DE2851749C2 - - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Halterung
und zum elektrischen Verbinden von elektronischen Bauelemen
ten wie monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen, die
ein rasches Austauschen der Bauelemente ermöglichen, die
sich zum Teil auf Leiterplatten befinden, die ihrerseits
senkrecht auf mit Steckerstiften versehene Grundplatten erster
Art aufsteckbar sind und zum Teil direkt auf ebenfalls mit
Steckerstiften versehenen Grundplatten zweiter Art angeordnet
sind.
In der deutschen Offenlegungsschrift 24 24 764 ist eine Stecker
platte beschrieben, auf deren einer Seite Federleisten zur Auf
nahme von Baugruppenträgern vorgesehen sind. Die durch Durch
brüche der Steckerplatte hindurchragenden Steckerstifte der ver
schiedenen Federleisten sind dabei entsprechend einem für Stecker
platten eines bestimmten Typs identischen Muster paarweise mit
einander elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Verbindung
der Reihen von Steckerstiten ist dabei durch eine aufsteckbare gedruckte
Schaltungsplatte realisiert.
In der US Patentschrift 34 18 621 ist ein System für Rangier
stecker offenbart, das auf seiner Vorder- und Rückseite Rangier
felder aufweist, die Steckerkabel und Kontaktfedern tragen. Eine
Nockenwelle gewährleistet sicheren elektrischen Kontakt zwischen
den Steckerkabeln und den Kontaktfedern.
Aus der US Patentschrift 37 40 697 ist ein elektrischer Verbinder
bekannt, der mit senkrechten Seitenwänden versehen ist, so daß
mehrere solcher Verbinder übereinander gestapelt werden können.
Dadurch können in mehreren Ebenen verlaufende elektrische Lei
tungen über die Steckerstifte miteinander verbunden werden.
In kleinen Computersystemen von der Größe eines Schreibtisches
müssen alle verfügbaren Speicherleiterplatten und sonstigen
Leiterplatten benutzt werden, um die Kosten für den Entwurf
des Systems gering zu halten. Das logische Herz dieser Systeme
sind große Grundplatten zweiter Art, auf denen die Module
direkt angeordnet sind, was die geringsten Kosten für die
Halterung und das elektrische Verbinden der monolithisch inte
grierten Halbleiterschaltungen aus der Sicht des Entwurfs,
der Herstellung und des Testens verursachen. Diese Grundplat
ten zweiter Art sorgen für die erforderlichen Speicherfunk
tionen sowie für die logische und Rechenfunktionen eines
kleinen Computersystems und sie sind daher größer und tragen
mehr Komponenten in einer Ebene als das bei üblichen Leiter
platten der Fall ist. Auch werden die großflächigen Grundplat
ten zweiter Art an ihren planaren Oberflächen untereinander
verbunden, während übliche Leiterplatten im allgemeinen längs
einer Kante miteinander verbunden werden.
Bisher wurden diese Grundplatten zweiter Art mit dem Computer
system über Kabel verbunden und sie waren in der Maschine an
einer Stelle befestigt, die weit von der Stelle entfernt war,
an der eine Leiterplatte senkrecht auf eine Grundplatte erster
Art aufgesteckt wurde. Dies erforderte ein teures Montagever
fahren. Auch das Entfernen solcher Grundplatten zweiter Art
beim Austausch erwies sich als sehr beschwerlich, zeitraubend
und teuer. Die komplizierte Verkabelung mußte abgetrennt wer
den und die Grundplatte zweiter Art aus dem Maschinenraum aus
geschraubt werden, was im allgemeinen etwa eine Stunde erforder
te. Es wurde offensichtlich, daß für niedrigst mögliche Gesamt
kosten eines Systems eine vollständig integrierte Anordnung zur
Halterung und zum elektrischen Verbinden der elektronischen Bau
elemente wie monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen be
nötigt wurde, bei der Grundplatten zweiter Art leicht und rasch
eingesetzt oder herausgenommen werden konnten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesser
te Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden der
elektronischen Bauelemente wie monolithisch integrierte Halb
leiterschaltungen anzugeben, bei der das Austauschen von groß
flächigen Grundplatten zweiter Art innerhalb einer Minute mög
lich ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 gelöst, die durch die in dessen Kennzeichen genann
ten Merkmale charakterisiert ist.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er
findung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben,
von denen zeigt
Fig. 1 eine längengetreue Ansicht der auseinandergezogenen
erfindungsgemäßen Anordnung zur Halterung und zum
elektrischen Verbinden der elektronischen Bauelemente
wie monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Zwischengliedes, die dessen
Kleinleiterplatte mit gedruckten Leiterzügen und
einige ihrer Federkontakte zeigt,
Fig. 3 eine längengetreue Ansicht einer Grundplatte zweiter
Art in verriegelter Position und
Fig. 4 eine längengetreue Ansicht einer Grundplatte zweiter
Art in entriegelter Position.
