DE2920943A1

DE2920943A1 - Steckverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE2920943A1
Application number: DE19792920943
Authority: DE
Inventors: Steven L Grovender
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1979-11-29
Also published as: FR2427029B1; JPS54153570A; GB2021878B; DE7915004U1; FR2427029A1; GB2021878A; CA1116708A; JPS6225262B2; DE2920943C2

Description

M 4082, _Λ

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Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul,

Minnesota, Y.St.A.

St e ckv erbindung s anordnung

Die Erfindung "betrifft eine Steckverbindungsanordnung zum Verbinden leiterloser Großintegrationsschaltungsvorrichtungen (LSI-Vorrichtungen) mit einer Leiterplatte oder anderen Abschlußeinrichtungen, die einen Keramikträger, einen verbleiten Sockel und ein Abdeckelement aufweist. Kontakt wird zwischen den Anschlußfeldern auf dem leiterlosen LSI-Träger und einer Leiterplatte über von dem verbleiten Sockel getragene Kontaktelemente hergestellt.

Halbleiter und gedruckte Schaltungen haben die elektronische

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Industrie stark geprägt. Das Anwachsen der Schaltkreisdichte in elektronischen Vorrichtungen hat die Forderung nach engeren Anschlüssen und Kontaktmustern verstärkt. Entwicklungen in der LSI-Technologie machen es möglich, elektronische Schaltungsanordnungen mit einer solchen Schaltkreisdichte herzustellen,

daß ein einziges Chip zwischen 20 000 und 50 000 Transistoren aufweist.

■ Vor ein paar Jahren kam das dual-in-line-Bauelelement (DIP-

; -Bauelement) in der elektronischen Industrie groß auf. Ausführungen "bis zu 64 Leitern wurden verwendet, jedoch wiesen die gängigsten Größen 40 Kontaktstifte oder weniger auf. Die gesteigerte Leistungsfähigkeit der LSI-Technologie und das

^! damit verbundene Anwachsen von Systemkomplexen hat die Forderung nach Bauelementen mit mehr als 40 Steckerstiften verstärkt. Die DIP-Bauelemente weisen einen Hauptteil auf, der die integrierte Schaltung einfaßt und zwei parallele Leiterreihen oder Schaltungszweige aufweist, die auf beiden Seiten des Hauptteils abgehen.

Das Anbringen von DZP-Bauelementen auf einer Leiterplatte erfolgte herkömmlicherweise durch Verlöten der Schenkel unmittel-j

bar an der Leiterplatte oder durch Einstecken in den Sockel, der seinerseits an der Leiterplatte schaltgerecht angelötet wurde. Während durch Verlöten sehr zuverlässigen, gasdichte, elektrische Verbindungen herstellbar sind, ist der Zusammenbau

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und das Entfernen des Bauelementes infolge der notwendigerweise aufzubringenden Wärme schwierig. Die Wärme, die zur Bildung einer Lötverbindung notwendig ist, wird schnell über die Leiter in das die integrierte Schaltung aufweisenden Bauelement abgeleitet, was ein Überhitzen bewirken kann. Eine Überhitzung bringt die Gefahr von Rissen in der Glasdichtung sowie einer Beschädigung der integrierten Schaltung mit sich. Durch die Hitze kann die Leiterplatte auch gekrümmt werden und/oder eine Schichttrennung der Leiterplatte auftreten. Die Wärmezufuhr ist unter Produktionsbedingungen beim Zusammenbau der Leiterplatte verhältnismäßig leicht regelbar. Jedoch werden häufig viele kostbare Elemente und Verdrahtungen der Leiterplatte bei Verwendung übermäßiger Hitze bei der Installation zerstört.

Ein anderes Bauelement ist der der leiterlose Träger, der eine ; Anzahl Vorteile gegenüber dem herkömmlichen DIP-Bauelement aufweist. Zunächst sind keine Schenkel vorgesehen, was die \ Anfangskosten senkt und eine höhere Ausnutzung gewährleistet. I Weiterhin sind leiterlose Träger beträchtlich kleiner als äqui-| valente DIP-Bauelemente, wodurch größere Schaltkreisdichten und kürzere Leiterlängen möglich werden.

