DE4420663A1 - Platinenverbinderanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Plati­ nenverbinderanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft eine elektronische Anordnung, wie z. B. eine Rückwandplatinenanordnung, und befaßt sich mit der elektrischen Verbindung einer "Mutter­ platte" und einer "Tochterplatte", wobei ein flexibler Film mit darauf vorgesehenen Schaltungseinrichtungen verwendet wird.

Eine Mutterplatte und eine Tochterplatte werden elek­ trisch miteinander verbunden, um digitale Signale zwischen jeweiligen Anordnungen zu übertragen, die z. B. in einem Computer oder anderen elektronischen Geräten verwendet werden. Die Mutterplatte und die Tochterplatte können senkrecht zueinander angeordnet sein, wie bei einer "Randkarten"-Konfiguration, wobei dies von der Ausbildung des Produkts als Ganzem ab­ hängig ist.

Bei einer Vielzahl anderer Produktanwendungen hat der Stand der Technik komprimierbare elektrische Verbinder verwendet, die in der Elektronikindustrie allgemein bekannt sind. Diese komprimierbaren elektrischen Ver­ binder beinhalten eine Vielzahl eng beabstandeter leitfähiger Elemente bzw. Leiterbahnen, die durch fotografisches Ätzen oder anderweitig auf einem flexiblen Film gebildet sind, der mit einem elastome­ ren Kern oder einem anderen geeigneten Träger verbun­ den ist. Unter ihrem Warenzeichen "AMPLIFLEX" liefert die Firma AMP Incorporated in Harrisburg, Pennsylva­ nia, USA eine große Vielzahl verschiedener solcher komprimierbarer elektrischer Verbinder an die Elektro­ nik- und die Luftfahrtindustrie.

Aufgrund ihrer relativ hohen Schaltungsdichten wäre es wünschenswert, diese komprimierbaren elektrischen Ver­ binder des "AMPLIFLEX"-Typs bei bestimmten Produktan­ wendungen zu verwenden, die die Konfiguration von Mutterplatten/Tochterplatten besitzen. Da jedoch die Tochterplatte in die Mutterplatte rechtwinklig zu dieser eingeschoben wird, kann der komprimierbare elektrische Verbinder versehentlich beschädigt werden.

Es ist daher wichtig, eine sehr geringe Einführkraft oder eine Einführkraft von im wesentlichen Null zu haben, um eine Beschädigung des komprimierbaren elek­ trischen Verbinders auszuschließen. Dies ist zum Ein­ führen der Platten während der Montage der Gerätschaf­ ten bei der Produktion sowie zum Herausziehen der Platten während Wartungs- und Servicearbeiten an den Gerätschaften am Einsatzort erforderlich.

Die US-PS 5,273,450 lehrt ein Verbindungssystem mit einer Einführkraft Null, das flexible Filmschaltungs­ einrichtungen verwendet. Die elektrische Anordnung desselben beinhaltet eine Mutterplatte, einen auf der Mutterplatte angebrachten Verbinderkörper sowie wenig­ stens einen komprimierbaren elektrischen Verbinder, der von dem Verbinderkörper getragen wird. Eine Toch­ terplatte ist in den Verbinderkörper einschiebbar und ist im wesentlichen senkrecht zu der Mutterplatte an­ geordnet. Die Tochterplatte besitzt jeweilige Seiten sowie jeweilige Schaltungselemente, die mit dem kom­ primierbaren elektrischen Verbinder an dem Verb in­ derkörper elektrisch verbunden werden. Eine Ablenkein­ richtung ist von dem Verbinderkörper getragen und greift an einer der Seiten der Tochterplatte an, um die Tochterplatte von dem komprimierbaren elektrischen Verbinder wegzulenken, während die Tochterplatte in den Verbinderkörper eingeschoben wird. Außerdem ist eine Festhalteeinrichtung vorgesehen, um eine seitli­ che Klemmkraft auf die Tochterplatte sowie gegen den Verbinderkörper auszuüben, nachdem die Tochterplatte in den Verbinderkörper eingeführt worden ist, um da­ durch die Tochterplatte in lösbarer Weise an der Mutterplatte festzuhalten.

