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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leiterplattenverbinder. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Leiterplatten-Randstecker.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Leiterkarten (printed circuit (PC) cards) oder Leiterplatten (printed circuit boards, PCBs) geben traditionell elektronischen Bauteilen mechanischen Halt und stellen gleichzeitig elektrische Verbindungen für diese Bauteile bereit. Ein Mittel zum Verbinden einer Leiterplatte mit sonstigen elektronischen Schaltungen besteht darin, eine Leiterplatten-Randanschlussanordnung bereitzustellen, in der eine Reihe von Kontaktflächen verwendet wird, die in einer Reihe am Rand der Leiterplatte gefertigt und angeordnet sind. Diese Randkontaktflächen sind elektrisch mit den Bauteilen auf der Leiterplatte verbunden. Um die Schaltungen auf einer Leiterplatte mit sonstigen elektronischen Systemkomponenten zu verbinden, wird des Weiteren ein Leiterplatten-Buchsenanschluss bereitgestellt, der eine Leiterplatte und ihre Randkontaktflächen aufnimmt. Diese Leiterplattenbuchse enthält mehrere Metallkontaktfedern, die so in der Buchse positioniert sind, dass das Einstecken der Leiterplatte in die Buchse dazu führt, dass einzelne Metallkontaktfedern auf der Oberfläche der Leiterplatte aufliegen und insbesondere eine einzelne Randkontaktfläche berühren.
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Ein Teil einer typischen Leiterplatten-Randanschlussanordnung nach dem Stand der Technik wird in 1A dargestellt. In 1A sind vier Kontaktfederverbinder 104, 106, 108 und 110 so angeordnet, dass sie auf vier Leiterplatten-Randkontaktflächen 112, 114, 116 und 118 platziert sind, die sich auf der oberen Fläche 120 der Leiterplatte 100 befinden. Da die vier Kontaktfederverbinder 104, 106, 108 und 110 Teil einer (nicht abgebildeten) Leiterplatten-Randanschlussbuchse sind, werden die Kontaktfederverbinder 104, 106, 108 und 110 positioniert, wenn die Leiterplatte 100 in die Buchse eingesteckt wird, sodass die Kontaktfederverbinder 104, 106, 108 und 110 auf der Oberseite der Leiterplatten-Randkontaktflächen 112, 114, 116 und 118 aufliegen, um eine elektrische Verbindung auszubilden.
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Die Kontaktfederverbinder 104, 106, 108 und 110 und die Leiterplatten-Randkontaktflächen 112, 114, 116 und 118 sind üblicherweise mit Gold über Nickel beschichtet, um eine Korrosion der Kontaktflächen auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Eines der Hauptprobleme bei der dargestellten Kontaktrandanschlussanordnung besteht in übermäßigem Verschleiß der unteren Fläche des Kontaktfederverbinders beim Verbinden der Leiterplatte mit der (nicht abgebildeten) Leiterkarten-Randanschlussbuchse, die den Kontaktfederverbinder enthält. Mit Bezug auf 1B, eine Querschnittsansicht von 1A, berührt der Kontaktfederverbinder 110, wenn die Leiterplatte 100 in die (nicht abgebildete) Buchse eingesteckt wird, zunächst den vorderen Rand 102 der Leiterplatte und gleitet, während das Einstecken fortgesetzt wird, über die Oberseite dieses Randes 102 und berührt dann den vorderen Rand der Leiterplatten-Randkontaktfläche 118 auf der Oberfläche 120 der Leiterplatte. Üblicherweise wird der Leiterplattenrand 102 der Leiterplatte 100 mit einem Fräswerkzeug ausgebildet, was zu einer scharfen Kante führt, in der Glasfasern aus dem glasartigen Epoxidlaminatmaterial der Leiterplatte freigelegt sind. Während das Einstecken fortgesetzt wird, gleitet der Kontaktfederverbinder 110 über den Rand der Kontaktfläche 118 und auf die Oberfläche der Kontaktfläche 118. Während dieses Einsteckens hat sich der Kontaktfederverbinder 110 über den Leiterplattenrand 102 und anschließend über den Rand der Kontaktfläche 118 bewegt, was zum Verschleiß der Oberflächenbeschichtung des Kontaktfederverbinders führen kann. Durch zahlreiche Einsteckvorgänge der Leiterplatte wird die Gold-Nickel-Beschichtung entfernt, sodass die Kontaktfederverbinder korrosionsanfällig werden, was zu Problemen bei der Zuverlässigkeit führen kann. Darüber hinaus zählen zu sonstigen Problemen bei der Leiterplatten-Randanschlussanordnung der 1A und 1B der Kraftbedarf zum Verbinden der Leiterplatte mit der Leiterplattenbuchse, Anstoßen, das zu Schäden am Federverbinder führen kann, und eine Fehlausrichtung des Federverbinders während des Einsteckens, die zum Kurzschluss zwischen benachbarten Kontaktflächen führen kann.
