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Die
Erfindung betrifft eine Struktur zum dreidimensionalen Montieren
eines Moduls auf einer Mutterplatine durch Verwendung von Leiterrahmen.
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Um
dem steigenden Bedarf an sehr kleinen, dicht gepackten und schnellen
Elektronikvorrichtungen nachzukommen, montiert man in der Praxis Elektronikteile
und ICs (integrierte Schaltungen) gewöhnlich auf einer Leiterplatte,
um ein Modul zu bilden, und montiert eine Anzahl solcher Module
dreidimensional auf einer einzelnen Mutterplatine. Voraussetzung
dafür ist,
daß die
Module und die Mutterplatine elektrisch miteinander verbunden, mechanisch sicher
gehalten und billig sind. Beispielsweise offenbart die JP-A-1-304796
ein Modulmontageverfahren dieser Art. Die JP-A-2-68982 lehrt eine
Struktur zum Montieren einer Leiterplatte. Allerdings können die herkömmlichen
Strukturen keine Erhöhung
der Anzahl von Stiften der Tochterplatine oder keine Erhöhung der
Dichte oder Verarbeitungsgeschwindigkeit des Moduls bewältigen.
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Die
DE-A-38 01 610 offenbart einen Mehrfachverbinder zum Verbinden von
Elektronikteilen tragenden Leiterplatten mit Verdrahtungsplatinen. Eine
bogenförmige
Brücke
ist zum Verbinden von Platinen vorgesehen. Ein Ende der Brücke ist
an einer der Platinen befestigt, und das andere Ende ist in eine Öffnung in
der jeweiligen anderen Platine eingesetzt. Die Brücke hat
eine Kontaktfläche,
die die leitende Oberfläche
der Verdrahtungsplatine kontaktiert. Zusätzlich kann eine der Platinen
einen Führungsstift
haben, der in die andere Platine einzusetzen ist.
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Die
FR-A-2608328 offenbart im Hinblick auf eine bekannte Ausführungsform
einen Leiterrahmen, der kammförmig
ist, zum Einklemmen einer Tochterplatine an den Kontaktstellen.
Insbesondere ist die Tochterplatine in den gabelartigen Endab schnitten der
jeweiligen Leiterrahmen aufgenommen, wobei die beiden Außenzinken
auf einer Seite der Platine angeordnet sind und die Mittelzinke
auf der Gegenseite der Platine angeordnet ist.
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Die
EP-A-0287274 beschreibt eine Vorrichtung, die der o. g. Vorrichtung
der FR-A-2608328 allgemein ähnelt.
Insbesondere offenbart dieses Dokument, daß jeder der Leiter einem jeweiligen
Anschluß zugeordnet
ist. Diese Konfiguration erschwert es, die Leiter relativ zu einer
Tochterkarte zu positionieren und diese dann mit ihr zu verbinden.
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Daher
besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Modulmontagestruktur
bereitzustellen, die an eine Zunahme der Anzahl von Stiften und
eine Erhöhung
der Verarbeitungsgeschwindigkeit anpassungsfähig ist. Diese Aufgabe wird
mit den Merkmalen der Ansprüche
gelöst.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen
aus der folgenden näheren
Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Es
zeigen:
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1A eine Perspektivansicht
einer herkömmlichen
Montagestruktur;
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1B eine fragmentarische
vergrößerte Perspektivansicht
der Struktur von 1A;
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2 einen Schnitt durch eine
weitere herkömmliche
Montagestruktur;
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3 eine Perspektivansicht
einer Montagestruktur als Ausführung
der Erfindung;
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4 einen Schnitt an der Linie
A-A von 3;
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5A eine spezifische Konfiguration
eines Leiterrahmens und eine spezifische Konfiguration eines Befestigungsteils,
die beide zur Ausführungsform
gehören;
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5B eine Seitenansicht des
Leiterrahmens von 5A;
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5C eine Vorderansicht mehrerer
Leiterrahmen, die am Befestigungsteil befestigt sind;
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5D eine Seitenansicht der
Leiterrahmen und des Befestigungsblocks;
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6 eine Vorderansicht einer
Tochterplatine, die zur Ausführungsform
gehört;
und
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7 eine Perspektivansicht,
die zeigt, wie die Tochterplatine auf einer Mutterplatine in der
veranschaulichten Ausführungsform
montiert wird.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird kurz eine herkömmliche Struktur zum Montieren von
Leiterplatten gemäß 1A und 1B beschrieben. Gelehrt ist die zu beschreibende
Struktur in der o. g. JP-A-2-68982. Darstellungsgemäß haben
Metallanschlußstücke 20 zum
Verbinden jeweils ein Paar flache Körperabschnitte 21.