Ein weiterer Weg zu einer Verbinderanordnung mit einer Einführkraft Null für Mutter-/Tochterplatten besteht in einem Platinenverbinder, der eine Mutterplatte auf­ weist, die mit einem Verbindergehäuse zum Aufnehmen einer Tochterplatte rechtwinklig zu diesem versehen ist. Eine steuerflächenartige Erhebung ist auf der Tochterplatte vorgesehen, um an einer schräg ver­ laufenden Steuerfläche an dem Verbindergehäuse auf der Mutterplatte anzugreifen, um dadurch die Tochterplatte von einem flexiblen elektrischen Verbinder in dem Ver­ bindergehäuse auf der Mutterplatte in seitlicher Rich­ tung wegzulenken. Wenn die Tochterplatte vollständig in dem Verbindergehäuse auf der Mutterplatte sitzt, ist die Steuerflächenerhebung in einer dafür vorge­ sehenen Steuerflächenerhebungs-Aussparung an dem Ver­ bindergehäuse aufgenommen. Eine Feder ist an dem Ver­ bindergehäuse vorhanden, um die Tochterplatte in Rich­ tung auf die Mutterplatte vorzuspannen, um dadurch zwischen diesen eine Festhaltewirkung zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung geht noch einen anderen Weg zur Schaffung einer elektrischen Zwischenverbindung zwischen einer Mutterplatte und einer Tochterplatte unter Verwendung eines Schaltungseinrichtungen aufwei­ senden flexiblen Films als Zwischenverbindungseinrich­ tung.

Die vorliegende Erfindung schafft eine elektronische Anordnung, vorzugsweise eine Platinenverbinderanord­ nung, wie sie häufig an Rückwänden von Schaltungsplat­ ten verwendet wird und die deshalb auch als Rückwand- Verbinderanordnung bezeichnet wird; bei der Platinen­ verbinderanordnung handelt es sich um eine des Typs mit einer Mutterplatte, einem auf der Mutterplatte angebrachten Verbindergehäuse sowie einer Tochterplat­ te, die zur elektrischen Verbindung mit der Mutter­ platte in das Verbindergehäuse einschiebbar ist. Die Anordnung umfaßt ein längliches Verbindergehäuse mit einem Paar parallel angeordneter, voneinander beab­ standeter Gehäuseelemente, die zwischen sich wenig­ stens einen Schlitz zur Aufnahme der Tochterplatte definieren. Eine Krafterzeugungseinrichtung ist in dem Schlitz angeordnet, wobei die Krafterzeugungseinrich­ tung ein Paar federnd nachgiebige, im wesentlichen L- förmige Elemente aufweist. Ein Schenkel eines jeden L- förmigen Elements ist zwischen der Mutterplatte und den jeweiligen Gehäuseelementen fest angeordnet, während die anderen Schenkel in voneinander beabstan­ deter Weise in dem Schlitz hochstehen, um zwischen sich die Tochterplatte aufzunehmen, wobei die hoch­ stehenden Schenkel wenigstens ein Paar einander gegenüberliegender elastomerer Elemente beinhalten, um einen Kompressionsdruck auf die Tochterplatte aus zu­ üben. Außerdem ist ein flexibles Schaltungselement an der Krafterzeugungseinrichtung angebracht und be­ triebsmäßig zur elektrischen Verbindung der Tochter­ platte mit der Mutterplatte angeordnet. Ein bevorzug­ tes Merkmal besteht in der Ausbildung einer Steuerflä­ cheneinrichtung an den hochstehenden Schenkeln, um ein Einführen der Tochterplatte zu ermöglichen, ohne daß dabei eine Beschädigung der Schaltungseinrichtungen auf dem flexiblen Schaltungselement verursacht wird, das vorzugsweise in Form eines flachen Films vorge­ sehen ist.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Platinenverbin­ deranordnung mit einer Mutterplatte, einem einen Schlitz aufweisenden Verbindergehäuse sowie einer Tochterplatte, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Mutterplatte in den Schlitz des Verbindergehäuses einschiebbar ist, wobei sich die Platinenverbinderanordnung dadurch auszeichnet, daß der Schlitz eine in diesem angeordnete Krafterzeu­ gungseinrichtung beinhaltet, die ein federnd nachgie­ biges L-förmiges Element aufweist, wobei ein Schenkel des L-förmigen Elements zwischen der Mutterplatte und dem Verbindergehäuse fest angeordnet ist und der andere Schenkel in Kommunikation mit der Tochterplatte in dem Schlitz nach oben hochsteht, wobei der hoch­ stehende Schenkel ein Druckbeaufschlagungselement zum Ausüben von Druck auf die Tochterplatte beinhaltet, und daß ein flexibles Schaltungselement an der Kraft­ erzeugungseinrichtung angebracht ist und be­ triebsmäßig zur elektrischen Verbindung der Tochter­ platte mit der Mutterplatte angeordnet ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungs­ gemäßen Platinenverbinderanordnung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht eines von zwei Krafterzeugungselementen, die in die er­ findungsgemäße Platinenverbinderanordnung integriert sind;