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Herkömmliche Lösungen für diese Probleme werden in den 2, 3, 4 und 5 dargestellt. In 2, einer Querschnittsansicht, beinhaltet eine Leiterplatte 200 einen vorderen Rand 202, der Schrägkanten 206 und 208 aufweist. Die Schrägkanten 206 können den Verschleiß eines Kontaktfederverbinders 210 durch Schaben über die Kante verringern, wenn er in die Leiterplatte 200 eingreift und auf der Oberseite der Kontaktfläche 218 zu liegen kommt. Diese Anordnung führt jedoch dennoch zum Verschleiß der unteren Fläche des Kontaktfederverbinders 210 und hat wenig bis keine Auswirkung auf die erforderliche Einsteckkraft.
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Bei 3 handelt es sich um ein in einer Querschnittsansicht dargestelltes, herkömmliches Beispiel, das eine Leiterplatte 300 veranschaulicht, die einen Rand 302 aus TEFLON (eine Marke von DuPont) aufweist, der eine Schrägkante 306 zum Empfangen des Kontaktfederverbinders 310 bereitstellt, um die Einsteckkraft für den Leiterplatten-Randanschluss zu verringern und den Verschleiß am Federkontaktverbinder 310 zu vermindern. Durch Hinzufügen der Teflon-Deckfolie 302 nimmt jedoch die Komplexität der Leitplattenanordnung zu, was zu einem Anstieg der Fertigungskosten führt.
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Ein weiteres herkömmliches Beispiel, das im Querschnitt in 4 dargestellt wird, beinhaltet eine Leiterplatte 400, die einen abgerundeten vorderen Rand 402 mit einer Oberflächenbeschichtung aus Epoxid aufweist. Die Oberfläche 406 ist die erste Kontaktstelle für den Kontaktfederverbinder 410, wenn die Leiterplatte 400 eingesteckt wird. Durch die Verwendung der Epoxidbeschichtung auf dem Leiterplattenrand 402 wird die Einsteckkraft, die zum Montieren der Leiterplatte in der Leiterplatten-Randanschlussbuchse erforderlich ist, verringert und der Verschleiß an den Kontaktfederverbindern vermindert. Durch den Schritt des Hinzufügens der Epoxidbeschichtung werden jedoch die Kontaktflächen, wie zum Beispiel die Kontaktfläche 418, einer Verunreinigung ausgesetzt, und mit diesem Schritt nimmt außerdem die Komplexität der Leiterplattenanordnung zu, was zu einem Anstieg der Fertigungskosten führt.
