DE69834606T2

DE69834606T2 - Steckverbinderanordnung mit hoher packungsdichte für ein leiterplattenmodul

Info

Publication number: DE69834606T2
Application number: DE69834606T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Robert West Winfield CHAPMAN; Allen Ritch Sidney SELFRIDGE
Original assignee: Amphenol Corp
Current assignee: Amphenol Corp
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: EP0902990B1; EP0902990A1; DE69834606D1; CA2248712C; WO1998031075A1; EP0902990A4; US5947753A; CA2248712A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbinderanordnung für ein Leiterplattenpaket und auf ein Verfahren zum Zusammenbau elektrischer Verbinder auf einer Leiterplatte. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung und ein Verfahren zur Vergrößerung des Abstands zwischen Kontaktanschlüssen, die sich von den Eckverbindern eines Leiterplattenmoduls am Punkt der elektrischen Zwischenverbindung zwischen der Leiterplatte und den Kontaktanschlüssen erstrecken.
2. Diskussion verwandter Technik
Das Problem der elektrischen Verbindung von komplexen Steuerschaltungen, was den Anschluss von hunderten von digitalen Eingangs-/Ausgangsleitungen an Busse oder Mehrfachdrahtkabeln erfordert, hat zur Entwicklung des leitungsersetzbaren Moduls (LRM) geführt. Das LRM ist ein standardisierter elektrischer Verbinder, der mehrere hundert elektrischer Kontakte enthält, die in Mehrfachreihen angeordnet sind, wobei jeder Kontakt einen Lötanschluss besitzt, und zwar verbunden mit einer Anschlussfläche (Pad; Lötauge) auf einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte innerhalb eines Chassis oder Gestells angeordnet ist.
Die Hauptanwendung des LRM ist auf dem Gebiet der Luftfahrt, wo Raum, Zuverlässigkeit und Leichtersetzbarkeit kritisch sind. Die LRMs dienen als Schaltungsmodule für Flugzeug-Flugsteuerschaltungen und umfassen Verbinder zur Verbindung von Flugsteuerschaltungen, und zwar angeordnet in gesonderten Modulen, die in einem Chassis oder Gestell anzuordnen sind, und ferner verbunden über zusammenpassende Verbinder, befestigt an der Rückebene des Chassis oder Gestells, und ferner zur Verbindung mit Bussen oder Kabeln, die eine hohe Baudrate von aufweisende digitale Übertragungen zu den Steuerschaltungen hin und von diesen weg transportieren können.
Wegen der Notwendigkeit der Ersetzbarkeit und wegen des begrenzten für die Module verfügbaren Raumes, sind sowohl die Größe der Leiterplatte als auch die Größe der Verbinder begrenzt, wobei der LRM-Standard, der als SEM-E bekannt ist, beispielsweise erfordert, dass die Leiterplatte eine Breite von 13,3 cm (5,250 Zoll) und eine Gesamtanschlussfläche von 13,8 cm × 1,43 cm (5,44 × 0,580 Zoll) besitzt. Selbst in einem derart kleinen Raum ist die existierende Technologie in der Lage 360 Kontakte unterzubringen, was hochdichte Verbindung vorsieht, die für die meisten bekannten Systeme ausreicht.
Nachdem Flugzeuge immer mehr von der Elektronik abhängen und die Dichte der elektronischen Schaltungen selbst sich durch die auf großem Maßstab erfolgte Integration erhöht hat, sind die Standard-LRM-Konfigurationen nicht mehr in der Lage, zuverlässig die erforderliche Anzahl von Eingangs/Ausgangsleitungen vorzusehen. Um die Kapazitäten der auf großem Maßstab erfolgten Schaltungsintegration vollständig auszunutzen, nähert sich die Anzahl der erforderlichen Eingangs-/Ausgangsleitungen derzeit 500, was im Rahmen der existierenden LRM-Konfigurationen nicht möglich ist ohne elektrische Ausführung und Zuverlässigkeit zu opfern oder die Größe der Interface-Verbinder für das Schaltungsmodul zu vergrößern.
Um 360 Kontakte in einen Raum zu packen, der so klein ist, wie dies durch den SEM-E-Standard gestattet ist, was bereits eine eindrucksvolle Ausführung bei den üblichen Verbinderkonstruktionsstandards ist, haben sich die meisten bekannten Konstruktionsbemühungen darauf konzentriert, die Anzahl der Kontakte in den Verbindern zu erhöhen und die Geometrie der Kontaktanschlüsse in effizientester Weise zu variieren, und zwar unter Verwendung des verfügbaren Raumes, wobei so viel Symmetrie wie möglich aufrecht erhalten wurde. Dank dieser Konstruktionsbemühungen, würde es in der Tat möglich sein, mehr als 360 Kontakte in ein SEM-E-Modul zu packen, wäre nicht bislang eine unausweichliche geometrische Einschränkung vorhanden, nämlich die Einschränkung, dass unabhängig davon, wie viele Spalten oder Reihen von Kontakten für jedes Leiterplatten-Interface vorgesehen sind, alle Kontakte schließlich mit der Leiterplatte selbst verbunden werden müssen und dies bei einer Leiterplatte, die eine ebene oder planare Struktur besitzt. Eine zu enge Beabstandung der Kontaktanschlüsse (contact tails) auf der Leiterplatte erzeugt nicht beherrschte Zusammenbauprobleme bei dem Ausrichten der Kontake und bei der Aufrechterhaltung gleichförmiger Trennung.
Daher ist zur Zeit der Hauptgrund dafür, dass die Anzahl der Kontakte beschränkt ist, nicht die Größe oder Anordnung der Kontakte in den Modulverbindern, sondern vielmehr die Schwierigkeiten bei der elektrischen Verbindung der Kontakte mit den Leiterplatten im Modul. Während die Anzahl der Kontakte im Verbinder selbst erhöht werden konnte, und zwar durch Erhöhen der Anzahl von Spalten oder Reihen und unter Verwendung von unterschiedlich langen Kontaktanschlüssen, um die Leiterplatte zu erreichen, müssen sämtliche Kontakte noch immer mit der Leiterplatte selbst verbunden werden.
Eine Lösung würde natürlich darin bestehen, die Anschlusstechniken derart zu verbessern, dass die Anschlüsse dichter angeordnet werden könnten, aber selbst wo dies möglich wäre, würden die Zusammenbaukosten stark erhöht und die Zuverlässigkeit sowie die elektrische Ausführung würden in unvermeidbarer Weise beeinflusst. Konventionelle Massenlötverfahren gestatten eine Lötpunkt- bzw. Lötpadbeabstandung auf der Leiterplatte von annähernd 0,0635 cm (0,025 Zoll) zu, aber bei höheren Dichten, wobei die Beibehaltung der Trennung und der genauen Beabstandung zwischen den Verbindungen zunehmend schwierig wird.
Bei der Stapelung der Lötpunkte, d.h. bei Anordnung der Lötpunkte in Mehrfachspalten oder Reihen wird die potentielle Kontaktdichte erhöht, wobei sich begrenzter Raum auf der Leiterplatte für Mehrfachreihen oder Spalten ergibt und die Verwendung von unterschiedlich langen Kontaktanschlüssen bringt, selbst bei ansonsten symmetrischen Konfigurationen eine Anzahl von Problemen mit sich, und zwar sowohl von einem elektrischen als auch von einem Herstellungsstandpunkt aus, einschließlich von Problemen der Impedanzveränderbarkeit und des Übersprechens zwischen Kontaktschaltungen. Zudem fehlt es diesen Konfigurationen an einer Dimensionsfehlausrichtungskompensation oder einer Anpassung an die Kontakte zum Kompensieren von Toleranzen beim Befestigen der Verbinderanordnungen auf der Rückseite oder Rückebene und bei der Bewegung (schwimmen) bzw. dem Float in leitendgekühlten Modulen auftritt, nachdem die Module mit der Rückebene zusammengepasst sind und die Wärmefalle normal zur Ebene der Wärmefalle bzw. Heatsink überführt ist bis deren Kanten in innigem Kontakt mit dem kalten Wänden des Gestells oder Chassis, in dem das Modul angebracht ist.