Genau wie bei DIP-Bauelementen ist ein Ablöten eines leiterlosen Trägers auf der Installationsseite sehr unerwünscht. Infolge des Problems der Auswechslung bei Lötverbindungen sind |

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verschiedene Arten ausbaubarer Steckverbinder entwickelt worden, die die Anwendung von Wärme bei der Herstellung elektrischer Verbindungen nicht erforderlich machen. Bei diesen Steckverbindern werden Druckkontakte zur Herstellung elektrischer Verbindungen verwendet.

Im allgemeinen erfordern Steckverbinder, die lötmäßig in Stellung gebracht werden, Lötmittelleiter oder Schenkel für den Stecker und minimale Kontaktmitten von ungefähr 0,1 inch (2,54- mm), um ein Überbrücken benachbarter Anschlußfelder der Leiterplatte durch das Lötmittel zu verhindern. Anschlußfelder auf den Träger können entweder entlang der Kante und des Oberoder Unterteils ausgebildet werden. In allen Fällen wird jedoch eine steckmäßige Verbindung durch Drücken der einzelnen Metallkontakte auf die Anschlußfelder auf dem Träger hergestellt. Die Notwendigkeit der einzelnen Metallkontakte bedeutet, daß der Steckverbinder unvermeidbar groß sein muß, um zwecks Gewährleistung einer guten elektrischen Verbindung eine angemessene Federkraft aufzubringen. Diese Bedingungen erfordern außerdem ein genaues Ausstanzen und Anordnen und

erhöliien die Kosten.

Andere im Zusammenhang mit DIP-Bauelementen zu berücksichtigende Probleme sind ein verhältnismäßig hoher Wärmeübergangswiderstand, eine verhältnismäßig hohe Kapazität von Steckstift zu Steckstift und ein verhältnismäßig hoher Leiterwiderstand

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infolge der großen Leiterlängen insbesondere bei DIP-Bauelementen mit einer großen Anzahl Steckstiften.

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindungsanordnung für leiterlose LSI-Vorrichtungen und weist einen leiterlosen Keramikträger, einen verbleiten Sockel und ein Abdeckelement auf. Der leiterlose Keramikträger dient als Schutzgehäuse für die LSI-Vorrichtung und bei der Herstellung der Schaltverbindung zwischen der LSI-Vorrichtung und dem Träger. Der verbleite Sockel verbindet die Anschlußfelder auf dem leiterlosen Träger mit der Leiterplatte über in den verbleiten Sockel eingefaßte Kontaktelemente. Das Abdeckelement hält den leiterlosen Träger in Stellung und führt die Wärme ab, die durch die LSI- -Vorrichtung in dem Träger erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Steckverbindungsanordnung wird nunmehr ausführlich an Hand der Zeichnungen erläutert. In letzteren sind:

Pig. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Steckverbindungsanordnung,

Pig. 2 eine schnittmäßige Endansicht der erfindungsgemäßen Steckverbindungsanordnung,

Pig. 3 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Kon-

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taktelementes der erfindungsgemäßen Steckverbindungsanordnung und

Fig. 4 eine vergrößerte Grundrißansicht eines Teils eines leiterlosen Keramikträgers der erfindungsgemäßen Steckverbindungsanordnung.

Der leiterlose Keramikträger 11 ist im allgemeinen aus herkömmlichen Materialien hergestellt und herkömmlich konstruiert, jedoch mit folgenden Ausnahmen: (1) die Größe der S¹Iachenbereiche; denn der Träger 11 ermöglicht eine Reduzierung der Leiterplattenfläche um ungefähr 40% verglichen mit herkömmlichen DIP-Bauelementen. Die (2) Ausnahme ist der Kontaktanschlußfeldaufbau, denn die doppelte Anzahl Kontaktanschlußfelder 13 ist auf dem gleichen Raum vorgesehen. Die (3) Ausnahme betrifft die Chip-Kapazität. Der Hohlraum 12 in einem 64 Stifte aufweisenden Bauelement ist verhältnismäßig groß bemessen, und zwar 10,11 χ 10,16 mm bei einer Tiefe von 0,635 mm. Der Träger vermag folglich große LSI-Chips aufzunehmen.