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Ein weiteres herkömmliches Beispiel wird in 5 veranschaulicht, bei der es sich um eine Querschnittsansicht einer Leiterplatte 500 handelt, die eine durchgehende flexible Schaltungsfolie 510 beinhaltet, die eine wärmeleitfähige Versteifung, bei der es sich üblicherweise um eine Metallplatte handelt, vollständig bedeckt. Eine Kontaktfläche 502 ist auf der Oberfläche der flexiblen Schaltungsfolie 510 gefertigt. Wenn die Leiterplatte 500 in eine (nicht abgebildete) Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird, trifft ein Kontaktfederverbinder 510 zunächst auf die flexible Schaltungsfolie, bevor er die Randkontaktfläche 502 berührt, indem er über die als 506 gekennzeichnete Kante der Kontaktfläche 502 hinaufgleitet. Es versteht sich bei dieser Ausführungsform, dass die flexible Schaltungsfolie die gesamte Leiterplatte bedeckt. Daher steht zum Bestücken mit elektrischen Bauteilen, elektronischen Bauteilen und Verdrahtung nur die flexible Folienfläche zur Verfügung. Mit anderen Worten, es handelt sich um eine zweiseitige Leiterplattenanordnung. Die durchgehende flexible Schaltungsfolie verringert jedoch die Einsteckkraft, die zum Verbinden der Leiterplatte mit einer Leiterplatten-Randanschlussbuchse erforderlich ist, und vermindert den Verschleiß an den Kontaktfederverbindern während des Einsteckvorgangs. Durch Bereitstellen einer durchgehenden flexiblen Schaltungsfolie auf einer leitfähigen Versteifung steigen die Kosten der Leiterplattenfertigung, und die vielseitige Einsetzbarkeit der Leiterplattenanordnung nimmt ab, da nur zwei Seiten für die gesamte Verdrahtung der elektronischen Bauteile zur Verfügung stehen.
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ÜBERSICHT
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplattenanordnung bereitgestellt, die obere und untere Flächen beinhaltet und zumindest einen Randabschnitt mit einer abgerundeten Fläche, die sich von der oberen Fläche bis zu einem Punkt unterhalb der oberen Fläche erstreckt, und zumindest eine elektrische Kontaktfläche aufweist, die sich auf der oberen Fläche befindet und sich über die obere Fläche auf die abgerundete Fläche des Randabschnitts bis zu einem Punkt unterhalb der oberen Fläche erstreckt.
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Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte bereitgestellt, das die Schritte des Bedeckens eines Randabschnitts der Leiterplatte zum Ausbilden eines abgerundeten Flächenrandes und das Fertigen von Kontaktflächen auf der Oberseite der Leiterplatte beinhaltet, die sich über den abgerundeten Randabschnitt der Leiterplatte erstrecken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung besser verständlich und werden ihre zahlreichen Ziele, Merkmale und Vorteile für Fachleute ersichtlich.
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1A ist eine isometrische Ansicht eines Randabschnitts einer Leiterplattenanordnung, der mehrere Kontaktflächen und entsprechende Kontaktfederverbinder beinhaltet;
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1B ist eine Querschnittsansicht der Leiterplattenanordnung von 1A;
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2 ist eine Querschnittsansicht eines Randabschnitts einer Leiterplattenanordnung, der Schrägkanten aufweist;
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3 ist eine Querschnittsansicht eines Randabschnitts einer Leiterplattenanordnung, der eine Teflon-Deckfolie auf dem Randabschnitt aufweist;
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Randabschnitts einer Leiterplattenanordnung, der einen epoxidbeschichteten Rand aufweist;
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5 ist eine Querschnittsansicht eines Randabschnitts einer Leiterplattenanordnung, der eine durchgehende flexible Schaltungsfolie aufweist, die um eine leitfähige Versteifung gebondet ist;
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6A ist eine isometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Randabschnitt einer Leiterplattenanordnung beinhaltet, der Kontaktflächen aufweist, die auf einer flexiblen Schaltungsfolie gefertigt sind, die sich über den Rand der Leiterplattenanordnung erstreckt;
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6B ist eine Querschnittsansicht der Leiterplattenanordnung von 6A;
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7A ist eine isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die einen Randabschnitt einer Leiterplattenanordnung mit einer Teilabdeckung aus einer flexiblen Schaltungsfolie beinhaltet, die Öffnungen für Kontaktflächen aufweist, die auf der Oberfläche der Leiterplatte gefertigt sind;
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7B ist eine Querschnittsansicht der Leiterplattenanordnung von 7A;
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8A ist eine isometrische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die einen Randabschnitt einer Leiterplattenanordnung mit einer flexiblen Schaltungsfolienabdeckung beinhaltet, die Öffnungen aufweist, die für Kontaktflächen dimensioniert sind, die auf der Oberfläche der Leiterplatte gefertigt sind;
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8B ist eine Querschnittsansicht der Leiterplattenanordnung von 8A;
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9A ist eine isometrische Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die einen Randabschnitt einer Leiterplattenanordnung beinhaltet, die zwei Teilabdeckungen aus flexiblen Schaltungsfolien aufweist;
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9B ist eine Querschnittsansicht der Leiterplattenanordnung von 9A;
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10A ist ein Ablaufplan, der den Herstellungsprozess für die Leiterplattenanordnung der 6A und 6B veranschaulicht;
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10B ist ein Ablaufplan, der den Herstellungsprozess für die Leiterplattenanordnung der 7A und 7B veranschaulicht;
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10C ist ein Ablaufplan, der den Herstellungsprozess für die Leiterplattenanordnung der 8A und 8B veranschaulicht; und
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10D ist ein Ablaufplan, der den Herstellungsprozess für die Leiterplattenanordnung der 9A und 9B veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Das Folgende soll eine genaue Beschreibung von Beispielen für die Erfindung bereitstellen und sollte nicht als Beschränkung der Erfindung selbst betrachtet werden. Vielmehr kann eine beliebige Anzahl von Varianten in den Umfang der Erfindung fallen, die in den Ansprüchen definiert wird, die auf die Beschreibung folgen.
