eine wirksame Verbindung zwischen jedem Kontaktelement und dem entsprechenden ersten Anschluß gewährleistet ist. Kennzeichnenderweise erfolgt diese Gleitkontaktierung hauptsächlich senkrecht zur Richtung, in der die Platine 13 ins Gehäuse 21 eingeführt wird (und damit senkrecht zur Richtung der Elemente 11).
• Die Bewegung des Wagens 25 wird mit Hilfe eines Betätigungsmittels 61 durchgeführt, das funktionstechnisch mit dem Wagen verbunden ist, um ihn und insbesondere die fest angebrachte Platine zu veranlassen, sich in der beschriebenen Weise zu bewegen. Diese Richtung wird in den FIG. 1 und 7 durch den Pfeil "A" dargestellt. Wie die FIG. 1, 6 und 7 zeigen, umfassen die Betätigungsmittel 61 ein bewegliches Hebelteil 63, das wiederum ein exzentrisches Achsenteil 65 einschließt, das vom drehbaren Hebel 67 ausgeht, der außen am Gehäuse 21 angebracht ist. Die Drehung des Hebels 67 (gegen den Uhrzeigersinn, in den FIG. 1 und 7 durch den Pfeil "B" dargestellt) wiederum bewirkt die Drehung der exzentrischen Achse 65 in der gezeigten Weise, um den Wagen 25 in der Gehäuseöffnung in einer praktisch geraden Richtung (nach rechts in FIG. 7) zu bewegen. Wie die FIG. 6 und 7 zeigen, ist die exzentrische Achse ein zweiteiliger Aufbau mit einem größeren ersten Teil 69, der im wesentlichen im Gehäuse 21 liegt, und einem kleineren, versetzten Teil 71, der sich über den größeren ersten Teil hinaus erstreckt und sich in einer entsprechenden Öffnung im Wagen 25 befindet. Achse 65 und Hebel 67, wie das Gehäuse 21 und der Wagen 25, sind vorzugsweise auch aus Kunststoffmaterial (z. B. Polyphenylensulfid).
• Um die erfolgreiche Bewegung des Wagens 25 in der hier beschriebenen Weise zu gewährleisten, enthält der Aufbau 10 ferner Vorspannungsmittel 77, um den Wagen 25 gegen die flexible Schaltung 41 zu drücken, wenn sich die Platine 13 im Schlitz 27 befindet. Die erfindungsgemäßen Vorspannungsmittel dienen dazu, den Wagen während der Wagenbewegung im erfindungsgemäßen Gehäuse ständig in Richtung der biegsamen Schaltung zu drücken. Dies wird aus den unten angeführten Gründen als wesentlich angesehen. Wie abgebildet umfassen die Vorspannmittel 77 vorzugsweise ein Paar Blattfederteile 73, die an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 21 angebracht und vorzugsweise daran befestigt sind. Jede Feder hat gleitenden Kontakt mit der hinteren Außenseite 75 des Wagens 25, um ständig die erforderliche Vorspannkraft auszuüben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht jede Feder aus Kunststoffmaterial (z. B. Ployphenylensulfid) und ist vorzugsweise in der dargestellten Richtung an einer Rückwand des Gehäuses 21 befestigt. Alternativ kann jede Blattfeder in das Gehäuse integriert sein und so einen Fortsatz davon darstellten. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann jede Blattfeder aus einem metallischen Material bestehen und durch geeignete Mittel (z. B. Schrauben) am Gehäuse befestigt sein.
• Wie die FIG. 6 und 7 zeigen, bewegt sich der Wagen 25 im Gehäuse 21 auf einer Nockenbahn. Dies wird erreicht, indem eine Oberfläche 81 mit Nocken am Gehäuse 21 und ein Nockenstößel 83 am Wagen 25 vorgesehen sind. Die Oberfläche mit Nocken ist, wie dargestellt, stufenförmig ausgeführt, so daß der Nockenstößel in der ersten Position des Wagens im Gehäuse 21 mit der ersten, oberen Fläche 85 in Kontakt ist und dann gleitend auf die zweite Oberfläche 87 bewegt wird, wenn der Wagen die zweite, eingerastete Position einnimmt, die FIG. 7 zeigt. Die Erfindung schließt ebenfalls die Möglichkeit ein, eine stufenförmige Oberfläche mit Nocken am Wagen 25 vorzusehen und den entsprechenden Nockenstößel auf der entsprechenden Oberfläche des erfindungsgemäßen Gehäuses 21 anzubringen. Die zuvor genannte, eindeutige Bewegungsart stellt ein bedeutendes Merkmal der Erfindung dar, da sie es einer Komponente hoher Dichte (Platine 13) mit den beschriebenen