Jeder Körperabschnitt 21 hat
eine Anzahl von Parallelzinken 30 an seiner Kante zum Ergreifen
von Brücken 35.
Ein bauchartiger Schlitz ist in jeder Zinke 30 gebildet
und öffnet
sich an ihrem Außenende.
Ist die Brücke 35 in den
Schlitz einer der Zinken 30 eingesetzt, ergreift die Zinke 30 darstellungsgemäß den Umfang
der Brücke 35.
Kerben 31 sind in den Abschnitten der Zinken 30 gebildet,
die an den Körperabschnitt 21 angrenzen,
so daß unnötige Zinken 30 manuell
leicht umgebogen und entfernt werden können.
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Leiteranschlüsse 22 erstrecken
sich von jedem Metallanschlußstück nach
außen,
während Durchgangslöcher 19 in
einer Mutterleiterplatte oder Mutterplatine 11 gebildet
sind. Die Leiteranschlüsse 22 werden
in die Durchgangslöcher 19 eingesetzt und
mit der Mutterplatine 11 verlötet. Nachdem die Metallanschlußstücke 20 auf
der Mutterplatine 11 in einer senkrechten Anordnung montiert
sind, wird die Kante oder Kartenkante 16 einer Erweiterungsleiterplatte
oder Tochterplatine 15 in ausgerichtete Schlitze 23 eingesetzt,
die in den Metallanschlußstücken 20 gebildet
sind. Dadurch wird die Tochterplatine 15 in einer senkrechten
Position auf der Mutterplatine 11 montiert. Anschließend werden
für jede
Brücke 35 deren
entgegengesetzte Endabschnitte in die ausgerichteten Zinken 30 der
nahegelegenen Metallanschlußstücke 20 gedrückt. In
diesem Zustand sind die Metallanschlußstücke 20 durch die Brücke 35 miteinander
verbunden.
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Durch
diese Anordnung der Brücken 35 erübrigt sich
die Bildung eines Stromversorgungsmusters oder ähnlichen breiten Musters mit
einer großen Strombelastbarkeit
auf der Mutterplatine 11 oder der Tochterplatine 15;
d. h. die Brücken 35 erfüllen die Funktion
eines solchen breiten Musters.
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2 zeigt eine Modulmontagestruktur
und ein zugehöriges
Verfahren, die in der ebenfalls zuvor erwähnten JP-A-1-304796 offenbart
sind. Darstellungsgemäß ist ein
IC-Teil 42 auf der Oberfläche einer Tochterplatine 41 durch
Lot 43 montiert, was ein Modul 44 bildet. Ein
Leiterstift oder Leiterrahmen 49 hat einen allgemein L-förmigen Schnitt.
Der waagerechte Abschnitt des Leiterrahmens 49 ist in ein
in der Tochterplatine 41 gebildetes Durchgangsloch 41a eingesetzt
und durch Lot 46 an der Platine 41 befestigt.
Der senkrechte Abschnitt des Leiterrahmens 49 ist in ein
in der Mutterplatine 47 gebildetes Durchgangsloch 47a eingesetzt
und dann durch Lot 48 an der Platine 47 befestigt.