Der Träger 11 ist aus irgendeiner Keramik hoher Qualität hergestellt, wie er bei der Herstellung von DU- Bauelementen Verwendung findet. Der Träger weist hohe mechanische Pestigkeitseigenschaften auf, die teilweise durch die Verringerung der Gesamtlänge erzielt werden. Ein Träger 11 mit einer 64 Stifte aufweisenden Konfiguration weist Nennmaße von 41,9 x

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25,4 χ 2,159 hue auf (Dicke) oder ungefähr 50% der Größe eines vergleichbaren DIP-Bauelementes mit 64 Stiften. Die erhöhte . mechanische Festigkeit hat eine viel höhere Ausbeute für den ! Hersteller von Halbleitern zur Folge, insofern, als weniger ! Anordnungen auf Grund von Handhabungen und Nachprüfung beschädigt werden. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, daß keine Leiter vorhanden sind, die gebogen oder während der Handhabung oder Prüfung beschädigt werden können. Bei einem Aufbau mit 64 Stiften weist der Träger 32 Kontaktanschlußfelder 13 in zwei versetzten Reihen entlang der Kante jeder Seite einer Oberfläche auf, wobei der Mittenabstand 1,27 mm ist. Die ein- ; zelnen Kontaktanschlußfelder 13 in jeder Reihe haben jedoch _; einen Mittenabstand von 2,54 mm. Auf der anderen Oberfläche '

■" ■ . - " ί

läuft jede der Spuren der 32 Kontaktanschlußfelder von der an- !

deren Oberfläche ebenfalls entlang der Kanten in einem Meß- ^: fühlerkontakt 14 aus. Die Meßfühlerkontakte 14 entlang jeder Kante sind in einer einzigen Reihe angeordnet und weisen einen Mittenabstand von 1,2? mm auf.

Der Träger 11 weist auch Rasteröffnungen 15, 16 auf, die jeweils zwecks Abtastung unterschiedlich gestaltet sind, so daß der Träger 11 stets exakt in den Sockel 20 einsetzbar ist. Die

^: Enden des Trägers 11 weisen Kerben 17, 18 auf, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in ihrer Form geringfügig voneinander

ι abweichen. Der mit Blei ausgekleidete Leitersockel 20 weist ein Bodenelement 21 und ein Abdeckelement 30 auf. Das Boden-

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element 21 ist rechteckig und aus einem Isoliermaterial ausgebildet und weist zwei Reihen versetzter Hohlräume 22 entlang jeder Langskante mit einem Mittenabstand von 1,27 mm auf, wobei der Mittenabstand der einzelnen Hohlräume jeder Reihe 2,54 mm beträgt. Ein Paar Rasteröffnungen 23 ist in dem Bodenelement 21 ausgebildet und ihre Form und Lage entspricht der der Rasteröffnungen 15 und 16 in dem Träger 11. Die Enden des Bodenelementes 21 sind jeweils zentrisch rechteckförmig ausgeschnitten, wodurch verzahnte Kanten 25 gebildet werden. Die Unterseite der Kanten 25 ist geringfügig unter schnitt en, so daß die Kanten eine geringere Dicke als der Rest des Bauelementes ; aufweist. Der zentrische Teil dieser Kanten 25 ist ferner recht- ! eckförmig zwecks Bildung von Kerben 26 ausgeschnitten. Der ι zentrische Teil der Uhterfläche des Bodenelementes 21 ist in einem rechteckigen Muster 27 ausgeschnitten, wobei jedoch Stege gebildet sind, die die umgebende ühterfläche um die Rasteröffnungen herum verbinden. An den Ecken und auf den Stegen sind in Nähe der Rasteröffnungen 23 kleine Höcker 28 angeordnet,

die den Stecker 10 von der Leiterplatte auf Abstand halten. Das obere Element 30 ist auch rechteckig und aus einem Isoliermaterial geformt und weist zwei versetzte Reihen Hohlräume 31 ' entlang jeder Längskante mit einem Mittenabstand von 1,27 mm auf. Die Hohlräume 31 sind etwas größer als die Hohlräume 22. Endwände 32 sind benachbart vorgesehen und bilden eine Aussparung 33 für den Keramikträger 11. Ein Paar Einstellbolzen 34, 35 ist auf jeder Oberfläche des Oberteils 30 vorgesehen

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und ihre Form waä. iage entspricht der Form tineU Itage der Baster öffnungen 15* 16 i^ dem träger· Ii isnd 25 i*L dem Bodeaelem.eii.-fe 2

