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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Dieser Anmeldung beansprucht die Priorität der nicht vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 15/158,389, eingereicht am 18. Mai 2016, die den Vorteil der Priorität der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 62/310,621 beansprucht, die am 18. März 2016 eingereicht worden ist und den Titel „SMT Connection of Rigid and Flexible Printed Circuit Boards” (Oberflächenmontierte Verbindung starrer und flexibler gedruckter Leiterplatten) trägt, die hierin durch Verweis in ihren Gesamtheiten aufgenommen werden.
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Gebiet
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Die beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf elektrische Verbinder. Genauer sind die vorliegenden Ausführungsformen auf robuste Verbindungen zwischen flexiblen und starren gedruckten Leiterplatten gerichtet.
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Hintergrund
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Hersteller tragbarer elektronischer Vorrichtungen kämpfen regelmäßig damit, verschwendeten Raum innerhalb der Vorrichtungen zu reduzieren, sodass die Vorrichtungen zunehmend kleiner hergestellt werden können und/oder mehr Funktionalität beinhalten können. Verbinder von Leiterplatten zu Leiterplatten stellen einen praktischen Weg bereit, eine flexible gedruckte Leiterplatte mit einer starren gedruckten Leiterplatte zu verbinden. Leider kann der Entwurf eines Verbinders von Leiterplatte zu Leiterplatte unerwünscht sein, um eine ausreichend effiziente Kopplung bereitzustellen, um einen ausreichenden Betrag an Leistung und Daten durch den Verbinder von Leiterplatte zu Leiterplatte weiterzuleiten, weil keine feste Verbindung (d. h. gelötete Verbindung) zwischen dem Verbinder und der Steckerbuchse eines Verbinders von Leiterplatte zu Leiterplatte besteht.
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Zusammenfassung
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Die Offenbarung beschreibt verschiedene Ausführungsformen, die sich auf Verfahren und Vorrichtungen für elektrisches Koppeln einer flexiblen gedruckten Leiterplatte mit einer starren gedruckten Leiterplatte beziehen.
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Eine elektronische Anordnung ist offenbart und beinhaltet eine flexible gedruckte Leiterplatte, die eine erste Anordnung elektrischer Kontaktstellen aufweist, die an einem ersten Ende der flexiblen gedruckten Leiterplatte angeordnet sind. Die elektronische Anordnung beinhaltet ebenso eine starre gedruckte Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB), die eine zweite Anordnung elektrischer Kontaktstellen aufweist, die entlang einer äußeren Oberfläche der starren PCB angeordnet ist. Die erste Anordnung elektrischer Kontaktstellen ist direkt auf entsprechende Kontaktstellen der zweiten Anordnung elektrischer Kontaktstellen gelötet.
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Eine elektronische Vorrichtung wird offenbart und beinhaltet eine erste gedruckte Leiterplatte, die einen Verbinder beinhaltet. Die elektronische Vorrichtung beinhaltet ebenso eine zweite gedruckte Leiterplatte, die eine erste Anordnung elektrischer Kontakte aufweist, die in einem ersten Muster angeordnet sind. Ein flexibler Verbinder weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, das gegenüber dem ersten Ende liegt. Das erste Ende weist eine zweite Anordnung elektrischer Kontakte auf, die in einem zweiten Muster angeordnet sind, das zu dem ersten Muster komplementär ist, welches direkt auf die erste Anordnung elektrischer Kontakte gelötet ist. Ein Vorrichtungsgehäuse umschließt zumindest teilweise die erste und die zweite gedruckte Leiterplatte und den flexiblen Verbinder.