Kontaktelementen darauf ermöglicht, präzise und sicher im Gehäuse bewegt zu werden, um erfolgreich die Verbindung mit entsprechenden Anschlüssen auf einem dazu benachbarten, biegsamen Schaltungsteil zu bewirken. Solche Kontakte, wie sie beschrieben worden sind, werden auf saubere, effektive Weise zwischen der Vielzahl von Kontakten und den entsprechenden Anschlußteilen zur Verfügung gestellt, die in einem Feld hoher Dichte angeordnet sind. Solche Verbindungen, wie sie dargestellt worden sind, werden im Vergleich zu den häufig komplizierten Nockenaufbauten, die in vielen der zuvor zitierten Patentschriften erforderlich sind, auf relativ einfache und doch wirksame Weise erzielt.
• Für eine weitere Absicherung des effektiven Kontakts zwischen der Platine und dem biegsamen Schaltungsteil wie auch zwischen dem biegsamen Schaltungsteil und der Schaltungsvorrichtung wird gemäß eines erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiels ein Paar Druck ausübender Mittel 100 und 101 verwendet. Jedes Druck ausübende Mittel umfaßt ein gummiartiges Kissen, das sich in einem entsprechenden Kanal 103 oder dergleichen befindet, der in das Gehäuse 21 eingearbeitet ist. Der Kanal und das entsprechende gummiartige Kissen haben vorzugsweise eine rechtwinklige, kastenartige Form (wie dargestellt), können aber natürlich auch anders geformt sein und dennoch die hier gewünschten Aufgaben erfüllen. Zum Beispiel kann jedes der Druck ausübenden Mittel 100 und 101 eine Form haben, die in der mitanhängigen Patentanmeldung US-A-4 902 234 beschrieben ist. Wie dort beschrieben wird, kann ein solches Druck ausübendes Teil eine metallische Grundplatte, ein elastisches Teil und verschiedene einzelne komprimierbare Elemente als Bestandteile enthalten. Es ist auch möglich, ein im wesentlichen festes, gummiartiges Teil von einer in FIG. 2 dargestellten Form zu benutzen oder eines, das die in den FIG. 4 und 5 dargestellte Form hat, in der einzelne, komprimierbare Segmente jeweils an entsprechende Kontaktelemente 11 angrenzen, wenn die Platine die zweite, eingerastete Position einnimmt. Die jeweiligen ersten und zweiten Anschlüsse sind in FIG. 4 und 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß jedes der dargestellten einzelnen Segmente für die gummiartigen Kissen 100 und 101 wie dargestellt (FIG. 4) hinter einem entsprechenden ersten und zweiten Anschluß des biegsamen Schaltungsteils angeordnet ist. Jedes gummiartige Kissen dient somit dazu, Druck auf das biegsame Schaltungsteil auszuüben, um eine erfolgreiche Verbindung zwischen den erfindungsgemäßen Kontaktelementen und den ersten Anschlüssen wie auch zwischen den zweiten Anschlüssen und den jeweiligen Leitern 15 sicherzustellen, die sich auf der Schaltungsvorrichtung 17 befinden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde zur Herstellung des Kontakts eine durchschnittliche Kraft von 1,56 N (0,35 Pfund) auf die entsprechenden Kontakte ausgeübt. Im Ausführungsbeispiel von FIG. 4 werden zwei gummiartige Kissen benutzt, jeweils eines für jeden Randbereich des biegsamen Schaltungsteils 41. Dabei sind diese Kissen in den jeweiligen Kanälen im Gehäuse 21 voneinander getrennt angeordnet.
• Im Ausführungsbeispiel aus FIG. 5 wird nur das gummiartige Kissen 100 benutzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von metallischen Stiften 109 fest am Gehäuse 21 angebracht, so daß jeder aus ihm herausragt und in den dargestellten Randbereich des flexiblen Schaltungsteils 41 eingeführt werden kann, um wiederum einen entsprechenden darin befindlichen zweiten Anschluß 51 zu kontaktieren. Zu Demonstrationszwecken sind nur zwei solcher Anschlüsse dargestellt. Alternativ kann jeder Stift 109 in das flexible Schaltungsteil eingeführt werden, um eine oder mehrere der darin befindlichen internen Schichten zu kontaktieren, vorausgesetzt, es wird ein solches Mehrschichtschaltungsteil