DE102016006774A1 - Kontaktierungsanordnung - Google Patents

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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten mit einem komprimierbaren elektrischen Leiter und einer Aufnahmescheibe, wobei der Leiter einen ersten Endbereich, einen zweiten Endbereich und einen gebogenen Bereich, welcher jeweils zu dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich benachbart ausgebildet ist, und wobei der Leiter zumindest teilweise in einer Bohrung der Aufnahmescheibe anordenbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Leiterplattenanordnung mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte und einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten, eine Leiterplattenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung sowie ein Herstellungsverfahren für eine Kontaktierungsanordnung.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Kontaktierungsanordnungen, insbesondere Interposer schaffen eine Verbindungsmöglichkeit zwischen Leiterplatten (printed wiring board, PWB, printed circuit board, PCB), Chip-Modulen, wie etwa Multi-Chip-Modulen (MCM) oder dergleichen.
  • Es sind verschiedene Arten von Interposer-Strukturen bekannt. Häufig weisen sie starre, halbstarre oder flexible Substratstrukturen mit Arrays aus elektrischen Kontakten, die etwa durch Federstrukturen, Metall-Elastomer-Verbundwerkstoffe usw. ausgebildet sind.
  • Dementsprechend zeigt die US 8,672,688 B2 eine C-förmige Kontaktierungsanordnung sowie eine brezenförmige Kontaktierungsanordnung. Beide Kontaktierungsanordnungen werden zwischen einem Substrat und einer Leiterplatte von einem Profil gehalten.
  • Die US 2014/0162472 A1 zeigt eine weitere Kontaktierungsanordnung, welche in eine Bohrung eingepresst wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • – Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten mit einem komprimierbaren elektrischen Leiter und einer Aufnahmescheibe, wobei der Leiter einen ersten Endbereich, einen zweiten Endbereich und einen gebogenen Bereich, welcher jeweils zu dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich benachbart ausgebildet ist, und wobei der Leiter einen Draht aufweist, welcher dünner ist als 1 mm, insbesondere dünner als 0,5 mm; und
    • – ein Herstellungsverfahren für eine Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten, welches die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Drahtes mit mehreren Wicklungen, welche gemäß einer vorgegebenen Wicklungsgeometrie geformt sind; Durchtrennen des Drahtes zwischen zwei Wicklungen; Bereitstellen einer isolierenden Stützscheibe mit einer Ausnehmung; Einsetzen des zwischen zwei Wicklungen durchtrennten Drahtes in der Ausnehmung.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, durch ein gebogenes Drahtstück eine verformbare Kontaktierungsanordnung zur Kontaktierung zwischen zwei Leiterplatten oder dergleichen bereitzustellen.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Verwendung von Draht als Leiter besonders kostengünstig ist. Zudem ist der erfindungsgemäße Leiter besonders einfach herzustellen, indem der Draht lediglich abgetrennt und geformt werden muss.
  • Folglich ist die erfindungsgemäße Kontaktanordnung besonders einfach zu fertigen und zu montieren.
  • Insbesondere kann die Dicke des Drahtes zwischen 0,05 mm und 1 mm variieren.
  • Zudem ist die erfindungsgemäße Kontaktanordnung besonders flexibel, wodurch Verklemmungen des Leiters in der Aufnahmescheibe verhindert werden. Verklemmungen führen häufig zu Übertragungsfehlern.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der gebogene Bereich der Kontaktierungsanordnung eine 360° Wicklung auf. Der erfindungsgemäße Leiter ist insbesondere törnförmig ausgebildet.
  • Unter einem Törn wird eine 360° Wicklung z. B. aus Draht mit einem gebogenen Bereich und zwei Endbereichen verstanden. Der gebogene Bereich bildet dabei ein (offenes) Auge. Die 360°-Biegung erstreckt sich zwischen einem Kreuzungsbereich und einem Umkehrpunkt des Drahts bzw. Törns. Berühren sich der erste und der zweite Endbereich des Drahtes nicht, handelt es sich um einen offenen Törn.