Fig. 3 eine vergrößerte, fragmentarische Drauf­ sicht auf das Ende des Krafterzeugungsele­ ments der Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer bevorzugten Aus­ führungsform für ein nachgiebiges Feder­ element′ das Teil des in Fig. 2 darge­ stellten Krafterzeugungselements ist;

Fig. 6-8 Schnittansichten unter Darstellung der aufeinanderfolgenden Schritte beim Bestücken der Platinenverbinderanordnung der Fig. 1;

Fig. 9 eine der Fig. 5 ähnliche Schnittansicht unter Darstellung einer weiteren Aus­ führungsform einer elastischen Feder, die Teil eines Krafterzeugungselements ist; und

Fig. 10 eine Schnittansicht einer Platinenverbin­ deranordnung, in die die elastische Feder der Fig. 9 integriert ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung auf eine Platinenverbinderanordnung des Typs mit einer Mutterplatte 10, einem auf einer Flachseite der Mutterplatte 10 angebrachten Verbindergehäuse 12 und einer Tochterplatte 14 gerichtet, die in dem Ver­ bindergehäuse 12 gleitend verschiebbar aufnehmbar ist.

Was die weiteren Details anbelangt, wie sie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt sind, besitzt das Verbinderge­ häuse ein Paar länglicher Gehäuseelemente 16, die der­ art ausgebildet und angeordnet sind, daß sie einander benachbart positioniert sind, um zwischen sich wenig­ stens einem länglichen Tochterplatten-Aufnahmeschlitz 20 zu definieren. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel der Fig. 1 sind zwei miteinander ausgerichtete Schlitze 20 zum Aufnehmen einer einzigen Tochterplatte 14 vorgesehen. Außerdem ist der Schlitz 20 durch schräg verlaufende Seiten 22 definiert, wobei diese Seiten 22 in Richtung auf die Verbindungs-Schnitt­ stelle 24 zwischen dem Verbindergehäuse 12 und der Mutterplatte 10 konvergieren. An den jeweiligen Enden 26 der Schlitze 20 kann eine Plattenführung in Form von abgeschrägten Wänden 28 vorgesehen sein. An jedem Ende 30 sowie in dem mittleren Bereich 32 des Aus­ führungsbeispiels der Fig. 1 sind Befestigungslöcher 34 zum Aufnehmen von Befestigungsmitteln 36 zur Befe­ stigung der Gehäuseelemente 16 an der Mutterplatte 10 vorgesehen, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist. Zur Er­ leichterung dieser Befestigung können L-förmige Befe­ stigungsstützen 38, die durch Stanzen und Formen aus einem Metallblech-Rohling gebildet sind, innerhalb einer Aussparung entlang der Basis 40 und der Schlitz­ wandung der Gehäuseelemente 16 in Ausrichtung mit den Befestigungslöchern 34 vorgesehen sein.

Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Befe­ stigungsstützen 38 durch Stege 41 mit einem L-förmigen Element 52 verbunden, wie dies im folgenden beschrie­ ben wird. Jede Befestigungsstütze 38 beinhaltet einen hochstehenden Flanschschenkel 43, in dem ein Loch 45 vorgesehen ist. Der Zweck des Lochs 45 besteht darin, Erhebungen bzw. Vorsprünge 47 entlang der Innenwandung 49 des Gehäuseelements 16 aufzunehmen, um dieses an der Mutterplatte 10 zu befestigen, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist.

Bestandteil des Verbindergehäuses 12 ist eine in dem Schlitz oder den Schlitzen 20 liegende Krafterzeu­ gungseinrichtung 50, die ein Paar L-förmiger Elemente 52 aufweist, die aus einem elastischen Material, wie z. B. Kunststoff oder Metall, gebildet sind, wobei ein Schenkel 54 derselben zwischen der Mutterplatte 10 und der Gehäusebasis 40 liegt. Die anderen Schenkel 56 der jeweiligen L-förmigen Elemente 52 sind voneinander beabstandet und stehen innerhalb des Schlitzes 20 zwischen den Gehäuseelementen 16 nach oben, wie dies in den Fig. 4 bis 6 zu sehen ist. Die Enden 58 dieser anderen bzw. zweiten Schenkel 56 sind mit einer ge­ formten Steuerfläche 59 versehen, die zum Auseinander­ spreizen der zweiten Schenkel 56 zusammenarbeiten, wenn die Tochterplatte 14 zwischen diese eingeführt wird, wie dies nachfolgend beschrieben wird.