Die konventionelle LRM-Konfiguration ist schematisch in 1 veranschaulicht. Der Anschluss der Verbinderkontakte an dem Leiterplattenpaket (Leiterplattenpackung; circuit board package), das in der Form von zwei gedruckten Leiterplatten 8 und 9 getrennt durch eine Wärmefalle 10 bzw. Heatsink vorliegt, erfolgt mittels relativ langen und dünnen Oberflächen befestigten (surface mount) Leitern 7, die sich von den Verbindern 11 und 12 aus erstrecken. Die Leiter werden in einem nachgiebigen Zustand geformt, und zwar mit (nicht gezeigten) zusammenpassenden Enden der Kontakte in gestapelter (staggered) Anordnung, um eine erhöhte Kontaktdichte innerhalb des Verbinders vorzusehen. Die nachgiebige Form der Kontakte gestattet, dass diese Dimensionsunterschiede zwischen dem Verbinder und der Plattenpackung absorbieren. Beispiele dieser Anordnungsart sind in den US-Patenten 4 734 042 (Martens et al), 4 808 115 (Norton et al.) 5 090 116 (Henschen et al.) und 5 090 911 (Welsh) beschrieben.
Um wie oben bemerkt, die Kontakdichte zu erhöhen, können nicht nur die Kontakte innerhalb des Verbinders, sondern auch die Lötflächen bzw. Lötpads auf der Leiterplatte gestapelt (staggered) sein, wie dies in US-Patent 4 992 052 (Verhoeven), 5 308 248 (Davidge et al.) und 5 342 208 (Kobayashi et al.) beschrieben ist, aber derartiges Stapeln erfordert Platz oder Raum auf der Leiterplatte, der ansonsten für elektrische Komponenten und Schaltungen verwendet werden könnte und es erfolgt auch keine Eliminierung elektrischer Probleme, die sich auf den notwendigen Veränderungen in der Geometrie und der Längen der Kontaktanschlüsse ergeben.
Ob nur die Passungsenden der Kontakte im Verbinder gestapelt sind oder sowohl die Passungsenden als auch die Lötflächen bzw. Lötpads oder Lötanschlüse, jede dieser Anordnungen des Standes der Technik leidet an den gemeinsamen Nachteilen, dass die Lötanschlüsse unterschiedliche Längen und Formen besitzen, was zu einer Impendanzveränderbarkeit und zu Übersprechproblemen führt und ferner zu einem ernsthaft eingeschränkten Schwimmen (float), wobei es sich dabei um die Fähigkeit handelt, Toleranzen bei der Positionierung der Verbinder bezüglich der Leiterplatte zu kompensieren.
Diese Probleme, welche die Dichte der Ausgangsleitungen und Kontakte vergrößern beeinflussen sowohl die Fähigkeit der Verbinder, Hochgeschwindigkeitsdigitaldaten-Übertragungen zu verarbeiten oder zu handhaben und ferner die Zuverlässigkeit der Module und somit sind diese Probleme bei kritischen Flugzeuganwendungen nicht akzeptabel oder auch nicht bei militärischen, industriellen und kommerziellen Elektronikpackungsanwendungen, wo Leiterplatten-Interfaces des LRM-Typs verwendet werden könnten. Ohne eine Lösung für diese Probleme müssten, um die Fähigkeiten der Schaltungsintegration auf großem Maßstab vollständig auszunützen, die vorhandenen Standards oder Normen einfach aufgegeben werden, und mehr Platz müsste auf der Leiterplatte vorgesehen werden, was eine erneute Konstruktion der Komponenten, in denen die Module untergebracht sind, erforderlich machen würde, und wobei ferner Rückwärtskompatibilität fehlen würde und signifikante Gesamtkostenanstiege der Systeme auftreten würden, in denen die Module verwendet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Einschränkungen des Standes der Technik zu überwinden, und zwar durch Vorsehen einer elektrischen Verbinderanordnung für ein Leiterplattenmodul und ferner sieht die Erfindung ein Verfahren vor. Ferner sieht die Erfindung im Verfahren vor zum Zusammenbau eines elektrischen Verbinders an einer Schaltungsplatte, wobei ein erhöhter Abstand zwischen den Punkten erreicht wird, an denen die Kontakte mit der Leiterplatte in Eingriff stehen, auf welche Weise eine erhöhte Kontaktdichte innerhalb der derzeitigen Moduldimensionen gestattet wird, ohne die elektrische Leistungsfähigkeit oder Zuverlässigkeit zu opfern.
Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, eine elektrische Verbinderanordnung für ein Leiterplattenmodul vorzusehen und darüber hinaus ein Verfahren zum Zusammenbau eines elektrischen Verbinders an einer Leiterplatte, wobei es gestattet wird, die Anzahl der Kontakte zu erhöhen, wobei aber noch immer stabile, einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisende elektrische Verbindungen zwischen den Kontakten und der gedruckten Leiterplatte vorgesehen werden.
Es ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Verbinderanordnung für ein Leiterplattenmodul vorzusehen und ein Verfahren zum Zusammenbau eines elektrischen Verbinders mit einer Leiterplatte, wobei eine Erhöhung der Anzahl der Kontakte im Verbinder gestattet wird und wobei ferner dimensionsmäßige Fehlanpassungen zwischen dem Verbinder und der Plattenpackung absorbiert oder ausgeglichen werden, ohne dass ein Kompromiss bei den elektrischen und mechanischen Parametern der Anschlussverbindung gemacht werden müsste.
Es ist ein noch weiteres Ziel der Erfindung, eine elektrische Verbinderanordnung für ein Leiterplattenmodul vorzusehen und zudem ein Verfahren zum Zusammenbau eines elektrischen Verbinders mit einer Leiterplatte, wobei gestattet ist, die Anzahl der Kontakte zu erhöhen und wobei ein „Float" oder Translation der Kontakte relativ zu der Modulplattenpackung gestattet ist.
Diese Ziele werden gemäß den Prinzipien eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erreicht, und zwar dadurch, dass auf die grundsätzliche geometrische Einschränkung eingegangen wird, die bislang die Anschlussdichte auf der Leiterplatte begrenzt hat, nämlich die Einschränkung des Anschlie ßens von mehrfachen Reihen oder Spalten von Kontakten in einer einzigen Ebene, vorgesehen durch eine Oberfläche der Leiterplatte. Anstelle die Kontakte direkt auf der Haupt- oder Prinzipal-Oberfläche der Leiterplatte, auf der sich die elektrischen Komponenten befinden, anzuschließen oder abzuschließen, sieht die Erfindung eine Verbinderanordnung vor, in der die Anschlüsse der Kontakte (tails of contacts) in dem Verbinder nicht angeschlossen sind an Lötflächen bzw. -pads oder -anschlüssen der Hauptleiterplatte, sondern vielmehr angeschlossen sind an Lötflächen bzw. -pads oder -anschlüssen auf Paaren von Zwischenleiterplatten, verbunden mit den Hauptleiterplatten, wobei die Zwischenleiterplatten jeweils zwei Anschlussoberflächen anstelle von einer vorsehen, wodurch in effektiver Weise ein Verdoppeln des für das Anschließen verfügbaren Raums vorgesehen wird.