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Ein Verfahren zum elektrischen Koppeln einer flexiblen gedruckten Leiterplatte mit einer starren gedruckten Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) wird offenbart. Das Verfahren beinhaltet ein Befestigen einer ersten Anordnung elektrischer Kontakte an der flexiblen gedruckten Leiterplatte. Das Befestigen kann durch Ausführen einer Materialabscheidehandlung ausgeführt werden. Eine zweite Anordnung elektrischer Kontakte kann an der starren PCB befestigt werden. Die erste Anordnung elektrischer Kontakte kann direkt auf die zweite Anordnung elektrischer Kontakte während eines Oberflächenmontageverfahrens gelötet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Offenbarung wird sogleich verstanden werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche strukturelle Elemente bezeichnen und in denen:
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1A bis 1B obere und untere perspektivische Ansichten einer tragbaren Rechenvorrichtung darstellen, die für die Verwendung mit den beschriebenen Ausführungsformen geeignet ist;
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2A eine perspektivische Ansicht einer starren gedruckten Leiterplatte und von zwei Verbinderanordnungen zeigt;
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2B einen Nahansicht einer der Verbinderanordnungen, die in 2A dargestellt sind, zeigt;
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2C eine Nahansicht einer anderen der Verbinderanordnungen, die in 2A dargestellt werden, zeigt;
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3A bis 3B perspektivische Ansichten einer alternativen Verbinderanordnung zeigen, in der ein Ende der Verbinderanordnung angeordnet ist, um sich um ein Hindernis herum zu erstrecken;
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3C eine obere Ansicht eines PCB-Moduls, die eine alternative Anordnung von elektrischen Kontakten aufweist;
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4 eine perspektivische Ansicht eines PCB-Moduls zeigt, dass für die Verwendung mit den beschriebenen Ausführungsformen geeignet ist;
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5 elektronische Kontaktstellen darstellt, die entlang einer Oberfläche einer flexiblen gedruckten Leiterplatte angeordnet sind;
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6 die flexible PCB zeigt, die mit dem PCB-Modul gekoppelt ist; und
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7 ein Flussdiagramm zeigt, welches ein Verfahren zum Bilden einer robusten elektrischen Verbindung zwischen einer flexiblen PCB und einer starren PCB darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Repräsentative Anwendungen von Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Anmeldung werden in diesem Abschnitt beschrieben. Diese Beispiele werden nur bereitgestellt, um Kontext und Hilfe beim Verständnis der beschriebenen Ausführungsformen hinzuzufügen. Es wird demzufolge dem Fachmann offensichtlich sein, dass die beschriebenen Ausführungsformen ohne einige oder alle dieser spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen sind sehr bekannte Verfahrensschritte nicht detailliert beschrieben worden, um ein unnötiges Verschleiern der beschriebenen Ausführungsformen zu verhindern. Andere Anwendungen sind möglich, sodass die folgenden Beispiele nicht als beschränkend angesehen werden sollten.
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In der folgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen veranschaulichende und spezifische Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den beschriebenen Ausführungsformen gezeigt werden. Obwohl diese Ausführungsformen in ausreichendem Detail beschrieben werden, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die beschriebenen Ausführungsformen auszuüben, versteht es sich, dass diese Beispiele nicht beschränkend sind; sodass andere Ausführungsformen verwendet werden können und Änderungen vorgenommen werden können ohne sich vom Geist und vom Umfang der beschriebenen Ausführungsformen zu entfernen.
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Eine flexible gedruckte Leiterplatte („Flex”) ist eine elektronische Schaltung, die auf ein flexibles Polymersubstrat gedruckt ist, die verwendet werden kann, um einen flexiblen Verbinder in Anwendungen zu konstruieren, in denen Flexibilität, Raumersparnis oder andere Produktionsbeschränkungen die Verwendung traditioneller Verbinder verhindern, wie zum Beispiel Drähte. In einigen Ausführungsformen kann eine Flex verwendet werden, um eine flexible gedruckte Leiterplattenanordnung zu konstruieren, die eine erste Komponente mit einer zweiten Komponente verbindet. Zum Beispiel kann die flexible gedruckte Leiterplattenanordnung eine erste elektrische Komponente mit einer zweiten elektrischen Komponente verbinden. Die Komponenten können dann miteinander über Signale kommunizieren, die durch die Flex übertragen werden. Die Signale können über eine Anzahl elektrisch leitender Pfade übertragen werden, die die Form von Zuleitungen und Leiterbahnen annehmen können, die in die Flex eingebettet sind. Die elektrisch leitenden Pfade können diskretes Leiten einer Anzahl von Signalen zwischen der ersten und der zweiten elektrischen Komponente abwickeln. Es sollte verstanden werden, dass die elektrisch leitenden Pfade über eine Anzahl unterschiedlicher Schichten verteilt sein können, die die Flex bilden.
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Ein Nachteil der Verwendung einer flexiblen gedruckten Leiterplattenkonstruktion ist, dass Verbindungen zwischen der flexiblen gedruckten Leiterplatte und einer starren gedruckten Leiterplatte (printed circuit board, PCB) im Allgemeinen die Form von Verbinder von Leiterplatte zu Leiterplatte oder von Verbinder ohne Einfügekraft annehmen. Während diese Verbinder den Vorteil haben, dass sie eine bequeme Trennung der flexiblen PCB von der starren PCB erlauben, neigt die Grundfläche, die auf der Leiterplatte eingenommen wird, dazu, groß zu sein, wenn Hochgeschwindigkeitsdaten und/oder Hochspannungsleistung durch den Verbinder übertragen wird. Die Größe dieser Verbinder ist relativ groß als eine Konsequenz der elektrischen Kopplung, die durch die Verbinder erzeugt wird, die keine feste Verbindung ist, sondern die Form mehrerer Kontakte, die zusammengedrückt werden, annimmt. Diese Konstruktion erhöht den Widerstandsbetrag, der dem Verbinder innewohnt. Der erhöhte Widerstand, der sich aus dem Fehlen einer festen Verbindung ergibt, reduziert den Leistungsbetrag, der übertragen werden kann und verschlechtert ebenso die Signalintegrität von Daten, die durch den Verbinder verlaufen. Demzufolge wird ein wesentlich höherer Betrag an Oberfläche in diesem Typen von Verbinder benötigt, um robuste Leistungs- und Datenübertragungspfade zu erreichen, die ansonsten für eine feste Verbindung in der Art einer gelöteten Verbindung nötig wären.
