DE69219007T2

DE69219007T2 - Aktiver elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE69219007T2
Application number: DE69219007T
Authority: DE
Inventors: Mansour Zarreii
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: EP0515153B1; EP0515153A3; JP2811033B2; DE69219007D1; JPH0684571A; US5118300A; EP0515153A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder, Anordnungen und Systeme zum Verbinden von Schaltkreisbahnen miteinander, wie z.B. zwischen gedruckten Leiterkarten, wobei die Signale aus digitalen Impulsen bestehen, die schnelle Anstiegszeiten haben, und insbesondere auf Verbinder, die elektronische Komponenten tragen.
Der Trend zur höheren Geschwindigkeiten für die Datenübertragung und Manipulation in bezug auf Computer, Büromaschinen und ähnliche Bürovorrichtungen ist schnell und macht lange bestehende Ausbildungen für Anordnungen von Verbindern und gedruckten Leiterkarten obsolet. Ein Grund dafür ist, da die Datenübertragung digital wurde, daß die Anstiegszeit der digitalen Impulse von Millisekunden zu Nanosekunden (nS) zugenommen hat. Dies hat dazu geführt, daß die verschiedenen Parameter, einschließlich des Widerstandes (R) der Induktanz (L) und der Kapazitanz (C) der verschiedenen leitfähigen und dielektrischen Komponenten in gedruckten Leiterkarten und Verbindern eine größere Auswirkung auf die Signalfortpflanzung, die Verzögerung, die Signalreflexionen und die Kreuzkopplung zwischen Schaltungsbahnen hat, wie auch eine Menge neuer Phänomene, die die Signalübertragung negativ beeinflussen. Das Problem wird verstärkt, weil bei gewissen, weitgehend verwendeten Architekturen mit Mehrfach-Hauptleitern, wie der vielseitigen Rückplatten-Bus-Lösung (VBE), die verschiedenen Geometrien der leitfähigen Bahnen, deren Abstände, die Bahnlängen, die Biegungen und Verdrillungen von leitfähigen Spuren, nicht gleich gemacht werden können und damit nicht so ausgebildet werden können, daß sie in der gleichen Weise auf Impulse mit hoher Geschwindigkeit reagieren. Dieses Problem beeinflußt alle Bus-Architekturen, bei denen mehrfache Tochterkarten über eine Stützplatte miteinander verbunden sind. Zusätzlich können diese Unterschiede nicht leicht praktisch durch traditionelle Techniken kompensiert werden. Unterschiede in der charakteristischen Impedanz (Z&sub0;), Unterschiede in der Fortpflanzungsverzögerung (Tpd), wie auch traditionelle Werte von R, L und C arbeiten alle zusammen, um die Übertragungsgeschwindigkeit innerhalb von Karten und durch Verbinder hindurch zu begrenzen.
US-Patent 3 643 201, erteilt am 15. Februar 1972, ist auf das oben erwähnte Problem gerichtet und verwendet Impedanz-Anpassungs- und Mikrostreifen-Konzepte, um Leiterkarten durch einen zweiteiligen Verbinder miteinander zu verbinden, wobei Signal- und Erdungsplatten und Abstände verwendet werden, um eine angepaßte Impedanz über die ganze Schaltung aufrecht zu erhalten. In bezug auf viele standardisierte Bus-Strukturen können unglücklicherweise Mikrostreifen-Techniken und Impedanzanpassung oft nicht verwendet werden. Bei den meisten standardisierten Bus-Systemen "sieht" ein gegebener Bus eine weite Vielzahl von Falzen oder Schwellen in der Form von Verbinder/Tochterkarten-Anordnungen, die jeweils unterschiedlich in Bezug auf Komponenten, Belastung, Längen und Geometrien der Bahnen usw. sind.