Gemäß einer beispielhaften Anwendung der Prinzipien der Erfindung bei einer Standard-LRM-Anordnung, sind die Anschlüsse (Enden; tails) der Kontakte Lötanschlüsse (soldered tails), die Oberflächen befestigt (surface mounted) sind, und zwar an den Zwischenleiterplatten; die Zwischenleiterplatten sind elektrisch mit den Hauptleiterplatten durch eine starre-flex Verbindung verbunden, in der die starren Haupt- und Zwischenleiterplatten mit den flexiblen Teilen verbunden sind, die Bahnen tragen, die sich von der Hauptleiterplatte aus erstrecken. Die Hauptleiterplatten bilden ein Standardleiterplattenpaket, das eine Wärmefalle und zwei Leiterplatten aufweist.
Zusätzlich zum Erreichen einer Mitte zu Mitte-Beabstandung der oberflächenbefestigten Anschlüsse von einer Größe bis zu 0,0953 cm (0,0375 Zoll) bei der Erhöhung der Anzahl der Kontakte von 360 auf 472, sieht die Verbindungsanordnung und das Verfahren der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung eine verbesserte Lötanschlussstruktur (solder tail structure) vor, in der die Anschlüsse relativ kurz und steif sind, und zwar verglichen mit denjenigen von konventionellen Anordnungen und ferner von gleicher Länge trotz der Tatsache, dass der Verbinder vier Reihen oder Spalten von Kontakten besitzt, wodurch die elektrische Ausführung und die Zuverlässigkeit der Kontakte verbessert wird, ohne den „Float" einzuschränken. Der „Float" wird ges tattet durch die flexiblen Verbindungen zwischen den Zwischen- und Hauptleiterplatten. Die einheitlichen Leitungslängen ergeben sich aus den Lötanschlüssen der gleichen Länge und Konfiguration, was gleiche Ausbreitungsverzögerungen, gleichen Leitungswiderstand und gleiche Leitungsinduktivität bedeutet. Darüber hinaus gilt Folgendes: Durch Reduktion der Leitungslänge kann die Starr-flexibel-Anordnung derart ausgelegt werden, dass die Übertragungsleitungsstruktur dichter zur Rückebene gebracht wird, was die Fehlanpassungszone minimiert und die Möglichkeit anbietet, breitere oder geshuntete Bahnen für die Übertragung von hohen Strömen vorzusehen.
Zusätzliche Merkmale der Verbinderanordnung und des Verfahrens der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen folgendes: die Verwendung eines konventionellen dielektrischen Einsatzes, in dem die Kontakte positioniert und durch Expoxy-Harz verbunden sind, die Bildung von Kontaktanschlüssen in einer einheitlichen J-Form, um die Zwischenleiterplatten aufzunehmen, wie einen konventionellen Eckverbinder, die Addition von Turmmerkmalen für dielektrischen Einsatz, um die Zwischenleiterplattenpackung relativ zu dem dielektrischen Einsatz zu führen und zu positionieren, und ferner das Stapeln von mehrfachen dielektrischen Einsätzen innerhalb einer gemeinsamen elektrostatischen Entladungsabschirmung (ESD = electrostatic discharge shield) mit einer nichtleitenden Außenschicht oder -lage, um die Einsätze zusammenzuhalten, wodurch ein Verbinder vorgesehen wird, der leichter herzustellen ist, der leichter an die LRM's anzuschließen ist und der elektrisch überlegen ist, da jeder Verbinder mit gleichen Pfadlängen für jede Reihe oder Spalte von Kontakten ausgelegt ist.
Als Resultat ergibt sich Folgendes: Das Grundkonzept des Vorsehens von doppelseitigen Zwischenleiterplatten verbunden mit der Hauptleiterplatte durch flexible Abschnitte gemäß der Erfindung überwindet ein zuvor unlösbares Problem und sieht ein radikal neues Paradigma für die Leiterplattenmodulkonstruktion vor, was dramatische Verbesserungen gegenüber konventionellen Anordnungen und Verfahren bietet. Der Erfindung sollte daher die breitest mögliche Interpretation zuteil werden und die Erfindung sollte nicht in irgendeiner Weise durch das spezielle Beispiel beschränkt sein, welches unten diskutiert und in den beigefügten Figuren veranschaulicht wird, wobei die Erindung in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Verbinderanordnung für ein konventionelles Leiterplattenmodul.
2 ist eine schematische Veranschaulichung, welche das Prinzip des Hinzufügens von Zwischenleiterplatten zeigt, und zwar zwischen den Hauptleiterplatten und den Verbinderseinsatzanordnungen gemäß den Prinzipien der Erfindung.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die Details eines teilweise zusammengebauten SEM-E-Typs-Leiterplattenmoduls zeigt, und zwar aufgebaut gemäß den Prinzipien eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
4 ist eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Leiterplattenmoduls der 3.
5 ist eine Querschnittsseitenansicht, an der Linie C-C der 4, von einer zusammengebauten Version des bevorzugten Leiterplattenmoduls.
6 ist eine Querschnittsdraufsicht, Längslinie D-D der 11, und zwar von einem dielektrischen Einsatz zur Verwendung in dem bevorzugten Leiterplattenmodul, einschließlich Kontaktanschlüssen, die sich von einem hinteren Teil des Einsatzes aus erstrecken.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des in 6 gezeigten dielektrischen Einsatzes.
8 ist eine Querschnittsdraufsicht, ebenfalls Längslinie D-D in 11, und zwar von einem Teil des dielektrischen Einsatzes gemäß 3.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Teil des Leiterplattenmoduls der 4 zeigt.
10 ist eine Querschnittsseitenansicht, entlang Linie A-A in 4, und zwar von einem Seitenteil des bevorzugten Leiterplattenmoduls.
11 ist eine Querschnittsseitenansicht Längslinie C-C der 4, und zwar identisch zu der Ansicht der 5, wobei die dielektrischen Einsätze vor dem Zusammenbau der Zwischenleiterplatten daran gezeigt sind.
12 ist eine Querschnittsseitenansicht Längslinie B-B der 4, und zwar von einem Mittelteil des Mantelblocks zur Verwendung in dem bevorzugten Leiterplattenmodul.
13A und 13B sind Querschnittsteilansichten, und zwar von einem weiblichen oder Aufnahmebürstenkontakt und einem männlichen oder Einsetzbürstenkontakt, geeignet zur Verwendung mit dem Leiterplattenmodul des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
14A und 14B sind perspektivische Ansichten von einer Keil- bzw. Schlüsselanordnung (keying arrangement) für die Verwendung beim bevorzugten Leiterplattenmodul.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
1. Grundprinzipien der Erfindung
Wie in 2 schematisch gezeigt ist, weist die Verbinderanschlussanordnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung Folgendes auf:
Eine Leiterplattenpackung bestehend aus einem Paar von gedruckten Leiterplatten 8, 9, befestigt an einem Rahmen oder einer Wärmefalle 10, und ein Paar von Verbindereinsetzanordnungen 11 und 12, wobei jede dieser Anordnungen eine Vielzahl von Passkontakten (mating contacts) aufweist, deren Anschlüsse 13 elektrisch mit den Leiterplatten 8 und 9 zu verbinden sind. Um die Kontaktdichte zu erhöhen, wobei gleichzeitig eine erhöhte Beabstandung der Leiterplattenanschlüsse vorgesehen wird, verwendet die Anschlussanordnung dieses Ausführungsbeispiels ein Paar von starren Zwischenleiterplatten 14 und 15, die mit den gedruckten Hauptleiterplatten durch flexible Leiterplattenzwischenverbindungsteile 16 und 17 verbunden sind.