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Eine Lösung für dieses Problem ist es, Kontakte, die entlang einer Oberfläche der flexiblen PCB verteilt sind, direkt auf Kontaktstellen der starren PCB zu löten. In einigen Ausführungsformen kann das Löten durch ein Oberflächenmontagetechnologie(surface mount technology, SMT)-Verfahren ausgeführt werden, in dem Lötzinn zwischen die Kontakte aufgebracht wird und dann die flexible PCB und die starre PCB erhitzt werden, um die Verbindungen zwischen den Kontakten zu verfestigen. Dieser Konstruktionstyp hat die folgenden Hauptvorteile gegenüber konventionellen Verbindern von flexiblen zu starren PCBs: (i) jede der Verbindungen zwischen der flexiblen PCB und der starren PCB ist eine kontinuierliche Verbindung, die durch Lötzinn gebildet ist, das zwischen den Kontakten und den Kontaktstellen verfestigt worden ist während eines SMT-Verfahrens; (2) jede Kontaktstelle und jeder Kontakt kann genau bemessen und geformt werden, um die Menge an Leistung und/oder Daten aufzunehmen, die es gewünscht ist, zwischen der flexiblen PCB und der starren PCB weiterzuleiten; und (3) die Kontakte und Kontaktstellen können in einem Muster verteilt werden, das eingerichtet ist, um dem Raum zu entsprechen, der auf der starren PCB verfügbar ist. Zum Beispiel können die Kontaktstellen um eine andere Komponente oder ein Hindernis herum angeordnet sein, dass nicht bewegt werden kann aufgrund verschiedener Entwurfsanforderungen. In einigen Ausführungsformen kann die flexible PCB maßgeschneiderte Geometrien aufweisen, die geeignet sind, um eine nicht konventionelle Verbindergrundfläche zu unterstützen. Zum Beispiel kann eine Anzahl von Ausbuchtungen sich von einem Ende der flexiblen PCB erstrecken, sodass die flexible PCB daran gehindert werden kann, Bereiche mit Hindernissen zu beeinträchtigen.
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Diese und andere Ausführungsformen werden nachfolgend mit Bezug zu den 1A bis 7 besprochen werden; jedoch wird der Fachmann sogleich verstehen, dass die detaillierte Beschreibung, die hierin mit Bezug zu diesen Figuren bereitgestellt wird, nur erklärenden Zwecken dient und nicht als beschränkend ausgelegt werden sollte.
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1A bis 1B stellen eine obere und eine untere perspektivische Ansicht einer tragbaren Rechenvorrichtung 100 dar, die für die Verwendung mit den beschriebenen Ausführungsformen geeignet ist. 1A zeigt, wie eine tragbare Rechenvorrichtung 101 ein oberes Gehäuse 102 und ein unteres Gehäuse 104 beinhalten kann, die kooperieren, um ein internes Volumen zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann das obere Gehäuse 102 und das untere Gehäuse 104 aneinander mit Befestigungsmitteln mit Gewinde, Klebstoff, Einrastbefestigungen oder durch eine Kombination der zuvor genannten Befestigungsmerkmale befestigt sein. Schaltungen zum Unterstützen der Funktionalität von E/A-Anschlüssen 108 können innerhalb des internen Volumens, das durch das obere Gehäuse 102 und das untere Gehäuse 104 definiert wird, angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann die tragbare Rechenvorrichtungen 100 ein Laptop sein, der eine drehbare Anzeigenanordnung 106 beinhaltet. Das obere Gehäuse 102 kann für Benutzer zugreifbare Anschlüsse 108 zum Übertragen von Daten und/oder Leistung in die tragbare Rechenvorrichtung 400 herein und aus ihr heraus beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die für Benutzer zugreifbaren Anschlüsse 108 irgendeine Anzahl der folgenden Typen von Anschlüssen beinhalten: Leistung, USB 2.0, USB 3.0, Audio, DisplayPort, High Definition Media Input, und Kameramedienkarten. In einigen Ausführungsformen können die für Benutzer zugreifbaren Anschlüsse 108 die Form reversibler USB-C-Anschlüsse annehmen, die Zungen aufweisen, die aus PCB-Material gebildet sind und sich in eine Anschlussbuchsenaushöhlung erstrecken, die eingerichtet ist, um einen Steckverbinder zu empfangen. In 1B wird eine bessere Ansicht des unteren Gehäuses 104 sowie eine Ansicht eines unteren Anteils der drehbaren Anordnung 106 bereitgestellt.