Demgemäß ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungskonzept zu schaffen einschließlich einer Verbinderstruktur und einer Kartenanordnung, das eine Verbindung von Schaltungsbahnen oder digitalen Impulsen erleichtert, die Hochgeschwindigkeits- Charakteristiken haben. Es ist ein weiterer Gegenstand, eine Verbindungs-anordnung zu schaffen, die in der Lage ist, digitale Impulse mit schneller Anstiegszeit mit minimaler Reflexion und Impulsverformung zu beherrschen.
Es ist ein noch weiterer Gegenstand, ein neues System zu schaffen, das kompakte leitfähige und dielektrische Bestandteile hat, die in einem quantitativen Sinn die Volumenwerte von R, L und C der Verbindung der Schaltungsbahnen minimieren und ferner in einem qualitativen Sinn arbeiten, um Signalverzögerungen von Signalen zu vermindern, die durch die Verbindungsstruktur fortgepflanzt werden.
Es ist noch ein weiterer Gegenstand, eine neue Verbinderstruktur zu schaffen, die konventionelle, billige Kunststoffmaterialien in Verbindung mit leicht hergestellten leitfähigen Bahnen verwendet, um die Leistungsfähigkeit der Verbinder relativ zu traditionellen Konstruktionen zu verbessern, einschließlich der Einsparung von Raum auf Karten und der Erleichterung der Anordnung von Transceiver-Elementen oder anderen aktiven Vorrichtungen benachbart zu und, in einem Ausführungsbeispiel, innerhalb einer Verbinderstruktur, um eine Signalübertragung mit hoher Geschwindigkeit zu erleichtern.
Die Erfindung besteht in einem Verbinder, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
US-A-4 872 844 offenbart einen Verbinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es wird hier ein Verbinder offenbart, der Schaltungsbahnen aufweist, jede von einer minimalen Länge und von einer Geometrie und Stellung in bezug auf ein Kunststoffgehäuse, um die Effekte des Verbinders auf durch diesen hindurch übertragene digitale Impulse zu minimieren. Der Verbinder der Erfindung ist so ausgebildet, daß er wenigstens ein Transceiver-Element oder eine andere aktive Vorrichtung aufweist, die daran angebracht ist und die längs wenigstens einiger der Stromkreise von zwei Schaltungselementen zwischengeschaltet ist, die miteinander verbunden werden sollen. Der Verbinder weist ein Gehäuse auf, das aus einem standardmäßigen thermoplastischen Konstruktionsmaterial einer Art geformt ist, die zum Plattieren oder Beschichten mit leitfähigem Material geeignete Charakteristiken hat. Der Verbinder weist zwei Reihen von Hohlräumen auf, die mit Schaltungsbahnen plattiert sind, die sich aus solchen Hohlräumen heraus über zwei Oberflächen des Verbinders erstrecken, um zwei Reihen von Kontaktflecken zu bilden, die elektrisch mit der aktiven Vorrichtung zu verbinden sind. Ein nachgiebiger Federendabschnitt eines Kontakts ist in jedem Hohlraum jeder Reihe so eingesetzt, daß ein Kontaktabschnitt an dem anderen Ende wenigstens längs einer oder zwei äußeren oder einer Karte benachbarten Oberflächen des Verbinders freiliegt. Ein solcher Kontaktabschnitt kann ein sich nach außen erstreckender Stift sein, der innerhalb Buchsenkontaktmitteln eines Verbinders aufzunehmen ist, der an einem ersten Schaltungselement, wie beispielsweise an einer Mutterkarte, angebracht ist, oder der innerhalb eines Durchgangslochs eines zweiten Schaltungselements aufzunehmen ist, wie beispielsweise einer Tochterkarte, und an einer Schaltungsbahn derselben angelötet ist.