Die Leiterplattenanordnung dieses allgemeinsten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet eine existierende Leiterplattentechnologie, die auf diesem Fachgebiet als „Rigid-Flex"-Leiterplattenkonstruktion, (d.h. „Starr-flexibel-Leiterplattenkonstruktion") bezeichnet wird, bei der flexible Abschnitte 16 und 17 in der Form von mehrfachen gedruckten Schaltungsschichten verwendet werden, die Verlängerungen von entsprechenden Schichten oder Lagen der Hauptleiterplatten 8 und 9 sind, um flexible Zwischenverbindungsteile zu bilden, und zwar zwischen der Hauptleiterplatte und den Zwischen- oder Sekundär-Leiterplatten. Obwohl die individuellen Lagen oder Schichten nicht in den Zeichnungen dargestellt sind, ist die Konstruktion dieser flexiblen Abschnitte unmittelbar durch den Fachmann auf dem Gebiet der Leiterplattenkonstruktion zu erkennen und die Anwendung kann ohne weiteres bei der dargestellten Anordnung unter Verwendung bekannter Verfahren und üblicher Komponenten erfolgen.
Der eigentliche Punkt der Erfindung ist natürlich das Vorsehen von dual- oder doppelseitigen Anschlüssen auf den Zwischenleiterplatten, obwohl jede der Hauptleiterplatten nur eine verfügbare Oberfläche besitzt und die andere Oberfläche nicht brauchbar ist, da sie im Kontakt mit dem Rahmen 10 ist, der wie unten beschrieben in der Form einer Wärmefalle vorliegt. Die Anschlüsse können somit eine Verschiedenheit von Formen annehmen, und zwar einschließlich von Anschlussschwanzkonfigurationen (pin tail configurations), obwohl das veranschaulichte Ausführungsbeispiel J-förmigen Oberflächen montierte Kontaktanschlüsse 13 veranschaulicht.
Der Fachmann erkennt, dass die 1 und 2 die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen, und zwar insbesondere das Prinzip der Vergrößerung der Beabstandung der Kontaktanschlüsse an Leiterplatten durch Hinzufügung von Zwischenleiterplatten, und dass keine Materialien oder strukturelle Details der Leiterplatten 8, 14 und 16 des Rahmens 10 und der Einsatzanordnung 11 in diese Figuren einbezogen wurden, da die Leiterplatten aus den verschiedensten Materialien einschließlich geschichteter Strukturen hergestellt werden können, wohingegen der Rahmen 10 nicht notwendigerweise eine Wärmefalle, wie in Verbindung mit den spezielleren Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben sein muss und wobei die Einsatzanordnungen eine Verschiedenheit von unterschiedlichen Verbinderstrukturen repräsentieren können.
2. Gesamtlayout eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches die in 2 veranschaulichten Prinzipien implementiert, ist in den 3-12 gezeigt. Obwohl die Darstellung als ein SEM-E-Typ Leiterplattenmodul erfolgt, soll natürlich klar sein, dass die Prinzipien der Erfindung auch in Zusammenhängen verwendet werden können, die sich von der speziellen Modulbauart unterscheiden.
Das Gesamtlayout des bevorzugten Moduls ist am besten in den 3-5 gezeigt. Das Leiterplattenpaket, das aus den Hauptleiterplatten 8 und 9 besteht, ist derart angeordnet, dass sich die Wärmefalle 10 nach vorne gegenüber den Hauptleiterplatten erstreckt, wobei die Zwischenleiterplatten 14 und die flexiblen Leiterplattenabschnitte 16 oberhalb und unterhalb der Wärmefalle 10 in der am besten in 5 gezeigten Art und Weise positioniert sind.
Die übrigen Elemente des Leiterplattenmoduls dieses Ausführungsbeispiels sind die folgenden:

1) Zwei Paare von dielektrischen Einsätzen 20A, 20B und 21A und 21B;
2) Linke und rechte Abschirmungen 24 und 25, wobei jede ein Paar von Einsätzen umschließt und
3) Obere und untere Mantelblöcke 36 und 37.

Grundsätzlich sind die Funktionen der Einsätze, Abschirmungen und Mantelblöcke wie folgt:

(1) die dielektrischen Einsätze 20A, 20B, 21A und 21B dienen dazu, um sowohl die Verbinderkontakte zu positionieren, und zwar zur Zusammenpassung mit den entsprechenden Rückebenenverbindern (nicht gezeigt) und um die Zwischenleiterplatten 14 und 15 relativ zu den Kontakten zu positionieren, und zwar mittels der Schlitze 28 in den hinteren Verlängerungen 27 der Einsätze (vergl. 7);
(2) die Abschirmungen oder Schirme 24 und 25 umschließen und positionieren entsprechende Paare 20A, 20B und 21A, 21B der oberen und unteren Einsätze, nachdem sie zusammengebracht sind (wie man am besten in 3 erkennt), wobei die rechtsseitigen Einsätze 21A und 21B getrennt gezeigt sind und wobei ferner die linksseitigen Einsätze 20A und 20B innerhalb der linken Abschirmung 24 eingeschlossen sind und daher in dieser Zeichnung nicht sichtbar sind und wobei (vergl. 4) ferner die rechtsseitigen Einsätze 21A und 21B nunmehr zusammengebracht sind, wobei die rechtsseitige Abschirmung 25 über die Einsätze geschoben ist, und zwar von der Vorderseite her, so dass die Einsätze innerhalb der Abschirmung eingefangen und nicht mehr sichtbar sind; und
(3) die Mantelblöcke umfangen und positionieren die Abschirmungen und Einsetzanordnungen relativ zu der Wärmefalle 10, nach dem Darüberschieben über die Abschirmungen von oberhalb und unterhalb, und zwar angebracht an der Wärmefalle, wobei die Mantelblöcke Flansche 27' aufweisen, die die Flan sche '' der Abschirmungen 24 und 25 und die oben erwähnten Rückwärtserstreckungen 27 der Einsätze 20A, 20B, 21A und 21B, wie man am besten in 8 sieht, festzuhalten oder einzufangen.

Einzelheiten der Einsätze, Abschirmungen, Mantelblöcke und andere Elemente des bevorzugten Moduls werden nunmehr beschrieben.
3. Kontaktanschlussanordnungen
Wie in den 5 und 7 gezeigt, sind die Kontaktanschlüsse 13, die in Beziehung oder Interface mit den starren-flexiblen gedruckten Zwischenleiterplatten 16 stehen kurz, radiusförmig, oberflächenbefestigte Anschlüsse, die sich von den zusammenpassenden Teilen 18 der Kontakte nach hinten erstrecken und die vorzugsweise aus einem hochleitenden, elastischen Material, wie beispielsweise Berylliumkupfer bestehen und einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Diese Kontaktanschlüsse 13 besitzen eine kleinere Breite als die Zusammenpassabschnitte 18 der Kontakte und können vorteilhafterweise exzentrisch bezüglich der Zusammenpassabschnitte situiert oder positioniert sein, um eine schmälere oder nahezu ebene Ausrichtung der entsprechenden Paare zu erreichen, und zwar für das Zusammenpassen mit entgegengesetzten Seiten jeder Leiterplatte, wobei eine Einwärtsvorspannung vorgesehen wird, und zwar relativ zu den Zwischenleiterplatten, um einen Zentriereffekt vorzusehen.
Die Kontakte sind somit vorzugsweise innerhalb von Durchlässen 19 der dielektrischen Einsätze 20 und 21 positioniert, und zwar bevor dem Anschließen der Kontakte, so dass die Lötanschlüsse 13, zum Eingriff mit entsprechenden Pads oder Anschlussstellen an den Zwischenleiterplatten 14 und 15 ausgerichtet sind. Um das Anschließen zu erleichtern, können die Kontakte durch Epoxy-Harz verbunden werden, und zwar sobald die Zusammenpassabschnitte 18 der Kontakte innerhalb der Öffnungen 19 der dielektrischen Einsätze 20 und 21 positioniert sind. Das Epoxy-Harz hat den Vorteil, dass nicht nur die Kontakte in den dielektrischen Einsätzen gehalten werden, sondern es ergibt sich auch eine Abdichtung der hinteren Oberfläche der Einsätze, so dass Fremdmaterialien, wie beispielsweise „konforme" Überzüge nicht in die Kontakte eindringen können.
