DE19647229C1 - Vorrichtung zum Verbinden von zwei plattenförmigen, elektrotechnische Komponenten tragenden Trägern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Platten­ förmigen, elektrotechnische Komponenten tragen den Trägern, insbeson­ dere Leiterplatten und Hybridchips.

Bei einer Vielzahl von Anwendungen der Mikroelektronik, wie beispielsweise der Kommunikationstechnik, der Telekommunikation, der Steuerung eines Verbrennungsmotors, der Prozeßsteuerung, der Automatisierungstechnik, ist es erforderlich, mehrere elektrotechnische Komponenten tragende Trä­ ger aus Gründen der Datenübertragung und der Spannungsversorgung mit­ einander elektrisch leitend zu verbinden und in einem gemeinsamen Ge­ häuse anzuordnen.

Unter Träger werden allgemein Leiterplatten für die Mikroelektronik, insbe­ sondere für die Kommunikationstechnik, für die Telekommunikation und für die Motorsteuerung, Substrate in Hybridaufbau und dergleichen ver­ standen.

Weil solche Träger häufig aufgrund der Vorgabe, die Geräte möglichst klein zu gestalten, auf engstem Raum angeordnet werden müssen, besteht daher auch der zwang, diese Träger sicher mechanisch zu halten und im besonde­ ren Relativbewegungen verschiedener elektrisch miteinander zu kontaktie­ render Komponenten zu vermeiden. Hierbei ist aufgrund von Relativbewe­ gungen von Leiterplatten zueinander eine niederohmige elektrische Ver­ bindung häufig nicht über die Lebensdauer der Komponenten und damit des Geräts gewährleistet.

Darüber hinaus ist es häufig gleichzeitig aus technischen Gründen eine Vor­ aussetzung, diese nicht mittels gesteckter oder angelöteter Kontakte zu verbinden. Diese Verbindungstypen sind häufig aufgrund vielfältiger elektri­ scher und mechanischer Gründe unzulänglich, besonders wenn es darum geht, eine sichere elektrische Kontaktierung auch unter besonderen Ein­ satzbedingungen, insbesondere mobiler Transport, Vibrationen, denen bei­ spielsweise Autotelefone, Bahntelefone und andere Fernmeldeeinrich­ tungen ausgesetzt sind, langfristig zu gewährleisten.

Eine verbesserte Verbindungstechnik ist mit der sogenannten Knopfkontakt-Technologie realisierbar, bei der elektrisch leitende, meist zylinder­ förmige metallische Kontaktbüschel in einem Isolator gehalten werden, die die Stromführung zwischen zwei Leiterplatten ermöglichen. Durch die Kraft, welche die beiden Leiterplatten zusammendrückt, wird eine sichere Viel­ fachkontaktierung ermöglicht.

Die mechanische Verbindung zweier diese Knopfkontakt-Technologie auf­ weisen den Leiterplatten wird mittels eines balkenförmigen, stirnseitig zwi­ schen die Leiterplatten montierten Abstandhalters über eine Schraubver­ bindung hergestellt. Dabei dient dieser Abstandshalter als Knopfkontakt-Träger zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen beiden Lei­ terplatten. Die für die Knopfkontakte erforderliche Anpresskraft kann über die Schraubverbindung eingestellt werden.

Diese bekannte Art der Verbindung von Leiterplatten weist jedoch den Nachteil auf, daß aufgrund der erforderlichen Vielzahl von Einzelteilen die Montage aufwendig und damit auch kosten intensiv ist und ein unbeabsich­ tigtes Lösen der Schraubverbindung durch zusätzliche Maßnahmen sich er­ zustellen ist.

Vorrichtungen zum Verbinden von zwei Leiterplatten nach dem Stand der Technik sind beispielsweise auch aus der DE-AS 19 16 160 und der US 49 27 369 bekannt. Beide Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß die mechanische Verbindung der beiden Leiterplatten durch eine Schraubver­ bindung hergestellt ist. Montage und Demontage, insbesondere wenn sie maschinell durchgeführt werden, erfordern daher zusätzliche technische Vorrichtungen. Das Zustandekommen einer elektrischen Verbindung ist nicht sehr zuverlässig und bedingt große Präzision bei der Montage der me­ chanischen Verbindung, was mit vergleichsweise hoher Arbeitszeit verbun­ den ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art anzugeben, bei der eine einfache und zuverlässige mechanische Verbindung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Hiernach ist eine Verbindungsplatte vorgesehen, an deren Ober- und Unter­ seite jeweils ein Träger, insbesondere eine Leiterplatte flächig an liegt, wo­ bei diese Verbindungsplatte Rastvorrichtungen aufweist, mittels welcher die Träger beim Anlegen an die Verbindungsplatte in Rastverbindung mit der­ selben bringbar sind. Zur elektrischen Kontaktierung der beiden Träger sind Knopfkontakte auf der Verbindungsplatte vorgesehen.

Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird eine sichere mechanische Ver­ bindung von elektrotechnische Komponenten tragenden Trägern, insbe­ sondere von Leiterplatten erzielt, weil insbesondere Relativbewegungen der Träger zueinander nahezu ausgeschlossen sind. Außerdem kann eine solche erfindungsgemäße Verbindungsplatte aus Kunststoff mittels einem einzigen Spritzvorgang kostengünstig hergestellt werden, so daß die Rastvorrichtun­ gen einen integralen Bestandteil der Verbindungsplatte darstellen. Ein wei­ terer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zur Montage für jede Leiterplatte lediglich ein einziger Vorgang, nämlich ein Einrastvorgang durchzuführen ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dient jeweils ein auf der Ober- bzw. Unterseite der Verbindungsplatte paarweise angeordnete übergreif- und Rasthacken als Rastvorrichtung. Damit wird der zur Montage der Träger erforderliche Einrastvorgang erleichtert, indem zunächst der Träger mit dem Übergreifbaken in Eingriff gebracht wird, um anschließend den Träger mittels der Rasthacken in die Einrastposition zu bringen. Vor­ zugsweise sind hierzu die Übergreif- und Rasthacken an gegen über­ liegenden Kanten der Verbindungsplatte angeordnet. Somit entspricht der Abstand dieser Kanten - entsprechend einer Dimension der Verbindungs­ platte - im wesentlichen auch der entsprechenden Dimension des einzu­ rastenden Trägers.

Vorzugsweise sind bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Übergreifbaken für die Ober- und Unterseite der Verbin­ dungsplatte an der gleichen Kante angeordnet. Da nun die Träger auf bei­ den Seiten der Verbindungsplatte immer an der gleichen Weise in die Über­ greifhaken einzuführen sind, kann dadurch das Montageverfahren weiter standardisiert werden.

In Fortführung dieser vorteilhaften Weiterbildung sind auch die Rasthaken sowohl für die Ober- als auch für die Unterseite an der gleichen Kante der Verbindungsplatte herzustellen. Dabei stellt in vorteilhafter Weise der Rast­ haken eine federelastische Zunge dar, deren Zungengrund mit einem Quer­ balken verbunden ist, wobei der Querbalken seinerseits mit zwei über die Ebene der gegenüberliegenden Seite hinausragenden Stegen verbunden ist. Damit wird eine sehr niedrige Bauhöhe der montierten Träger bei ausrei­ chender Federung des Rasthakens erzielt.

In vorteilhafter Weise kann jeder Steg für die gegenüberliegende Seite als Anschlag für den auf dieser Seite anzurastenden Träger ausgebildet werden, so daß eine weitere Vereinfachung des Montagevorganges, insbesondere eine maschinelle Montage ermöglicht wird.

Zur weiteren Fixierung der Lage der Träger zueinander sind auf der Ober- und Unterseite der Verbindungsplatte im Bereich der Übergreif- und Rast­ haken Zentrierstifte angeordnet.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Ausschlusses der Realtivbewegungen der Träger zueinander kann nun in besonders vorteilhafter Weise die elektrische Kontaktierung der Träger mittels der in die Verbindungsplatte eingearbeite­ ten Knopfkontakte realisiert werden. Vorzugsweise wird die Verbindungs­ platte im Bereich der Übergreifhaken als Knopfkontaktträger ausgebildet. Damit wird neben einer sicheren mechanischen Verbindung der Träger auch eine zuverlässige elektrische Verbindung über die gesamte Lebensdauer des Produktes gewährleistet. Da bei der elektrischen Kontaktierung auf separate Komponenten verzichtet wird, ergibt sich ein erheblicher Raumvorteil und eine Verringerung der Arbeitsschritte bei der Herstellung, insbesondere durch das Entfallen von Lötprozessen.

Schließlich kann bei einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Verbindungsplatte mit einer Abschirmung zur Verbesserung der EMV-Verträglichkeit versehen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders einfach und kostengün­ stig hergestellt werden, wenn die Verbindungsplatte einschließlich der Rast­ vorrichtungen im Spritzgießverfahren gefertigt wird.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zu­ sammenhang mit den Zeichnungen erläutert und dargestellt werden.