Die Verwendung von plattierten oder beschichteten Schaltungsbahnen, die direkt auf dem Verbinder angeordnet sind, vermindert wesentlich die Werte von R, L und C und dadurch die Fortpflanzungsverzögerungen, die Verbindern nach dem Stand der Technik innewohnen, die gestanzte und geformte Anschlüsse mit frei stehenden Schwänzen haben, die unter rechten Winkeln abgebogen sind, um in Durchgangslöcher von gedruckten Tochterkarten an einem Ende und am anderen Ende in Buchsenanschlüsse eines Mutterkartenverbinders eingesetzt zu werden. Der vorliegende aktive Verbinder, aufgrund der Anordnung der darauf ausgebildeten leitfähigen Bahnen, spart wesentlichen Kartenraum ein und gestattet die Anordnung von Transceiver-Chips oder anderen aktiven Vorrichtungen benachbart zu dem Verbinder, um die Wirkungen von Schaltungskartenbahnen, Durchgangsleitungen und relativ langen Längen, Abbiegungen und Übergängen zu vermindern, die bei der Herstellung konventioneller Karten verwendet werden. Der Verbinder weist vorzugsweise zusätzliche Schaltkreise auf, die direkt zugehörige Kontakte der beiden Reihen verbinden und die aktive Vorrichtung umgehen; einige der Bypass-Schaltungen könnnen zusätzlich mit der aktiven Vorrichtung verbunden werden, um so Leistungs- oder Erdungsverbindungen damit zu schaffen, anstatt die Übertragung durch die Schaltung vorzunehmen, auf die die aktive Vorrichtung einwirkt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Verbinder einen dielektrischen Einsatz auf, der an den von der Platte entfernten Oberflächen befestigt ist und der eine Geometrie derart hat, daß er mit Leitern versehene Transceiver-Chips oder andere mit Leitungen versehene aktive Vorrichtungen an einer nach außen weisenden Oberfläche integriert, wobei deren Leiter mit den plattierten oder beschichteten leitfähigen Bahnen des Verbinders verbunden sind, die direkt zu Kontaktstiften oder anderen Mitteln zum Verbinden von Tochterkarten mit Mutterkarten durch den Verbinder hindurch führen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Schaltungselement, das Transceiver-Chips oder andere Vorrichtungen hat, an den Verbinder angeklemmt und von diesem entfernt werden, wobei Schaltkreise des Schaltungselements gegen leitfähige Mittel eines Paares von nachgiebigen Verbindern gepreßt werden, die längs Kanten des Verbinders im Eingriff mit den plattierten oder beschichteten Bahnen des Verbinders angebracht sind, die zu den Kontaktstiften führen.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Integration von aktiven Vorrichtungen oder anderen Komponenten in die zwischen Tochterkarte und Mutterkarte verbundenen Schaltkreise und benötigt wesentlich weniger Raum oder Oberfläche der Tochterkarte, und auch in einer Art, die ein Entfernen der Vorrichtung und einen Austausch, falls erwünscht, gestattet, ohne daß direkt an der Tochterkarte ein Entlöten und Wiederanlöten vorzunehmen ist.
Diese Integration von Transceiver-Chips in den Verbinder vermindert zusätzlich die Veränderbarkeit der verschiedenen Schaltungsparameter von Tochterkarte zu Mutterkarte, die bisher bei Anordnungen nach dem Stand der Technik und bei Paketen erfolgten, die auf Verbinderkonstruktionen nach dem Stand der Technik beruhten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine konventionelle Anordnung von Tochterkarte, Mutterkarte, Verbindern und Komponenten zeigt;
Fig. 2 ist eine schematiche Darstellung eines Teils der Schaltung der in Fig. 1 perspektivisch gezeigten Anordnung;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die perspektivisch die leitfähigen Komponenten zeigt, die eine typische Schaltungsbahn bilden, wobei dielektrisches Stützmaterial zur Klarheit entfernt ist;
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm von R, L und C und stellt diese Parameter in bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung dar;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Z der Schaltung in bezug auf Kapazitanzen, die durch plattierte Durchgangslöcher (Pth) gebildet werden;
Fig. 6 ist ein Spannungs/Zeit-Diagramm und veranschaulicht eine idealisierte Signalimpuls-Spur und auch einen mehr typischen Signalimpuls, der aus den Parametern R, L und C folgt;
Fig. 7 ist ein Spannungs/Zeit-Diagramm und zeigt den Signalübergang von hoch zu niedrig, idealisiert und typisch;
Fig. 8 ist ein Spannungs/Zeit-Diagramm und zeigt einen Spannungsübergang von niedrig zu hoch, idealisiert und in der aktuellen Praxis typisch;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Ausführungsbeispiels des Verbinders der Erfindung zeigt, der eine integrierte Schaltvorrichtung aufweist.