Wie im Einzelnen unten beschrieben werden wird, können die Zwischenleiterplatten 14 und 15 vorteilhafterweise in die Position relativ zu den dielektrischen Einsatzpaaren 20A, 20B und 21A, 21B vor dem Anschließen durch Schlitze 28 in Verlängerungen 27 geführt werden, um eine selbstbefestigende Anordnung vorzusehen, welche das Anschließen der Kontaktanschlüsse an der Schaltungsplatte vereinfacht. Zudem erkennt der Fachmann, dass zur Sicherstellung der richtigen Anschlüsse der Kontaktanschlüsse an den Zwischenleiterplatten, d.h. zur Sicherstellung, dass ein spezieller Kontakt mit einer speziellen Bahn (trace) auf den Leiterplatten verbunden wird, die Zwischenleiterplatten und die dielektrischen Einsätze (nicht gezeigt) Verschlüsselungs- oder Keilmerkmale (keying) aufweisen können, um die Anordnung zu führen und/oder zu polarisieren, um die korrekte Anordnung sicherzustellen, und zwar beispielsweise durch Verändern der Form der Schlitze und durch Vorsehen von asymmetrischen Strukturen an Teilen der Zwischenleiterplatten, die in die Schlitze passen.
Nach der Oberflächenbefestigung sind die Anschlüsse der Kontakte verlötet oder in anderer Weise an die gedruckten Zwischenleiterplatten 14 und 15 angeschlossen, wobei die gedruckten Leiterplatten mit den dielektrischen Einsätzen mit Epoxy-Harz verbunden sein können, wodurch eine mechanische Verbindung zwischen den gedruckten Leiterplatten und den Einsatzanordnungen vorgesehen wird, auf welche Weise die oberflächenmontierten Anschlüsse und die Lötverbindungen von mechanischer Beanspruchung isoliert sind. Zudem können die Lötanschlüsse und die Anschlüsse bzw. Abschlüsse weiterhin an diesem Punkt geschützt werden, und zwar durch Umschließung mit einer Schutzhülse und durch Vergießen (Potting) der Struktur, solang der thermische Ausdehnungskoeffizient des Verbindungsmaterials mit dem der gedruckten Leiterplatte übereinstimmt. Dies schützt die nunmehr fertige, aber relativ brüchige Einsatzanordnung/Kontaktanschlüs se/Zwischenleiterplattenstruktur während der folgenden Zusammenbauschritte, die Folgendes umfassen:

(1) Bringen der oberen Einsatzanordnungen 20A, 21A und ihre angebrachten Zwischenleiterplatten zu ihren entsprechenden Bodeneinsatzanordnungen 20B, 21B mit ihren angebrachten Zwischenleiterplatten aus der Position, gezeigt auf der rechten Seite der 3 zur Position gemäß 4 und 5.
(2) Zusammenpassung der Abschirmungen 24, 25 über den entsprechenden linken und rechten Seitenpaaren der Einsatzanordnungen, und
(3) Einfangen bzw. Festhalten der Abschirmungen und der Einsatzanordnungen durch Befestigung der Mantelblöcke 36 und 37 an der Wärmefalle 10 bzw. Heatsink, derart, dass die Flansche 27' auf den Mantelblöcken sich vor die Flansche 27'' auf den Abschirmungen und Verlängerungen 27 der Einsatzanordnungen erstrecken.

Wie sich aus den 5 und 7 ergibt, sind sämtliche oberflächenbefestigten Anschlüsse derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen die gleiche Länge besitzen, was den Vorteil der Minimierung von Impedanzveränderungen besitzt. Zudem gilt folgendes: Während es üblich ist, die Verbindungsstangen einzuschließen zum Verbinden und Positionieren der Kontaktanschlüsse relativ zueinander während der Anordnung bzw. des Zusammenbaus, wobei die Verbindungsstangen danach entfernt werden müssen, kann die relativ kurze Länge der Lötanschlüsse die Aufrechterhaltung der Ausrichtung zwischen den Kontakten und den Lötpads oder -anschlüssen auf der Schaltungsplatte vor dem Anschließen ermöglichen, ohne dass Verbindungsstangen erforderlich sind, obwohl Verbindungsstangen auch verwendet werden können, wenn dies erwünscht ist, wie in den 6 und 11 gezeigt.
Obwohl die Passungs- oder Zusammenpassungsabschnitte 18 der Kontakte, die in größerer Einzelheit in den 13A und 13B gezeigt sind, kein Teil der vorliegenden Erfindung bilden, ist eine besonders vorteilhafte Bauart eines Kontakts die Art eines Bürstenkontaktes, die in den 13A und 13B durch einen weiblichen Kontakt 18' und einen männlichen Kontakt 18'' dargestellt ist, wobei diese den Vorteil einer niedrigen Passungskraft besitzen.
Diese Kontaktart besteht aus 7 0,007 Durchmesser, goldplatierten Beryllium-Kupferdrähten 180, und zwar gecrimpt in ein Bündel, wobei die freiliegenden Spitzen 181 der sieben Drähte unter einem genauen Winkel gespalten sind, um sieben extrem scharfe Punkte zu erzeugen, die zusammen einen hermaphroditischen Kontakt oder Zwitterkontakt bilden. Wenn zwei Bürstenbündel veranlasst werden, sich zu vereinigen, so leiten die scharfen Spitzen die Drähte in die Spalte jedes Bündels und bewegen sich keilförmig hinab in die Bündel, während sie aus den Bündeln sich heraus erweitern, so dass die nicht geschnittenen Durchmesserteile der Drähte von jedem Bündel in Wechselwirkung treten und elektrische Mehrfachpfade von einem Bündel zum anderen bilden. Die Bürstenkontakte sind durch Hülsen aus rostfreiem Stahl geschützt, die dazu dienen, das Bürsteninterface gegenüber Schädigung zu schützen und die eine Oberfläche vorsehen, um auf die Kontakte zu drücken, so dass sie im Einsatz sitzen. Die Kontakte können in den Einsatzanordnungen über eine Rastung 182 stabilisiert sein.
4. Dielektrische Einsätze, Abschirmungen und Mantelblöcke
Zusätzlich zu einer verbesserten Lötanschlussstruktur, wie oben angegeben, sieht das bevorzugte Ausführungsbeispiel verschiedene Verbesserungen für die Verbinderstruktur vor und auch für die Abschirm- und Erdungsstruktur und die gesamte Modulanordnung. Diese Verbesserungen umfassen folgendes: Das Vorsehen des Flansches 27 an den dielektrischen Einsätzen, was Schlitze 28 umfasst zum Tragen der Zwischenleiterplatten während des Anschließens und den Einschluss einer einzigartigen Abschirm-/Erdstruktur hergestellt durch die Schirme oder Abschirmungen 24, 25 und die Mantelblöcke 36, 37, angeordnet derart, dass das Modul zusammengebaut und geerdet werden kann, und zwar darauf folgend auf das Anschließen und der Bewegung der dielektrischen Gehäuse in die Position, und zwar einfach durch Einsetzen der Abschirmungen über den dielektrischen Einsätzen, die Positionierung der Flansche 27' auf den Mantelblöcken derart, dass die Flansche 27 auf den Einsätzen und 27' auf den Abschirmungen zwischen den Flanschen 27 und der Wärmefalle gehalten werden und schließlich Befestigung der Mantelblöcke an der Wärmefalle.