Bie Enden des oberem Elementes 50 UEJLt den Endwanden 55 sind zentrisch reciEfcecfcis a-EESgescimifetea enfespreeliencL dem ges. des ATaascfonltrfcs ia dem Bodenelemeuit; 21i zwecks Bxlöimg zaliriifeeif Eaa-feert 56- Bea? zen-fe^isclte Seil dieser Eanteen. 56 ist ferner redb-feeckig esa&h. eufespreciiend dem Aiisscimi-fet· in dem BodeHelemeBi|2i zwecks Bildtmg von. Eerben 5^7 soisgesclmi-b-feen« Bas oiiere Blemeiffe JO weisfe ferner eine zenfeeisene Öffnang 38 auf» die eine Äfedeckdieiffcong i9 atif dem träger Ui acifninmi-fe, die die ItSl-¥orricMmng in dem Honlraiim 12 afedicirfeet.. Sien in üangs— ricMnung erstreckende Htarfcen 59 liegen inrfeer den Hohlratimen 5i in der unteren Ofeerflacke des oberen. Elementes $Q_r wie aus Eig. 2 hertforgents tind neiimen Eointaktelemente 40 auf«

Bie Kontaktelemente 40 sind mit einem Schnittwerkzeug aus einer dünnen flachen Platte aus elastischem Metall,, wie z.B. einer federharten Kiaipfer-lfickel-Legierung 725» i&i-t einer nominellen Dicke von 0,127 mm hergestellt und weisen für gewöhnlich einen leitenden Überzug* wie z.B. mit einer 24 K Soldplattierung über einer Hüekelzwischenschicht auf» wobei die öoldverkleidung eine Dicke von ungefähr 0,00076 mm aufweist und im Eontaktbereieh 41 des Kontaktelementes 40 vorgesehen ist, der Eontakt mit dem Eontaktelement 13 des Trägers 11 herstellt.

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Wie deutlich aus Fig. 3 hervorgeht, weist das Kontaktelement 40 einen im allgemeinen IT-f örmigen Schenkel teil 42 auf, der durch Biegen des flachen Hauptteils ungefähr in rechten Winkeln gebildet ist. Das Ende des Schenkelteils 42 ist im spitzen Winkel zwecks Bildung einer Spitze abgeschnitten. An seinem oberen Ende weist der Schenkel 42 ein Paar Verriegelungslaschen 43 auf, die mit den Wänden der Hohlräume in Eingriff bringbar sind« Das obere Ende des Schenkels 42 läuft in einem Paar Leisten aus» die den Schenkel 42 versteifen.

Der zentrische Tteil 45 des Kontakteiementes 40 ist mit dem Schenkelteil 42 im rechten Winkel an einem Ende verbunden. Das andere Ende des zentrischen Teils ist C-förmig ausgebildet und mit einem Federschienenelement 46 verbunden, das parallel zu dem zentrischen leil 45 angeordnet ist« Das Federschienenelement 46: ist im rechten Winkel mit der Kontaktfläche 41 verbunden,, die J-förmig ausgebildet ist.

Bei einer speziellen» dargestellten Ausführungsform wird die oben beschriebene Metallplatte verwendet. Hier betragen die Gesamtlänge des Eontaktelementes 40 10,795 mm und. die Gesamtbreite 0,762 mm. Die Länge des Schenkelteils 42 ist 7,62 mm, wobei die Schenkel der U-Form 0,381 mm Länge aufweisen. Der zentrische Teil 45 ist 3*175 mm lang und die Höhe des 0's beträgt 1,27 mm« Das Federschienenelement ist 2,032 mm lang und der Schenkel der J-förmigen Kontaktfläche ist 1,905 mm lang,

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wobei der gebogene Teil, der die G-oldplattierung aufweist 0,762 χ 0,889 nim in den Abmessungen ist.

Wie deutlich, aus Fig. 3 hervorgeht, werden die Kontaktelemente 4-0 nicht vollständig aus dem Plattenmaterial bei dem lOrmvorgang entfernt. Stattdessen bleibt ein Teil des Plattenmaterials 47, aus dem die Eontaktelemente ausgeschnitten worden sind, an der Verbindungsstelle des zentrischen Teils 45 und ;

des Federschienenelementes 46 befestigt, so daß die Eontakt- S

elemente untereinander in Streifenform verbunden sind. Die ]

! Platte 47 kann während des Schneidvorgangs mit dem Messer ent- : lang der Verbindungslinien 48 eingekerbt werden, so daß die | Eontaktelemente 40 leicht von einander auf Wunsch zu einzelnen Elementen abgetrennt werden können.