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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Leiterplatten-Randsteckeranordnung, die die Einsteckkraft verringert, die zum Einstecken einer Leiterplatte in eine Leiterplatten-Randanschlussbuchsenanordnung erforderlich ist, und gleichzeitig den Verschleiß an Kontaktoberflächen von Kontaktfederverbindern innerhalb der Leiterplatten-Randanschlussbuchse vermindert. Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen der Leiterplatten-Randsteckeranordnung bereitgestellt.
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In den Figuren wird nur eine einzige Reihe von Leiterplatten-Randkontaktflächen auf der Oberseite einer Leiterplatte dargestellt. Wie es für zahlreiche Leiterplatten üblich ist, können jedoch Kontaktflächen sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Fläche der Leiterplatte ausgebildet werden, und die oberen und unteren Kontaktflächen entsprechen jeweils oberen und unteren Federverbindern in einer Leiterplatten-Randanschlussbuchse.
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6A ist eine isometrische Ansicht eines Randabschnitts einer Leiterplatte 600, der einen abgerundeten Rand aufweist, der eine darauf gebondete flexible Schaltungsfolie 602 beinhaltet. Die flexible Schaltungsfolie 602 bedeckt nur einen vorderen Randabschnitt der Leiterplatte 600. Daher ist die Oberfläche 620 des Leiterplattenabschnitts freigelegt, und sie beinhaltet Leiterplattenkontakte wie zum Beispiel 622, die auf die Oberfläche 620 der Leiterplatte bestückt sind und die mit einer Verdrahtung und Bauteilen der Leiterplatte (ohne Abbildung) verbunden sind. Mit anderen Worten, bei der Leiterplatte 600 handelt es sich im Übrigen um eine typische mehrlagige Leiterplatte, die eine größere Anzahl als zwei Verdrahtungslagen beinhalten kann. Auf der flexiblen Schaltungsfolie 602 ist eine Reihe von Randkontaktflächen 612, 614, 616 und 618 gefertigt. Jede dieser Kontaktflächen beinhaltet eine Lötfahne (für die Kontaktfläche 618 als Lötfahne 624 dargestellt), die sich über den Leiterplattenkontakt 622 erstreckt und an den Leiterplattenkontakt 622 gelötet werden soll und dadurch ermöglicht, dass die Kontaktfläche 618 mit anderen Verdrahtungsbahnen innerhalb der Leiterplatte 600 und jeglichen darauf bestückten elektrischen Bauteilen elektrisch verbunden werden kann. Die Kontaktflächen 612, 614, 616 und 618 sind auf der flexiblen Schaltungsfolie 602 in einer Weise gefertigt, dass sich die Oberfläche der Kontaktfläche auf der oberen Fläche der Leiterplatte 620 so über den Randabschnitt erstreckt, dass der vordere Teil der Kontaktfläche 618 (als 626 dargestellt) unter der oberen Fläche der Leiterplatte 600 positioniert ist. Wenn die Leiterplatte 600 in eine (nicht dargestellte) Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird, die eine Reihe von Kontaktfederverbindern enthält, die als 604, 606, 608 und 610 dargestellt sind, sind die Kontaktflächen die Stelle der ersten Berührung der Kontaktfederverbinder mit der Leiterplatte 600.
