DE19856083A1

DE19856083A1 - Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE19856083A1
Application number: DE1998156083
Authority: DE
Inventors: Frank-Peter Schiefelbein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-21

Abstract

Anschlußkontaktflecken (2, 3) einer Leiterplatte sind mit entsprechend zugeordneten Anschlußkontaktflecken (12, 13) eines elektrischen Moduls (5) über einen Zwischenträger (6) elektrisch miteinander verbunden. Der Zwischenträger enthält dazu eine der Anzahl zu schaffender Verbindungen entsprechende Anzahl von Zwischenkontakten (16). Das Modul ist mit der Leiterplatte unter Zwischenlage des Zwischenträgers derart mechanisch verbunden, daß zwischen den Zwischenkontakten und den jeweiligen Anschlußkontaktflecken ausreichende elektrische Verbindungen bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur indivi duellen elektrischen Verbindung mehrerer Anschlußkontakt flecken eines elektrischen Moduls mit entsprechend zugeordne ten Anschlüssen einer Leiterplatte.

Aus dem Aufsatz "Low-Cost, Compact, Gigabit Transceivers for Data Communications", K. P. Jackson, 1997, 47^th ECTC, Seiten 1 bis 6, gehen verschiedene Konzepte für Verbindungsanordnun gen hervor, insbesondere für die individuelle elektrische Kontaktierung von Anschlußkontakten hochfrequent betriebener elektrooptischer Module. Ein Problem bei der Kontaktierung derartiger Module besteht darin, daß die Module bzw. die in ihnen enthaltenen Komponenten teilweise eine nur geringe Tem peraturstabilität oder höchst zulässige Temperatur aufweisen. Eine diesbezüglich besonders kritische Phase während der Mo dul-Lebensdauer stellt deshalb das Einlöten der Module im Rahmen der Endmontage auf einer weiteren Leiterplatte, bei spielsweise ein sogenanntes Motherboard, dar. Ein weiteres mit dem Lötprozeß zusammenhängendes Problemfeld ist der bei verschiedenen Lötverfahren zur Entfernung der eingesetzten Flußmittel anschließend notwendige Reinigungsprozeß.

Der eingangs genannte Artikel beschreibt auch Verbindungen mittels zweiteiligem Stecker. Diese lötfreie Verbindung um geht die vorbeschriebenen, Lötverfahren impliziten Nachteile. Dafür müssen allerdings ein vergleichsweise großer Platzbe darf, Probleme bei hohen Frequenzen und ein relativ hoher Preis in Kauf genommen werden.

Ein weiteres, in Fig. 8 der Veröffentlichung gezeigtes sehr kompakt ausgebildetes Modul weist zum externen elektrischen Anschluß in zwei Reihen angeordnete Anschlußkontaktflecken (sogenannte 2 × 12 Pad-on-Pad Electrical Connector) auf. Über die elektrische Verbindung der individuellen Anschlußkontakt flecken des Moduls mit zugeordneten Anschlüssen eines Trägers oder einer Leiterplatte ist weiter nichts ausgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer löt freien Verbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen eines Moduls, insbesondere eines elektrooptischen Moduls, und den zugeordneten Anschlüssen einer Träger- oder Leiterplatte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Verbindungsan ordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auch die zugeordneten Anschlüsse als Kontaktflecken auf der Lei terplatte ausgebildet sind, ein Zwischenträger zwischen dem Modul und der Leiterplatte angeordnet ist, der eine der An zahl zu schaffender Verbindungen zwischen Anschlußkontakt flecken und zugeordneten Anschlüssen entsprechende Anzahl von Zwischenkontakten enthält, und das Modul mit der Leiterplatte unter Zwischenlage des Zwischenträgers derart mechanisch ver bunden ist, daß zwischen den Zwischenkontakten und den jewei ligen Anschlußkontaktflecken bzw. zugeordneten Anschlüssen elektrische Verbindungen bestehen.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die korrespondierenden und über ein Kontaktmedium zu verbindenden Kontaktflächen sowohl des Moduls als auch der Leiterplatte als Anschlußkontaktflecken ausgebildet sind. Die Herstellung derartiger Anschlußkontaktflecken kann äußerst kostengünstig erfolgen und erlaubt insbesondere den Verzicht auf bisher übliche Durchgangsbohrungen oder Durchgangskontaktierungen (sogenannte Through-Hole-Mounted Devices)
Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungsan ordnung liegt darin, daß die bisher notwendige Lötung oder Steckverbindung durch ein senkrecht zur Leiterplattenoberflä che (Z-Richtung) elektrisch leitfähiges Medium des Zwischen trägers ersetzt wird, das zwischen dem Modul und der Leiter platte angeordnet ist. Dieses Medium (Zwischenträger) enthält eine zumindest der Anzahl zu schaffender Verbindungen zwi schen korrespondierenden Anschlußkontaktflecken und zugeord neten Anschlüssen auf der Leiterplatte entsprechende Anzahl von Zwischenkontakten. Dies erlaubt eine einfache gemeinsame Handhabung sämtlicher Kontakte, die außerdem in einfacher Weise Niveau-Unterschiede zwischen den Kontaktebenen ausgleichen können.