Das Abdeckelement 50 ist rechteckig ausgebildet, weist eine Länge auf, die im wesentlichen gleich der Länge des Trägers 11 ist, und ist ausreichend eng, um einen elektrischen Kontakt mit den Reihen der Meßfühlerkontakten 14 auf der Oberfläche des Trägers 11 zu verhindern, die, wie bereits ausgeführt, in einer einzigen Reihe entlang jeder Längskante angeordnet sind. Das Abdeckelement ist aus einer Kupferlegierung hergestellt und weist Eigenschaften sehr hoher Wärmeleitfähigkeit auf. Vorzugsweise ist das Abdeckelement 50 federhart und weist einen wärmeleitenden Oberflächenüberzug, wie ä.B. einen Nickelbelag, auf. Die obere Fläche des Abdeckelementes 50 ist

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in drei annähernd gleiche Teile 51 » 52 und 53 eingeteilt. Der zentrische Teil 52 ist im wesentlichen flach, so daß ein inniger Kontakt mit der Oberfläche des Trägers 11 unmittelbar über dem darin enthaltenen LSI-Chip hergestellt werden kann. Der zentrische Teil 52 weist eine sich in Längsrichtung erstreckende Rippe 54- nahe und entlang jeder seiner Außenkanten auf, wodurch dem Abdeckelement 50 Festigkeit und Steifigkeit verliehen wird.

Jeder der Außenendteile 51 und 53 des Abdeckelementes 50 ist geringfügig winklig nach außen und oben an seiner Verbindungsstelle mit dem zentrischen Teil 52 gebogen. Eine Vielzahl querverlaufender Nuten 55 ist in jedem Endteil 51» 53 vorgesehen.

Von dem Außenende jedes Endteils 51» 53 erstreckt sich eine Endwand 56 herab, die eine Länge, die gleich der gemeinsamen Dicke von Träger 11 und Sockel 20 minus die Tiefe des Unterschnitts entlang des Bodens der Kante 25 ist, sowie eine Breite aufweist, die gleich der Breite der gezahnten Kanten 25 und 26 ist. Eine zentrische, rechteckige Öffnung 57 ist an der Verbindungsstelle jedes Endteils 51» 53 mit den herabhängenden Endwänden 56 entsprechend der Größe und Lage der Ausschnitte in den Kanten 25 und 36 ausgeschnitten. Eine nach innen gedrehte Lippe 58 ist an dem freien Ende jeder Endwand befestigt.

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Die Steckverbindungsanordnung gemäß der Erfindung wird zusammengebaut, indem zuerst das Ghip in dem Holilraum 12 des Trägers 11 in herköimnlicher Weise angebracht wird« Drahtver- : bindungen werden dann von dem Chip zu den Kontaktpunkten ent- ; lang des Umfangs des Hohlraums 12 in herkömmlicher Weise hergestellt, worauf eine Abdeckungsdichtung 19 befestigt wird. . Der leiterlose Sockel 20 wird zusammengebaut, indem zuerst ein Streifen von miteinander verbunden Kontaktelementen 40 in die Hohlräume 22 in dem Bodenelement 21 eingesetzt wird. Hierauf werden die Kontaktelemente 40 fest in die Hohlräume 22 eingepaßt. Der Verbindungsstreifen des Plattenmaterials 47 wird dann, entlang der Linien 48 abgebrochen, wobei ein einzelnes Kontaktelement 40 in jedem Hohlraum 22 verbleibt. Das obere Element 30 wird dann mit dem Bodenelement 21 zusammengebaut, wobei die Einstellbolzen 34 und 35 und die komplementär ausgebildeten Hasteröffnungen 23 eine geeignete Ausrich- '. tung des oberen Elementes 30 auf dem Bodenelement 21 gewähr- ! leisten. Bei diesem Zusammenbauen werden der zentrische Teil 45 und das Federschienenelement 46 der Kontaktelemente 40 in den sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 39 in dem oberen Element 30 aufgenommen und der J-förmige Kontaktbereich 41 ragt durch die Hohlräume 31 vor, wie deutlich aus Jig. 2 hervorgeht. Die beiden Teile des Sockels 20 können miteinander durch Ultraschall, durch Heißverschweißen oder durch einen geeigneten Klebstoff abgedichtet werden.