  • Auf diese Weise ist eine besonders große Flexibilität des Leiters sichergestellt. Beispielsweise wird sich das Auge des Törns aufgrund einer Druckeinwirkung verkleinern und die Endbereiche des Leiters werden sich verlängern. Aufgrund dieser Verformung ist eine hohe Variabilität des Abstands zwischen den Leiterplatten möglich.
  • Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf offene oder geschlossene törnförmige Leiter beschränkt.
  • Alternativ kann der Leiter auch Omega/Ω-förmig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Leiter zumindest teilweise in einer Bohrung der Aufnahmescheibe anordenbar.
  • Unter einer Bohrung in einer Aufnahmescheibe wird in dieser Patentanmeldung eine Durchführung oder Vertiefung mit einer ebenen Wandfläche verstanden. Die Durchführung oder Vertiefung kann einen beliebigen Querschnitt, etwa rund, elliptisch oder rechteckig aufweisen. Des Weiteren kann die Durchführung horizontal oder vertikal sein.
  • Die Anordnung des Leiters in einer derartigen Bohrung vereinfacht die Montage, da ein Profil in einer Ausnehmung, in der der Leiter anzubringen ist, zum abstützen des Leiters nicht erforderlich ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kontaktierungsanordnung reversibel verformbar. Insbesondere verringert sich aufgrund einer Druckkraft, welche parallel zu der Bohrung gerichtet ist, die Länge der Wicklung und die Wicklung bildet sich bei einem Nachlassen der Druckkraft entsprechend zurück. Die Reversibilität verhindert ein Verklemmen des Leiters in der Bohrung und gewährleistet eine zuverlässige Kontaktierung zweier zu kontaktierenden Bauelemente, zum Beispiel zweier Leiterplatten, bei einer variablen Beabstandung der Bauelemente.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der gebogene Bereich eingerichtet, ein erstes Bauelement zu kontaktieren und/oder der erste Endbereich und der zweite Endbereich sind eingerichtet, ein zweites Bauelement zu kontaktieren.
  • Alternativ können die beiden Endbereiche des Leiters eingerichtet sein, jeweils ein Bauelement zu kontaktieren. Dies ist besonders bei Ω-förmigen Leitern vorteilhaft.
  • Obgleich es auch denkbar ist, den Leiter gegenüber den zu kontaktierenden Bauelementen um 90° zu drehen, derart dass gegenüberliegende Schenkel des gebogenen Bereichs jeweils ein Bauelement kontaktieren, hat sich eine Kontaktierung von Bauelementen an dem gebogenen Bereich des Leiters und den Endbereichen des Leiters als besonders zuverlässig herausgestellt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die geometrische Form des Leiters durch eine räumliche trigonometrische Kurve in Abhängigkeit eines Parameters vorgegeben. Räumliche trigonometrische Funktionen in Abhängigkeit eines einzigen Parameters sind besonders einfache mathematische Abbildungsvorschriften. Ein Draht gemäß einer solchen einfachen Abbildungsvorschrift lässt sich besonders einfach fertigen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahmescheibe mehrteilig ausgebildet. Die Aufnahmescheibe kann insbesondere eine obere Scheibe und eine untere Scheibe umfassen. Weiter insbesondere kann die Aufnahmescheibe eine linke und eine rechte Scheibe umfassen. Die beschriebene Unterteilung der Aufnahmescheibe ist auch miteinander kombinierbar. In diesem Fall weist eine Aufnahmescheibe vier Scheiben auf, nämlich rechts oben, links oben, links unten sowie rechts unten.
  • Auf diese Weise kann die Montage des Leiters in der Aufnahmescheibe vereinfacht werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der gebogene Bereich und die Bohrung derart ausgelegt, dass der gebogene Bereich die Aufnahmescheibe in einem ersten Punkt und in einem zweiten Punkt berührt. Auf diese Weise ist die ausreichende Stabilität des Leiters in der Bohrung sichergestellt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Leiter durch ein Durchtrennen eines mit einer vorgegebenen Wicklungsgeometrie gewickelten Drahtes herstellbar. Auf diese Weise kann der Montageaufwand gegenüber herkömmlichen Leitern, welche als Einzelteil gefertigt werden, verringert werden.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
  • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei
  • 1 zeigt eine schematische Frontansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leiters;
  • 2 zeigt eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leiters;
  • 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung;
  • 4 zeigt eine schematische Schnittsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung;
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Drahtes, welcher zu einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leiters weiter verarbeitet werden kann.