In Fig. 1 ist ein metallisches Rahmengehäuse 10 dargestellt,
das drehbar am Computer befestigt ist und das die Anordnung
aus Grundplatten erster und zweiter Art trägt. Das Rahmenge
häuse weist einen Gehäuseteil 11 auf, der geeignet ist, um eine
Grundplatte 12 erster Art mit gerdruckten Leiterzügen und eine
Reihe von senkrecht darauf aufgesteckten Leiterplatten 13 auf
zunehmen, die die elektronischen Bauelemente 14 tragen. Die
Leiterplatten sind auf einer Seite der Grundplatte erster Art
nebeneinander angeordnet und sind elektrisch damit in bekannter
Weise durch Randkontakte verbunden, die die Eingangs-/Ausgangs
stifte der Grundplatte erster Art steckbar aufnehmen. Die An
ordnung aus der Grundplatte erster Art mit senkrecht aufgesteck
ten Leiterplatten paßt in den Gehäuseteil 11 und wird daran mit
Schrauben 15 befestigt.
Auf der anderen Seite der Grundplatte erster Art befinden sich
eine Reihe von Eingabe-/Ausgabestiften 16 und längs jeder ver
tikalen Kante der Grundplatte befindet sich ein Steckverbinder
17, der steckbar mit den Eingangs-/Ausgangsstiften auf der
Grundplatte verbunden ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthalten die Steckverbinder 17
eine Leiterplatte 18, die eine Reihe von Kontaktfedern 19 auf
weist, die Längs einer Kante auf beiden Seiten der Leiterplatte
aufgelötet sind. Jede Reihe von Federkontakten ist von einem
Gehäuse 20 umhüllt, das Sockelöffnungen 21 aufweist zum Ein
stecken der Eingangs-/Ausgangsstifte zwecks Kontaktierung der
Federkontakte. Die Steckverbinder 17 werden von Halterungen 22
aufgenommen, die ihrerseits mit Schrauben 23 an der Grundplatte
befestigt sind. Die Halterungen dienen der Ausrichtung der
Steckverbinder und halten diese an ihrem Platz.
Die Steckverbinder 17 dienen dazu, die Eingangs-/Ausgangsstifte
auf der Grundplatte 12 erster Art mit entsprechenden Eingangs-/
Ausgangsstiften auf einer Grundplatte 24 zweiter Art zu verbin
den, die auf einer Seite eines rechteckigen Versteifungsrahmens
25 befestigt wird. Jede Halterung 22 weist einen an ihm be
festigten Führungsstift 26 auf und der Versteifungsrahmen 25
ist mit einem horizontalen Schlitz 27 an jeder vertikalen Seite
versehen, so daß der Versteifungsrahmen längs der Führungsstifte
bewegt werden kann und die Eingangs-/Ausgangsstifte auf der
Grundplatte 24 zweiter Art, die den Eingangs-/Ausgangsstiften
16 auf der Grundplatte erster Art gleichen, befinden sich in
positiver Ausrichtung mit den Steckverbindern und eine Stift
beschädigung wird bei der Kontaktgabe verhindert. Schlitze 48
und 50 sind vorgesehen, um für eine Orientierung der Grundplatte
zweiter Art zu sorgen, um die elektrische Funktion auf
rechtzuerhalten. Anstelle der Verwendung von horizontalen
Schlitzen kann ein geeignetes Führungsloch vorgesehen werden
an jeder vertikalen Seite des Versteifungsrahmens, das auf die
Führungsstifte 26 paßt. Der Versteifungsrahmen 25 weist eine
Reihe von Fenstern 28 auf, um die Kühlung der auf der Grundplat
te zweiter Art befestigten Baugruppen zu erleichtern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Anordnung
zur Halterung und zum elektrischen Verbinden der monolithisch
integrierten Halbleiterschaltungen in ähnlicher Weise eine zwei
te Grundplatte 29 zweiter Art, die auf einer Seite eines recht
eckförmigen Versteifungsrahmens 30 befestigt ist. Ebenso ist
ein weiteres Paar von Steckverbindern 31 vorgesehen, die die
gleichen sind wie der Steckverbinder 17. Die Steckverbinder 31
werden in Halterungen 32 befestigt, die ihrerseits auf dem Ver
steifungsrahmen 25 aufsitzen und durch Schrauben 33 befestigt
werden, so daß die Steckverbinder 31 steckbar in Kontakt mit
den Eingangs-/Ausgangsstiften auf der Grundplatte 24 zweiter
Art in Kontakt kommen. Der Versteifungsrahmen 30 ist auch mit
einem horizontalen Schlitz 34 oder einem geeigneten Führungs
loch auf jeder vertikalen Seite versehen, so daß der Verstei
fungsrahmen entlang der Führungsstifte 26 bewegt werden kann
und die Eingangs-/Ausgangsstifte der Grundplatte 29 zweiter
Art richtig ausgerichtet sind, um in die Steckverbinder 31
eingesteckt zu werden.