Die Gesamtkonfiguration der dielektrischen Einsätze 20A, 20B, 21A und 21B ist am besten in den 3, 5 und 6 zu sehen. Der Teil der Einsätze, der die Durchlässe 19 enthält, ist von konventioneller Gestalt, wobei sich Verlängerungen 27 nach hinten, von denen die Kontakte enthaltenen Teilen und auch zur Seite erstrecken, wie man am besten in 6 erkennt. Die hinteren Innenseitenteile der Verlängerung 27 enthalten Schlitze 28 zum Führen und Positionieren der Zwischenleiterplatten, einschließlich Polarisationsmerkmale und Mitteln, wenn gewünscht, wohingegen der vordere Teil der Verlängerungen 27 eine Oberfläche 33 gegenüber dem Flansch 27'' der Schirme 24 und 25 bilden und durch Flansch 27' gehalten oder eingefangen werden, und zwar nach dem Positionieren der Mantelblöcke 36 und 37, wie in 8 gezeigt. Wahlweise können die Schlitze 28 Schienen 29 umfassen, um dabei mitzuhelfen, die Zwischenleiterplatte innerhalb der Schlitze zu halten, die auch als Führungs- oder Polarisationsmerkmale bei asymmetrischer Anordnung dienen können, wohingegen Nuten 30 und 31 (später nur in den 5 und 11 gezeigt) jeweils auf der oberen Seite der Verlängerungen 27 der unteren Einsätze 21A, 21B und auf der unteren Seite der Verlängerungen 27 der oberen Einsätze 20A, 20B geformt sein können, um einen Zwischenraum für die Wärmefalle 10 vorzusehen, wenn die oberen und unteren Einsätze zusammengebracht werden.
Die ESD-Abschirmungen 24 und 25, veranschaulicht in den 3-5 und 9 dienen nicht nur zur Unterbrechung des ESD bevor dieses seinen Weg zu einem Bürstenkontakt finden kann, durch Bilden einer Faraday-Käfigstruktur, sondern sie halten auch die Einsatzanordnungen zusammen, die Einsatzvertiefungsen bzw. -bays des Verbinders/Leiterplattenmoduls bilden, und sie sind das zweite Merkmal des Moduls zur Kooperation oder für das Interface mit dem Rückplattenverbinder während des Zusammensteckens. Zu diesem Zweck weist jede Abschirmung einen Hauptteil 70 auf, einschließlich von Seitenwändenz 71, oberen und unteren Wänden 72, die über entsprechende Paare 20A, 20B und 21A, 21B der oberen und unteren Einsätze passen und diese zusammenhalten, die oben beschriebenen Flansche 27'' und ferner Vorderwände 73, die die oben beschriebenen Öffnungen 19' umfassen, um den Eintritt von Kontakten von den zusammenpassenden Rückebenenverbindern zu gestatten, und auch die rückwärtigen Verlängerungen 74 bzw. Abschnitte zum Eingriff der Mantelblöcke 36 und 37.
Wie man am besten in den 3, 4, 9 10 und 12 erkennt, weist der Metallmantelblock 36 Turmteile 38-40 auf und der untere Mantelblock 37 weist Teile 41 bis 43 auf, die sowohl dazu dienen, Flansche 27'' der Abschirmungen 24 und 25 zu halten oder einzufangen gegenüber den vorderen Oberflächen 33 der dielektrischen Einsatzverlängerungen 27, und wobei diese auch dazu dienen die Mantelblöcke an der Wärmefalle 10 zu befestigen. Das Einfangen bzw. Halten der Abschirmflansche wird erreicht durch Flansche 27', die sich nach innen von der Vorderseite der Turmstrukturen 38-40 und unteren Mantelblockteilen 41-43 erstrecken, wohingegen die Verbinder mit der Wärmefalle durch Verriegelungsglieder 46 erfolgt, die durch Öffnungen 44 laufen, die zu der Rückseite der Turmteile 38-40 hin situiert sind und ferner durch mit Gewinde versehenen Löchern 45 in Teilen 41-43, um so die Wärmefalle zwischen den unteren Oberflächen 47 des oberen Mantelblocks 36 und den oberen Oberflächen 48 des unteren Mantelblocks 37 zu verriegeln. Da die Abschirmungen und Einsätze nur von der Vorderseite gehalten sind, erkennt man, dass die veranschaulichte Struktur die Abschirmungen und Einsätze gegenüber der Bewegung in der Ebene der Leiterplatte hält, wobei vorteilhafterweise Bewegung in den vertikalen Richtungen gestattet wird, um, wie oben diskutierten, „Float" zu gestatten.
Weitere Einzelheiten der Mantelblöcke 36 und 37 umfassen Abdeckbefestigungsverlängerungen 49, die einen Mantel bilden zur Befestigung der Moduleabdeckglieder 60 und 61 und die Schraublöcher 50 aufweisen, um Befestigungsschrauben 51 abzudecken, sowie Öffnungen oder Taschen 34 für ersetzbare Verbinderschlüssel bzw. -keile (keying) Öffnungen für Führungs-/Erdstifte 52.
Die dargestellten Mantelblöcke dienen somit zur Halterung der Einsatzanordnungen und der ESD-Abschirmungen zusammen und verriegeln diese an der Wärmefalle, wobei zur gleichen Zeit die Vertikalbewegung der Schirme oder Abschirmungen und Einsätze relativ zur Wärmefalle und den Hauptleiterplatten gestattet wird und wobei ein Erdpfad vorgesehen wird von der Abdeckung, den Abschirmungen und den Erdstiften zur Wärmefalle. Man erkennt jedoch, dass, obwohl die Mantelblöcke 36 und 37 als kontinuierliche Strukturen veranschaulicht sind, und zwar einschließlich der Verbindungsabschnitte 53 und 55, einer oder beide Mantelblöcke 36 und 37 auch aus gesonderten Strukturen aufgebaut sein könnten, und zwar entsprechend den entsprechenden Teilen 38-40 und 41-43.
5. Zusätzliche Strukturen: Führungstifte, Modulführungs(Keying-/Verschlüsselungs)-Merkmale und Abeckung
Mechanisch gesehen, sind die Führungsstifte 52 das erste Merkmal oder Element des fertigen Moduls für den Eingriff mit dem Rückebenen oder Rückplattenverbinder während des Einbaus des Moduls in einem Chassis oder einem Gestell, wobei sie dazu dienen eine größere Radialaufnahme zur Einleitung des Eingriffs vorzusehen und bei Eingriff mit dem Rückebenenverbinder einen Eingriff mit niedrigerem Widerstandswert zwischen den Abschirmungen 24 und 25 des Moduls über die Flansche 27'' und die Mantelblöcke 36 und 37 und die zusammensteckbaren Rückebenenverbinder vorzusehen. Vorzugsweise sind die Stifte aufgebaut aus goldplatiertem hartem Beryllium-Kupfer, sie sind aber derart konstruiert, dass sie dann, wenn sie fehl behandelt werden, eher brechen als sich verbiegen, um so zu verhindern, dass die Verbinder während des Zusammenpassens infolge verbogener Führungs-/Erdungsstifte beschädigt werden.
Obwohl es für die Funktion des bevorzugten Moduls nicht absolut notwendig ist, sind doch die Keying- bzw. Schlüssel- oder Führungsmerkmale gemäß den 9A und 9B zweckmäßig zur Verhinderung der falschen Installation oder des falschen Einbaus des Moduls auf dem Chassis oder Gestell, welches die Rückebene enthält, mit dem das Modul elektrisch zu verbinden ist. Jede der Öffnungen 34 nimmt zwei Führungen (keys) 340 auf, und zwar mit einer exzentrisch positionierten Erweiterung 341, die eine entsprechende Führungs- bzw. Schlüsselaufnahmeöffnung (Keilaufnahmeöffnung) definiert, wobei jede der vier Führungen (Schlüssel) in vier unterschiedlichen Positionen einstellbar ist, und zwar durch Drehen eines Basisteils 342 der Schlüssel innerhalb eines Haltegliedes 343, um so insgesamt 256 unterschiedliche Schlüssellochkombinationen zu erhalten. Wenn das Chassis nicht mehr als 256 Modulschlitze besitzt, so reicht dies aus, um sicherzustellen, dass jedes Modul nur mit dem richtigen Schlitz verbunden werden kann.