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Die
zuvor beschriebenen herkömmlichen Strukturen
haben jeweils einige ungelöste
Probleme wie folgt. Ein erstes Problem ist, daß die Strukturen nicht ohne
weiteres die steigende Anzahl von Stiften einer Tochterplatine bewältigen können. Speziell
hat das in der JP-A-2-68982 gelehrte Metallanschlußstück 20 den
Schlitz 23 zum Einklemmen der Kante der Tochterplatine 15 und
die Leiteranschlüsse 22, die
in die Durchgangslöcher 19 der
Mutterplatine 11 einzusetzen sind. Um daher eine große Anzahl
von Stiften unterzubringen, muß ein
Metallanschlußstück 20 jedem
Ein-/Ausgangsanschluß zugeordnet
sein, was zu einer komplizierten Herstellung führt. Beim Leiterrahmen, der
in der JP-A-1-304796 gelehrt ist, ist sein eines Ende in das Durchgangsloch 41a der Tochterplatine 41 eingepreßt. Bei
dieser Konfiguration kann der Leiterrahmen 49 nur von einer
Seite der Tochterplatine 41 eingepreßt werden. Um daher eine große Anzahl
von Stiften unterzubringen, müssen der
Durchmesser und Abstand der Durchgangslöcher 41a reduziert
werden, oder die Größe der Tochterplatine 41 muß erhöht werden,
was zu geringer Ausbeute führt.
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Ein
zweites Problem ist, daß die
herkömmlichen
Strukturen nicht an eine dichtgepackte Modulmontage anpassungsfähig sind.
Speziell verhindert das Metallanschlußstück 20, die Tochterplatinen 15 mit
einem kleinen Abstand auf der Mutterplatine 11 zu montieren,
da die Größe des Metallanschlußstücks 20 dem
Montageabstand Grenzen setzt.
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Ein
drittes Problem besteht darin, daß die herkömmlichen Strukturen nicht an
eine schnelle Verarbeitung anpassungsfähig sind. Zum Beispiel hat
das in der JP-A-2-68982 gelehrte Metallanschlußstück 20 eine große Oberfläche und
daher eine große
kapazitive Last.
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Anhand
von 3 und 4 wird eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Modulmontagestruktur
beschrieben. Darstellungsgemäß trägt eine
Mutterplatine 1 eine Anzahl nicht gezeigter Elektronikteile
darauf. Mehrere nicht gezeigte Muster, die mit einer Tochterplatine 3 zu
verbinden sind, sind über
die Mutterplatine 1 herausgeführt, und jedes schließt an einem
jeweiligen Durchgangsloch 2 ab. Lötpaste wird auf Kontaktstellen
aufgedruckt, die vorn und hinten auf der Tochterplatine 3 vorgesehen sind,
wonach ein vorgewähltes
Elektronikteil 4 über die
Lötpaste
auf den Kontaktstellen montiert wird. Mehrere Signalmuster, Massemuster
und Stromversorgungsmuster sind am Ende der Tochterplatine 3 benachbart
zur Mutterplatine 1 jeweils auf der Vorder- und Rückseite
der Platine 3 herausgeführt. Ein-/Ausgangskontaktstellen 7 sind
jeweils am Ende des jeweiligen Musters vorgesehen. Jeweils vorn
und hinten auf der Tochterplatine 3 werden mehrere Leiterrahmen 5 an
einem Befestigungsteil 6 befestigt und dann jeweils mit
den Ein-/Ausgangskontaktstellen 7 an einem Ende 5a verlötet. Das
Befestigungsteil 6 ist aus Harz hergestellt.
