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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung betrifft ein Zwischtllv-erbindunysstück der im Oberbeqriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Speziell betrifft die Erfindung ein Zwischenverbindungsstück zur Herstellung
elektrischer Andruckkontakte, das durch eine verbesserte strukturelle Ausbildung
auch bei relativ geringen Kräften, mit denen die anzuschließenden elektrischen Kontakte
auf das Zwischenverbindungsstück aufdrückt werden, eine zuverlässige elektrische
Kontaktyabt ermöglicht.
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Zwischenverbindungsstücke, bei denen elektrische Anschlüsse und Kontakte
nach Art eines Klemmsteckers der einer Klemmverbindung unter einfachem Andruck hergestellt
werden, haben in jüngerer Zeit in den verschiedensten elektronischen Gei:ä'-tun
zunehmend Verwendung gefunden. So werden solche Andruckkontakte unter Verwendung
von Zwischenverbindigs stücken insbesondere in elektronischen Taschenrechnern und
elektroni;chen Uhren eingesetzt. Solche Zwischenverbindungsstücke dienen der herstellung
elektrischer Anschlüsse bzw. elektrischer Verbindingen zwischen zwei oder mehreren
elektronischen Schaltungsbaugruppen, beispielsweise dem Anschluß einer Flüssigkristallanzeige
mit dem auf einer Karte angeordneten Treiber für die Anzeigeeinheit. Solche unter
Andruck kontaktgebenden Zwischenverbindungsstdcke sind in Form länglicher Körper
bekannt, die senkrecht zu ihrer Längsachse elektrisch anisotrop leitfähig sind.
Wenn ein solches Zwischenverbindungsstück sandwichartig zwischen die Anschlußleisten
zweier elektronischer Baugruppen winter Andruck eingespannt wird, verbindet es die
beiden elektronischen Baugruppen miteinander entsprechend der Geometrie der Anschlußleisten.
Der elektrische Kontakt zwischen den Anschlußleisten der beiden Baugruppen erfolgt
dabei über das Zwischenverbindungsstück
Ein solches Zwischenverhindungsstück
ist beispielsweise aus US 3 998 513 Al bekannt. Dieses Zwischenverbindungsstück
besteht aus alternierenden Schichten eines elektrisch leitfähigen und eines elektrisch
isolierenden Elastomers, die unter Bildung einer zebraartigen Struktur fest und
gleichsam homogen miteinander verbunden sind. Zahlreiche Abwandlungen dieses Zwischenverbindungsstücks
mit den Juj schiedensten Prinzipien zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Kontaktbereiche
im Zwischenverbindungsstück sind bekannt. Bei allen diesen Abwandlungen des Zwischenverbindungsstücks
handelt es sich jedoch um langgestreckte Formkörper, die in Querrichtung elektrisch
leitfähige Abschnitte aufweisen, jedoch in Längsrichtung elektrisch isolieren (US
3 795 037 Al, US 3 998 512 Al und US 3 985 413 Al).
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Die ständige Miniaturisierung der elektronischen Geräte zwingt auch
zur weiteren Verkleinerung der Zaischenverbindungsstücke. Diese Verkleinerung der
Zwischenverbindungsstücke erfolgt dabei nicht nur hinsichtlich einer Verkürzung
ihrer Länge, sondern auch als Verkleinerung der Breite und Höhe des Zwischenverbindungsstücks.
Eine solche Miniaturisierung der aus gummielastischem Werkstoff bestehenden Zwischenverbindungsstücke
wirft jedoch zunehmend Montageprobleme auf. Zur Herstellung exakter Anschlüsse zwischen
zwei Baugruppen miniaturisierter elektronischer Geräte wird es zunehmend schwieriger,
die immer kleiner werdenden Zwischenverbindungsstücke zuverlässig in der richtigen
Lage einzusetzen.
