DE2449739A1 - Kontaktanordnung fuer eine auswechselbare elektronische baueinheit - Google Patents

Description

• Kontaktanordnung für eine auswechselbare elektronische Baueinheit Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine auswechselbare elektronische Baueinheit.
• Es ist bekannt, Anschlußkontakte elektronischer Bauelemente und Baugruppen mit auf isolierenden Platinen aufgebrachten Leitern über die verschiedensten stoffschlüssigen Verfahren zu verbinden. Auch mechanische Anordnungen, wie Steckverbindungen, werden angewendet.
• Bei den meisten dieser Verbindungstechniken müssen die Arbeitsgänge zur Herstellung einer brauchbaren Verbindung für Jeden Anschluß einzeln durchgeführt werden. Sind nun viele gleichartige und in ihren Bemessungen sehr kleine Kontakte zu verbinden, so treten oft Schwierigkeiten hinsichtlich Verbindungsgüte oder Oberflächen- und Materialbeschaffenheit im Umfeld der Verbindungsstellen nach dem Zusammenfügen der Kontakte auf. Diese können durch thermische Wechselwirkungen aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften von Träger und Leiter oder Maßungenauigkeit der beiden Komponenten hervorgerufen werden.
• Es sind auch mechanische, wieder lösbare Verbindungstechniken bekannt, bei denen Kontaktfahnen mittels Federelementen auf Gegenkontakte gedrückt werden. Dies hat Jedoch zur Folge, daß ein erheblicher Platz- und Kostenaufwand für die Montage der mechanischen Kontaktelemente erforderlich ist.
• Da Jedoch gerade auf dem Elektroniksektor die Entwicklung zu immer kleineren Bauelementen hin tendiert, um den vorhandenen Raum optimal auszunutzen, verlieren verschiedene althergebrachte Verbindungstechniken ihre Bedeutung, sei es aus technologischen oder letztlich aus wirtschaftlichen Gründen.
• In der DT-OS 2 152 081 wird ein Verfahren zum Anbringen von Chips mit integrierter Schaltung auf Zwischenträgern vorgeschlagen. Dabei wird ein Hilfsträger aus isolierendem Material verwendet, der eine Aufnahmeöffnung zur gesonderten Aufnahme eines Chips sowie die nötigen Leiterbahnen kongruent den Anschlüssen des Chips enthält, Die Anschlüsse des Chips werden im folgenden mit den Enden der am Hilfsträger vorhandenen Leiter in einem Arbeitsgang verschweißt. Anschließend wird der auf dem Hilfsträger angeordnete Chip mit den angeschweißten Verbindungsanschlüssen so auf Leitungsergänzungen der eigentlichen Trägerplatine gelegt, daß sie sich in einem bestimmten Bereich decken und verschweißt werden können. Danach wird der Hilfsträger entfernt; der Chip ist nun frei schwebend, starr mit den Leiteranschlüssen der Trägerplatine und damit der weiteren elektrischen Schaltungsanordnung verbunden.
• Ein weiteres Kontaktierungsverfahren wird in der DT-AS 1 566 981 beschrieben. Es handelt sich hierbei um die elektrische Verbindung einer Halbleitereinheit mit auf einer Leiterplatte angeordneten Leiteranschlüssen, umgeben von isolierenden Gehäuseteilen. In der vorgenannten Schrift wird eine solche Anordnung Anschlußpackung benannt, die unter dem gebräuchlichen Begriff flat pack" bekannt ist. Diese Anschlußpackung weist ein Sockelteil, eine Trägerplatte mit aufgesetzter Halbleitereinheit, eine Leiterplatte und eine Deckplatte auf. In das Sockelteil ist eine Aufnahmeöffnung eingeformt, in welche die Trägerplatte in vorbestimmter Weise eingesetzt und dort verdrehungsgesichert gehalten wird. Auf der Oberseite der Trägerplatte sind die Halbleitereinheit und die Leiterbahnen angeordnet, wobei letztere von den Anschlußkontakten der Halbleitereinheit seitlich heraus- und zum Rande der Trägerplatte hinführen. An diese Leiterbahnen schliessen sich als äußere Verlängerung in die Seitenwände des Sockelteils eingeformte Nuten in der Weise an, daß deren Nutgrund und die Oberfläche der Leiterbahnen eine Ebene bilden. Auf diese Anordnung wird eine Leiterplatte aufgesetzt. Diese Leiterplatte weist ein Fenster auf, das der Umfangsform