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die die elektrischen Aspekte der durch den Verbinder, die Mutterkarte und die Tochterkarte gebildeten Schaltung zeigt, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die Teile der leitfähigen Bahnen des Verbinders von Fig. 9 zeigt;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine alternative Ausführung zur Ausbildung von leitfähigen Bahnen für den Verbinder von Fig. 11 zeigt;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht des in Fig. 9 gezeigten Verbinders;
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung des Verbinders bei Verwendung von elastomeren Verbindern, wobei ein Endabschnitt gezeigt ist und wobei eines der elastomeren Elemente weggezogen ist, um Einzelheiten darzulegen;
Fig. 15 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils von Fig. 14 und zeigt die Halterung eines Endes eines elastomeren Verbinders an dem Gehäuse; und
Fig. 16 ist eine geschnittene Seitenansicht des Verbinders von Fig. 14.
In Fig. 1 ist eine Anordnung 10 gezeigt, die typisch ist für eine weit verbreitete Computerarchitektur mit Mehrfach-Sammelleitern. Die Anordnung weist eine Mutterkarte 12 auf, die mehrere Sammelleiter 14 enthält, die an Stellen längs der Oberfläche der Karte 12 angeschlossen sind, die Schlitze oder Falze 16 genannt werden. Jeder der Falze 16 weist einen Verbinder 18 auf, der an der Oberfläche der Karte 12 montiert ist, einen passenden Verbinder, gezeigt bei 34, und eine Tochterkarte 20, die zahlreiche Schaltkreise und Komponenten enthält, um gewünschte Funktionen auszuführen; nur eine solche Tochterkarte 20 ist gezeigt.
Es wird Bezug genommen auf eine Veröffentlichung "Versatile Backplane Bus, ANSI/IEEE Standard 10H-1987", veröffentlicht von IEEE, New York, New York, Copyright 1988, für eine Beschreibung einer Art von hier diskutierter Architektur, obwohl im Prinzip die meisten Mehrkantensysteme mit Stützplatten ähnlich konstruiert sind.
Die Tochterkarte 20 weist z. B. Komponenten 22 auf, die integrierte Schaltkreise darstellen können, die Logik- oder Speicherfunktionen ausführen, sowie viele andere Komponenten, einschließlich Transceiver-Chips 24, die Signale empfangen und übertragen, die durch Hauptleitungen 14, Verbinder 18, Verbinder 34 und verschiedene leitfähige Bahnen innerhalb der Tochterkarte 20 hindurchgehen. Fig. 2 veranschaulicht diese Anordnung, wobei die Hauptleitung (der Bus) 14 zu sehen ist, wie sie über Verbinder 18 und 34 mit leitfähigen Bahnen 32 und einem Transceiver-Element 24 verbunden ist. Leiter 25 von dem Transceiver- Element würden dann mit den Komponenten verbunden werden, die durch das Element 24 angetrieben werden oder dieses antreiben.