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2A zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Anordnung 200, die eine starre gedruckte Leiterplatte (printed circuit board, PCB) 202 beinhaltet. Die starre PCB 202 kann eingerichtet sein, um mehrere Verbinderanordnungen zu verwenden, um mit anderen internen Komponenten zu kommunizieren oder alternativ eingerichtet sein für eine Verbindung zu Eingabe-/Ausgabeanschlüssen. Die Verbinderanordnungen 204 und 206 werden dargestellt als mit einer Seite der starren PCB 202 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 208 mit elektrisch leitenden Leiterbahnen der starren PCB 202 gekoppelt sein. Diese elektrisch leitenden Leiterbahnen können den Prozessor 208 in elektrische Kommunikation mit einer oder mehreren der Verbinderanordnungen 204 und 206 versetzen. Auf diese Weise kann der Prozessor 208 Anweisungen an Komponenten senden, die nicht direkt mit der starren PCB 202 befestigt sind.
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2B zeigt eine Nahansicht der Verbinderanordnung 204. Insbesondere wird die Verbinderanordnung 204, die zumindest die flexible PCB 210 und die starre PCB 212 beinhaltet in einem getrennten Zustand gezeigt, sodass die Kontaktstellen 214 und die Kontakte 216 dargestellt werden können. In einigen Ausführungsformen können sowohl die Kontaktstellen 214 als auch die Kontakte 216 gebildet werden durch Abscheiden dünner Schichten aus Kupfer auf sowohl die flexible PCB 210 als auch die starre PCB 212. In einigen Ausführungsformen können die dünnen Schichten aus Kupfer eine Dicke von ungefähr 30 μm aufweisen. Der Pfeil 218 zeigt in eine Richtung, in der die flexible PCB 210 bewegt werden kann, um die Kontaktstellen 214 in Kontakt mit den Kontakten 216 zu platzieren. Durch Anwenden von Lötzinn auf die Kontaktstellen 214 und durch Positionieren der Kontakte 216 gegen diesen Lötzinn können die flexible PCB 210 und die starre PCB 212 elektrisch gekoppelt werden ohne einen großen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder oder einen ZIF-Verbinder. Es sollte beachtet werden, dass das andere Ende der Verbinderanordnung 204 einen Nicht-SMT-Verbinder 220 beinhalten kann. Der Nicht-SMT-Verbinder 220 kann eingerichtet sein, um eine lösbare Kopplung zwischen der Verbinderanordnung 204 und der starren PCB 202 zu erlauben. Während der Nicht-SMT-Verbinder 220 dargestellt ist als ein Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder, der eingerichtet ist, um mit dem Verbinder 222 zusammengefügt zu werden, ist ein Verbinder ohne Einfügekraft oder ein anderer lösbarer Verbinder ebenso möglich. Diese Konfiguration kann hilfreich sein, wenn es wünschenswert ist, die Verbinderanordnung 204 zu ersetzen ohne die starre PCB 202 zu ersetzen. Auf diese Weise würde das Ersetzen einer fehlerhaften Verbinderanordnung 204 nur das Ersetzen der flexiblen PCB 210 und der starren PCB 212 involvieren. In einigen Ausführungsformen kann die PCB 212 ebenso Kantenverbinderkontakte 218 beinhalten, die eingerichtet sind, um eine Leitung bereitzustellen, um Signale abzuladen, die entlang der flexiblen PCB 210 weitergeleitet werden.
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2C zeigt eine Nahansicht der Verbinderanordnung 206. Die Verbinderanordnung 206 beinhaltet die flexible PCB 222, die eingerichtet ist, um sowohl auf der starren PCB 202 als auch der starren PCB 224 oberflächenmontiert zu werden. Solch eine Konfiguration kann vorteilhaft sein, wenn Raum auf der PCB 202 wertvoll ist und PCB 202 eine Komponente in einem Teil ist, der entweder ungeeignet ist für eine Überarbeitung oder wenn die Verbinderanordnung 206 und die PCB 202 dazu neigen zum selben Zeitpunkt auszufallen. Es sollte beachtet werden, dass, während all die dargestellten beispielhaften Ausführungsformen Verbindungen von einer flexiblen PCB zu einer starren PCB zeigen, Verbindungen von einer flexiblen PCB zu einer flexiblen PCB ebenso möglich sind und unter bestimmten Umständen wünschenswert sein könnten.