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Dies wird in 6B (bei der es sich um eine Querschnittsansicht der Anordnung von 6A handelt) veranschaulicht. In 6B berührt der Kontaktfederverbinder 610 zuerst einen vorderen Abschnitt 626 der Kontaktfläche 618. Da sowohl der Kontaktfederverbinder 610 als auch die Kontaktfläche 618 mit Gold und Nickel beschichtet sind, wird jeglicher Verschleiß an der Oberfläche des Kontaktfederverbinders 610 auf ein Mindestmaß herabgesetzt, wenn die Leiterplatte in die Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird.
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7A stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 7A ist eine isometrische Ansicht, die einen Randabschnitt einer Leiterplatte 700 veranschaulicht, der Kontaktflächen 712, 714, 716 und 718 aufweist, die auf der Oberfläche der Leiterplatte 700 gefertigt sind. Diese Kontaktflächen 712, 714, 716 und 718 können auf herkömmliche Weise elektrische Verbindungen mit anderen Verdrahtungsschichten innerhalb der Leiterplatte 700 ausbilden. Eine flexible Folie 702 ist so dimensioniert und gefertigt, dass sie einen vorderen Randabschnitt der Leiterplatte 700 so abdeckt, dass die Folie 702 Öffnungen beinhaltet, die die Kontaktflächen 712, 714, 716 und 718 freilegen. In Bezug auf die Kontaktfläche 718 beinhaltet die Öffnung 732 in der Folie 702 einen vorderen Abschnitt vor der Kontaktfläche 718, der einen abgerundeten Randabschnitt 730 der Leiterplatte 700 freilegt. Die Öffnung 732 legt außerdem die Kontaktfläche 718 frei, sodass die Kontaktfederverbinder 704, 706, 708 und 710, wenn die Leiterplatte in eine Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird, zuerst auf den abgerundeten Rand der Leiterplatte 700 auftreffen und anschließend auf die Kontaktflächen 712, 714, 716 und 718 gleiten. Die Öffnungen, wie zum Beispiel 730 für den Kontaktfederverbinder 710, stellen einen Führungskanal für den Kontaktfederverbinder 710 bereit, während er sich so bewegt, dass er auf der Oberfläche der Kontaktfläche 718 zu liegen kommt. Beispielsweise verhindert eine Wand 734, die durch die flexible Schaltungsfolie 702 ausgebildet wird, dass der Kontaktfederverbinder 710 seitlich von der Oberfläche der Kontaktfläche 718 abweicht. Dies wird auch in einer Querschnittsansicht in 7B dargestellt, die veranschaulicht, wie der Kontaktfederverbinder 710 in die Öffnung 730 vor der Anschlussfläche 718 eintritt und sich, während das Einstecken fortgesetzt wird, auf die Oberseite des vorderen Randabschnitts 740 des Kontakts 718 bewegt und dabei seitlich durch die flexible Schaltungsfolie 734 eingeschränkt wird.