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Außerdem werden von den Zwischenverbindungsstücken zunehmend geringere
Kontaktbreiten gefordert, um die Andruckkraft, mit der die Anschlußleisten der Baugruppen
auf die Zwischenverbindungsstücke gedrückt werden müssen, bei gleichbleibendem Kontaktdruck
verringern zu können. Um dieser Forderung nachzukommen, werden die Zwischenverbindungsstücke
zunehmend schmaler ausgelegt. Dies führt jedoch zunehmend dazu, daß
die
Zwischenverbindungsstücke beim Einsetzen zwischen zwei elektronische Baugruppen,
beispielsweise zwischen zwei Karten, nicht mehr zuverlässig frei aufrechtstehen,
sondern bei der Montage gehalten werden müssen. Um das freie Aufrechtstehen der
Zwischenkontaktstücke zu gewährleisten, ist daher einer weiteren Verringerung der
Breite des Zwischenkontaktstücks im Kontaktandruckbereich eine deutlich spLirbare
Grenze gesetzt. Zur Verringerung der Breite des Zwischenkontaktstücks im Xontaktbereich
muß dabei eine Verringerung der Höhe des Zwischenverbindungsstücks ausscheiden,
da durch die Struktur der miteinander zu verbindenden Schaltkreiskomponenten, beispielsweise
der beiden miteinander zu verbindenden Schaltkarten, ein Mindestabstand der anzuschlie-Benden
und miteinander zu verbindenden Anschlußleisten in der Höhe konstruktiv vorgegeben
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zwischenverbindungsstück
der eingangs genannten Art zur erstellung von Andruckkontakten zu schaffen, das
bei der Montage der elektronischen Gerne bequem und einfach zu handhaben und genau
auszurichten und zu placieren ist und auch bei spürbarer Verringerung der Breite
der Kontaktflächen, insbesondere bei spürbarer Verkleinerung des Verhältnisses Breite
zu Höhe des Zwischenverbindungsstücks, eine einwandfrei zuverlässige elektrische
Kontaktgabe gewährleistfe.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Zwischenverbindungsstück der eingangs
genannten Art geschaffen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Merkmale aufweist.
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Das Zwischenverbindungsstück der Erfindung weist also zwei Konstruktionsmerkmale
auf, nämlich (a) eine langgestreckte Kontaktleiste und (b) zumindest ein Stützelement,
das an der Kontaktleiste befestigt ist und zumindest im wesentlichen senkrecht zur
Längsrichtung der Kontaktleiste absteht.
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Der als I'Kontaktlei,te" bezeichnete Abschnitt oder Teil des Zwischenverbindungsstücks
ist ein elektrisch anisotrop leitfähiger langgestreckter Formkörper, der in Querrichtung,
also zumindest im wesentlichen senkrIlt zur Längsachse, elektrisch leitfähige Bereiche
alternierend mit elektrisch isolierenden Bereichen aufweist, während er in Längsrichtung
elektrisch isoliert. Das Stützelement, das an der Kontaktleiste befestigt ist und
im wesentlichen senkrecht zu deren Längsachse vorspringt, besteht aus einem elektrisch
isolierenden Werkstoff.
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Die die anisotrope elektrische Leitfähigkeit zur Verfügung stellende
langgestreckte Kontaktleiste des Zwischenverbindungsstücks besteht vorzugsweise
aus einem gummielastischen Werkstoff. Das mit der Kontaktleiste verbundene Stützglied
erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Kontaktleiste und hat etwa
die Form eines Steges oder l'lügels, der an der Kontaktleiste befestigt ist.