benutzt. Jeder metallische Stift 109 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einem ähnlich leitenden, in der Technik bekannten Material und wird an den entsprechenden zweiten Anschluß gelötet. Zusätzlich ist der Stift auch in einer Öffnung innerhalb der Vorrichtung 17 verlötet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Öffnung eine in der Technik bekannte metallisierte Durchverbindung (PTH, plated-through-hole). Demzufolge kann jeder Stift 109 elektrisch mit einer oder mehreren der einzelnen leitenden Schichten (19 in FIG. 2) verbunden werden, die einen Bestandteil der Schaltungsvorrichtung 17 bilden können. Der in FIG. 5 gezeigte Aufbau ermöglicht auch eine feste Fixierung des biegsamen Schaltungsteils, so daß jede unnötige Bewegung dieses Teils vermieden wird.
• Wie ausgeführt, befindet sich die Platine 13 fest im Wagen 25. Dies wird gemäß einem Anwendungsbeispiel der Erfindung erreicht, indem ein Verbindungsteil 105 (FIG. 1) in Form eines hervorstehenden Stiftes verwendet wird, der ein Teil des Wagens 25 ist und aus diesem herausragt. Dieser Stift ist so ausgelegt, daß er in eine Öffnung 107 im hervorstehenden Randsegment 31 der Platine 13 paßt. Durch die in Bezug auf die entsprechenden Enden des hervorstehenden Randsegments versetzte Ausrichtung der Öffnung 107 ist damit eine Ausrichtung gewährleistet. Das heißt, daß es genügt, wenn beim Einsetzen der Platine 13 in den Schlitz 27 nur die einzelnen Kontaktelemente 11 in die richtige Richtung zeigen (zum biegsamen Schaltungsteil hin). Um die Verankerung der Platine 13 darüber hinaus zu gewährleisten, enthält deren hervorstehendes Randsegment 31 ein Stichloch bzw. eine vergleichbare Öffnung 109, das so geformt ist, daß es mit einer hervorstehenden Zunge 111 des Gehäuses 21 zusammenpaßt. Nach dem anfänglichen Einsetzten werden die erfindungsgemäßen Betätigungsmittel 61 leicht gegen den Uhrzeigersinn bewegt, um die Anfangsbewegung des Wagens 25 einzuleiten. Diese Bewegung wiederum bewirkt eine feste Verankerung zwischen der Zunge 111 und dem Schlitz 109, um so das Herausziehen der Platine 13 aus dem Schlitz 27 zu verhindern. Weiteres Drehen der Betätigungsmittel 61 (insbesondere des Drehhebels 67) gegen den Uhrzeigersinn "B" führt zu der zuvor erklärten linearen Bewegung des Wagens 25 (FIG. 7). Daher wird deutlich, daß zusätzlich zur Herstellung fester Kontakte zwischen den verschiedenen leitenden erfindungsgemäßen Elementen eine gute Sicherung der Platine im erfindungsgemäßen Gehäuse erfolgt und daher nicht daraus entfernt werden kann. Gegebenenfalls kann ein Auswechseln der Platine durchgeführt werden, indem die erfindungsgemäßen Betätigungsmittel in ihre ursprüngliche Position zurückgestellt werden (FIG. 1), wonach die Platine gegriffen und vertikal entfernt werden kann.
• Es ist also eine elektrische Verbinderanordnung vorgestellt und beschrieben worden, die insbesondere dazu entwickelt worden ist, um einen wirkungsamen Kontakt zwischen auf einer Platine befindlichen Kontaktelementen und den entsprechenden Leitern auf einer Schaltungsvorrichtung (z. B. einer zweite Platine) mittels eines biegsamen Schaltungsteils herzustellen. Die beschriebene Erfindung stellt im Vergleich zu vorhandenen Aufbauten einen relativ einfachen Aufbau dar und kann auf relativ einfache Art bedient werden. Obwohl die Erfindung ausführlich so beschrieben worden ist, daß mindestens zwischen jeweils einem leitenden Teil auf jeder dieser Platinenkomponenten eine Verbindung hergestellt wird, ermöglicht die Erfindung ohne weiteres die Verbindung mehrerer solcher Teile, so daß für einen Aufbau hoher Dichte gesorgt wird, der heute in vielen Bereichen gewünscht wird. Die zuvor genannten, sehr vorteilhaften Eigenschaften werden in einem Aufbau geliefert, der extrem kompakt ist und leicht an viele bestehende Schaltungsvorrichtungen und/oder Platinenaufbauten angepaßt werden kann.