Schließlich erkennt der Fachmann, dass, obwohl dies nicht dargestellt ist, die Abdeckglieder 60 und 61 sich nach hinten erstrecken können, um vollständig das Leiterplattenpaket zu umschließen, und dass die Dimensionen und die äußere Konfiguration des Moduls die gleiche sein sollte, wie die des konventionellen Moduls, welches durch die vorliegende Erfindung derart ersetzt werden soll, dass von außen das bevorzugte Modul nicht vom konventionellen Modul unterschieden werden kann, mit der Ausnahme was die Anzahl der Kontaktstifte in den Rückebenenverbindern anlangt.
6. Verfahren zum Zusammenbau
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass das in den 2 bis 13 veranschaulichte Modul eine Anordnung vorsieht, in der das Anschließen der Modulleiterplatte an den Verbinderkontakten über eine „starre-flexible" gedruckte Leiterplatte außerordentlich vereinfacht wurde. Die Kontakte der einzelnen Einsätze umfassen die gedruckte Leiterplatte und sind derart geformt, dass die Platte wie ein Karteneckenverbinder zusammengedrückt wird. Die Schlitze an jedem Ende der dielektrischen Einsätze führen die starre Interfaceplatte der starren-flexiblen Platte in die korrekte Position zum Anschließen, während eine Selbstbefestigung der Einsätze möglich gemacht wird, wegen der breiteren Steigung der Oberflächen montierten Leiter. Vor zugsweise sind die Einsatzanordnungen auf der starren-flexiblen gedruckten Leiterplatte vor der Anbringung der gedruckten Leiterplatte an der Wärmefalle befestigt, um so A und B-Seitenausrichtungsprobleme zu minimieren und die Einsatzanordnungen werden darauf folgend zusammengebracht und befestigt, und zwar als erstes durch Einpassung der Schirme über den Einsatzanordnungen und sodann durch Befestigen der Mantelblöcke an der Wärmefalle in einer Position, die sowohl die Mäntel als auch die Einsatzanordnungen erfasst und verriegelt, und zwar in Position relativ zur Wärmefalle und den Leiterplatten.
Infolgedessen kann die in den 2-13 gezeigte Anordnung leicht durch das folgende Verfahren zusammengebaut werden:
Anfangs sind die Zusammenpassabschnitte 18 der Kontakte innerhalb der Öffnungen 19 in den dielektrischen Einsätzen 20 und 21 positioniert, wobei die Kontakte durch Epoxy-Harz verbunden bzw. befestigt sind. Die Zwischenleiterplatten 14 und 15 werden sodann innerhalb von Schlitzen 28 relativ zu den Reihen oder Spalten der Kontaktanschlüsse 13 positioniert, bevor die Wärmefalle 10 in ihrer endgültigen Position angeordnet ist und die Anschlüsse in Position angelötet werden. Nachdem die Kontaktanschlüsse an die Zwischenleiterplatten angelötet sind, werden die Zwischenleiterplatten mit dem dielektrischen Einsatz mittels Epoxy-Harz verbunden und die Oberflächen montierten Enden werden wahlweise eingegossen, um das Anschlussverfahren zu vervollständigen.
Die Schaltungskartenanordnungen, gebildet aus den Kontakten, den Zwischenleiterplatten und den dielektrischen Einsätzen können sodann im dargestellten Ausführungsbeispiel relativ zu den Hauptleiterplatten und der Wärmefalle positioniert werden, und zwar unter Verwendung der Flexibilität der flexiblen Teile 16 der Packung oder des Pakets, so dass ein Viertel der Einsatzanordnungen oder die Hälfte der Vertiefungen (Bays) 20A, 20B, 21A, 21B mit den Schaltungsplatten zusammenkommen, um so komplette Bays zu machen, wobei Oberflächen 30 und 31 von Verlängerungen 27 Führungsschlitze für die Wärmefalle bilden. Die ESD-Abschirmungen oder Schirme 24 und 25 werden dann sorgfältig installiert, um die Einsatzanordnungen zusammen in Vertikalrichtung zu halten.
Nachdem die Einsatzanordnungen an den Zwischenleiterplatten angeschlossen sind und die ESD-Abschirmungen über über Einsatzanordnung angeordnet sind, umfassen die Anordnungen die Wärmefalle in grob gesagt ihrer endgültigen Position. Die oberen und unteren Mantellblöcke 36 und 37 können sodann in Position durch Gleitbewegung gebracht werden, und zwar von oberhalb und unterhalb der ESD-Abschirmungen 24 und 25, und zwar nach unten entlang der Vertikalachse und die drei Verriegelungsglieder werden sodann von dem oberen Mantelblock durch die Wärmefalle in den unteren Mantelblock eingebaut oder installiert, und zwar während eine Vertikalkraft an die Mantelblöcke nach Notwendigkeit angelegt wird, um die Kunststoffverlängerungen der dielektrischen Einsätze in einer Ebene mit der Kante der Wärmefall zu halten und schließlich kann die gesamte Anordnung wahlweise im Vakuum gebacken werden, um jedwedes Epoxy-Harz, welches auf die verschiedenen Teile aufgebracht wurde, um beim Befestigen der Teile darauf folgend auf das Positionieren unterstützend zu wirken.
Nachdem nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ergibt sich, dass der Fachmann verschiedene Veränderungen und Modifikationen des bevorzugten Ausführungsbeispiels schätzt, wie beispielsweise Variationen hinsichtlich des Kontaktanschlusses an den Zwischenleiterplatten, die Variation der Kontaktstruktur, die Modifikation der Abschirm-/Abdeckungsanordnung oder der Mantelblockstruktur und das Anwenden der Prinzipien der Erfindung auf Leiterplattenmodule, die sich von denen unterscheiden, die den SEM-E-Standard erfüllen, wobei auch die Anwendung in anderen Gebieten als der Luftfahrt möglich ist, und zwar ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Während beispielsweise das veranschaulichte Ausführungsbeispiel nur eine Zwischenleiterplatte zwischen der Hauptleiterplatte und den Kontaktanschlüs sen zeigt, erkennt der Fachmann, dass das starr-flexible Konzept auch verwendet werden könnte, um Mehrfachzwischenleiterplatten in flexibler Weise mit der Hauptleiterplatte oder Platten zu verbinden, und zwar mit Sub-Zwischenleiterplatten, wobei ferner der verfügbare Kontaktanschlussraum vergrößert wird.
Die Erfindung soll demgemäß nicht durch die obige Beschreibung oder die beigefügten Zeichnungen beschränkt sein, sondern sie wird allein entsprechend den beigefügten Ansprüchen definiert.