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8A ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die der in 7A dargestellten Ausführungsform ähnelt. In 8A sind vier Kontaktflächen 812, 814, 816, und 818 auf der Oberfläche einer Leiterkarte 800 gefertigt. Eine flexible Folie 802 bedeckt den Randabschnitt der Leiterkarte 800 teilweise, wie dargestellt. Die flexible Folie 802 beinhaltet mehrere Öffnungen, die die Randkontaktflächen 812, 814, 816 und 818 freilegen, wenn die flexible Folie 802 auf die Oberfläche der Leiterplatte 800 gebondet wird. Es wird dargestellt, dass eine Öffnung 830 der flexiblen Folie die Randkontaktfläche 818 freilegt. Es wird dargestellt, dass vier Kontaktfederverbinder 804, 806, 808 und 810 so positioniert sind, dass diese Kontaktfederverbinder 804, 806, 808 und 810, wenn die Leiterplatte 800 in eine (nicht dargestellte) Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird, die obere Fläche der Leiterplatte 800 nicht berühren, sondern zuerst die flexible Folie 802 berühren, wenn sie sich so bewegen, dass sie auf der Oberseite der Randkontaktflächen 812, 814, 816 und 818 zu liegen kommen. Dies wird in 8B, bei der es sich um eine Querschnittsansicht der Anordnung von 8A handelt, veranschaulicht. Mit Bezug auf 8B berührt der Kontaktfederverbinder 810 zuerst die flexible Folie 802, wenn die Leiterplatte 800 in die Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird. Die flexible Folie 802 bewirkt, dass sich der Kontaktfederverbinder 810 über den abgerundeten Rand der Leiterplatte erhebt und auf der Kontaktfläche 818 zu liegen kommt, wenn die Leiterplatte 800 eingesteckt wird. Da die Folie erheblich weniger abschleifend wirkt als die Oberfläche der Leiterplatte, wird durch diese Anordnung der Verschleiß an der unteren Fläche des Kontaktfederverbinders 810 auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
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Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 9A dargestellt. Bei dieser Ausführungsform beinhaltet eine Leiterplatte 900 einen abgerundeten Randabschnitt, der teilweise von einer ersten flexiblen Schaltungsfolie 902 bedeckt wird. Vier Randkontaktflächen 912, 914, 916, und 918 sind auf der Oberseite dieser flexiblen Schaltungsfolie 902 ausgebildet. Diese Randsteckerflächen beinhalten eine Lötfahne wie zum Beispiel 924 für die Randkontaktfläche 918, die auf einen auf der Oberfläche der Leiterplatte 900 gefertigten Leiterplattenkontakt 922 gelötet ist. Diese Verbindung der Lötfahne 924 mit dem Kontakt 922 verbindet die Randsteckerfläche 918 elektrisch mit sonstiger Verdrahtung der Leiterkarte 900. Die Randkontaktflächen 912, 914, 916 und 918 beinhalten Abschnitte, die sich über den Rand der aktuellen Leiterplatte 900 erstrecken und der abgerundeten Randoberfläche auf der Oberseite der flexiblen Schaltungsfolie 902 entsprechen. Eine zweite flexible Folie 920 ist auf der Oberseite der ersten flexiblen Schaltungsfolie 902 platziert. Die zweite flexible Folie 920 beinhaltet Öffnungen wie zum Beispiel 924, die für die Randkontaktfläche 918 dargestellt wird, die die Randkontaktflächen freilegen und gleichzeitig eine Führungs- und Leitstruktur bereitstellen, die eine Wand 934 beinhaltet. Die Kontaktfederverbinder 904, 906, 908 und 910 sind in 9A so positioniert, dass sie die Randstecker-Kontaktflächen 912, 914, 916 und 918 jeweils elektrisch kontaktieren. Eine Querschnittsansicht der Anordnung von 9A wird in 9B dargestellt. Wenn die Leiterplatte 900 in eine (nicht abgebildete) Leiterplatten-Randanschlussbuchse eingesteckt wird, berührt der Kontaktfederverbinder 910 zuerst diese Leiterplattenanordnung 900 (wie in 9B dargestellt), indem er zuerst die Randkontaktfläche 918 durch eine Öffnung 940 der zweiten flexiblen Folie 920 berührt. Zusätzlich führt eine Wand 934, die durch die zweite flexible Folie 920 bereitgestellt wird, den Kontaktfederverbinder 910, während die Leiterkarte 900 eingesteckt wird.
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Die 10A, 10B, 10C und 10D veranschaulichen Ablaufpläne für den Herstellungsprozess für die Leiterplattenanordnungen der 6A, 7A, 8A bzw. 9A.