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3A bis 3B zeigen perspektivische Ansichten einer alternativen Verbinderkonfiguration, in der ein Ende des Verbinders angeordnet ist, um sich mit einem Anteil einer PCB zu verbinden, die ein Hindernis aufweist. Während eine konventionellere Verbinderanordnung einen rechteckigen Grundriss aufweisen würde, erlauben es maßgeschneiderte Entwürfe, die durch maßgeschneiderte Platzierung elektrischer Verbinder erlaubt werden, wo auch immer sie hinpassen, einem Verbinder mit einer relativ großen Grundfläche über zwei oder mehr Bereiche verteilt zu werden. 3A zeigt eine Hinderniskomponente 302, die auf der PCB 304 an einem Ort positioniert ist, der ansonsten die Befestigung einer flexiblen PCB 306 ausschließen würde. In dieser Ausführungsform kann das Ende der flexiblen PCB 306 angepasst werden, sodass die elektrischen Kontakte 308 auf beiden Seiten der Hinderniskomponente 302 verteilt werden. Die flexible PCB 306 kann verändert werden, um eine Kerbe zu definieren, die bemessen ist, um die herausragende Komponente 302 aufzunehmen. Es sollte beachtet werden, dass, während die gegenüberliegende Seite der flexiblen PCB 306 dargestellt wird als einen Verbinder von Leiterplatte zu Leiterplatte zur Befestigung an PCB 310 beinhaltend.
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3C zeigt eine obere Ansicht der PCB 304, die eine alternative Anordnung von elektrischen Kontakten 308 aufweist. Insbesondere zeigt 3C eine Anordnung elektrischer Kontakte 308, die elektrische Kontakte 308 beinhalten können, die viele unterschiedliche Größen und Formen aufweisen und wie sie entlang der Oberfläche der PCB 304 in variierenden Mustern angeordnet sein können. Zum Beispiel könnten kreisförmige elektrische Kontakte 308-1 eingerichtet sein, um nur Daten zu tragen während größere rechteckige Kontakte 308-2 eingerichtet sein könnten, um Leistung zu tragen. In einigen Ausführungsformen können die elektrischen Kontakte 308-2 eingerichtet sein, um 5 V-Leistung zu tragen. Die elektrischen Kontakte 308-3 können ovale Geometrien aufweisen und können eingerichtet sein, um größere Leistungsspannungen zu tragen. Zum Beispiel können die elektrischen Kontakte 308-3 eingerichtet sein, um 12 V-Leistung zu tragen. PCB 304 kann ebenso Massestreifen 312 beinhalten, die an die elektrischen Kontakte 308 angrenzen. Wenn die Massestreifen 312 mit Massestreifen gekoppelt sind, die entlang der flexiblen PCB 306 angeordnet sind, können die Massestreifen 312 eingerichtet sein, um als eine Abschirmungsbarriere für elektromagnetische Interferenz (electromagnetic interference, EMI) zu agieren, die verhindert, dass Signale, die durch die elektrischen Kontakte 308 weitergeleitet werden, interferieren.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines PCB-Moduls 400, dass für die Verwendung mit den beschriebenen Ausführungsformen geeignet ist. Insbesondere beinhaltet das PCB-Modul 400 die starre PCB 402, die als ein Substrat zum Verbinden der anderen Teile des PCB-Moduls 400 agiert. Die starre PCB 402 beinhaltet einen Zungenanteil 404, der aus einem Ende der starren PCB 402 herausragt. In einigen Ausführungsformen kann die starre PCB 402 aus einem Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante (niedriges DK) gebildet sein, was sowohl die elektrische als auch die mechanische Leistung der starren PCB 402 erhöhen kann. Der Zungenanteil 404 kann eine Anzahl elektrischer Kontakte 406 beinhalten, die eingerichtet sind, um einen Hochgeschwindigkeitseingabe-/Ausgabe-(E/A)-Anschluss in der Art eines USB-C-Anschlusses zu bilden. Solch ein Anschluss kann die Form des E/A-Anschlusses 108 annehmen, wie in den 1A bis 1B dargestellt. Die starre PCB 402 stellt ebenso eine flache Oberfläche bereit, entlang welcher zahlreiche elektrische Kontakte oder Kontaktstellen in einem gewünschten Muster angeordnet werden können. In der dargestellten Ausführungsform werden zahlreiche kleinere Datenkontaktstellen 408 dargestellt als in einer Reihe von Reihen angeordnet. Jede Datenkontaktstelle 408 kann einem diskreten Pfad zum Tragen von Daten entsprechen, die einem bestimmten Verfahren oder einer Komponente innerhalb einer Vorrichtung zugeordnet sind, die dem PCB-Modul 400 zugeordnet ist. Datenkontaktstellen 408 können eingerichtet sein, um Daten von entsprechenden Datenkontaktstellen auf einer flexiblen PCB zu empfangen mit minimalem Effekt auf die Signalintegrität aufgrund der festen gelöteten Verbindung, die die Datenkontaktfelder verbindet. Aus diesem Grund kann die Anordnung aus Datenkontaktfeldern 408 eine wesentlich kleinere Grundfläche einnehmen als sie ansonsten benötigen würde für Verbinder vom Typ Leiterplatte zu Leiterplatte oder vom Typ ZIF, die mehr Raum einnehmen, um Signalintegritätsverschlechterungen Rechnung zu tragen, die durch Diskontinuitäten in der Verbinderschnittstelle verursacht werden.