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Der in dieser Weise zusammengebaute Sockel 20 wird auf der nicht dargestellten Leiterplatte angeordnet, Wobei die Schenkelteile 42 durch die Öffnungen in der Leiterplatte vorragen, die dann wellenmäßig in herkömmlicher Weise verlötet werden. Hervorzuheben ist, daß der Sockel 20 mechanisch mittels der gestaffelten Anordnung der Schenkelteile 42 in den Hohlräumen 22 und des Lochmusters der Leiterplatte derart verkeilt ist, daß er sicher in die Leiterplatte einsetzbar ist. Nachdem die Leiterplatte gereinigt worden ist, wird der leiterlose Kera-

mikträger 11 in der Aussparung 33 angeordnet, wobei der Hohlraum 12 nach unten gewandt ist, wie aus i*ig. 1 und 2 hervor-

j geht. Wiederum sorgen die Einstellbolzen 34 und 35 und die Hasteröffnungen 15 und 16 dafür, daß der Träger 11 nur in der ₍ geeigneten Ausrichtung in dem Sockel 20 einsetzbar ist. Schließ-jlich wird das Abdeckelement 50 über dem Träger 11 angeordnet und auf den Sockel schnappmäßig aufgebracht, wobei die Endwände 56 in den rechteckigen Ausschnitten in dem oberen Element 30 eingepaßt werden und das Bodenelement 21 mit der einwärt sgedreht en Lippe 58 mit dem ausgeschnittenen Teil entlang der ühterflache der Kante 25 in Eingriff kommt. Spannung wird ! zwischen der nach innen gedrehten Lippe 58 und der Kante 25 durch die nach oben gebogenen Endteile 51 und 53 des Abdeckelementes 50 aufrechterhalten. Der Träger 11 wird folglich fest nach unten in die Aussparung 33 gepreßt und die Kontaktanschlußfelder 13 werden auf die vorragenden, J-förmigen Kontaktflächen 41 der Kontaktelemente 40 gepreßt. Elektrische

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Verbindung wird hergestellt, wenn die J-förmige Kontaktfläche 41 des Kontakt element es 40 gegen das Kontaktanschlußfeld 13 auf dem Träger 11 schleift. Der Schleifkontakt wird verstärkt und durch die Wirkung des Federschienenelementes 46 aufrechterhalten, die auch eine elektrische Trennung der Kontaktfläche 41 der benachbarten Kontakt elemente 40 durch eine Biegewirkung auf den Kontakt mit dem Kontaktanschlußfeld 13 bewirkt. Gesehen von links in Fig. 2 würde das Kontaktelement 40, das zum Betrachter am nächsten liegt, nach rechts gebogen werden und das vom Betrachter am entferntesten gelegene Kontaktelement würde nach links gebogen werden. Die Hohlräume 31 in. dem oberen Element 30 sind etwas größer ausgelegt zwecks Anpassung an die Biegewirkung der J-förmigen Kontaktfläche 41. Die elektrische Verbindung wird auch durch die Goldplattierung auf der Kontaktfläche erhöht. Wenn der Träger zwecks Untersuchung, Fehlerbeseitigung, Instandhaltung oder aus anderen Gründen von dem Sockel 20 entfernt werden soll, wird eine Schraubenzieherklinge senkrecht in die öffnung 57 in cLem Abdeckelement 50 sowie in die ausgerichteten Kerben 26 undj27 eingesetzt. Durch einen leichten Druck nach außen gegen die Endwand 56 kommt die nach innen gedrehte Lippe 58 mit der Kante 25 außer Eingriff. Das Abdeckelement 58 kann dann hochgehoben und der Träger 11 entfernt werden.

Die erfindungsgemäße Steckverbindungsanordnung ermöglicht ein Bauelement mit einer großen Anzahl an Stiften, so daß die Vor-

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teile der LSI-Technologie ohne eine Vergrößerung der mechanischen Größe des Bauelementes wahrgenommen werden können. Die erfindungsgemäße Steckverbindungsanordnung ist ungefähr um 60 % kleiner als ein vergleichbares DIP-Bauelement.

Die elektrische Leistungsfähigkeit eines elektronischen Bauelementes wird durch die Größe und Geometrie beeinflußt.