des Sockelteils angepaßt ist. Von den Rändern dieses Fensters ragen Kontaktfahnen derart nach innen, daß diese in den Nuten des Sockelteils geführt und gelagert sind und mit ihren Innenenden auf den äußeren Enden der Leiterbahnen der Trägerplatte zu liegen kommen. Zwischen den Kontaktbahnen und den Leiterbahnen wird dann eine unlösbare elektrische Verbindung hergestellt. Zur Erreichung einer vollständig abgeschlossenen Einheit wird oben auf die zusammengefügten Teile noch eine Deckplatte aufgesetzt. Um die Isolation der Halbleitereinheit zu verbessern, ist außerdem die Deckplatte innen mit einem Hohlraum versehen, in den eine tonartige Masse eingefügt wird. Das Halbleiterelement ist somit mit der Leiterplatte unlösbar verbunden.
• -Es kann nun Jedoch notwendig werden, diese festverbundenen Elektronikbauteile aufgrund einer nur beschränkten Lebensdauer oder zu geringen Langzeitstabilität ihrer elektrischen Werte austauschen zu müssen. Eine reibungslose unkomplizierte Auswechslung ist aber nur dann gegeben, wenn die Anschlußkontakte der Bauteile mit den zugehörigen Anschlüssen auf der Platine nicht stoffschlüssig, sondern mechanisch, beispielsweise über Druckkontaktierung verbunden sind. Stoffschlüssige Verbindungen sind zudem mit dem Nachteil behaftet, daß sie relativ schwierig zu lösen sind und anfallende Reparaturarbeiten meist nur von Fachleuten ausgeführt werden können; Bauteile, deren elektrische Kontaktierung auf rein mechanischem Wege bewerkstelligt ist, können dagegen rasch und billig ausgetauscht werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine mechanische, leicht lösbare elektrische Verbindung von korrespondierenden Kontaktbahnen zweier Leiterplatten zu schaffen, wobei mit den Kontaktbahnen einer Leiterplatte die Anschlußkontakte eines oder mehrerer zu einem Elektronikblock vereinigter Bauteile fest verbunden sind; es soll eine rasche Auswechselbarkeit dieser Leiterplatte mit den darauf befindlichen elektronischen Bauteilen bei einem Defekt möglich sein. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, sicher zu stellen, daß die Leiterplatten zusammen mit den elektronischen Bauteilen in Großserien hergestellt werden können und eine Lagerhaltung für etwaige Reparaturen möglich ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Leiterplatte mit einem angesetzten9 von einem Schutzgehäuse umgebenen Elektronikblock Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kontaktierungsplatte, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kontaktierungsplatte mit nur teilweise dargestelltem Ans chlußkontaktbahnen, Fig. 4 einen Schnitt durch die Kontaktierungsplatte gemäß der in Fig, 3 eingezeichneten Linie IV-IV, Fig. 5 einen vergrößert dargestellten Schnitt der Kontaktierungsplatte gemäß der in Fig, 3 gezeigten Linie V-V.
• In Fig. 1 ist eine rechteckige9 als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatte 1 aus isolierendem Material dargestellt. Diese Trägerplatte 1 weist an ihrer Unterseite 2 in deren Zentrum einen Elektronikblock 3 auf 9 dessen Anschlußkontakte 4 unlösbar mit zum Rand der Trägerplatte 1 hinführenden und auf deren Unterseite 2 befestigten Kontaktbahnen 5 verbunden sind0 Der Elektronikblock 3 ist von einem rechteckigen Schutzgehäuse 6 allseitig umgeben9 welches kleiner ist als die Trägerplatte0 Dieses Schutz gehäuse 6 besteht aus einem isolierenden Kunststoffmaterial.
• Bei der vorgenannten Gestaltung der Trägerplatte 1 sind die äußeren Enden 5'der Kontaktbahnen 5 alle im gleichen Abstand und parallel zum Rand der Trägerplatte 1 herausgeführt. Es liegen jedoch keine zwingenden technischen Gründe vor, die nicht auch eine andere Anordnung der Kontaktbahnen 5 und deren äußeren Enden 5 t zulassen würden.