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Das Muster aus elektrischen Kontakten kann ebenso einen Leistungskontakt 410 beinhalten. Der Leistungskontakt 410 kann bemessen sein, um den gesamten Betrag an Leistung aufzunehmen, der durch den E/A-Anschluss lieferbar ist, der dem Zungen Anteil 404 zugeordnet ist. Während ein rechteckiger Leistungskontakt gezeigt wird, sollte es verstanden werden, dass irgendeine Größe oder Form verwendet werden könnte, und das ein Vergrößern der gesamten Fläche des Leistungskontakts 410 entsprechend den maximalen Betrag an Leistung erhöht, der sicher durch ihn geleitet werden kann. Es sollte verstanden werden, dass in einigen elektrischen Kontaktanordnungen zahlreiche Leistungskontakte 410 wünschenswert sein könnten. Zum Beispiel könnten zahlreiche Leistungskontakte verwendet werden, um elektrische Leistung variierender Spannungen zu tragen. Die elektrische Kontaktanordnung kann ebenso Kontakte 412 beinhalten, die eingerichtet sein können, um sowohl Leistung als auch Daten zu tragen. Dies könnte zum Tragen von Daten und zum Liefern von Leistung für bestimmte Typen alter Signaltypen wünschenswert sein. Schließlich kann die elektrische Kontaktanordnung ebenso Massestreifen 414 beinhalten. Die Massestreifen 414 können helfen, um sowohl robuste Massepfade für eine flexible PCB bereitzustellen, die an der elektrischen Kontaktanordnung befestigt ist und können ebenso helfen die Daten, die in die Kontakte verlaufen, vom Empfangen oder vom Abstrahlen von elektrischer Strahlung abzuschirmen. Auf diese Weise können die Massestreifen 414 effektiv als eine EMI-Abschirmung agieren.
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Die starre PCB 402 kann ebenso zahlreiche Befestigungsmittelöffnungen 416 beinhalten. Die Befestigungsmittelöffnungen 416 können bemessen sein, um ein Sichern der starren PCB 402 an einer anderen Komponente zu erlauben, wie zum Beispiel an einem Vorrichtungsgehäuse. Auf diese Weise kann der Zungenanteil am Ort gesichert werden auf eine Weise, die ein Verschieben oder eine ungewünschte Bewegung während der Verwendung eines E/A-Anschlusses verhindert, der dem Zungenanteil 304 zugeordnet ist. Die starre PCB 402 kann ebenso zahlreiche kleinere Öffnungen 418 beinhalten. Die kleineren Öffnungen 418 können eingerichtet sein, um dabei zu helfen, das PCB-Modul 400 genau auf einer SMT-Befestigungsvorrichtung zu positionieren, um eine genaue Positionierung während des SMT-Verfahrens zu erreichen. Kleine Ausrichtungspins von der SMT-Befestigungsvorrichtung können sich durch kleinere Öffnungen 418 erstrecken, um das PCB-Modul hinsichtlich der SMT-Befestigungsvorrichtung genau zu positionieren. Das PCB-Modul 400 kann ebenso eine traditionelle EMI-Abschirmung 420 beinhalten. Die EMI-Abschirmung 320 kann verwendet werden, um konventionelle Komponenten abzudecken. In einigen Ausführungsformen können die Komponenten unterhalb der EMI-Abschirmung 320 die Form von Signalverstärkungskomponenten annehmen, um Signale, die bei dem PCB-Modul 400 ankommen und es verlassen, zu verbessern. Das PCB-Modul 400 kann ebenso Versteifungen 422 beinhalten, die betreibbar sein können um Stärke zu dem Zungenanteil 404 hinzuzufügen. Die Versteifungen 422 können auf beiden Seiten des Zungenanteils 404 angeordnet sein. Angeflanschte Merkmale der Versteifungen 422 können ebenso eingerichtet sein, um das PCB-Modul 400 mit einer nach innen zeigenden Oberfläche einer Vorrichtung auszurichten, die dem PCB-Modul zugeordnet ist. Die Versteifungen 422 können ebenso Öffnungen 424 definieren, die verwendet werden können, um ein Befestigungsmittel zum Sichern der Versteifungen 422 an der starren PCB 402 zu empfangen. In einigen Ausführungsformen kann sich ein Befestigungsmittel durch die Öffnungen 424 von beiden Versteifungen 422 erstrecken.