Claims

Anordnung zur elektrischen Verbindung einer Vielzahl von Kontaktanschlüssen (13) mit Komponenten einer Schaltungsplatte, wobei die Schaltungsplatte eine starre Hauptschaltungsplatte (8, 9) aufweist, und auf einer Oberfläche derselben elektronische Komponenten (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes vorgesehen ist: Eine starre Zwischenschaltungsplatte (14, 15) mit zwei entgegengesetzt weisenden Hauptoberflächen, wobei eine erste Gruppe von Kontaktanschlüssen an einer ersten der zwei Oberflächen endet und eine zweite Gruppe von Kontaktanschlüssen an einer zweiten der zwei Oberflächen endet; und ein flexibler Abschnitt (16, 17), der sich zwischen der erwähnten Hauptschaltungsplatte (8, 9) und der Zwischenschaltungsplatte (14, 15) erstreckt, um die erwähnten Kontaktanschlüsse (13) in jeder der zwei Gruppen mit den Komponenten auf der erwähnten einen Oberfläche der Hauptschaltungsplatte (8, 9) elektrisch zu verbinden.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktanschlüsse an die Zwischenschaltungsplatte durch surface mounting bzw. Oberflächenmontage angeschlossen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: eine zweite Hauptschaltungsplatte mit einer Oberfläche, auf der elektronische Komponenten angebracht sind, eine zweite Zwischenschaltungsplatte mit zwei Hauptoberflächen, auf der Kontaktanschlüsse angeschlossen sind, ein zweiter flexibler Abschnitt zwischen der zweiten Hauptschaltungsplatte und der zweiten Zwischenschaltungsplatte und eine Wärmefalle (10) sandwichartig angeordnet zwischen der ersten und zweiten Hauptschaltungsplatte.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Kontaktanschlüsse sich von den Kontakten, die sich innerhalb der Durchlässe in dielektrischen Einsätzen (20A, 20B, 21A, 21B) der elektrischen Verbinder erstrecken.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Kontaktanschlüsse sich exzentrisch von den erwähnten Kontakten derart erstrecken, dass Paare von oberen und unteren Kontaktanschlüssen nahezu planar verlaufen.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei die dielektrischen Einsätze Verlängerungen aufweisen, und zwar mit Schlitzen (28) zum Führen der Zwischenschaltungsplatten zwischen Reihen von oberen und unteren Kontaktanschlüssen.
Anordnung nach Anspruch 6, wobei eine obere Oberfläche (Oberseite) einer Verlängerung an einem unteren der erwähnten Einsätze auf eine untere Oberfläche an einer Verlängerung von einem der oberen Einsätze hinweisen, um die erwähnte Wärmefalle (10) sandwichartig einzuschließen, wenn der obere Einsatz vertikal bezüglich des unteren Einsatzes bewegt wird.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei ferner eine elektrostatische Entladungsabschirmung (24, 25) vorgesehen ist, und zwar die oberen, die seitlichen und die vorderen Oberflächen der Einsätze umgebend.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei ferner obere und untere Mantelblöcke bzw. Greifklammern (36, 37) derart positioniert sind, dass die Flansche an den Mantelblöcken die Verlängerungen der dielektrischen Einsätze und die Flansche auf den Abschirmungen festhalten und die Einsätze und Abschirmungen mit der Wärmefalle (10) verriegeln, wenn die Mantelblöcke an der Wärmefalle befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei ferner eine Abdeckung an den Mantelblöcken befestigt ist, um die Schaltungsplatten zu umschließen und um ein elektronisches Schaltungsplattenmodul zu bilden zur Montage in einem Einschub, wobei die Verbinder so angeordnet sind, dass sie mit passenden Verbindern auf einer rückwärtigen Fläche des Einschubs zusammenpassen.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Mantelblöcke die Abdeckung und die erwähnten Abschirmungen zu der Wärmefalle erden und wobei Kräfte an den erwähnten Kontakten während des Anlegens über die erwähnten Einsätze und Mantelblöcke an die Wärmefalle übertragen werden.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei ferner Taschen in einem der erwähnten Mantelblöcke vorgesehen sind für Passglieder, und Öffnungen zum Einschluss von Führungsstiften zur Befestigung der Verbinder des Moduls an die zusammenpassenden Verbindern, wobei die erwähnten Führungsstifte ebenfalls mit der Wärmefalle über Mantelblöcke geerdet sind.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei ferner obere und untere Mantelblöcke derart positioniert sind, dass Flansche an den erwähnten Mantelblöcken die Verlängerungen der dielektrischen Einsätze festhalten und die Einsätze an der Wärmefalle dann verriegeln, wenn die Mantelblöcke an der Wärmefalle befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei ferner ein elektrostatischer Entladungsschirm die oberen, seitlichen und vorderen Oberflächen der erwähnten Einsätze umgibt.
Anordnung nach Anspruch 14, wobei ferner obere und untere Mantelblöcke derart positioniert sind, dass Flansche an den Mantelblöcken die Verlängerungen der dielektrischen Einsätze und Flansche auf den Abschirmungen festhalten und die Einsätze verriegeln und die Wärmefalle dann abschirmen, wenn die Mantelblöcke an der Wärmefalle befestigt sind.
Verfahren zum elektrischen Anschluss von Kontaktanschlüssen (13) mit einer Hauptschaltungsplatte (8, 9), auf deren einer Oberfläche elektronische Komponenten angebracht sind, wobei der folgende Schritt vorgesehen ist: Anschließen der ersten Gruppe von Kontaktanschlüssen (13) an einer ersten Hauptoberfläche einer Zwischenschaltungsplatte (14, 15) und Anschließen einer zweiten Gruppe von Kontaktanschlüssen (13) an einer zweiten Hauptoberfläche der Zwischenschaltungsplatte (14, 15), wobei die Zwischenschaltungsplatte (14, 15) an die Hauptschaltungsplatte (8, 9) durch einen flexiblen Zwischenverbindungsabschnitt (16, 17) angeschlossen ist, wodurch die Kontaktanschlüsse der ersten und zweiten Gruppen dadurch elektrisch an die erwähnten elektronischen Komponenten auf der erwähnten einen Oberfläche der Hauptschaltungsplatte angeschlossen sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des elektrischen Anschließens der Kontaktanschlüsse den Schritt der Oberflächenmontage der Kontaktanschlüsse auf der entgegengesetzten Seite der Zwischenschaltungsplatte (14, 15) enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei ferner die folgenden Schritte vorgesehen sind: Positionieren der Kontakte, an denen die Kontaktanschlüsse angebracht sind in Öffnungen eines dielektrischen Einsatzes eines Verbinders und Positionieren der Zwischenschaltungsplatte in einem Schlitz in dem erwähnten Einsatz während der elektrischen Verbindung der Kontaktanschlüsse an entgegengesetzte Seiten der Zwischenschaltungsplatte.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei ferner der Schritt des Anschließens von zusätzlichen Reihen von Kontaktanschlüssen angebracht an Kon takten, positioniert in Öffnungen in einem zweiten dielektrischen Einsatz an entgegen gesetzten Seiten einer zweiten Zwischenschaltungsplatte vorgesehen ist, und zwar angeschlossen an eine zweite Hauptschaltungsplatte über einen zweiten flexiblen Verbindungsabschnitt, wobei die ersten und zweiten Hauptschaltungsplatten eine ebene Wärmefalle sandwichartig einschließen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei ferner weiterhin der Schritt der vertikalen Bewegung der ersten und zweiten dielektrischen Einsätze zueinander hin vorgesehen ist, und zwar nach Anschluss der Kontaktanschlüsse an die Zwischenschaltungsplatten.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei ferner der Schritt des Anpassens an eine elektrostatische Entladungsabschirmung über die dielektrischen Glieder vorgesehen ist, und zwar nachdem die dielektrischen Glieder zusammen gebracht wurden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei ferner die folgenden Schritte vorgesehen sind: Positionieren der Mantelblöcke derart, dass Verlängerungen der dielektrischen Glieder die Flansche der Abschirmung gegen die Wärmefalle halten und darauffolgend die Mantelblöcke an die Wärmefalle befestigen.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei ferner der Schritt der Anbringung von Abdeckgliedern an die Mantelblöcken vorgesehen ist, um ein Schaltungsplattenmodul zu bilden, und zwar angeordnet zur Anbringung auf einem Einschub, wobei der Verbinder so angeordnet ist, dass er auf einen passenden Verbinder auf der rückwärtigen Ebene des Einschubs passt.