Ein Merkmal eines jeden Schenkels 54, 56 besteht in der Ausbildung in Längsrichtung verlaufender Nuten 60, 62 zum Aufnehmen komprimierbarer Elemente 64, 66 wobei es sich z. B. um ein stangenartiges Element aus einem elastomeren Material handelt. Fig. 5 zeigt eine ver­ größerte Schnittansicht eines bevorzugten L-förmigen Elements 52, wobei die komprimierbaren Elemente 64, 66 innerhalb der Nuten 60, 62 angeordnet sind. Außerdem ist zu erkennen, daß ein flexibler Film 70 mit darauf vorhandenen Schaltungseinrichtungen 72, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist, in der dargestellten Weise um die L-förmigen Elemente 52 gewickelt ist. D. h., ein Film­ rand 74 ist um das Ende 76 des Schenkels 54 herumge­ wickelt und an diesem befestigt, wobei der Film dann straff angeordnet ist und sich über die komprimierba­ ren Elemente 64, 66 erstreckt und schließlich wiederum an der Rückseite 78 befestigt ist. Aufgrund dieser Anordnung können die komprimierbaren Elemente 64, 66 den flexiblen Film 70 mit einer Kraft beaufschlagen, um diesen mit der Mutterplatte oder der Tochterplatte zu verbinden. In diesem Zusammenhang ist auf die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Einführabfolge der Toch­ terplatte 14 aus der nichteingeführten Position in eine teilweise eingeführte Position bzw. die vollstän­ dig eingeführte Position hinzuweisen.

Bei dieser Abfolge ist zu erkennen, daß die Tochter­ platte 14 einen zentralen Schlitz 80 aufweist, der sich von dem Steckende 82 der Tochterplatte weg öffnet und in der vollständig verbundenen Position den mitt­ leren Bereich 32 aufnimmt. Außerdem beinhaltet die Tochterplatte 14 mehrere Löcher 84, die jeweils mit einem Paar der Enden 58 der L-förmigen Elemente 52 ausgerichtet sind und diesen entsprechen. Beim Einfüh­ ren der Tochterplatte 14 in den Schlitz 20 (Fig. 7) tritt die Steckkante 82 mit den Schenkelenden 58 in Berührung, wodurch die Schenkel auseinandergespreizt werden. Durch die Verwendung des schmalen Stegs 41 zwischen dem L-förmigen Element 52 und der Befesti­ gungsstütze 38 kann sich dieses L-förmige Element 52 um den Steg 41 verschwenken oder verdrehen, um ein Einführen der Tochterplatte 14 zu ermöglichen. Bei weitergehendem Einführ- oder Verbindungsvorgang bewe­ gen sich die Steuerflächen 59 in seitlicher Richtung zur Aufnahme der Tochterplatte 14, wobei sie sich die Hauptflächen derselben außerhalb der Schaltungsbahnen bzw. Leiterbahnen entlangbewegen, bis die Tochterplat­ te 14 vollständig in dem Schlitz sitzt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Ein vollständiges Einführen der Schaltungsplatte ist dann erreicht, wenn die Löcher 84 zwischen den entsprechenden Steuerflächen 59 seitlich ausgerichtet sind und die Schenkel 56 in einen Verrie­ gelungszustand mit den Löchern 84 zurückfedern. Der Einführvorgang erfolgt ohne Beschädigung des flexiblen Films.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbei­ spiel einer Krafterzeugungseinrichtung 50′, wobei jeder Schenkel eines L-förmigen Elements 52′ mit einem Paar komprimierbarer Elemente 90, 92 und 94, 96 versehen ist. Außerdem sind zwei separate flexible Filme 98, 100 vorhanden, wobei, wie am besten in Fig. 9 zu sehen ist, der über den komprimierbaren Elementen 90 und 94 liegende Film 98 die Schaltungseinrichtungen derselben elektrisch miteinander verbindet und der Film 100 die über den komprimierbaren Elementen 92 und 96 liegenden Schaltungseinrichtungen elektrisch mit­ einander verbindet. Fig. 10 veranschaulicht die Ver­ wendung einer solchen modifizierten Krafterzeugungs­ einrichtung zum elektrischen Verbinden einer Tochter­ platte 14′ mit einer Mutterplatte 10′.