Claims (14)

1. Elektrische Verbinderanordnung (10), um eine elektrische Verbindung zwischen mindestens einem Kontaktelement (11) auf einer Platine (13) und einem entsprechenden Leiter (15) auf einer Schaltungsvorrichtung (17) herzustellen, wobei die Verbinderanordnung folgendes umfaßt:

ein Gehäuse (21), das nahe der Schaltungsvorrichtung angebracht wird und eine Öffnung (23) enthält;

ein biegsames Schaltungsteil (41), das sich im wesentlichen in dem Gehäuse befindet und einen ersten Anschluß (43), um mit dem Kontaktelement auf der Platine in Kontakt zu treten, und einen zweiten Anschluß (51) einschließt, der mit dem ersten Anschluß elektrisch verbunden ist und so ausgelegt ist, daß er mit dem entsprechenden Leiter auf der Schaltungsvorrichtung in Kontakt tritt;

einen Wagen (25), der sich beweglich in der Öffnung im Gehäuse befindet und einen Schlitz (27) enthält, der die Platine aufnimmt, wobei der Wagen und die Platine eine erste Position im Gehäuse einnehmen, in der das Kontaktelement auf der Platine und der erste Anschluß auf dem biegsamen Schaltungsteil keinen Kontakt haben, wobei der Wagen und die Platine so eingerichtet sind, daß sie in eine zweite Position bewegt werden können, in der das Kontaktelement und der erste Anschluß zusammengefügt sind, um zwischen ihnen einen elektrischen Kontakt herzustellen;

Betätigungsmittel (61), die funktionstechnisch mit dem Wagen verbunden sind, um zu bewirken, daß der Wagen und die Platine sich von der ersten Position in die zweite Position bewegen; und Vorspannungsmittel (77), befestigt am oder Bestandteil des Gehäuses, um den Wagen im Gehäuse in Richtung des biegsamen Schaltungsteils zu drücken, wenn der Wagen sowohl die erste Position als auch die zweite Position im Gehäuse einnimmt sowie während der Bewegung zwischen der ersten und zweiten Position.