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10A veranschaulicht den Prozess zur Herstellung der in 6A und 6B dargestellten Leiterplattenverbinder beginnend bei der Fertigung der Leiterplatte in Schritt 1001. Der Randabschnitt der Leiterplatte wird in Schritt 1002 abgerundet oder gerundet, was mit einem Fräswerkzeug oder einem gleichartigen Formungswerkzeug ausgebildet werden kann. Für Schritt 1003 wird die flexible Schaltung üblicherweise mithilfe einer 1 oder 2 mil dicken Folie eines Polyimid- oder KAPTON-Materials in Form einer Flachbahn gefertigt. In Schritt 1004 wird die Kupferschaltung mithilfe üblicher photolithographischer Techniken ausgebildet, beginnend mit einer Kupferfolie, die haftend auf die Oberfläche der Polyimid-Bahn laminiert oder beschichtet wird. Die photolithographischen Prozesse werden dazu verwendet, den Photolack freizulegen und das überschüssige Kupfermaterial wegzuätzen, um die Kontaktflächen auszubilden. Die Lötfahne 624, die über den Rand der Polyimid-Folie auskragt, erfordert Bearbeitungstechniken, die in der Automatikfilmbonding-Technologie bekannt sind. Der Abschnitt der Polyimid-Folie, der sich unter der auskragenden Lötfahne 624 befindet, wird entfernt und vorübergehend durch ein Füllmaterial ersetzt, das selektiv entfernt werden kann, nachdem die Kupferschaltung auf der oberen Fläche der Polyimid-Folie strukturiert worden ist. Der Abschnitt der Polyimid-Folie kann mechanisch mit Stempel und Matrize oder mit sonstigen Techniken wie Laser- oder chemisches Ätzen entfernt werden. Das vorübergehend verwendete Füllmaterial wird dazu verwendet, den Abschnitt der Polyimid-Folie zu füllen, der entfernt worden ist, und stellt eine glatte Oberfläche für die zu strukturierende Kupferschaltung bereit. Das Füllmaterial kann selektiv entfernt werden, ohne die Kupferschaltung zu beschädigen, die auf der Oberfläche der Polyimid-Bahn strukturiert wird. Nachdem die Kupferschaltungsstruktur auf der Polyimid-Folie ausgebildet worden ist, werden die Kontaktflächen mit einer Schicht aus Nickel beschichtet und mit Gold überbeschichtet, um eine zuverlässige Kontaktschnittstelle für den Kartenrandstecker bereitzustellen.
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Üblicherweise werden mehrere Abschnitte von Kontaktflächen auf einer einzelnen Polyimid-Bahn ausgebildet. Nachdem die Kupferschaltung ausgebildet worden ist und die Kontaktflächen beschichtet worden sind, werden die Abschnitte der Kontaktflächen passend für den Rand der Leiterkarte geschnitten, und sie werden ausgebildet und haftend mit dem Rand der Karte verbunden. Während des Ausbildungsvorgangs ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich, um eine Beschädigung der Kontaktflächen zu verhindern und um eine Delaminierung eines gerundeten Abschnitts der Flächen von der Polyimid-Bahn zu verhindern. In Schritt 1005 ist ebenfalls Aufmerksamkeit erforderlich, um eine präzise Ausrichtung der auskragenden Fortsätze der Kontaktlötfahnen mit den Lötflächen 622 auf der Leiterkarte zu gewährleisten. Es werden übliche Aufschmelzlöt-Bestückungsprozesse angewandt, um die gelöteten Verbindungen zwischen den auskragenden Lötfahnen der flexiblen Schaltung 624 und den Flächen 622 der Leiterkarte auszubilden.