Fig. 3 veranschaulicht die physikalischen leitfähigen Bahnen, die die in Fig. 2 gezeigte Schaltung bilden, und Fig. 4 und 5 veranschaulichen die schematischen elektrischen Diagramme für solche Schaltkreise. Es ist wichtig, sich vorzustellen, daß jede der Komponenten, die die leitfähigen Bahnen bilden, einen Beitrag zu der Gesamtschaltung bildet, die durch die Signale "gesehen" wird, die zu der Hauptleitung 14, den Verbindern 18 und 34, den verschiedenen von diesen abführenden Leitern und den Bahnen innerhalb der Tochterkarte 20 hin und von diesen weg gehen. Zum Beispiel weist unter Bezugnahme auf Fig. 3 somit die Tochterkarte 20 einen Transceiver-Chip 24 auf, der Leiter 25 hat, die in plattierte Durchgangslöcher 30 eingesteckt und an diese angelötet oder auf andere Weise mit diesen verbunden sind, welche elektrisch mit leitfähigen Bahnen 32 verbunden sind, die innerhalb der Tochterkarte 20 innerhalb laminierter dielektrischer Schichten gebildet sind. Die Bahnen 32 erstrecken sich über verschiedene Biegungen, wie beispielsweise bei 35, um weitere plattierte Durchgangslöcher 36 in einem Muster zu verbinden, typischerweise in einer Reihe, die mit den Kontakten des Verbinders 34 zu verbinden sind, von denen drei bei 38a, 38b, 38c in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind. Diese Kontakte weisen Biegungen wie gezeigt auf und enden in Stiftabschnitten, die in Buchsenkontakte 40 innerhalb der Verbinder 18 eingesteckt werden. Die Buchsenkontakte 40 sind ihrerseits mit den leitfähigen Bahnen der Hauptleitungen 14 verbunden.
Ein Signal, das längs einem Bus 14 läuft, "sieht" alle diese verschiedenen Elemente in der Form von R, L und C, wobei die Kapazitanz der plattierten Durchgangslöcher in den Fig. 4 und 5 als Pth dargestellt ist. Die Signale auf den Hauptleitungen 14 stellen somit eine Kombination dieser Parameter dar und bilden eine charakteristische Impedanz Z&sub0;, was die Fortpflanzungsverzögerungen Tpd der Signale beeinflußt, die durch die verschiedenen leitfähigen Bahnen und plattierten Durchgangslöcher hindurchgehen, um den Transceiver-Chip 24 zu erreichen.
Fig. 6 zeigt in einer durchgehenden Linie bei Sp einen Signalimpuls mit schneller Anstiegszeit, wobei die Anstiegszeit als 2nS gezeigt ist, die im Hinblick auf eine charakteristische Gestalt idealisiert ist; das heißt der Impuls erscheint so, wie er erzeugt wurde. Es ist auch ein Impuls Sr, gezeigt, der darstellt, was tatsächlich mit der idealisierten Form geschehen kann, wenn diese durch die verschiedenen leitfähigen Bahnen hindurchgeht und den verschiedenen Parametern R, L und C ausgesetzt ist. Wie zu sehen ist, gibt es ein gewisses Nachschwingen, das in der Form eines Überschießens an der Spitze des Impulses auftritt, und ein weiteres Nachschwingen, das Unterschießen genannt wird und das am Schwanzende des Impulses auftritt.
Fig. 7 zeigt einen Spannungsübergang, der bei Sp idealisiert oder bei Sr typisch ist für einen Spannungsübergang von hoch nach niedrig. Fig. 8 zeigt ähnliche Kurven bei einem Übergang von niedrig zu hoch. In den Fig. 7 und 8 sind die Übergangszeiten zu bemerken, die in der Größenordnung von 10 nS und 15 nS sind, sowie die Zeiten, die bis zum Erreichen der Stabilität vergehen, die in den Figuren in der Größenordnung von 45 nS sind.
Der Zweck des Transceiver-Chips 24 ist es, die Hauptleitungen 14 von den Falzen zu isolieren oder zu entlasten, die durch die Tochterkarten 20 und die darauf befindlichen Schaltkreiskomponenten wie auch die darin enthaltenen Schaltkreise gebildet werden. Er tut dies durch Isolieren der Wirkungen der Impedanz an den mit dem Chip verbundenen Schaltkreisen. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, werden die leitfähigen Bahnen und die plattierten Durchgangslöcher zwischen dem Chip 24 und den Hauptleitungen 14 auf diese Weise sogar noch wichtiger als Variable, die den Signalübergang zu und von den Hauptleitungen 14 beeinflussen, indem sie die in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Wirkungen verursachen. Der Grad, in dem die Übertragungs-Übergänge von hoch nach niedrig und von niedrig nach hoch vorgenommen werden können, wie auch die Länge der Zeit, die das Signal braucht, um stabil zu werden, diktieren alle, wie schnell eine gegebene Architektur betrieben werden kann und wie schnell diese andererseits die Hauptleitungen 14 antreiben und die verschiedenen Funktionen durchführen kann.
