DE2109067A1

DE2109067A1 - Einrichtung zur lösbaren Verbindung von Schaltungsmodulen mit einer Schaltungsplatte

Info

Publication number: DE2109067A1
Application number: DE19712109067
Authority: DE
Inventors: Lawrence Edgar; Jensen Stanley Myron; Apalachin; Subik Vincent Paul Binghamton; Williams Gordon Leroy Vestal; N.Y. Brearley (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-03-02
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1971-09-23
Also published as: CA925975A; GB1282394A; FR2083911A5; US3588615A

Description

Dipl. ing. B. HOIiZEB

89 AUGSBÜKO

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I. 113

Augsburg, den 25. Februar 1971

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 504, V. St. A.

Einrichtung zur lösbaren Verbindung von Schaltungsmodulen

mit einer Schaltungsplatte

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur lösbaren Verbindung von Schaltungsmodulen mit einer Schaltungsplatte.

Unter derartigen Einrichtungen sind im Rahmen der

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folgenden Beschreibung Verbindungseiiirichtungen zur lösbaren Halterung von Schaltungsmodulen zu verstehen, insbesondere elektrische Mehrfachkontaktverbindungseinrichtungen zur Herstellung von Schaltungsverbindungen zwischen einer Vielzahl von Schaltungselement gruppen.

Bei bekannten Modulverbindungseinrichtungen ist eine Vielzahl von Modulen auf einer gedruckten Schaltungsplatte befestigt, welch letztere anschließend mit einer Hauptschaltungsplatte verbindbar ist. Gedruckte Schaltungsplatten dieser Art sind in der Herstellung sehr teuer, und, wenn ein einzelnes Modul defekt wird, ist es erforderlich, wegen des einzigen defekten Moduls die gesamte gedruckte Schaltungsplatte auszuwechseln. Manchmal kann die Schaltungsplatte durch Ersetzen des defekten Moduls repariert v/erden. Das ist jedoch gewöhnlich picht an Ort und Stelle möglich, weil zum Auswechseln des Moduls komplizierte Werkzeuge erforderlich sind. Demzufolge wird die gedruckte Schaltungsplatte gewöhnlich an die Herstellerfirma zur Reparatur eingeschickt, was sowohl teuer wie auch langwierig ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Einrichtung zur lösbaren Verbindung gesonderter Schaltungsmodule mit einer Hauptschaltungsplatte zu schaffen,

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weiche die Herstellung der erforderlichen elektrischen Verbindungen gestattet, wirtschaftlich ist, die Durchführung von Heparatiiren erleichtert und ein einfaches Ausvjechseln von Ecdulen auch am Maschinenaufstellungsort gestattet, weiske sich außerdem insbesondere zur Verwendung in Batenverarbeitungsanlagen eignet, welche ferner das Anbringen möglichst vieler Module auf der Hauptsclialtungsplätte gestattet und v:elche schließlich möglichst gute elektrische Verbindungen zwisehen den Modulen und der Hauptschaltungsplatte herzustellen erlaubt.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine Einrichtung zur lösbaren Verbindung von Schaltungsmodulen mit einer Schaltungsplatte, welche gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Grundplatte mit einer Vielzahl von darauf gebildeten Leiterbahnen, vielter durch einen Gitterrahmen mit einer Vielzahl von in einest Matrixfeld angeordneten Modulaufnahmeöffnungen, ferner durch aus jeweils einer biegsamen Schicht gebildete und jeweils die Querteile des Gitterrahmens umhüllende Verbindungsteile, auf welchen jeweils eine weitere Vielzahl gedruckter Leiterbahnen gebildet ist, weiterhin durch Hodule, axt welchen die Aufnahme-

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öffnungen abdeckbar sind und welche eine Vielzahl von an den Modulrändern endigenden Eingabe-/Ausgabesignal-Leiterbahnen aufweisen, und schließlich durch eine Vielzahl von Andrückelementen, von welchen jeweils eines einem Modul zugeordnet ist und welche zur Verbindung der Modulleiterbahnen mit den gedruckten Leiterbahnen der Verbindungsteile ie'wei'Ls auf die Module Kräfte ausüben.