  • 6 zeigt eine schematische Frontansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leiters;
  • 7 zeigt eine schematische Frontansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leiters;
  • 8 zeigt eine schematische Schnittsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung;
  • Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • 1 zeigt eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Leiters 10. Der Leiter 10 ist törnförmig ausgebildet und umfasst einen gebogenen Bereich 22 sowie Endbereich 16a und 16b. Der gebogene Bereich 22 erstreckt sich von einem Kreuzungsbereich 12 bis zu einem Umkehrpunkt 14. Die Endbereiche 16a und 16b die bzw. die gegenüberliegenden Schenkel des gebogenen Bereichs 22 berühren sich in dem Kreuzungsbereich nicht. Der gebogene Bereich des Törns bildet ein Auge 18.
  • 2 zeigt eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Leiters 10 in einer Bohrung 20 gemäß 1. Der Leiter 10 berührt die Bohrung 20 an zwei Berührungspunkten 24a und 24b in dem gebogenen Bereich 22. Zudem ist ersichtlich, dass der Leiter 10 einen offenen Törn bildet und sie die Endbereiche 16a, b in dem Kreuzungsbereich 12 nicht berühren.
  • 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsanordnung 30. Anhand von 3 wird deutlich, dass sich die Form des Leiters 12 um den Berührungspunkt 24a bzw. 24b verändert, sofern eine Druckkraft auf den Leiter 10, welche parallel zu der Bohrung 20 gerichtet ist, nachlässt. Dementsprechend wird sich der Berührungsbereich verkleinern, sofern eine Druckkraft auf den Leiter 10 wächst. Bei einer hohen Druckkraft kann der Berührpunkt 24a bzw. 24b auch gänzlich verschwinden. In diesem Fall verleiht die Druckkraft dem Leiter 10 die nötige Spannung für eine sichere Position in der Bohrung 20.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittsicht einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 40. Die Leiterplattenanordnung 40 umfasst eine erste Leiterplatte 40a und eine zweite Leiterplatte 40b. Zwischen den Leiterplatten 40a und 40b befindet sich eine erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung 30.
  • In 4 ist die Kontaktierungsanordnung 30 über einen Sockel 42 an der zweiten Leiterplatte 40b befestigt. Alternativ ist es denkbar, dass die Aufnahmescheibe 32 direkt an der Leiterplatte 40b befestigt ist.
  • Des Weiteren denkbar ist, dass die Leiterplatte 40a auf der Aufnahmescheibe 32 aufliegt, sofern die Endbereiche 16a und 16b des Leiters 10 entsprechend kurz ausgebildet sind.
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Drahtes 50, welcher zu einem erfindungsgemäßen Leiter 10 verarbeitet werden kann. Derartige Drähte 50 mit einer vorgegebenen Wicklungsgeometrie können im Spezialhandel anhand der Bereitstellung der Geometrie des Drahtes besorgt werden.
  • 6 zeigt eine schematische Frontansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Leiters 60. Der Leiter 60 ist Ω-förmig ausgebildet und weist einen gebogenen Bereich 22 mit einem Umkehrpunkt 14 auf. Des Weiteren umfasst der Leiter 60 einen ersten Endbereich 16a und einen zweiten Endbereich 16b auf. Die beiden Endbereiche 16a und 16b sind eingerichtet, jeweils ein elektrisches Bauelement, wie dies in 8 schematisch dargestellt ist, zu kontaktieren.
  • 7 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leiters 70. Der Leiter 70 ist törnförmig ausgebildet und umfasst einen gebogenen Bereich 22 sowie einen ersten Endbereich 16a und einen zweiten Endbereich 16b.
  • Die beiden Leiter 60, 70 der 6 und 7 lassen sich in einer Aufnahmescheibe mit einer horizontalen Bohrung anordnen. 8 zeigt beispielhaft die Anordnung eines Ω-förmigen Leiters 60 in einer mehrteiligen Aufnahmescheibe 32. Die Aufnahmescheibe 32 umfasst vier Scheiben 32a–d. Die Scheiben 32b, c bilden zusammen eine Ausnehmung, welche den gebogenen Bereich 22 des Leiters 60 aufnimmt.