Die Geometrie des Bauelementes bestimmt die Spurlängen und die Gleichförmigkeit der Spurbreiten. Der Leitungswiderstand und die Zwischenleiterkapazität werden unmittelbar beeinflußt, können aber infolge der unterschiedlichen Spurlängen differieren. So ist z.B. die längste Spur eines typischen, 64 Leiter aufweisenden DIP-Bauelementes über sechsmal so lang wie die entsprechende Spur eines leiterlosen Trägers. Das Verhältnis der längsten zur kürzesten Spur auf einem 64 Leiter aufweisenden DIP-Bauelement ist 7*1» während das Verhältnis 5:1 für den erfindungsgemäßen, leiterlosen Träger ist. Diese ungleichmäßigen Spurlängen und elektrischen Bahnen der DIP- -Bauelemente begrenzen ernsthaft einen effektiven Einsatz letzterer bei Anwendungen, die eine große Leistungsfähigkeit erfordern. Im allgemeinen haben kürzere Spurlängen einen geringeren Widerstand und eine geringere Zwischenleiterkapazität zur Folge, was schnellere Schaltzeiten und eine verbesserte Gesamtleistungsfähigkeit ermöglicht. Der maximale Leiterwiderstand der Leiter der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung

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"beträgt 0,3 Ohm und die maximale Zwischenleiterkapazität ist kleiner als pP. Die Vergleichswerte eines vergleichbaren DIP- -Bauelementes sind 1,1 Ohm für den Widerstand und 6,6 pi¹ für die Kapazität.

Bislang hat sich bei Bauelementen mit einer großen Zahl an Stiften, besonders bei DIP-Bauelementen, die Kraft als nachteilig erwiesen, die zum Einsetzen oder Entfernen des Bauelementes in bzw. aus dem Sockel erforderlich ist. Das Bauelement konnte folglich nur im begrenzten Maße eingesetzt werden, bevor eine dauernde Beschädigung auftrat. Die erfindungsgemäße Anordnung erfordert weder eine Kraft zum Einsetzen noch, zum Herausziehen, so daß das Bauelement sicher sehr häufig in den Sockel eingesetzt und aus ihm entfernt werden kann.

Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß der leiterlose Chip- . -Träger gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung Kontakt mit den Kontaktelementen an der Unterseite herstellt und daß ein Satz

Meßfühlerkontakte an der gegenüberliegenden Seite oder der j

oberen Fläche des Trägers vorgesehen ist. Diese Anordnung \ macht es möglich, unmittelbare elektrische Messungen an jedem j Kontaktpunkt vorzunehmen, während das Chip sich in Betriebs- ! stellung befindet, sowie eine wertvolle Diagnose durchzuführen und für ein Wartungswerkzeug zu sorgen. !

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Das Abdeckelement 50 dient zum sicheren Halten des leiterlosen Chip-Trägers 11 in engem elektrischen Eontakt im Sockel 20 sowie als Ableitelement für die Wärme durch das Material des Abdeckelementes, das in engem Kontakt mit der Oberfläche des (Prägers 11 steht. Die Wärmeableitung kann auch z.B. durch Vorsehen von Kühlrippen usw. auf dem zentrischen Teil 52 des Abdeckelementes 50 erhöht werden. Der thermische Widerstand der erfindunssgemäßen Steckverbindungsanordnung ist 35°C V^ro Watt, was bei Berücksichtigung der von der Anordnung eingenommenen reduzierten Leiterplattenfläche extrem gering ist.

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Leerseite

Claims

BERLIN 33 8MÜNCHEN80

PaT_AtT;;^a _g ^SRu" Dr. RUSCHKE & PARTNER

^fäi'-'"⁹· PATENTANWÄLTE

Tel. (030)8 26 38 95/8 26 4481 BERLIN-MÜNCHEN Tel. (039) 98 03 24 / 98 72

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Quadratur Berlin Quadratur München