Claims (10)

1. Platinenverbinderanordnung mit einer Mutterplatte (10), einem einen Schlitz (20) aufweisenden Ver­ bindergehäuse (12) sowie einer Tochterplatte (14), die zur elektrischen Verbindung mit der Mutter­ platte (10) in den Schlitz (20) des Verbinderge­ häuses (12) einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (20) eine in diesem angeordnete Krafterzeugungseinrichtung (50) aufweist, die ein federnd nachgiebiges L- förmiges Element (52) besitzt, wobei ein Schenkel (54) des L-förmigen Elements (52) zwischen der Mutterplatte (10) und dem Verbindergehäuse (12) feststehend angeordnet ist und der andere Schenkel (56) in Kommunikation mit der Tochterplatte (14) in dem Schlitz (20) nach oben hochsteht, wobei der hochstehende Schenkel (56) ein Druckbeauf­ schlagungselement zum Aufbringen von Druck auf die Tochterplatte (14) beinhaltet, und daß ein flexibles Schaltungselement (70) an der Krafter­ zeugungseinrichtung (50) angebracht ist und be­ triebsmäßig zur elektrischen Verbindung der Toch­ terplatte (14) mit der Mutterplatte (10) angeord­ net ist.

2. Platinenverbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafterzeugungs­ einrichtung (50) ein Paar L-förmiger Elemente (52) mit einem Paar hochstehender Schenkel (56) auf­ weist, wobei jeder der hochstehenden Schenkel (56) ein elastomeres Element (66) beinhaltet, die ein­ ander gegenüberliegen, und wobei die hochstehenden Schenkel (56) in dem Schlitz (20) zur Aufnahme der Tochterplatte (14) voneinander beabstandet sind.

3. Platinenverbinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochstehenden Schenkel (56) Schenkelenden (58) besitzen, die einander gegenüberliegende, zusammenwirkende Steuerflächenelemente (59) aufweisen, die be­ triebsmäßig zum Auseinanderspreizen der hoch­ stehenden Schenkel (56) angeordnet sind, wenn die Tochterplatte (14) mit diesen in Berührung tritt.

4. Platinenverbinderanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tochterplatte (14) mit einem mit den Schenkelenden (58) ausgerichte­ ten Loch (84) versehen ist, so daß beim vollstän­ digen Einsetzen der Tochterplatte (14) in den Schlitz (20) die hochstehenden Schenkel (56) zurückfedern und die Schenkelenden (58) in dem Loch (84) zum Sitzen kommen.

5. Platinenverbinderanordnung nach einem der voraus­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Druck­ beaufschlagungselement um ein elastomeres Element (66) handelt.

6. Platinenverbinderanordnung nach einem der voraus­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (54, 56) des L-förmigen Elements (52) eine seitlich ausgerichtete Nut (60, 62) zum Aufnehmen des elastomeren Elements (64, 66) aufweist, und daß das flexible Schaltungselement (70) mit dem elastomeren Element (64, 66) in Berührung steht.

7. Platinenverbinderanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (54, 56) ein Paar paralleler Nuten aufweist, die elastomere Elemente (90, 92, 94, 96) enthalten, wobei die elastomeren Elemente eines jeweiligen Paares dazu ausgelegt sind, Druck auf ein jeweils anderes flexibles Schaltungselement (98, 100) aus­ zuüben.

8. Platinenverbinderanordnung nach einem der voraus­ gehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des L- förmigen Elements (52) eine Flanscheinrichtung (38) zum Anbringen des L-förmigen Elements an der Mutterplatte (10) vorgesehen ist.

9. Platinenverbinderanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flanscheinrich­ tung (38) mit dem L-förmigen Element (52) durch einen schmalen Steg (41) verbunden ist, so daß dem L-förmigen Element (52) die Ausführung einer seit­ lichen steuerflächenartigen Bewegung ermöglicht ist, während die Flanscheinrichtung (38) zwischen dem Verbindergehäuse (12) und der Mutterplatte (10) fest angebracht ist.

10. Platinenverbinderanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Flansch­ einrichtung (38) auf halbem Wege entlang des Ver­ bindergehäuses (12) zwischen einem Paar in Längs­ richtung miteinander ausgerichteter, L-förmiger Elemente (52) vorgesehen ist.