• Denkbar wäre auch eine strahlenförmige Anordnung der Kontaktbahnen 5 auf der Unterseite 2 der Trägerplatte 10 Die Trägerplatte 1 wie auch das den Elektronikblock 3 umgebende Schutzgehäuse 6 können auch eine andere als rechteckige Querschnittsform aufweisen, wobei jedoch beim Schutzgehäuse 6 eine runde Form, - aus Gründen9 die im folgenden noch beschrieben werden -, nicht geeignet ist.
• Fig. 2 zeigt als weiteres Bestandteil der Kontaktanordnung eine Kontaktierungsplatte 7, von der nur ein Teilbereich, nämlich der Bereich der Kontaktierung gezeigt ist, während der übrige Bereich, der den Schaltungsaufbau trägt, der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde.
• Die Kontaktierungsplatte 7 besteht aus isolierenden Material und weist eine rechteckige, der Querschnittsform des Schutzgehäuses 6 angepaßte Aufnahmeöffnung 8 auf. Die Aufnahmeöffnung 8 ist als Durchgangsloch ausgebildet und wird gemeinsam mit der Umfangsform der Kontaktierungsplatte 7 in einem Arbeitsgang gefertigt.
• Selbstverständlich ist es auch möglich, der Aufnahmeöffnung 8 in Anlehnung an die Querschnittsform des den Elektronikblock 3.umgebenden Schutzgehäuses 6 eine andere als rechteckige Form zu geben. Es muß aber in jedem Fall eine solche Querschnittsform sein, die nach Einsetzen des an der Unterseite 2 der Trägerplatte 1 befestigten Schutzgehäuses 6 in die Aufnahmeöffnung 8 der Kontaktierungsplatte 7 die Funktion einer Verdrehungssicherung übernimmt.
• Zweckmäßigerweise sind Aufnahmeöffnung 8 und Schutzgehäu se 6 in ihren Abmessungen so toleriert, daß nach deren Zusammenfügen ein Preßsitz vorliegt. Außerdem muß durch eine eindeutige Formgebung dieser beiden Teilelemente 6, 8 gewährleistet sein, daß sie seitenrichtig und nur in einer einzigen zugeordneten Lage zusammensetzbar sind. Durch diese vorbesagten konstruktiven Maßnahmen wird garantiert, daß die richtigen Kontaktbahnen 5', 13 aufeinander zu liegen kommen und diese einmal eingenommene Lage beibehalten wird.
• Auf die Oberseite 9 der Kontaktierungsplatte 7 ist im Bereich einer Randzone der Aufnahmeöffnung 8 und entlang deren Längskanten 10, 11 eine elastische Masse 12 als durchgehendes Band aufgebracht. Diese elastische Masse 12 besteht bevorzugt aus Silikonkautschuk, jedoch sind auch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften für die vorgesehene Anwendung geeignet. Auf der Oberseite 9 der Kontaktierungsplatte 7 und über die elastische Masse 12 führend sind Anschlußkontaktbahnen 13 in kongruenter Anordnung zu den Enden 5' der Kontaktbahnen 5 der Trägerplatte 1 in einem üblichen Verfahren wie Siebdruck oder Aufdampfen aufgebracht. Zusätzlich kann eine Verstärkung der Anschlußkontaktbahnen 13 durch eine galvanische Aufbringung einer Metallschicht erfolgen. Dabei ist das Material so zu wählen, daß sich keine elektrochemischen Elemente bilden. Denkbar sind mehrere Schichten, wie z.B.
• -Kupfer mit Goldauflage. Im einfachsten Fall können die Anschlußkontaktbahnen 13 auch aus Folien ausgeschnittene Metallstreifen sein. In jedem Fall schmiegen sich die Anschlußkontaktbahnen 13 an die Außenform der elastischen Masse 12 an und führen von den Längskanten 10, 11 der Aufnahmeöffnung 8 nach außen weg. Die Außenenden der Anschlußkontaktbahnen 13 sind mit den Innenenden 14 der Leiterbahnen 15 fest verbunden. Diese Leiterbahnen 15 sind Teile der ilbrigen auf der Kontaktierungsplatte angebrachten Schaltungsanordnung, welche der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Dicke der Anschlußkontaktbahnen 13 muß so bemessen sein, daß ein Abreißen derselben von den Verbindungsstellen bei dynamischer Beanspruchung ausgeschlossen ist.
• In den Figuren 3, 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbei spiel der Kontaktierungsplatte 7 gezeigt, wobei diese rund ausgebildet ist und beispielsweise in Kleinuhren Verwendung findet. Die räumliche Anordnung und Ausgestaltung der Aufnahmeöffnung 8 entspricht der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration. Die Aufnahmeöffnung 8 weist jedoch hierbei entlang ihrer Längskanten 10 und 11 eine Aussparung 16 auf (Fig. 5), in welche ein durchgehendes Band aus elastischer Masse 12 so eingefügt ist, daß die Oberseite 9 der Kontaktierungsplatte 7 und der elastischen Masse 12 eine Ebene bilden.