Hierzu zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivische Draufsicht auf die Oberseite eines Ausfüh­ rungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Verbindungsplatte,

Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht auf die Unterseite der Verbin­ dungsplatte gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Draufsicht auf die Rasthaken des Ausfüh­ rungsbeispieles gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung von auf die Verbindungsplatte gemäß Fig. 1 montierten Leiterplatten.

In den Figuren sind gleiche bzw. gleichwirkende Teile mit den gleichen Be­ zugszeichen versehen.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Leiterplattenver­ binder in unterschiedlichen Ansichten. Dieser Leiterplattenverbinder be­ steht aus einer im wesentlichen rechteckförmigen Verbindungsplatte 1 mit einer Oberseite 4 und einer Unterseite 5. So ist in Fig. 1 bzw. Fig. 2 die Ober- bzw. Unterseite 4 bzw. 5 der Verbindungsplatte 1 dargestellt, während Fig. 3 eine spezielle Ansicht auf an die Kante 11 der Verbindungsplatte 1 angeformte Rasthaken, nämlich die Oberseite 4 überragende Rasthaken 7a und 7b sowie einen die gegenüberliegende Unterseite 5 überragenden Rasthaken 9 zeigt. An der gegenüberliegenden Kante 10 sind die den Rast­ haken 7a und 7b zugehörigen Übergreifhaken 6a, 6b und 6c angeformt. Ent­ sprechend sind auf der Unterseite 5 (siehe Fig. 2) dem Rasthaken 9 zugehö­ rige Übergreifbaken 8a und 8b vorgesehen.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Leiterplattenverbinder ist in Fig. 4 mit zwei im eingerasteten Zustand gezeigte Leiterplatten 2 und 3 darge­ stellt, die mit elektronischen Komponenten bestückt sind (in der Zeichnung nicht dargestellt). In dieser Fig. 4 liegt die Leiterplatte 2 auf der Oberseite 4 der Verbindungsplatte an und wird von den Übergreifhaken 6b und 6c so­ wie den beiden Rasthaken 7a und 7b gehalten, während die Leiterplatte 3 an der Unterseite 5 an liegt und von den entsprechenden Übergreifhaken 8a und 8b, sowie dem Rasthaken 9 umklammert wird.

Die an der Kante 10 der Oberseite 4 angeformten Übergreifhaken 6a, 6b und 6c als auch die auf der Unterseite 5 befindlichen Übergreifbaken 8a und 8b sind derart ausgebildet, daß deren lichte Weite ungefähr der Dicke der Lei­ terplatten 2 und 3 entsprechen.

Die an der Kante 11 angeformten Rasthaken 7a und 7b, die die an der Ober­ seite 4 anliegende Leiterplatte 2 fixieren, sind als federelastische Zungen 12a und 12b dargestellt (siehe Fig. 3), deren Zungengrund jeweils mit einem Querbalken 14a bzw. 14b verbunden ist. Jeder Querbalken 14a bzw. 14b ist seinerseits mit jeweils zwei über die Ebene der Unterseite 5 hinausragenden Stegen 15a bzw. 15b verbunden. In entsprechender Weise ist auch der den beiden Übergreifhaken 8a und 8b zugeordnete Rasthaken 9 ausgebildet, nämlich mit einer federelastischen Zunge 13, deren Zungengrund mit ei­ nem Querbalken 16 verbunden ist, wobei der Querbalken 16 seinerseits mit zwei über die Ebene der Oberseite 4 hinausragenden Stegen 17 verbunden ist.

Mit einer solchen Konstruktion der Rasthaken werden mehrere Vorteile er­ zielt. Einerseits wird die Bauhöhe der mit dem Leiterplattenverbinder mon­ tierten Leiterplatten gering gehalten und andererseits gleichzeitig die für das Einrasten erforderliche Länge der Zungen der Rasthaken garantiert. Und schließlich kann der Steg 17 für die Oberseite 4 als Anschlag beim Einführen der Leiterplatte 2 dienen und in eben solcher Weise die beiden Stege 15a und 15b der Unterseite 5 beim entsprechenden Einführen der zweiten Lei­ terplatte 3.

Die Leiterplatte 2 wird derart mit dem Leiterplattenverbinder verbunden, indem eine Kante der Leiterplatte 2 zunächst in die Übergreifbaken 6a, 6b und 6c eingeführt wird, um anschließend diese durch Zubewegen auf die Oberseite 4 in die Rasthaken 7a und 7b einrasten zu lassen. In entsprechen­ der Weise wird auch die Leiterplatte zunächst in die Übergreifhaken 8a und 8b eingeführt, bevor sie mittels des Rasthakens 9 in eine Rastverbindung mit der Unterseite 5 gebracht wird. Zur weiteren Lagefixierung der beiden Leiterplatten 2 und 3 sind auf der Oberseite 4 im Randbereich der Kanten 10 und 11 Zentrierstifte 18a und auf der Unterseite 5 Zentrierstifte 18b ange­ ordnet. Diese Zentrierstifte greifen in entsprechende auf den Leiterplatten vorgesehene Öffnungen ein.