  • Alternativ sind auch Aufnahmescheiben mit lediglich zwei Scheiben denkbar. Insbesondere denkbar ist eine Unterteilung lediglich in eine rechte bzw. linke Scheibe oder in eine obere bzw. untere Scheibe.
  • Die beiden Endbereiche 16a, b kontaktieren jeweils eine Leiterplatte 40a und 40b.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Leiter
    12
    Kreuzungsbereich
    14
    Umkehrpunkt
    16a
    erster Endbereich
    16b
    zweiter Endbereich
    18
    Auge
    20
    Bohrung
    22
    gebogener Bereich
    24a
    erster Berührpunkt
    24b
    zweiter Berührpunkt
    30
    Kontaktierungsanordnung
    32
    Aufnahmescheibe
    40
    Leiterplattenanordnung
    40a
    erste Leiterplatte
    40b
    zweite Leiterplatte
    42
    Sockel
    52
    Schnittbereich
    60
    Leiter
    70
    Leiter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8672688 B2 [0004]
    • US 2014/0162472 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten mit einem komprimierbaren elektrischen Leiter und einer Aufnahmescheibe, wobei der Leiter einen ersten Endbereich, einen zweiten Endbereich und einen gebogenen Bereich, welcher jeweils zu dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich benachbart ausgebildet ist, aufweist und wobei der Leiter einen Draht aufweist, welcher dünner ist als 1 mm, insbesondere dünner als 0,5 mm.
  2. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der gebogene Bereich eine 360° Wicklung aufweist.
  3. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der gebogene Bereich Omegaförmig ausgebildet ist.
  4. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Endbereich den zweiten Endbereich nicht kontaktiert.
  5. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Leiter zumindest teilweise in einer Bohrung der Aufnahmescheibe anordenbar ist.
  6. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche reversibel verformbar ist, insbesondere wobei aufgrund einer Druckkraft, welche parallel zu der Bohrung gerichtet ist, sich die Länge der Wicklung verringert und sich die Wicklung bei einem Nachlassen der Druckkraft entsprechend zurückbildet.
  7. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich eine Druckkraft, welche parallel zu der Bohrung gerichtet ist, gleichmäßig auf den Leiter verteilt.
  8. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gebogene Bereich eingerichtet ist, ein erstes elektrisches Bauelement, insbesondere eine Leiterplatte, zu kontaktieren und/oder der erste Endbereich und der zweite Endbereich eingerichtet sind, ein zweites elektrisches Bauelement, insbesondere eine Leiterplatte, zu kontaktieren.
  9. Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Endbereich eingerichtet ist ein erstes elektrisches Bauelement, insbesondere eine Leiterplatte, zu kontaktieren und der zweite Endbereich eingerichtet ist, ein zweites elektrisches Bauelement, insbesondere eine Leiterplatte, zu kontaktieren.
  10. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die geometrische Form des Leiters durch eine räumliche trigonometrische Kurve in Abhängigkeit eines Parameters vorgegeben ist.
  11. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmescheibe mehrteilig ausgebildet ist.
  12. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gebogene Bereich und die Bohrung derart ausgelegt sind, dass der gebogene Bereich die Aufnahmescheibe in einem ersten Punkt und einem zweiten Punkt berührt.
  13. Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Leiter durch ein Durchtrennen eines mit einer vorgegebenen Wicklungsgeometrie gewickelten Drahtes herstellbar ist.
  14. Leiterplattenanordnung mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte und einer Kontaktierungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  15. Herstellungsverfahren für eine Kontaktierungsanordnung für Leiterplatten, welches die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Drahtes mit mehreren Wicklungen, welche gemäß einer vorgegebenen Wicklungsgeometrie geformt sind; – Durchtrennen des Drahtes zwischen zwei Wicklungen; – Bereitstellen einer isolierenden Stützscheibe mit einer Ausnehmung; – Einsetzen des zwischen zwei Wicklungen durchtrennten Drahtes in der Ausnehmung.
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