Wie vorher erwähnt wurde, ist eine Hebelanordnung vorgesehen,
die die Grundplatte zweiter Art ver- und entriegelt und die
die Kontaktkräfte der Federkontakte in den Steckverbindern
überwindet. Oben am Rahmengehäuse 10 sind mittels Schrauben
35 zwei Arretierblöcke 36 befestigt, einer auf jeder Seite
des Rahmengehäuses. Ebenso sind in der Nähe des Bodens des
Rahmengehäuses zwei Stützträger 37 befestigt, die mit den
Arretierblöcken ausgerichtet sind. Jeder Arretierblock und
jeder Stützträger weist zwei Löcher 38 auf, wobei die Löcher
in den Arretierblöcken mit den in den Stützträgern ausge
richtet sind. Die Arretierblöcke und Stützträger tragen vier
drehbare Hebel 39, 40, 41 und 42. Die oberen Enden der Hebel
passen in die Löcher in den Arretierblöcken und die unteren
Enden in die Löcher in den Stützträgern, wobei die Hebel 39
und 40 einander gegenüber angeordnet sind zum Zusammenwirken
mit dem Versteifungsrahmen 25 und die Hebel 41 und 42 ein
ander gegenüber angeordnet sind zum Zusammenwirken mit dem
Versteifungsrahmen 30.
Jeder Hebel ist mit zwei hakenförmigen Verriegelungsfingern
43 versehen und eine Feder 44 ist am Ende jedes Hebels vor
gesehen, die sich zwischen dem unteren Verriegelungsfinger
43 und dem Stützträger 37 derart erstreckt, daß alle Hebel
nach oben vorgespannt sind und ein sich an jedem Hebel seit
lich erstreckender Arm 45 gegen die untere Fläche des zuge
ordneten Arretierblocks drückt. Die Unterseite jedes Arre
tierblocks ist mit zwei tiefen und zwei flachen Einschnit
ten 47 versehen, die abwechselnd in einer Reihe angeordnet
sind, wie das dargestellt ist. Diese Einschnitte sind ge
eignet, einen Teil der Arme 45 der Hebel aufzunehmen und
die Arme 45 werden vorgespannt, so daß sie, abhängig davon,
in welcher Richtung die Hebel gedreht werden, entweder sich
in den tiefen oder in den flachen Einschnitten befinden. Die
flachen Einschnitte erstrecken sich teilweise gerade über
die Arretierblöcke, während die tiefen Einschnitte etwas
schräg verlaufen, um das Aufsitzen der Arme 45 zu ermög
lichen, wenn diese zu den tiefen Einschnitten hin gedreht
werden.
Die Versteifungsrahmen 25 und 30 für die Grundplatten zwei
ter Art weisen beide längs ihrer vertikalen Seitenkanten
einen oberen horizontalen Schlitz 48 auf, einen oberen ver
tikalen Schlitz oder Kanalteil 49, einen unteren horizon
talen Schlitz 50 und einen unteren vertikalen Schlitz oder
Kanalteil 51. Diese horizontalen und vertikalen Schlitze
sind dazu bestimmt die Verriegelungsfinger 43 der Hebel
aufzunehmen, wenn die Versteifungsrahmen und Grundplatten
zweiter Art in die Anordnung eingesetzt werden.