Die einsteckbare bzw. lösbare Modulverbindungseinrichtung nach der Erfindung weist biegsame Schichtverbindungsteile mit geätzten Schaltungsmustern auf der einen Seite und mit einer festen Grundschaltungsschicht auf der anderen Seite zur Anpassung des Scheinwiderstandes auf. Die Verbindungsteile jeweils auf den biegsamen Schichten sind auf die gedruckte Schaltung der Grundplatte ausgerichtet und mit dieser verlötet. Der Gitterrahmen nimmt eine Vielzahl von gesonderten Schaltungsmodulen auf, welche an diesem in bestimmtem Abstand von der Hauptschaltungsplatte lösbar gehaltert sind. Die aus jeweils einer biegsamen Schicht gebildeten Verbindungsteile verbinden die Module mit den Schaltungen der gedruckten Hauptschaltungsplatte elektrisch. Die einsteckbare bzw. lösbare Modulverbindungseinrichtung

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stellt eine gute elektrische Verbindung zwischen einer Vielzahl von Schaltungsmodulen und der gedruckten Hauptschaltungsplatte her.

Bei der lösbaren bzw. einsteckbaren ModulVerbindungseinrichtung nach der Erfindung treten die Nachteile bekannter Einrichtungen dieser Art nicht, mehr auf. Die Einrichtung nach der Erfindung stellt vielmehr eine vorteilhafte Verbindungseinrichtung zur guten und gesondert lösbaren Verbindung von Modulen dar, welche das Verbinden der Eingabe/Ausgabe(E/A)-Leiterelemente eines Moduls mit den entsprechenden Leiterelementen einer gedruckten Hauptschalterplatte innerhalb einer Datenverarbeitungsanlage gestattet.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Verbindungs- und Andrück

einrichtung für Modulrandverbindungen und E/A-Streifen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Dar-

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stellung eines Teiles der Modulverbindungs- und Andrückeinrichtung nach der Erfindung, und

3?ig. 3 eine auseinandergezogene Dar

stellung einer weiteren Ausführungsform der Modulverbindungs- und Andrückeinrichtung nach der Erfindung.

Die Einrichtung nach der Erfindung weist eine Vielzahl von im wesentlichen quadratischen Modulen 10 auf, auf welchen jeweils eine Vielzahl von Sehaltungsplättchen 11 "befestigt ist. Die miniaturisierten Schaltungsplättchen 11 auf den Modulen 10 sind vorzugsweise jeweils logische Schaltungen, welche zur Verwendung in Datenverarbeitungsanlagen verschiedenster Art geeignet sind; die Art dieser Schaltungen ist im Bahmen der Erfindung jedoch unwesentlich. Die Module 10 können ein Substrat bzw. ein dielektrisches Material sein, wie beispielsweise Keramik, Epoxyglashartgewebe oder dgl., welches eine Vielzahl von mikroelektrißchen Schaltungsplättchen trägt. An der Unterseite der Module ist jeweils ein Matrixfeld von Leiterbahnen angebracht, und bestimmte Anschlußleitungen der

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Sciialtungsplätteltexi sind entsprechend einem bestimmten Schaltverbindungssnister mit bestimmten Leiterbahnen in diesem Katrixfeld "verbunden. Alternativ können die Schal tungsmcdul-s 10 auch, einen Planaraufbau haben, wobei Durchgangslöcher ~bzw* Verbindungsmittel zur Verbindung der Sciialtimgsplättclien mit den Leiterbahnen auf der Unterseite der Kodule vorgesehen sind. Der Aufbau der l'lodule ist "so weit entwickelt, daß insbesondere ihre rechnergesteuerte Herstellung sowie ihr automatischer Zusammenbau möglich ist, so daß die maschinelle Herstellung der Module leicht durchgeführt xferden kann.