Schließlich sind im Bereich der Übergreifhaken 6a, 6b und 6c, sowie 8a und 8b Knopfkontakte 19 vorgesehen, die mit zwei Reihen von metallischen Kontaktbüschen realisiert sind, die die Stromführung zwischen den beiden Leiterplatten 2 und 3 herstellen. Durch die Fixierung der beiden Leiterplat­ ten 2 und 3 mittels der Übergreifhaken - insbesondere deren Anordnung in unmittelbarer Nähe dieser Übergreifhaken - und den zugehörigen Rasthaken wird die notwendige Anpresskraft der Leiterplatten an die Kontaktbüschel sichergestellt, so daß eine sichere elektrische Verbindung entsteht.

Die beiden Leiterplatten sind damit in einer Weise elektrisch und mecha­ nisch verbunden, daß eine dauerhafte, über die gesamte Lebensdauer wirksame elektrische Kontaktierung gewährleistet ist.

Zwecks Materialeinsparung ist die Verbindungsplatte 1 des erfindungsge­ mäßen Leiterplattenverbinders mit zwei Aussparungen 20 versehen, die durch einen Mittelsteg voneinander getrennt sind.

Schließlich kann zur EMV-verträglichen Trennung der beiden Leiterplatten 2 und 3 die Verbindungsplatte 1 als Abschirmelement dienen, indem beispielsweise die Ober- oder Unterseite einen metallischen Überzug aufweist, wobei dann natürlich auf die Durchbrüche 20 verzichtet werden muß.

Aufgrund der geringen Bauhöhe des Leiterplattenverbinders kann dieser mit den montierten Leiterplatten in standardisierten Gehäusen, insbeson­ dere in PCMCIA-Gehäuse eingebaut werden, die beispielsweise als Schnitt­ steilen für Computer dienen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Verbinden von zwei plattenförmigen, elektrische Komponenten tragenden Trägern (2, 3), insbesondere Leiterplatten, Hybrid-Chips, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist eine Verbindungsplatte (1) vorgesehen, an deren Ober- und Un­ terseite (4, 5) jeweils ein Träger (2, 3) flächig an liegt,
• b) ferner weist die Verbindungsplatte (1) Rastvorrichtungen (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 8a, 8b, 9) auf, mittels welcher die Träger (2, 3) beim Anlegen in Rastverbindung mit der Verbindungsplatte (1) bringbar sind und
• c) zur elektrischen Kontaktierung der beiden Träger (2, 3) sind Knopf­ kontakte (19) auf der Verbindungsplatte (1) vorgesehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvor­ richtungen als auf der Ober- und Unterseite (4, 5) jeweils paarweise ange­ ordnete Übergreif- und Rasthaken (6a, 6b, 6c, 7a, 7b; 8a, 8b, 9) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Über­ greif- und Rasthaken (6a, 6b, 6c, 7a, 7b; 8a, 8b, 9) an gegenüberliegenden Kanten (10, 11) der Verbindungsplatte (1) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Über­ greifhaken (6a, 6b, 6c, 8a, 8b) für die Ober- und Unterseite (4, 5) jeweils an der gleichen Kante (10) der Verbindungsplatte (1) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der jeweils einer Seite (4, 5) zugeordnete Rasthaken (7a, 7b; 9) als ferderelastische Zunge (12a, 12b; 13) ausgebildet ist, deren Zungengrund von einem Querbalken (14a, 14b, 16) gebildet wird, wobei der Querbalken mit jeweils zwei über die Ebene der gegenüberliegenden Seite (4, 5) hinaus­ ragenden Stegen (15a, 15b, 17) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (15a, 15b, 17) für die gegenüberliegende Seite (4, 5) als Anschlag für den auf dieser Seite (4, 5) einzurastenden Träger (2, 3) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der Ober- und Unterseite (4, 5) im Bereich der Über­ greif- und Rasthaken (6a, 6b, 6c, 7a, 7b; 8a, 8b; 9) Zentrierstifte 18 angeord­ net sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich der Übergreifhaken, (6a, 6b, 6c; 8a, 8b) die Verbindungsplatte (1) als Knopfkontaktträger ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsplatte (1) eine Abschirmung zur Verbes­ serung der EMV-Verträglichkeit aufweist.