Vor dem Einsetzen der Grundplatten zweiter Art in die An
ordnung befinden sich die Hebel 39, 40, 41 und 42 in einer
solchen Lage, daß ihre Arme 45 sich in den tiefen Einschnit
ten 46 der Arretierblöcke befinden. Dies bringt die Hebel
in eine hochgestellte Lage. Dann wird die Grundplatte 24
und der Versteifungsrahmen 25 auf die Führungsstifte 26
aufgesetzt und in eine Lage gegenüber den Steckverbindern
17 bewegt, die mit der mit gedruckten Leiterzügen versehenen
Grundplatten erster Art verbunden sind. Bei dieser Bewegung
ziehen die hakenförmigen Verriegelungsfinger 43 des äußeren
Satzes der Hebel 41 und 42 an den horizontalen Schlitzen 48
und 50 des Versteifungsrahmens vorbei, was für die Orien
tierung sorgt und wenn sie sich bei den Steckverbindern be
finden, befinden sich die Verriegelungsfinger des inneren
Satzes von Hebeln 39 und 40 in diesen Schlitzen. Die Arme
an den Hebeln 39 und 40 werden jetzt aus den tiefen Einschnit
ten 46 nach unten gedrückt, um die Finger nach unten in die
vertikalen Schlitze 49 und 51 des Versteifungsrahmens zu
bringen, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Dann werden die
Hebel gedreht, um ihre Arme in die flachen Einschnitte 47 zu
bringen. Diese Bewegung bewirkt, daß die Finger mit den ver
tikalen Schlitzen zusammenwirken, um die Grundplatte 24 zwei
ter Art und den Versteifungsrahmen 25 gegen die Steckverbin
der 17 mit genügender Kraft zu bewegen, um die Kontaktkraft
der Federkontakte zu überwinden, wodurch die Eingangs-/Aus
gangsstifte der Grundplatte zweiter Art in Eingriff mit den
Federkontakten der Steckverbinder 17 gelangen. Die Arme der
Hebel 39 werden durch Federvorspannung in den flachen Ein
schnitten gehalten und sorgen für eine Verriegelung, um die
Grundplatte 24 zweiter Art zurückzuhalten.
Das Einsetzen der zweiten Grundplatte 29 zweiter Art und des
Versteifungsrahmens 30 und die Betätigung der zugeordneten
Hebel 41 und 42 wird in der gleichen Weise ausgeführt, wie
das oben beschrieben wurde, um die Eingangs-/Ausgangsstifte
auf der Grundplatte zweiter Art in Eingriff mit den Federkon
takten der Steckverbinder 31 zu bringen.
Um die Grundplatten zweiter Art aus der Anordnung zu entfer
nen, wird zuerst die Grundplatte 29 entfernt durch Herabdrüc
ken der Arme 45 der Hebel 41 und 42 aus den flachen Einschnit
ten 47 und durch Drehen der Hebel, um die Arme in die tiefen
Einschnitte 46 zu bringen. Das Drehen der Hebel in dieser
Richtung bewirkt, daß die Finger mit den vertikalen Schlitzen
zusammenwirken, um den Versteifungsrahmen 30 von den Steck
verbindern 31 wegzubewegen, um die Eingangs-/Ausgangsstifte
von ihnen zu lösen. Diese Bewegung bringt die Hebel auch in
die erhöhte Lage, in der die Verriegelungsfinger 43 aus den
vertikalen Schlitzen 49 und 51 heraus- und in die horizontalen
Schlitze 48 und 50 des Versteifungsrahmens 30 hineinbewegt
werden, wie das in Fig. 4 dargestellt ist. Der Versteifungs
rahmen ist nun entriegelt und die Grundplatte zweiter Art
und der Versteifungsrahmen können leicht von den Führungs
stiften 46 entfernt werden. Die gleiche Betätigung der Hebel
39 und 40 entriegelt die Grundkarte 24 zu deren Entfernung.
Das Rahmengehäuse 10 ist mit einer Öffnung 52 für den Zugriff
zu den Leiterplatten versehen und es ist bei 53 drehbar ge
lagert, um den Zugriff sowohl zu den Leiterplatten als auch
den Grundplatten zu erleichtern.
Die beschriebene Anordnung stellt eine vollständig integrierte
Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden von
elektronischen Bauelementen bei den niedrigst möglichen
Systemgesamtkosten dar. Das Hebelsystem ist als eine Montage
untergruppe in den Systemrahmen eingegliedert, wo es höchst
kosteneffektiv ist. Die Grundplatten zweiter Art werden
zwangsläufig und ohne Fehler montiert durch Aufsitzen auf
die Führungsstifte und mit Hilfe von Hebelwirkung. Ein
wichtiges Merkmal des vorliegenden Hebelsystems besteht
darin, daß es einen mechanischen Vorteil bietet, durch den
es in der Lage ist, Kontaktkräfte der Federkontakte von über
45 kg zu überwinden, was beim Einsetzen und Herausnehmen
der Grundplatten erforderlich ist. Außerdem erlaubt es das
Entfernen und Ersetzen von Grundplatten innerhalb einer
Minute anstelle der früher erforderlichen Zeit von einer
Stunde. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt die Ver
wendung von zwei Grundplatten zweiter Art. Es können jedoch
mehr als zwei Grundplatten zweiter Art montiert werden, um
eine größere Anordnung zur Halterung und zum elektrischen
Verbinden von elektronischen Bauelementen herzustellen.