Ein anderer Aspekt dieses Problems ist nun zu erkennen, indem in der typischen Praxis die Karten 20 mit Komponenten ausgelegt und versehen werden, um gewisse Schaltkreisfunktionen durchzuführen, wobei die verschiedenen Chips und Logik- und Speicher-Vorrichtungen typischerweise unterschiedlich sind und unterschiedlich an den Karten angeordnet sind, zusammen mit den verschiedenen Transceiver-Chips. In vergangenen Zeiten, mit Impulsanstiegszeiten in der Größenordnung von Millisekunden, war die Praxis des Standes der Technik zum Anordnen der Komponenten und des Karten-Layouts weniger kritisch. Bei Impulsen mit schnellen Anstiegszeiten, wie die in Fig. 6 gezeigte, wird das Layout sehr kritisch.
In US-Patent 4 583 807, erteilt am 22. April 1986, ist ein Tochterkartenverbinder gezeigt, bei dem die Kontaktelemente für einen rechtwinkligen Verbinder zur Oberflächenmontage, wobei diese äquivalent zu den Kontaktelementen 38a, 38b, 38c sind, die in Fig. 1 und in Fig. 3 gezeigt sind, jeweils unterschiedliche Dicken haben in einem Bemühen, die Widerstände der leitfähigen Bahnen der mehreren Reihen von Kontakten identisch zu halten.
US-Patent 4 676 565, erteilt am 30. Juni 1987, zeigt einen Verbinder für eine ähnliche Verwendung in bezug auf eine Tocherkarte, bei dem die Verbinderkontakte Schwänze oder Biegungen haben, die mit denjenigen vergleichbar sind, die in dem zuvor erwähnten Patent gezeigt sind, wobei das Äquivalent durch die Elemente 38a, 38b, 38c in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, mit Biegungen, um die Kontakte näher an der hinteren Fläche des Verbindergehäuses anzuordnen. Ein Vorteil dieser Anordnung soll die Verminderung der toten Zone oder der Aufstandsfläche des Verbinders auf der gedruckten Schaltungskarte sein, wodurch der durch den Verbinder eingenommene Betrag an Raum vermindert werden soll.
Die beiden vorstehenden Patente zum Stand der Technik erwähnen relativ hohe Anzahlen von Kontakten für solche Verbinder, wie z.B. sechsundneunzig Kontakte in drei Reihen, die verwendet werden müssen, um Schaltungskarten anzubringen. Beide Patente zeigen auch die Notwendigkeit der Beachtung einerseits der elektrischen Parameter und andererseits der Merkmale des Platzsparens in Verbindern.