Eine gedruckte Schaltungsplatte 12 ist eine Grundbaueinlieit einer Datenverarbeitungsanlage. Die Schaltungsplatten 12 tragen die erforderlichen Schaltungen für eine besondere Datenverarbeitungsanlage und sind durch Koaxialkabel 13 und/oder andere Kabel miteinander verbunden. Die Kabel sind in Kanälen zwischen oder unterhalb der Schaltungsplatten 12 angeordnet.

Auf der gedruckten Schaltungsplatte 12 ist ein Matrixfeld aus Leiterbahnen 14 angebracht. Mit der gedruckten Schaltungsplatte 12 ein gemeinsames Teil bildend und mit den Leiterbahn en 14- derselben ist durch Löten, Infrarot- bzw. andere geeignete Verfahren eine Vielzahl

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von Verbindungsteilen 15 verbunden. Diese Verbindungsteile 15 bestehen Jeweils aus einer Polyimidauflageschicht, welche auf beiden Seiten gedruckte Schaltungen trägt. Die Auflageschicht ist ein dünnes, biegsames Material, wie beispielsweise Kapton (Warenzeichen der Firma E.I. du Pont de Nemours) oder dgl. Die Auflageschicht 15 besteht aus einem zweiseitig-kupferplattierten Polyimid. Auf der einen Seite der Schicht 15 ist ein Schaltungsmuster eingeätzt, plattiert und isoliert. Die andere Seite der Schicht weist eine feste Kupfergrundebene auf. Die Verbindungen sind über durchplattierte Löcher an geeigneten Punkten zwischen der Grundebene und den Grundleiterbahnen auf der leitenden Schaltungsseite hergestellt.

Ein einstückiger Stahlgitterrahmen 16, welcher eine der Anzahl der erforderlichen Module entsprechende Anzahl von Aufnahmeöffnungen aufweist, ist auf das Netzwerk der Schaltungsplatte 12 ausgerichtet und mittels Epoxyharz an der Oberfläche der Schaltungsplatte 12 befestigt. Eine Berührung zwischen dem Gitterrahmen 16 und der Schaltungsplatte 12 erfolgt nur an den Knotenpunkten des Gitterwerkes. Elastische Andrückelemente 17 sind gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 an den

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Querteilen des Gitterrahmens 16 befestigt und dienen als Druckpolster für elektrische Verbindungen·, ihre Funktion ist im folgenden noch näh.er beschrieben.

Nach dem Anbringen des Gitterrahmens 16 an de-r gedruckten Schaltungsplatte 12 wird die, eine gedruckte Schaltung aufweisende Schichtauflage 15 um den Gitterrahmen 16 herumgelegt und an den Seiten desselben mittels Epoxyharz befestigt. Die freien Enden der Schicht 15 sind um die Querteile des Gitterwerkes 16 herumgelegt und überlagern die elastischen Druckpolster 17»

Die Module 10 können mittels Abschrägungen oder Stiften innerhalb der Aufnahmeöffnungen des Gitterrahmens 16 und in bestimmtem Abstand oberhalb der gedruckten Schaltungsplatte 12 gehaltert sein. Die Lage der Modulanscltlußleitungen ist auf die Leiterbahnen der gedruckten Schaltung der Schichtauflage 15 ausgerichtet. Gesonderte Andrückrahmen 18 sind über den Bändern der Module angeordnet und jeweils an dos Koken mittels Schrauben 19 bzw. Stiftscnrauben 23 (S"ig· 3) an den Knoten- bzw. Schnittpunkten des Gitterrahmens befestigt. Diese Andrückrahmen 18 übertragen eine Druckkraft gleichmäßig auf die Leiterbahnen der Module 10

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an den Modulrändern und auf die Leiterbahnen der Schichtauflage 15.