• Um einen Arbeitsgang einzusparen, nämlich die stoffschlüssige Verbindung der in Fig. 2 gezeigten Anschlußkontaktbahnen 13 mit den Leiterbahnen 15, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Leiterbahnen 15 bis zu den Längskanten 10 und 11 der Aufnahmeöffnung 8 herangef#ilirt. Die Leiterbahnen 15 sind durch Aufdampfen hergestellt und sind mit der Kontaktierungsplatte 7 wie auch der elastischen Masse 12 fest verbunden. Um die Leiterbahnen 15 gegen dynamische Beanspruchang im Bereich der elastischen Masse 12 widerstandsfähig genug auszubilden, sind diese noch durch galvanisches Auftragen einer Metalischicht verstärke Mit 17 und 18 sind Halteklötze bezeichnet, die an den beiden gegenüberliegenden Breitseiten 19 und 20 der Aufnahmeöffnung 8 angeordnet und auf der Oberseite 9 der Kontaktierungsplatte 7 befestigt sind. Auf der Unterseite 21 der Kontaktierungsplatte 7 ist ist ferner in einem Bereich um die Aufnahmeöffnung 8 ein Stützrabnien 22 vorgesehen, der als Versteifungselement für die im allgemeinen aus einem dünnen und wenig belastbaren Material hergestellte Kontaktierungsplatte 7 dient.
• Die Funktion der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Teilelemente der Kontaktanordnung wird im folgenden bebeschrieben.
• Die Trägerplatte 1 und die Kontaktierungsplatte 2 werden zusammengesetzt. Dabei taucht das an der Unterseite 2 der Trägerplatte 1 angeordnete und den Elektronikblock 3 umschlie13ende Schutz gehäuse 6 in die querscbnittsmäßig gleich ausgebildete Aufnahmeo--ffnung 8 der Kontaktierungsplatte 7 ein, bis die jeweiligen korrespondierenden Kontaktpaare der beiden Platten 1 und 7 deckungsgleich und elastisch aufeinander zu liegen kommen. Durch die elastische Masse 12 wird gewährleistet, daß Unebenheiten in den Oberflächen der beiden Platten 1 und 7 sowie Dickenunterschiede der einzelnen Kontakte und Äns chlußkontaktbahnen 5', 13, 15 ausgeglichen sind.- Durch eine enge Tolerierung der Abmessung von Schutzgehäuse 6 und Aufnahmeöffnung 8 wird ein Preßsitz erzielt. Bei dem in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind als Arretierungsmittel der zusammengefügten Teile die Halteklötze 17 und 18 vorgesehen. Diese greifen mit vorspringenden Ansätzen 23 und 24 über einen Teil der eingesetzten Trägerplatte 1 und bewirken somit, daß die elektrische Verbindung der Kontakte während jedes Belastungszustandes garantiert ist.
• Es sind jedoch auch andere Arretierungsmittel wie Blattfedern oder Nasen denkbar, die auf der Trägerplatte aufliegen oder in Ausnehmungen derselben bei Zusammenfügen von Träger- und Kontaktierungsplatte einrasten.
• Der in Figur 1 gezeigte Elektronikblock 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Kontaktanordnung von einem Schutzgehäuse umgeben. Es besteht jedoch auch grundsätzlich die Möglichkeit, das Schutzgehäuse 6 wegzulassen. Handelt es sich bei dem Elektronikblock zum Beispiel um einen mit isolierendem Gehäuse umgebenen IC mit nach außen flach abgewinkelten Anschlußbeinchen 4, so genügte es, diesen auf einer Trägerplatte 1 zu befestigen. Die Aufnahmeöffnung 8 in der Kontaktierungsplatte 7 muß dann der Querschnittsform des mit dem isolierenden Gehäuse umgebenen IC angepaßt werden.
• Bei einer weiteren Ausführungsmöglichkeit ist der Elektronikblock 3 auf der Oberseite 25 der Trägerplatte 1 befestigt und dessen Anschlußkontakte 4 sind durch Bohrungen zu den Kontaktbahnen 5 auf der Unterseite 2 der Trägerplatte 1 hindurchgeführt und mit diesen unlösbar verbunden. Mit 6 wird dann ein beliebiger Sockel auf der Unterseite 2 der Trägerplatte 1 bezeichnet der in die Aufnahmeöffnung 8 bei Zusammensetzen der Platten eintaucht und eine Verdrehungssicherung sowie gegebenenfalls einen Preßsitz gewährleistet.