Für Anwendungen, bei denen die Impuls-Anstiegszeiten in der Größenordnung von 2 Nanosekunden oder sogar geringfügig weniger sind, zieht die Erfindung sowohl das in den Fig. 9, 10 und 13 gezeigte Ausführungsbeispiel als auch das in den Fig. 14 und 15 gezeigte in Betracht. In bezug auf Fig. 9 können die Mutterkarte 12, die Hauptleitungen 14, der Verbinder 18 und die Tochterkarte 20 in Beziehung zu einem Verbinder 110 erkannt werden, der aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, das zum Plattieren oder Bedrucken geeignet ist, um darauf leitfähige Bahnen auszubilden. Der Verbinder 110 hat ein Gehäuse 112 mit einem nach oben stehenden Abschnitt 114, der sich an einen Querabschnitt 116 und eine Haube 118 anschließt. Die Haube 118 definiert einen Hohlraum und umgibt Stiftabschnitte, die sich von ihren entsprechenden Hohlräumen 140 nach außen erstrecken und die auch den Verbinder 110 umgeben, ausrichten und führen in bezug auf seinen Eingriff mit den äußeren Wänden des Verbinders 18, der an der Karte 12 in Fig. 1 angebracht ist, während des Zusammenfügens mit diesem. An der oberen Oberfläche des Verbindergehäuses sind Oberflächen 122 und 124, die zu inneren Oberflächen 126 und 128 führen. Reihen von Flecken, wie bei 130, sind an den Oberflächen 122 und 124 ausgebildet und durch leitfähige Bahnen, wie bei 132, verbunden, die sich über die Oberflächen 126 und 128 erstrecken, um mit ringförmigen Flecken 138 zu verbinden, die zu leitfähigem Material an den Oberflächen von Hohlräumen führen, die Federabschnitte 44 von Kontakten 42 enthalten, wobei das leitfähige Material bei 142 in Fig. 13 gezeigt ist. Die nachgiebigen Federabschnitte 44 berühren die leitfähige Beschichtung in dem Hohlraum und bewirken sowohl einen halternden Festsitz als auch eine gesicherte elektrische Verbindung. Als zusätzliches Merkmal können die verschiedenen Bahnen an den Oberflächen 126 und 128 so ausgeführt sein, daß sie Drahtbrücken oder Bypass-Pfade 144 aufweisen, die allgemeine Schaltkreise von einer Oberfläche zu der anderen und daher in bezug auf die Schaltkreise von der Mutterkarte zu der Tochterkarte verbinden. Diese werden typischerweise zum Hindurchführen von Erdung und Leistung durch den Verbinder verwendet.
Im Vergleich zu der schematischen Darstellung von Fig. 2 veranschaulicht Fig. 10 das Weglassen vergleichbarer Bahnlängen, die bei 32 dargestellt sind. Die verschiedenen leitfähigen Bahnen, einschließlich der plattierten Durchgangshohlräume 140 und der Bahnen 132 und 144 wie auch der Flecken 130 und der ringförmigen Flecken 138, die die plattierten Durchgangshohlräume 140 umgeben, können alle gebildet werden, indem man zunächst einen Katalysator auf solche Bereiche aufbringt, diese Bereiche nicht elektrisch beschichtet und dann das leitfähige Material durch Elektroplattieren aufbaut. Dies kann in einer Anzahl von Verfahrensweisen geschehen, die das Drucken, das Siebdrucken oder die Verwendung einer Maskentechnik umfassen, die selektiv eine Beschichtung nur auf denjenigen Abschnitten der Oberflächen des Gehäuses aktiviert, wo eine Beschichtung erwünscht ist. Es wird Bezug genommen auf US-Patent 3 745 045, erteilt am 10. Juli 1973, für eine Lehre eines Verfahrens zum selektiven Anbringen von leitfähigem Material in Hohlräumen und auf den Oberflächen eines dielektrischen Mediums unter Verwendung einer Tinte, die einen Beschichtungs-Katalysator enthält. US-Patent 4 872 844 offenbart Beschichtungsbahnen auf ausgewählten Oberflächenabschnitten und innerhalb von Hohräumen eines geformten Kunststoff-Adapter- Substrats. Die US-Patente 3 629 185; 4 511 597; 4 532 152 und 4 604 799 offenbaren Techniken zum Plattieren von Bahnen auf dielektrischen Oberflächen, einschließlich der Verwendung von nicht-elektrischen oder Elektroplattier-Techniken oder eine Kombination davon.
Die verschiedenen Bahnen können in bezug auf Dicke und Höhe so gestaltet werden, daß sie ein Gleichgewicht von R wie zwischen den verschiedenen Bahnen bieten. So können die langen Bahnen dünner oder weniger breit gemacht werden als Bahnen mit einer Zwischenlänge, die ihrerseits in bezug auf die kurzen Bahnen beschränkt sein können, so daß der Widerstand der drei Bahnen im Wesentlichen identisch ist. Auch kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen den Bahnen so gesteuert werden, daß C so weit wie möglich reduziert wird, wobei die Biegungen sowohl in den Ebenen von 126, 128 und um die Ecke zwischen ihnen und um die Biegung zu den Oberflächen 122, 124 abgerundet sind, um L zu minimieren. In dieser Beziehung kann ein Elektropolieren der leitfähigen Bahnkanten zum Ausschließen von Spitzen und scharfen Radien auch verwendet werden, um nicht nur die quantitativen Werte von C und R, sondern auch Feldstreuungswirkungen und dergleichen zu minimieren.