Alternativ kann die Schichtauflage 15 auch in der in 3?ig. 5 dargestellten Weise gebildet und befestigt sein. Bei dieser Ausführungsform nach der Erfindung sind die Leiterbahnen der Schaltungsauflage an der gedruckten Schaltung auf der Hauptschaltungsplatte befestigt. Das elastische Druckpolster 21 unterscheidet sich in der Größe und in der Gestalt von den Druckpolstern 171 die !funktion bleibt jedoch die gleiche. Ein Ausrichtrahmen wird zur Ausrichtung und Halterung der Druckpolster 21 mit Bezug auf den Gitterrahmen 16 verwendet.

Charakteristisch für die Ausführungsformen der Einrichtung nach der Erfindung ist, daß die innerhalb der Einrichtung entwickelten Druckkräfte auf den Gitterrahmen beschränkt bleiben und nicht auf die gedruckte Schaltungsplatte 12 übertragen werden. Bei Entfernung eines Druckrahmens 18 kann ein einzelnes Modul 10 zwecks Austausch bzw. Durchführung von Heparaturen entnommen werden. Die steck- bzw. lösbare. Modulverbindungseinrichtung nach der Erfindung stellt außerdem gute elektrische Verbindungen zwischen den Modulrandanschlüssen und der gedruckten Schaltungsplatte her.

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Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann über die beschriebenen Ausführungsbeispiele hinaus selbstverständlich eine Vielaahl von Vereinfachungsund Verbesserungsmöglichkeiten sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch der Einzelheiten der erfindungsgeinäßen Einrichtung.

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Claims

Patentansprüche;

V 1.y Einrichtung zur lösbaren Verbindung von Schaltungsmodulen mit einer Schaltungsplatte, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (12) mit einer Vielzahl von darauf gebildeten Leiterbahnen (14), weiter durch einen Gitterrahmen (16) mit einer Vielzahl von in einem Matrixfeld angeordneten Modulaufnahmeöffnungen, ferner durch aus jeweils einer biegsamen Schicht gebildete und jeweils die Querteile des Gitterrahmens umhüllende Verbindungsteile (15)? auf welchen jeweils eine weitere Vielzahl gedruckter Leiterbahnen gebildet ist, weiterhin durch Module (10), mit welchen die Aufnahmeöffnungen abdeckbar sind und welche eine Vielzahl von an den Modulrändern endigenden Eingabe-ZAusgabesignal-Leiterbahnen aufweisen, und schließlich durch eine Vielzahl von Andrückelementen (18), von welchen jeweils eines einem Modul zugeordnet ist und welche zur Verbindung der Modulleiterbahnen mit den gedruckten Leiterbahnen der Verbindungsteile jeweils Kräfte auf die Module ausüben.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weitere Andrückelemente (17), welche unterhalb

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der Verbindungsteile (15) und zwischen den Knotenpunkten des Gitterrahmens (16) angeordnet sind und welche im Sinne einer Verbesserung des Kontaktes zwischen den zusammenwirkenden Leiterbahnen mit den einen Andrückelementen (18) zusammenwirken.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Andrüokelemente (17) gepreßte bzw. geformte, an dem Gitterrahmen (16) befestigte Druckpolster sind, daß weiter die gedruckten Leiterbahnen der Verbindungsteile (15) entsprechend einer bestimmten Schaltungsanordnung· mit den Leiterbahnen (14) der Grundplatte (12) elektrisch verbunden sind, und daß schließlich die einen Andrückelemente jeweils von einem Halterahmen (18) gebildet sind, der jeweils an seinen Ecken (19) an dem Gitterrahmen (16) befestigbar ist, wobei die Halterahmen jeweils derart auf die ihnen jeweils zugeordneten Module (10) drücken, daß die an den Modulrändern endigenden Leiterbahnen mit den betreffenden Verbindungsteilen (15) in elektrischem Kontakt sind.

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