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Durch das Anformen eines Stützteils an die Kontaktleiste des Zwischenverbindungsstückes
kann das Zwischenverbindungsstück auch bei weiterer Miniaturisierung problemlos
gehandhabt und exakt zwischen die miteinander zu verbindenden Schaltungsbaugruppen
eingefügt werden. Selbst wenn der für die KontaRtgabe zur Verfügung stehende Bereich
der Kontaktleiste des Zwischenverbindungsstücks im Verhältnis zur Höhe der Kontaktleiste
ungewöhnlich klein ist, kann durch das Stützelement die exakte Positionier ng und
zuverlässig bequeme und einfache Handhabung gewährleistet werden. Darüber hinaus
wird durch die geringe Breite der Kontaktflächen des Zwischenverbindungsstücks eine
vollkommen zuverlässige elektrische Kontaktgabe erzielt, da auch bei geringen Anpresskräften
ein hoher Druck im Kontaktbereich erzielbar ist. Dabei können unvorhersehbare Verformungen
und unregelmäßiqe Verwerfungen des Zwischenverbindungsstücks im Konta.- -bereich,
genauer
in der Kontaktleiste, durch das fest mit dieser verbundene Stützglied, das zusätzlich
absteifend wirkt, ausgeschaltet werden.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Zwischenverbindungsstück
nach dem Stand der Technik; Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein einfachstes
Ausführungsbeispiel des Zwischenverbindungsstücks der Erfindung; Fig. 3 einen Schnitt
nach III-III in Fig. 2; Fig. 4 in schematischer Darstellung das in den Figuren 2
und 3 gezeigte Zwischenverbindungsstück auf einer Schaltkarte; Figuren 5 bis 7 weitere
Ausführungsbeispiele des Zwischenverbindungsstücks in perspektivischer Darstellung;
Fig. 8 in schematischer Darstellung ein Zwischenverbindungsstück mit pfeilförmigem
Querschnitt zwischen zwei Schaltkarten und
Figuren 9 und 10 perspektivische
Darstelaungen von Zwillingsverbindungsstücken.
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In der Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung ein Zwischenverbindungsstück
nach dem Stand der Technik gezeigt, wie es zur-Herstellung elektrischer Anschlußkontakte
unter Kontaktgabe durch Andruck der miteinander zu verbindenden Kontaktflächen dient.
Das Zwischenverbindungjstück besteht in alternierender Folge, gleichsam gestreift,
aus Schichten 1a eines elektrisch leitfähigen Elastomers (in den Figuren dunkel
dargestellt) und Schichten 1b eines elektrisch isolierenden Elastomers (in den Figuren
hell dargestellt). Das Zwischenverbindungsstück 1 nach dem Stand der Technik weist
einen rechteckigen Querschnitt mit der Breite W und der Öhe H auf. Insgesamt weist
das Zwischenverbindungsstück nach dem Stand der Technik also senkrecht zu seiner
Längsachse eine elektrische Leitfähigkeit auf, während es in Richtung seiner Längsachse
wie ein elektri scher Isolator wirkt.
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Sowohl das Zwischenverbindungsstück nach dem Stand der Technik als
auch das in seiner Grundkonzeption in gleicher Weise ausgebildete Zwischenverbindungsstück
der Erfindung brauchen selbstverständlich nicht zwingend einen rechteckigen Querschnitt
zu haben. Vielmehr können die Querschnitte je nach den Anforderungen des Einzelfalls
prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Weiterhin können die elektrisch leitfähigen
Kontaktbereiche 1a des Zwischenverbindungsstücks statt in der hier dargestellten
Weise als durchgehend leitfähige Scheiben auch als oberflächlich angebrachte Leiterbahnen
auf einem ansonsten durchgehend als Isolator ausgebildeten Kernkörper hergestellt
sein.
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Ein solches Zwischenverbindungsstück wird beispielsweise durch Aufdrucken
einer elektrisch leitenden Masse auf einen elektrisch isolierenden langgestreckten
Elastomerkörper
hergestellt. Die elektrisch leitfähige Masse wird
vorzugsweise in Streifen auf solch einen elektrisch isolierenden Trägerkörper aufgedruckt.
Auch kann das in der Regel streifige Muster der Leiterbahnen oder Kontaktbahnen
zuvor auf ein elektrisch isolierendes Flächenmaterial aufgedruckt werden und das
so bedruckte Flächenmaterial beispielsweise unter Verwendung eines Klebstoffs um
einen elektrisch isolierenden Kern des Zwischenverbindungsstücks herum aufgebracht
werden.