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10B veranschaulicht den Prozess zum Fertigen der Leiterplatten-Randstecker der 7A und 7B. In Schritt 1011 wird die Leiterplatte gefertigt, gefolgt von Schritt 1012, in dem die Kontaktflächen auf der Leiterplatte durch übliche photolithographische Techniken ausgebildet werden, und von Schritt 1013, in dem sie mit entsprechenden Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Der Leiterplattenrand wird anschließend ähnlich wie in Schritt 1002 in 10A abgerundet. In Schritt 1015 wird die flexible Folie aus derselben Polyimid-Bahn gefertigt, die für die in den 6A und 6B beschriebene flexible Schaltung verwendet wurde. Es wird jedoch ein dickeres Material benötigt. Die genaue Dicke des Materials hängt von der Dicke der Kontaktflächen auf der Leiterkarte ab. Es ist wünschenswert, dass die Dicke der flexiblen Folie 2 bis 3 mil mehr als die Dicke der Kontaktflächen beträgt. Die Techniken zur Fertigung der flexiblen Folie beinhalten das Erstellen der Öffnungen in der Polyimid-Bahn und einen Dimensionierungsvorgang, um die Abschnitte der flexiblen Folie passend für den Leiterkartenrand zu schneiden. Die Öffnungen in der Bahn des Polyimid-Materials können mit einem mechanischen Stempel- und Matrizenwerkzeug oder mithilfe eines Laser- oder chemischen Ätzprozesses ausgebildet werden. Die Abschnitte der flexiblen Folie werden ausgebildet. In Schritt 1016 wird die flexible Folie haftend mit dem Rand der Leiterkarte verbunden. Es ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich, um eine präzise Ausrichtung der Öffnungen in der flexiblen Folie mit den Kontaktflächen auf dem Leiterkartenrand zu gewährleisten. Außerdem ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich, um zu verhindern, dass das Haftmittel auf der flexiblen Folie die Oberfläche der Kontaktflächen auf der Leiterkarte verunreinigt.
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In 10C beinhaltet das Verfahren zum Fertigen von Leiterplatten-Randsteckern von 8A und 8B dieselben Techniken wie die in 10B. Mit anderen Worten, die Schritte 1021, 1022, 1023 und 1024 stimmen mit den Schritten 1011, 1012, 1013 bzw. 1014 von 10B überein. Für Schritt 1025 wird die Dicke der Polyimid-Bahn jedoch der Dicke der Kontaktflächen auf der Leiterkarte angepasst. Darüber hinaus wird die Gestaltung der Öffnungen in der flexiblen Folie an die Gestaltung der Kontaktflächen auf der Leiterkarte angepasst. Abschließend stimmt der Schritt 1026 mit dem Schritt 1016 in 10B überein.
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Die Fertigungstechniken für diese Ausführungsform der 9A und 9B verbinden die in den 6A und 6B verwendeten Fertigungstechniken für die flexible Schaltung mit den für die flexible Schaltung in den 7A und 7B verwendeten Fertigungstechniken. Insbesondere stimmen die Schritte 1030, 1031, 1032, 1033 und 1034 für die 10D mit den Schritten 1001, 1002, 1003, 1004 bzw. 1005 für 10A überein. Für die Schritte 1035 und 1036 wird die zweite flexible Folie ähnlich wie die in den 7A und 7B dargestellte ausgebildet und haftend mit der Oberfläche der ersten flexiblen Schaltung verbunden.
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Es sind zwar bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden, Fachleuten ist jedoch ersichtlich, dass auf der Grundlage der Lehren hierin Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne von dieser Erfindung und ihren umfassenderen Aspekten abzuweichen. Daher sollen die beigefügten Ansprüche in ihrem Umfang alle Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung einschließen. Des Weiteren versteht es sich, dass die Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Für Fachleute versteht es sich, dass, wenn eine bestimmte Zahl eines eingeführten Anspruchselements gemeint ist, eine solche Absicht ausdrücklich in dem Anspruch angegeben wird und dass keine solche Beschränkung vorhanden ist, wenn eine solche Nennung nicht vorhanden ist. Zum Verständnis sei als nichtbeschränkendes Beispiel angeführt, dass die folgenden beigefügten Ansprüche die Verwendung der einleitenden Wendungen „zumindest ein/eine” und „ein/e oder mehrere” enthalten, um Anspruchselemente einzuleiten. Der Einsatz solcher Wendungen sollte jedoch nicht so verstanden werden, dass die Einleitung eines Anspruchselements durch die unbestimmten Artikel „ein” oder „eine” einen bestimmten Anspruch, der ein solcherart eingeleitetes Anspruchselement enthält, auf Erfindungen beschränkt, die nur ein derartiges Element beinhalten, selbst wenn dieser Anspruch die einleitenden Wendungen „eine/n oder mehrere” oder „zumindest ein/e/en” und unbestimmte Artikel wie zum Beispiel „ein” oder „eine” enthält; dasselbe gilt für die Verwendung bestimmter Artikel in den Ansprüchen.