Claims (14)

Patentansprüche:

1.Kontaktanordnung für eine auswechselbare elektronische Baueinheit, bestehend aus einer isolierenden Trägerplatte und einem darauf angebrachten Elektronikblock, der mindestens ein mit isolierendem Material umgebenes Elektronikbauteil mit einer Vielzahl von aus diesem herausführenden und an der Trägerplatte befestigten Kontaktbahnen aufweist, bestehend weiterhin aus einer Kontaktierungsplatte aus isolierendem Material, in der eine Aufnahmeöffnung eingeformt ist, von deren Rand mit weiteren Schaltungsanordnungen gekoppelte Anschlußbahnen nach außen wegführen, wobei die Trägerplatte mit dem angesetzten Elektronikblock formschlüssig und verdrehungsgesichert in die Aufnahmeöffnung der Kontaktierungsplatte einsenkbar ist, wodruch die korrespondierenden Kontaktpaare von Trägerplatte und Kontaktierungsplatte deckungsgleich aufeinander zu liegen kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontaktbahnen (13) zumindest über einen Teil ihrer Länge im Bereich einer Randzone der Aufnahmeöffnung (8) durch Hinterlegung mit elastischer Masse (12) beweglich gelagert sind, daß weiterhin nach Einsetzen der Trägerplatte (1) mit dem Elektronikblock (3) in die Aufnahmeöffnung (8) der Kontaktierungsplatte (7) die korrespondierenden Kontaktpaare von Trägerplatte (1) und Kontaktierungsplatte (7) in elastischer Druckverbindung elektrisch leitend aufeinander zu liegen kommen, und daß schließlich Arretierungsmittel vorgesehen sind, die diese Druckverbindung der Kontakte (5', 13, 15) während jedes Belastungszustandes gewährleisten.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontaktbahnen (13) im Bereich der Randzone der Aufnahmeöffnung (8) in der Kontaktierungsplat te (7) auf einem durchgehenden, überall einen gleichen Querschnitt aufweisenden Band aus elastischer Masse (12) aufliegen, so daß nur eine Bewegungsrichtung senkrecht zur Kontaktierungsplatte (7) möglich ist.

3. Kontaktanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Masse (12) so in eine Aussparung (16) im Bereich der Randzone der Aufnahmeöffnung (8) von der Oberseite (9) der Kontaktierungsplatte (7) her eingelegt ist, daß sie mit der Oberseite (9) der Kontaktierungsplatte (7) eine Ebene bildet.

4. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Masse (12) aus Silikonkautschuk besteht.

5. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontaktbahnen (13) als dünne Metallstreifen ausgebildet sind, die mit weiteren Schaltungsanordnungen verbunden sind und im Bereich der Randzone der Aufna####eöffnung (8) formschlüssig auf der elastischen messe (12) liegen.

6. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontaktbahnen (13) durch Aufdampfen und anschließendes galvanisches Verstärken auf die Trägerplatte aufgebracht sind.

74 Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikblock (3) auf der Unterseite (2) der Trägerplatte ( angeordnet ist und nach Einsetzen in die Aufnabmeöffnung (8) der Kontaktierungsplatte (7) formschlüssig und verdrehungsgesichert in dieser gelagert ist.

8. Kontaktanordnung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnabineöffnung (8) in der Kontaktierungsplatte (7) (7) und der Elektronikblock (3) räumlich so ausgebildet sind, daß nach Einsetzen des Elektronikblocks (3) in die Aufnahmeöffnung (8) eine kraftschiUssige Verbindung vorhanden ist.

9. Kontaktanordnung nach den Ansprüchen 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einsetzen des Elektronikblocks (3) in die Aufnahmeöffnung 8) der Kontaktierungsplatte (7) die kraftschlüssige Verbindung durch einen Preßsitz erzielt wird.

10. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontaktbahnen (13) durch einen auf die Kontaktierungsplatte (7) aufgebrachten elastischen, leitenden Kleber gebildet sind.

11. Kontaktanordnung nach Anpsruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikblock (3) eine Anzeigeeinrichtung beinhaltet.

12. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikblock als Flüssigkristallanzeigeeinrichtung ausgebildet ist.

13. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (8) in der Kontaktierungsplatte (7) als Durchgangsloch ausgebildet ist.

14. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der Kontaktierungsplatte (7) angeordnete Halteklötze (17, 18), die eine exakte elektrische Kontaktierung der zusammengefügten Teile (5, 13) während jedes Belastungszustandes garantieren.

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