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Wenn bei rechteckigem Querschnitt des Zwischenverbindungsstücks in
der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung die Breite W des Zwischeriverbindungsstücks 1
wesentlich kleiner als die Höhe H ist, kann ein solcherart bemessenes Zwischenverbindungsstück
nicht mehr ausreichend stabil zwischen zwei zu verbindenden elektrischen Schaltungsgruppen
eingespannt werden. Auch ist die Montagehandhabung, insbesondere die exakte Positionierung
solcher schmal bemessener Zwischenverbindungsstücke durch die hohe Flexibilität
und Knickbarkeit beeinträchtigt.
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Ein einfachstes und grundlegendes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in perspektivischer Darstellung in der Fig. 2 gezeigt. Ein Querschnitt nach
III-III des in Fig. 2 gezeigten Zwischenverbindungsstücks ist in der Fig. 3 dargestellt.
Die langgestreckte leistenartige oder schnurartige Kontaktleiste 1 des Zwischenverbindungsstücks
besteht aus alternierenden scheibenförmigen Streifen eines elektrisch leitfähigen
Werkstoffs 1a und eines elektrisch isolierenden Werkstoffs 1b. Insofern entspricht
das in Fig. 2 gezeigte Zwischenverbindungsstück der Erfindung dem vorstehend beschriebenen
Zwischenverbindungsstück nach dem Stand der Technik. Im Gegensatz und zusätzlich
zum bekannten Zwischenverbindungsstück weist aber das in Fig. 2 gezeigte Zwischenverbindungsstück
der Erfindung ein Stützelement 2 auf, das
aus einem elektrisch
isolierenden Werkstoff besteht und fest mit der Kontaktleiste 1 verbunden ist. Das
Stützelement 2 steht auslegerartig senkrecht zur Längsachse der Kontaktleiste 1
seitlich ab.
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In der Fig. 4 ist in schematischer Seitensicht das in den Figuren
2 und 3 dargestellte Zwischenverbindunqsstück auf einer Schaltungskarte 3 gezeigt,
die in einer Anschlußleiste angeordnete Anschlußkontakte 14 trägt. Beim Aufsetzen
des Zwischenverbindungsstücks auf die Anschlußleiste der Karte 13 mit den Anschlußkontalcten
14 würde das hohe schmale Zwischenverbindungsstück 1 nicht mehr sicher aufrechtstehen,
wenn es nicht durch das Stützelement 2 abgestützt wäre. Durch das Stützelement 2
am Zwischenverbindungsstück der Erfindung wird verhindert, daß die Kontaktleiste,
die dem Zwischenverbindungsstück nach dem Stand der Technik entspricht, umfällt
oder teilweise oder vollständig nicht bestimmungsgemäß auf der Anschluß leiste der
Karte 13 steht. Die Stabilisierung durch das Stützelement 2 ermöglicht ein rasches
und sicheres Auflegen des Zwischenverbindungsstücks der Erfindung auf die Anschlußkontaktleiste
der Karte 13 und ein ebenso einfaches, rasches und sicheres Auflegen der über die
Oberseite der Kontaktleiste 1 anzuschließenden Karte.
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Das Stützelement 2 muß also ausreichend steif und in Querrichtung
zur Längsachse der Kontaktleiste 1 ausreichend lang sein, um die Kontaktleiste 1
beim Aufsetzen auf die Anschlußleiste 14 der Karte 13 in der beabsichtigten Weise
wirksam abzustützen. Solange diese Bedingungen einer gewissen Formsteifheit und
Stützlänge erfüllt sind, ist die Auslegung des Stützelementes 2 nicht spezifisch
kritisch.
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So können der Werkstoff, aus dem das Stützelement 2 gefertigt wird,
die Abmessungen uns die Konfigurationen des Stützelementes 2 weitgehend frei gewählt
werden. Statt
der in Fig. 2 gezeigten flügelartigen Konfiguration
des Stützelementes 2 kann das Stützelement im einfachsten Fall beispielsweise auch
stabförmig ausgebildet sein, solange es bei der zum effektiven Abstützen benötigten
Länge die ausreichende Biegesteifigkeit aufweist.