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Schließlich beinhaltet eine Nahansicht der elektrischen Kontaktstelle 410 einen Kanal 426, der sich von einer Seite der elektrischen Stelle 410 zu der anderen erstreckt. Kanal 426 kann eingerichtet sein, um einen Pfad einzurichten, entlang welchem irgendwelche Gase, die während eines SMT-Prozesses erzeugt werden, entweichen können ohne mit dem SMT-Verfahren zu interferieren. Das Freisetzen dieser Typen von Gasen wird allgemein als Ausgasen bezeichnet und die Gase können erzeugt werden durch das Verdampfen von Materialien innerhalb des Lötzinns. Falls ihnen kein Fluchtweg gegeben wird, können diese Gase Blasen zwischen der flexiblen PCB und der elektrischen Kontaktstelle 410 bilden, welche die Qualität der Verbindung, die während des SMT-Verfahrens erzeugt wird, reduzieren könnte. In einigen Ausführungsformen kann der Kanal 426 eine Tiefe von ungefähr 30 μm aufweisen und kann definiert sein, indem einfach eine Lücke zwischen zwei Anteilen der elektrischen Kontaktstelle 410 gelassen wird. Während ein einzelner Kanal 426 dargestellt wird, sollte es verstanden werden, dass Kanäle, die unterschiedliche Geometrien aufweisen, ebenso eingesetzt werden können, um Fluchtwege für Gase zu erzeugen, die während eines SMT-Verfahrens erzeugt werden.
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5 stellt eine flexible PCB 500 dar. Die flexible PCB 500 beinhaltet ein Mehrschichtpolymersubstrat 502, dass eingerichtet ist, um Signale und Leistungen in verschiedenen Schichten des Polymersubstrats 502 zu tragen. In einigen Ausführungsformen kann das Polymersubstrat 502 die Form eines Mehrschichtpolyimidfilms annehmen. Elektrisch leitende Pfade können auf jeder Schicht des Mehrschichtpolyimidfilms angeordnet sein, um eine gewünschte Anzahl von Signalen durch das Merhschichtpolymersubstrat zu leiten. Die flexible PCB 500 kann eine Anordnung elektrischer Kontakte 504 aufweisen, die komplementär zu der ist, die in 4 dargestellt wird. Die Anordnung elektrischer Kontakte 504 kann an der flexiblen PCB 500 befestigt werden unter Verwendung eines Materialabscheideverfahrens. Die flexible PCB 500 kann ebenso mehrere Öffnungen 506 definieren, die eingerichtet sind, um Ausrichtungspins zu empfangen, sodass während einer SMT-Verfahrenshandlung die elektrischen Kontakte der flexiblen PCB 500 mit den elektrischen Kontakten des PCB-Moduls 400 genau ausgerichtet bleiben können. In einigen Ausführungsformen kann die flexible PCB 500 äußere Oberflächenschichten beinhalten, die aus elektrisch leitenden Material gebildet sind, wie zum Beispiel Kupfer, was helfen kann, die Signale, die von der flexiblen PCB 500 getragen werden, von Interferenzen abzuschirmen. Das elektrisch leitende Material (das heißt, das abschirmende Material) in der äußeren Schicht der flexiblen PCB kann ebenso mit den Massestreifen 508 kooperieren, um ein EMI-Abschirmung zu bilden, die elektrische Kontakte 504 von Interferenz abschirmt, wenn die flexible PCB 500 mit einer anderen Vorrichtung in der Art des PCB-Moduls 400 gekoppelt wird, was genauer in 6 nachfolgend gezeigt wird.
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6 zeigt eine flexible PCB 500, die mit dem PCB-Modul 400 gekoppelt ist. Die flexible PCB 500 ist eingerichtet, um mit zahlreichen Biegungen angeordnet zu werden, wie dargestellt. Die dargestellten Biegungen können helfen, um Raum bereitzustellen, um ein insgesamt längeres Polymersubstrat 502 aufzunehmen, was es einem Monteur erlaubt, das PCB-Modul 400 leichter während der Installation des Moduls innerhalb einer tragbaren elektronischen Vorrichtung herum zu manövrieren, wie zum Beispiel die tragbare elektronische Vorrichtung 100. In einigen Ausführungsformen kann das Polymersubstrat vorgebogen sein, um dem Polymersubstrat 502 zu helfen nach der Installation des PCB-Moduls 400 sicher flach zu liegen. 6 zeigt ebenso, wie Ausrichtungsöffnungen 506 kein Befestigungsmittel beinhalten müssen, um die flexible PCB 500 an dem PCB-Modul 400 flexibel zu sichern, da der Lötzinn, der die elektrischen Kontakte beider Objekte verbindet, die flexible PCB 500 sicher mit dem PCB-Modul 400 verbindet.