Bevorzugt wird der Zwischenträger mit dem Modul beispiels weise durch Kleben, Stecken oder Schrauben verbunden; in die sem Fall bildet der Kontaktträger mit dem Modul eine vorteil hafterweise gemeinsam zu handhabende Einheit. Das Modul kann zusammen mit dem Zwischenträger über Positionierhilfen, z. B. Führungsstifte, bezüglich der Kontakte der Leiterplatte posi tioniert und anschließend durch Klemm- oder Schraubverbindun gen mit der Leiterplatte unter Zwischenlage des Zwischenträ gers und Vorspannung des Zwischenträgers in Z-Richtung fi xiert werden. Alternativ kann aber der Zwischenträger bei der Montage auch auf die Leiterplatte aufgebracht und posi tioniert werden und anschließend mit dem Modul mechanisch unter Vorspannung fixiert werden.

Fertigungstechnisch bevorzugt ist vorgesehen, daß der Zwi schenträger von einer anisotrop leitenden Folie gebildet ist. Eine derartige Folie kann beispielsweise eine Schichtdicke von 500 µm aufweisen und eine Vielzahl im entspannten Zustand der Folie voneinander elektrisch isolierter einzelner leiten der Partikel enthalten. Wird die Folie komprimiert, gelangen die einzelnen leitenden Partikel miteinander in Kontakt und bilden somit individuelle elektrische Leiter in Z-Richtung. Auf Grund der geringen Größe der Partikel und der von der Kompression weniger beeinflußten lateralen Isolation bzw. Beabstandung der Partikel sind damit Verbindungen geschaffen, die voneinander isoliert sind. Besonders bevorzugt kann der Zwischenträger derart ausgebildet sein, daß er senkrecht zur Oberfläche verlaufende Kontaktdrähte enthält. Diese Kontakt drähte können als feine Mikrodrähte im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und jeweils an der Ober- bzw. Unterseite des Zwischenträgers enden. Wird der Zwischenträger zwischen korrespondierenden Anschlußkontaktflecken und entsprechen zugeordneten Anschlüssen der Leiterplatte positioniert, erfolgt bei entsprechendem Kontaktdruck eine zuverlässige, von den übrigen Verbindungen isolierte individuelle Verbin dung des jeweiligen Kontaktfleckes mit dem ihm zugeordneten Anschluß.

In der Praxis bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß der Zwischenträger als Zwischenkontakte durchgehende metallische Formteile enthält oder daß die Zwischenkontakte als elektrisch leitfähige Kunststoffkontakte ausgebildete sind, die in eine Trägerfolie oder in Trägersubstrat als Zwi schenträger eingearbeitet sind.

Fig. 1 bis 3 zeigen in perspektivischer, stark vergrößer ter Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Anordnung schräg auf die Oberseite (Fig. 1) bzw. schräg auf die Unterseite (Fig. 2 und 3) des Moduls gesehen;

Fig. 4 zeigt sehr stark vergrößerte Ausschnitte eines Zwi schenträgers.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Leiterplatte 1, auf der in an sich bekannter Weise Leiterbahnen angeordnet sind, die zumin dest teilweise zu Anschlußkontaktflecken (Pads) 2, 3 führen. Die Anschlußkontaktflecken 2, 3 sind als rechteckige leitende Kontaktflächen ausgebildet. Zwischen der Leiterplatte 1 und einem elektrooptischen Modul 5 ist ein Zwischenträger 6 vorgesehen. Die Unterseite des Moduls 5 (Fig. 2) ist von einer Leiterplatte 8 gebildet, die neben oberflächenmontier baren Bauteilen 10 Anschlußkontaktflecken 12, 13 aufweist. Diese Anschlußkontakt flecken sind von ähnlichen rechteckigen Anschlußflächen gebildet und in einem gleichen Raster ange ordnet wie die Anschlußkontaktflecken 2, 3 der Leiterplatte 1.

Der Zwischenträger 6 enthält eine der Anzahl der miteinander zu verbindenden Anschlußkontakt flecken (beispielsweise 2a) der Leiterplatte 1 und 12a des Moduls 5 entsprechende Zahl von Zwischenkontakten 16. Von den Zwischenkontakten 16 sind in Fig. 1 die jeweils an der Oberfläche 6a des Zwischenträ gers abschließende Enden 16a von Kontaktstiften erkennbar. Die jeweils gegenüberliegenden Enden 16b der Kontaktstifte 16 sind an der Unterseite 6b des Trägers 6 in der Fig. 2 er kennbar. Der Zwischenträger ist bevorzugt als Rahmen ausge bildet, so daß in dessen Ausnehmung 6c die Bauteile 10 Platz finden. Dies trägt zu einer insgesamt geringen Bauhöhe bei.