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Die Kontaktleiste 1 und das Stützelement 2 können unter Verwendung
eines Klebstoffes miteinander verbunden sein.
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Vorzugsweise sind das Stützelement 2 und die Kontaktleiste 1 bzw.
der Kern der Kontaktleiste 1 er stückig ausgebildet. Dieses einstückige Anformen
des Stützelementes 2 ist beispielsweise bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
der Erfindung nicht möglich. In solchen Fällen ist in der Kontaktleiste vorzugsweise
eine Nut oder ein Zapfenloch ausgebildet, in die oder in das, vorzugsweise unter
Verwendung eines Klebstoffs, das Stützelement 2 nach Art einer Nut-Feder-Verbindung
eingesetzt oder eingefügt wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 5 gezeigt.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel des Zwischenverbindungsstücks unterscheidet
sich von dem in Fig. 2 gezeigten Zwischenverbindungsstück insofern, als sich das
Stützelement 2 über die gesamte Länge der Kontaktleiste 1 erstreckt. Bei dieser
Ausgestaltung wird vor allem eine bessere Versteifung der Kontaktleiste 1 erzielt.
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Bei schmalerer und höherer Ausbildung kann für die Kontaktleiste 1
dadurch eine verbesserte Standfestigkeit auf der Schaltkarte erreicht werden. Ein
weiterer Vorteil des in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel des Zwischenverbindungsstücks
liegt darin, daß das kühlrippenartige Stützelement 2 tatsächlich zur Wärmeabstrahlung
der in der Kontaktleiste 1 entstehenden Strnmwärme dienen kann. Insbesondere bei
Verwendung des Zwischenverbindungsstücks in Verbindung mit Treiberschaltungen und
durchaus größeren Strömen vermag die relativ große Abstrahlfläche des
stegartiy
oder rippenartig ausgebildeten breiten Stützelementes 2 der Fig. 5 durchaus zur
Wärmeableitung beizutragen. Insbesondere wenn das Stützelement 2 gezielt aus einem
Werkstoff mit möglichst großer Wärmeleitfähigkeii hergestellt wird, kann diese wärmeableitende
Funktion des Stützelementes 2 wirkungsvoll eingesetzt werden.
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In der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Zwischenverbindungsstücks
gezeigt, das in der Geometrie dem in Fig. 5 gezeigten Zwischenverbindungsstück entspricht,
sich aber dennoch grundlegend in seinem Aufbau von diesem unterscheidet. Der grundlegende
Unterschied liegt vor allem darin, daß die Kontaktleiste und das Stützelement nicht
als Einzelteile gefertigt und anschließend zusammengefügt sind, sondern als einstückiges
Formteil 12 mit T-förmigem Querschnitt aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff,
vorzugsweise als Schnurmaterial durch Extrudieren, hergestellt sind. Das Formteil
12 bildet also einstückig das Stützelement 12b des Zwischenverbindungsstücks und
den Kern 12a der Kontaktleiste des Zwischenverbindungsstücks. Der Kern 12a der Kontaktleiste
trägt aufvulkanisiert oder unter Vermittlung eines Haftvermittlers aufgeklebt eine
Folie 3, die mit Leiterbahnen 3a versehen ist, die durch elektrisch isolierende
Streifen 3b voneinander getrennt sind. Die Kontaktsteifen oder Leiterbahnen 3a sind
vorzugsweise durch Aufdrucken einer elektrisch leitfähigen Masse auf die Folie 3
hergestellt. Ein Zwischenverbindungsstück dieser Art eignet sich insbesondere für
die Herstellung nach den Verfahren der Massenproduktion, da sowohl das Formteil
12 durch Extrudieren kontinuierlich als Schnurmaterial gefertigt werden kann als
auch die Folie 3 als kontinuierliches Bandmaterial extrudiert und mit den Leiterstreifen