Claims (5)
1. Anordnung zur Halterung und zum elektrischen Verbinden
von elektronischen Bauelementen wie monolithisch inte
grierte Halbleiterschaltungen, die sich zum Teil auf
Leiterplatten (13) befinden, die ihrerseits senkrecht
auf eine mit Steckerstiften versehene Grundplatte (12)
erster Art aufsteckbar sind, und wobei mit Steckerstif
ten versehene Grundplatten zweiter Art hinter der
Grundplatte erster Art angeordnet und mit ihr kontaktier
bar sind,
gekennzeichnet durch
- a) von jeweils zwei rückseitig an der Grundplatte erster Art befestigten Halterungen (22; Fig. 1) aufgenommene und mit steckbaren Kontaktfedern (19; Fig. 2) ver sehene Kleinleiterplatten (18), die zusammen mit ihren Halterungen Steckverbinder (17) bilden, über die die in parallelen Ebenen zueinander angeordneten Grund platten miteinander verbindbar sind,
- b) eine Hebelvorrichtung (39, 40, 41, 42) zur Überwindung der Federkontaktkraft beim Einstecken bzw. Herausziehen der Kontaktstifte einer Grundplatte zweiter Art in die bzw. aus den Kontaktfedern der Steckverbinder, die beid seits jeder Grundplatte zweiter Art je einen drehbaren und mit seiner Schwenkachse parallel zu den senkrechten Seitenkanten der von jeweils einem Versteifungsrahmen getragenen Grundplatten zweiter Art gelagerten Hebel aufweist, dessen Verriegelungsfinger (43) mit dem Ver steifungsrahmen (25, 30) in Eingriff bringbar sind, und
- c) eine in der Hebellagerung (36) vorgesehene Arretiervor richtung (47) zum Arretieren der Hebel, um die Stecker stifte auf den Grundplatten in Kontakt mit den Feder kontakten der Steckverbinder zu halten.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) eine Grundplatte erster Art in einem Rahmengehäuse (11) befestigt ist,
- b) Führungsstifte (26) auf den Halterungen für die Steck verbinder angebracht sind, die es ermöglichen, die Grundplatten zweiter Art in unmittelbare Nähe zu den auf die Unterseite der Grundplatte erster Art aufge steckten Steckverbinder zu bringen,
- c) längs jedes Versteifungsrahmens ein Paar von senk recht und drehbar am Rahmengehäuse gelagerten Hebeln angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebel auch in vertikaler Richtung beweglich sind
und mindestens ein vertikaler Schlitz an jeder senkrechten
Seitenkante des Versteifungsrahmens vorgesehen ist und
jeder Hebel mindestens einen hakenförmigen Verriegelungs
finger (43) aufweist und so über einen horizontalen Arm
(45) betätigbar ist, daß der Verriegelungsfinger in den
vertikalen Schlitzen ruht und ein Hebelpaar den Verstei
fungsrahmen und die Grundplatte zweiter Art so bewegen,
daß ihre Steckerstifte mit den Federkontakten der Steck
verbinder verbunden oder davon getrennt werden.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Hebel im unteren Teil eine Feder (44) aufweist,
die den Hebel nach oben drückt und daß die Arretiervor
richtung von am Rahmengehäuse befestigten Blöcken (36)
gebildet wird, die Einschnitte (46, 47) aufweisen, in
denen die Arme der Hebel ruhen und diese verriegeln.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder vertikale Schlitz im Versteifungsrahmen mit
einem darüber befindlichen horizontalen Schlitz (48, 50) in Ver
bindung steht, in dem sich der vorspringende Finger des
Hebels befindet, wenn der Versteifungsrahmen sich in un
mittelbarer Nähe zu den Steckverbindern befindet und aus
dem heraus er in den vertikalen Schlitz bei einer Ab
wärtsbewegung des Hebels gelangt, während der Arm des
Hebels von einem Einschnitt der die Arretiervorrichtung
bildenden Blöcke aufgenommen wird.
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