Im montierten Zustand wird der Zwischenträger 6 durch geome trische Positionierhilfen, z. B. durch die andeutungsweise dargestellten geometrischen Gestaltungen seiner Eckbereiche 6d und korrespondierender Ausrichtmittel 18 (beispielsweise in Form von Verbindungsschrauben) sowie Absätzen 6e und ent sprechenden Ausformungen im unteren Bereich 5a von Ausricht hülsen oder Schraubhülsen 5b positioniert. Damit ist sicher gestellt, daß die Enden 16a, 16b der Zwischenkontakte 16 je weils nur die miteinander korrespondierenden und zu verbin denden Anschlüsse des Moduls und der Leiterplatte elektrisch verbinden. Im montierten Zustand sind die Leiterplatte 1 und das Modul 5 mit Hilfe der Schrauben 18 und den Hülsen 5b me chanisch so miteinander verbunden, daß ein Anpreßdruck in Richtung Z beiderseits auf den Zwischenträger 6 ausgeübt wird. Dadurch ist für eine ausreichend gute Kontaktgabe zwi schen den Enden 16a, 16b und den zugeordneten Anschlußkon taktflecken 2, 3 bzw. 12, 13 gesorgt.

Fig. 3 zeigt eine hinsichtlich der Zuordnung des Zwischen trägers während der Montage alternative Ausgestaltung der er findungsgemäßen Verbindungsanordnung. Hier ist der Zwischen träger 6 dem Modul 5 zugeordnet und mittels Ausrichthilfen präzise derart positioniert, daß die (nicht sichtbaren) Enden 16a (vgl. Fig. 1) der Zwischenkontakte auf die entsprechend zu kontaktierenden Anschlußkontaktflecken 12, 13 des Moduls 5 ausgerichtet sind. Im weiteren Montagevorgang wird über die Schrauben 18 die Leiterplatte 1 mit dem Modul 5 bzw. dessen Hülsen 5b verschraubt, wodurch auch die anderen Enden 16b der Zwischenkontakte 16 mit den zugeordneten (in Fig. 3 nicht sichtbaren) Anschlüssen auf der Leiterplatte 1 in Kontakt ge langen. Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhafterweise z. B. zu Test- oder Reparaturzwecken grundsätzlich auch wieder lösbar.

Fig. 4 zeigt in äußerst starker Vergrößerung den Aufbau ei ner anisotrop leitenden Folie 20, aus der in einer alternati ven Ausgestaltung der Zwischenträger 6 gebildet sein kann. Im links gezeigten entspannten Zustand weist die Folie 20 eine Vielzahl elektrisch leitender Partikel 22 auf, die von dem elastischen Material 23 der Folie überwiegend elektrisch isoliert sind. Wird die Folie durch Kraftausübung in Z-Rich tung komprimiert (wie durch Pfeile P angedeutet), gelangen die Partikel 22 miteinander in Kontakt, so daß sich im we sentlichen in Z-Richtung orientierte Strompfade bzw. zwischen zwei Oberflächenpunkten auf der Oberseite A bzw. Unterseite B der Folie 20 ergeben. Die Stromfade sind jedoch wegen der feinen Partikelstruktur bei ausreichend großer Rasterung bzw. Beabstandung der jeweiligen Kontaktpunkte auf der Ober bzw.

Unterseite der Folie ausreichend voneinander elektrisch iso liert.

Claims

1. Verbindungsanordnung zur individuellen elektrischen Ver bindung mehrerer Anschlußkontaktflecken (12, 13) eines elek trischen Moduls (5) mit entsprechend zugeordneten Anschlüssen einer Leiterplatte (1), dadurch gekennzeichnet, daß

- auch die zugeordneten Anschlüsse als Kontaktflecken (2, 3) auf der Leiterplatte (1) ausgebildet sind,
- ein Zwischenträger (6) zwischen dem Modul (5) und der Lei terplatte (1) angeordnet ist, der eine der Anzahl zu schaf fender Verbindungen zwischen Anschlußkontaktflecken (12, 13) und zugeordneten Anschlüssen (2, 3) entsprechende An zahl von Zwischenkontakten (16) enthält, und
- das Modul (5) mit der Leiterplatte (1) unter Zwischenlage des Zwischenträgers (6) derart mechanisch verbunden ist, daß zwischen den Zwischenkontakten und den jeweiligen An schlußkontaktflecken bzw. zugeordneten Anschlüssen elektri sche Verbindungen bestehen.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (6) von einer anisotrop leitenden Folie (20) gebildet ist.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (6) senkrecht zur Oberfläche (6a) verlau fende Kontaktdrähte (16) enthält.

4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (b) als Zwischenkontakte (16) durchgehende metallische Formteile enthält.

5. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkontakte (6) als elektrisch leitfähige Kunst stoffkontakte ausgebildete sind, die in eine Trägerfolie oder in Trägersubstrat als Zwischenträger eingearbeitet sind.