3a bedruckt werden kann. Auch kann das Aufkleben oder anderweitige Befestigen der
bedruckten Folie 3 auf dem Kernabschnitt 12a des Formteils 12 vor dem
Ablängen
des einzelnen Zwiscl nverbindungsstücks kontint!ierlich erfolgen. Das in Fig. 6
gezeigte Zwischer erbindungsstück wird dann erst ganz zum Schluß als letzte Verfahrensstufe
vom kontinuierlich aus der Fertigungsstraße auslaufenden Schnurmaterial abgeschnitten.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung
weist die Kontaktleiste 1 des Zwischenverbindungsstücks rechteckigen Querschnitt
auf und ist das Stützelement 2 als Steg oder Plättchen mit im wesentlichen gleichmäßiger
Stärke ausgebildet. Dabei ist jedoch selbstverständlich, daß die Kontaktleiste 1
beliebige andere Querschnitte aufweisen kann und das Stützelement 2 durchai:s keine
gleichmäßige Stärke zu haben braucht. So kann der Querschnitt der Kontaktleiste
1 insbesondere so gewählt werden, daß die zur elektrischen Kontaktgabe mit den Anschlußleisten
der anzuschließenden elektrischen Baugruppen in Berührung gelangenden Bereiche besonders
schmal ausgebildet sind, während die mittleren Bereiche zur Erhöhung der Steifigkeit
verstärkt ausgebildet sind. Eine Reihe solcher Konfigurationen des Zwischenverbindungsstücks
sind in den Figuren 7a bis 7h dargestellt. Bei diesen Ausführungsbeispielen der
Erfindung sind analog zu der im Zusammenhang mit Fig. 6 im einzelnen beschriebenen
Ausgestaltung der Kern der Kontaktleiste 1 und das Stützelement 2 einstückig ausgebildet
und trägt der Kern der Kontaktleiste 1 auf seiner äußeren Oberfläche die Folie 3
mit den eigentlichen elektrischen Leiterstreifen oder Kontaktstreifen.
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Im übrigen bedürfen die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 7a bis
7h keiner näheren Beschreibung, sondern erläutern sich selbst.
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In der Fig. 8 ist im Querschnitt ein Zwischenverbindungsstück mit
pfeilförmigem Querschnitt vom Typ von der in den Figuren 7 gezeigten Art zwischen
zwei Schaltkarten 13 dargestellt.
Die auf die Folie 3 auf der Pfeilspitze
aufgedruckten Leiterbahnen werden im Bereich der rückwärtigen Enden der im Querschnitt
pfeilspitzenförmigen Kontaktleiste 1 gegen die Anschlußkontaktbereiche 14 auf den
Schaltkarten 13 gedrückt. Der Andruck der Schaltkarten 13, ist in der Fig. 8 durch
drei senkrecht abwärts gerichtete Pfeile symbolisiert. Der elektrische Anschluß
bzw. die elektrische Verbindung der beiden Schaltkarten 13 erfolgt dabei von den
Anschlußkontakten 14 auf einer der beiden Karten 13 über die Leiterbahnen auf der
Folie 3 des Zwischenverbindungsstücks zu den Anschlußkontaktbereichen 14 auf der
gegenüberliegenden Karte 13.
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Das Zwischenverbindungsstück der Erfindung kann auch zu Zwillingsstrukturen
mit zwei einander gegenüberliegenden Anschluß leisten oder Kontaktleisten 1 ausgebildet
sein (Figuren 9 und 10). Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel trägt ein
Stützrahmen 8 an zwei einander gegenüberliegenden Kanten im Querschnitt im wesentlichen
dreieckige Kontaktleisten 1, die auf die Kanten des Rahmens 8 aufgesteckt und aufgeklebt
sind. Die Kontaktleisten 1 tragen wiederum die Leiterstreifenfolge 3.
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Bei dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Kern der
Kontaktleiste 1 und das Stützelement 2 in der oben beschriebenen Weise einstückig
hergestellt. Die in Fig. 10 gezeigte Zwillingsstuktur ist durch Zusammenfügen zweier
Teilprofile der in Fig. 7c gezeigten Art hergestellt.