TELEX: 183786 TELEX: 522767

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Patentansprüche

( 1.J Steckverbindungsanordnung zum Verbinden leiterloser Großintegrationssehaltungsvorrichtungen (LSI-Yorrichtungen) mit einer Leiterplatte, einem leiterlosen Keramikträger reduzierter Größe mit einer großen Anzahl von Stiften, einem bleiverkleideten Sockel, in dem Eontaktelemente eingefaßt sind und mit einem Abdeckelement, dadurch gekennzeichnet, daß der leiterlose Keramikträger (11) langgestreckt ist und im engen Abstand zueinander angeordnete Kontaktanschlußfelder (13) auf einer Oberfläche in versetzten Reihen entlang seiner Längskanten aufweist, die sich auf der anderen Seite als Meßfühlerpunkte in einer einzigen Reihe entlang der Längskanten wiederholen, daß der Sockel (20) in Eingriff stehende, langgestreckte, obere und untere Elemente (21 u. 30) aufweist, die die Kontaktelemente (40) einfassen, daß das obere Element (30) eine Aussparung zwecks Aufnahme des leiterlosen Keramikträgers (11) aufweist, wobei die

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Hohlräume in Ausrichtung mit den Kontaktanschlußfeldern (13) auf dem leiterlosen Keramikträger (11) sind und in Längsrichtung Nuten in einer Oberfläche zwecks Aufnahme des zentrischen Teils der Kontaktelemente (40) vorgesehen sind, daß das untere Element (21) Hohlräume aufweist, die in Ausrichtung mit den entsprechenden Hohlräumen in dem oberen Teil (30) zum Einsetzen der Kontaktelemente (40) darin sind, daß die Kont akt elemente (40) einen Schenkelteil, einen zentrischen Teil, der an einem Ende mit dem Schenkelteil und am anderen Ende mit einem lederschienenelement verbunden ist, und einen mit letzterem verbunden Kontaktbereich aufweist, durch den ein Schleifkontakt mit den Kontaktanschlußfeldern (13) auf den Träger (11) herstellbar ist, und daß das Abdeckelement (30) langgestreckt ist und einen im wesentlichen flachen zentrischen Teil aufweist, der in engen Kontakt mit der unteren Fläche des leiterlosen Trägers (11) und Endteilen in Kontakt bringbar ist, die geringfügig nach außen wink-; lig und mit sich nach unten erstreckenden Endwänden verbunden sind und die an ihrem freien Ende eine nach innen gedrehte Lippe aufweisen, die mit einer Kante des unteren Elementes (21) zwecks Verriegelung des Abdeckelementes (30) mit dem Sockel (20) in Eingriff bringbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterwiderstand kleiner als 0,5 0hm ist.

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3. Anordnung nach. Anspruch. 1, daß die Zwischenleiterkapazität kleiner als 5 pF ist.
4·. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Leiter und Leiter auf dem leiterlosen Keramikträger (11) von Mitte zu Mitte 1,27 mm und der Abstand von Stift zu Stift im Sockel (20) 2,54· mm sind.
5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die • Kontaktelemente einen nach oben zu einer U-Form gebogenen Schenkel mit einer an seinem freien Ende befindlichen Fünrungsspitze aufweisen, wobei der Schenkelteil in die Öffnung in der Leiterplatte führbar ist und an dem anderen Ende eine Festhalteeinrichtung aufweist, daß ein flacher 0-förmiger Teil mit dem Schenkelteil verbunden ist, ein flaches Federschienenelement parallel zu dem zentrischen Teil, das an einem Ende mit letzterem verbunden ist, einen flachen, J-förmigen Eontaktbereich, der im rechten Winkel mit dem Federschienenelement verbunden ist, und einen gebogenen Teil des Kontaktbereiches der Kontaktelemente aufweist, die über die Oberfläche des oberen Elementes vorstehen und dazu derart koplanar sind, daß der elektrische Schleifkontakt mit dem Kontaktanschlußfeld gleichförmig bei Pressen des leiterlosen Keramikträgers (11) auf die koplanaren Kontaktbereiche herstellbar ist.

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6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die koplanaren Kontakfbereiche der Kontaktelemente von einander wegbewegbar beim Aufbringen von Druck von der Oberseite der koplanaren Kontaktbereiche sind, wodurch benachbarte Kontaktbereiche von einander elektrisch trennbar ihre koplanare ZueinanderOrdnung jedoch aufrechterhaltbar ist.
7· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeitseigenschaften gebildet ist und die von der LSI- -Vorrichtung erzeugte Wärme ableitet.
8. Anordnung nach Anspruch 1, daß die Kraft zum Einsetzen und Herausziehen des leiterlosen Keramikträgers in bzw. aus dem Sockel (20) gleich Null ist.

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