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7 zeigt ein Flussdiagramm 700, welches ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen Verbindung zwischen einer flexiblen PCB und einer starren PCB darstellt. Bei 702 wird eine Anzahl elektrischer Kontaktstellen entlang einer Seite der flexiblen PCB in einem ersten Muster angeordnet. Die elektrischen Kontaktstellen können durch einen Abscheidungsprozess erzeugt werden, in dem Kupfer in dem ersten Muster abgeschieden wird. Weil elektrische Kontaktstellen niedrige Herstellungskosten aufweisen, kann ein individuelles Anpassen der elektrischen Kontaktstellen, um eine bestimmte Größe, Form und Anordnung aufzuweisen, minimale Kostenausgaben involvieren. Bei 704 wird eine Anzahl ähnlicher elektrischer Kontaktstellen entlang einer Oberfläche der starren PCB in einem zweiten Muster angeordnet, dass im Wesentlichen dasselbe ist wie das erste Muster. In einigen Ausführungsformen können die elektrischen Kontaktstellen aus einem Kupfermaterial gebildet sein und können mit elektrisch leitenden Pfaden von sowohl der flexiblen PCB also auch der starren PCB gekoppelt sein. Weil der Grundriss der Kontaktstellen wie gewünscht angepasst werden kann, können bestimmte elektrischer Kontaktstellen manövriert werden, um beim Leiten von Signalen innerhalb sowohl der flexiblen PCB als auch der starren PCB zu helfen. Diese Flexibilität kann die Signalleitungskomplexität reduzieren, was die Kosten reduzieren und die Signalstärke verbessern kann. Bei 706 wird Lötpaste auf den elektrischen Kontakten der flexiblen PCB und/oder den elektrischen Kontakten der starren PCB angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann die Lötpaste auf die elektrischen Kontakte durch ein Schablonendruckverfahren aufgetragen werden. Bei 708 werden die flexible PCB und die starre PCB ausgerichtet und laufen durch ein SMT-Verfahren. Das SMT-Verfahren involviert ein Aussetzen der flexiblen PCB und der starren PCB einem Konvektionsaufschmelzen mit hoher Temperatur, um eine Lötverbindung zwischen den Anordnungen elektrischer Kontaktstellen zu bilden. Die flexible PCB und die starre PCB können durch eine Befestigungsvorrichtung ausgerichtet sein, die einen oder mehrere Ausrichtungspins während des SMT-Verfahrens beinhaltet. Die Ausrichtungspins können durch Öffnungen in sowohl der flexiblen PCB als auch der starren PCB angeordnet sein, sodass eine genaue Ausrichtung der entsprechenden elektrischen Kontakte erreicht werden kann. Die Befestigungsvorrichtung ist aus Hochtemperaturmaterialien gebildet, die ebenso funktionieren, um sowohl die starre PCB als auch die flexible PCB während des SMT Verfahrens flach zusammenzuhalten. Nachdem das SMT-Verfahren abgeschlossen ist, werden die zwei Komponenten durch eine verfestigte Lötverbindung beide elektrisch und mechanisch zusammengekoppelt. Nach dem Erreichen der elektrischen und mechanischen Verbindung der elektrischen Kontakte können die Ausrichtungspins entfernt werden.
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Die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Implementierungen oder Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen können getrennt oder in irgendeiner Kombination verwendet werden. Zahlreiche Aspekte der beschriebenen Ausführungsformen können durch Software, Hardware oder eine Kombination von Hardware und Software implementiert werden. Die beschriebenen Ausführungsformen können ebenso als ein computerlesbarer Code auf einem computerlesbaren Medium zum Steuern von Herstellungshandlungen oder als ein computerlesbarer Code auf einem Computerlesbaren Medium zum Steuern einer Fertigungslinie ausgeführt sein, in der die beschriebene SMT-Verarbeitung stattfindet. Das computerlesbare Medium ist irgendeine Datenspeichervorrichtung, die Daten speichern kann, die anschließend durch ein Computersystem ausgelesen werden können. Beispiele dieser computerlesbaren Medien beinhalten Nur-Lese-Speicher, Zufallszugriffsspeicher, CD-ROMs, HDDs, DVDs, Magnetband und optische Datenspeichervorrichtungen.
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Die vorangegangene Beschreibung verwendete für Erklärungszwecke spezifische Fachausdrücke, um ein grundlegendes Verständnis der beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Jedoch wird es dem Fachmann sofort offensichtlich werden, dass die spezifischen Details nicht notwendig sind, um die beschriebenen Ausführungsformen anzuwenden. Demzufolge werden die vorangegangenen Beschreibungen spezifische Ausführungsformen zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt. Sie sind nicht beabsichtigt vollständig zu sein oder die beschriebenen Ausführungsformen auf die genauen Formen, die offenbart werden, zu beschränken. Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass viele Veränderungen und Variationen hinsichtlich der vorangegangenen Lehren möglich sind.