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5A bis 5D zeigen eine spezifische Konfiguration
der Leiterrahmen 5 und eine spezifische Konfiguration des
aus Harz gebildeten Befestigungsblocks 6. Die Leiterrahmen 5 mit
jeweils der Konfiguration von 5A und 5B sind am Befestigungsblock 6 gemäß 5C und 5D befestigt. Die Anzahl der Leiterrahmen 5 ist
gleich der Anzahl der Ein-/Ausgangskontaktstellen 7, die
auf einer Seite der Tochterplatine 3 vorgesehen sind. Ansätze 9 stehen
von beiden Enden des unteren Abschnitts des Befestigungsblocks 6 wie
gezeigt vor. Die Elektronikteile 4 sind auf der Tochterplatine 3 gemäß der näheren Darstellung
in 4 montiert. Bezugslöcher 8 (siehe 6) sind in der Tochterplatine 3 an
beiden Enden des unteren Abschnitts der Platine 3 gebildet.
Die Ansätze 9 des
Befestigungsblocks 6 werden jeweils in den Bezugslöchern 8 aufgenommen,
um zu verhindern, daß der
Block 6 relativ zur Tochterplatine 3 verschoben
wird.
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Gemäß 7 werden die Leiterrahmen 5 am jeweiligen
Befestigungsblock 6 auf jeder Seite der Tochterplatine 3 befestigt
und mit den Ein-/Ausgangskontaktstellen 7 verlötet. Zwei
solche Anordnungen von Leiterrahmen 5 werden jeweils in
zwei Anordnungen von Durchgangslöchern 2 eingesetzt, die
in der Mutterplatine 1 gebildet sind. Anschließend werden
die Leiterrahmen 5 gemäß 4 mit der Mutterplatine 1 verlötet.
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Gemäß 5A und 5B sind die Leiterrahmen 5 jeweils
5,955 mm lang, 0,2 mm breit und 0,1 mm dick. Die Leiterrahmen 5 sind
aus Phosphorbronze hergestellt, und jeder ist mit einem 1 μm dicken Ni-Auftrag
und einem 2 μm
dicken Lötauftrag über dem
Ni-Auftrag versehen. Bei Bedarf kann Phosphorbronze durch Messing
ersetzt sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die Tochterplatine 3 als Leiterplatte
realisiert, die Glasepoxidharz oder ähnliches organisches Isolierharz
verwendet, obwohl sie als Glaskeramikplatine realisiert sein kann.
In der Ausführungsform
wird für
das Harz, das den Befestigungsblock 6 bildet, ein Flüssigkristallpolymer
verwendet, obwohl es durch Polyphenylsulfid oder ähnliches
wärmebeständiges Harz
ersetzt sein kann.
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Zusammengefaßt ist deutlich,
daß die
Erfindung eine Modulmontagestruktur mit verschiedenen neuartigen
Vorteilen wie folgt bereitstellt: Ein-/Ausgangsanschlüsse für unterschiedliche
Arten von Signalen können
auf beiden Seiten einer Tochterplatine vorgesehen sein, was eine
dichtgepackte Modulmontage realisiert. Daher ist die Struktur an
eine Steigerung der Anzahl von Stiften anpassungsfähig, ohne die
Größe einer
Tochterplatine zu erhöhen.
Da Tochterplatinen in Durchgangslöcher eingesetzt werden, die
in einer Mutterplatine gebildet sind, und dann mit der Mutterplatine
verlötet
werden, kann der Abstand der Tochterplatinen reduziert werden.
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Ferner
sind Tochterplatinen und eine Mutterplatine auf kürzestem
Weg miteinander verbunden, so daß die Struktur der Erfindung
eine schnelle Verarbeitung bewältigen
kann. Insbesondere ist der Verbindungsabstand ausreichend kurz,
um eine Induktivitätskomponente
und eine Kapazitätskomponente vernachlässigbar
klein zu machen.
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Zudem
ist die Struktur mit einem herkömmlichen
Lötverfahren
anwendbar und daher billig. Grund dafür ist, daß Module wie andere Teile auf
einer Mutterplatine durch Lötmetallrückfluß gemeinsam
montiert werden können
und daß die
Tochterplatine in Durchgangslöcher
eingesetzt und durch Löten mit
anderen DIP-(Doppelreihengehäuse-)Teilen
befestigt werden kann.