2. Aufbau gemäß Anspruch 1, wobei das Kontaktelement auf der Platine eine Vielzahl hervorstehender Kontaktteile (37) umfaßt, um mit dem ersten Anschluß (43) auf dem biegsamen Schaltungsteil in Kontakt zu treten, wobei der erste Anschluß im wesentlichen von flacher Gestalt ist.

3. Aufbau gemäß Anspruch 2, wobei die hervorstehenden Kontaktteile in einer Gleitbewegung mit dem ersten Anschluß in Kontakt treten und die Gleitbewegung in einer Richtung erfolgt, die im wesentlichen senkrecht auf der Einschubrichtung der Platine in das Gehäuse steht.

4. Aufbau gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einem ersten Druck ausübenden Teil (100), das im Gehäuse in der Nähe des Bereichs des biegsamen Schaltungsteils angeordnet ist, auf dem sich der erste Anschluß befindet, um Druck auf den ersten Anschluß auszuüben, wenn der erste Anschluß mit dem Kontaktelement auf der Platine Kontakt hat.

5. Aufbau gemäß Anspruch 4 mit einem zweiten Druck ausübenden Teil (101), das im Gehäuse mit Abstand zum ersten Druck ausübenden Teil (100) in der Nähe des Bereichs der biegsamen Schaltung angeordnet ist, auf dem sich der zweite Anschluß (51) befindet, um den zweiten Anschluß gegen den entsprechenden Leiter auf der Schaltungsvorrichtung zu drücken.

6. Aufbau gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei jedes der Druck ausübenden Teile (100, 101) ein gummiartiges Kissen ist, das Gehäuse einen Kanal (103) enthält und das gummiartige Kissen sich in dem Kanal befindet.

7. Aufbau gemäß Anspruch 3, wobei der zweite Anschluß (51) ünd der entsprechende Leiter (15) auf der Schaltungsvorrichtung fest miteinander verbunden sind, dabei sind der zweite Anschluß und der entsprechende Leiter vorzugsweise verlötet.

8. Aufbau gemäß Anspruch 7, wobei der entsprechende Leiter einen metallischen Stift (109) einschließt, der fest am Gehäuse angebracht ist, und der Stift durch das biegsame Schaltungsteil verläuft.

9. Aufbau gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wagen ein Verbindungsteil (105) umfaßt, um die Platine physisch zu verbinden, wenn sie in den Schlitz eingeführt ist.

10. Aufbau gemäß Anspruch 9, wobei die Platine eine Öffnung (107) enthält und das Verbindungsteil einen hervorstehenden Stift einschließt, wobei der hervorstehende Stift so ausgelegt ist, daß er in die Platinenöffnung greift, um die physische Verbindung zwischen der Platine und dem Verbindungsteil zu ermöglichen.

11. Aufbau gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorspannungsmittel (77) ein Paar Blattfedern (73) umfassen, die am Gehäuse befestigt sind, um gleitend auf eine Außenfläche des Wagens zu drücken.

12. Aufbau gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Betätigungsmittel (61) ein bewegliches Hebelteil (63) einschließen, das einen drehbaren Hebel (67) und eine exzentrische Achse (65) umfaßt, wobei sich die Achse durch das Gehäuse in den Wagen erstreckt, wobei die Drehung des Hebels und der exzentrischen Achse bewirkt, daß sich der Wagen auf lineare Weise im Gehäuse bewegt.

13. Aufbau gemäß Anspruch 12, wobei sich der Wagen im Gehäuse nockenartig auf einer Oberfläche des Gehäuses bewegt.

14. Aufbau gemäß Anspruch 13, wobei die Oberfläche des Gehäuses, auf der sich der Wagen bewegt, eine Oberfläche (81) mit Nocken enthält, und sich auf dem Wagen ein Nockenstößel (83) befindet, um während der Bewegung gleitend in die Oberfläche mit Nocken zu greifen, wobei die Oberfläche mit Nocken vorzugsweise eine Stufenform hat.