Fig. 11 veranschaulicht einen Kontakt 42, der einen nachgiebigen Federabschnitt 44 ähnlich demjenigen hat, der in US-Patent 4 186 982 offenbart ist, sowie eine entsprechende repräsentative beschichtete Durchgangsöffnung 73 eines Kunststoffgehäuses, die sich zu einer fernliegenden Oberfläche desselben erstreckt, auf welcher eine leitfähige Spur oder Bahn 74 angeordnet ist, die an dem ringförmigen Fleck 72 endet, der den Eingang zu der Durchgangsöffnung 73 umgibt und der integral mit der Beschichtung oder Plattierung 70 der inneren Wandoberflächen des umgebenden Hohlraums verbunden ist, wobei die Beschichtung 70 somit eine rohrförmige Geometrie definiert, wie sie bei 73 gezeigt ist. Der nachgiebige Federabschnitt 44 ist relativ zu dem inneren Durchmesser von 73 so dimensioniert, daß er dort hineinpaßt und damit eine stabile Schnittstelle mit niedrigem Widerstand bildet. Ein verbreiterter Bereich des Kontakts 42, wie beispielsweise seitlich sich erstreckende Laschen 46, kann zum Beispiel an einer Anschlagoberfläche anliegen, die durch einen erweiterten Locheingang 69 gebildet ist, um eine axiale Bewegung des Kontakts 42 nach dem Erreichen der gewünschten Tiefe der Kontakteinsetzung zu begrenzen.
In bezug auf die Verwendung von plattierten Durchgangslöchern in Verbindung mit dem nachgiebigen Stift, wie vorstehend beschrieben, wurde entdeckt, daß ein nachgiebiger Stift hergestellt werden kann, der in einem Kunststoff einer leicht zu formenden Art arbeiten kann, um Charakteristiken zu haben, die eine Beschichtung darauf gestatten, wenn der plattierte Durchgangshohlraum ausreichend dick ist. Bevorzugte Kunststoffe werden im Hinblick auf eine minimale Nachgiebigkeit und einen hohen Beanspruchungsmodul ausgewählt. Zum Beispiel ist die Dicke einer Beschichtung, die aus Kupfer und elektrofreiem Nickel bestehen kann, um die Dicke der in Fig. 11 bei 73 gezeigten Beschichtung zu bilden, in der Größenordnung von wenigstens 0,00381 cm (0,0015 Zoll). Dicken, die das Äquivalent von einer Unze (28,35 g) Kupfer sind, werden gebildet, um die leitfähigen Bahnen an den Oberflächen des Verbinders zu schaffen, und die darauf befindlichen Flecken können ebenfalls verwendet werden. Ein Stift, der einen nachgiebigen Federabschnitt mit einem geteilten Balken hat, hergestellt gemäß US-Patent 4 186 982 und in geeigneter Weise dimensioniert, wurde geformt, um ein ausgezeichnetes Oberflächen-Interface zu bilden und auch einer axialen Bewegung zu widerstehen. Beispiele solcher nachgiebiger Stifte werden vertrieben durch AMP Incorporated, Harrisburg, PA, unter der Marke ACTION PIN-Kontakte, beispielsweise als Teile- Nummern 2-532420-0 (0,0635 cm (0,025 Zoll) - quadratische Stifte) und 534503-8 (0,0381 cm (0,015 Zoll) quadratische Stifte), die zur Verwendung mit gedruckten Schaltungskarten von konventioneller Epoxy-Glasfaser-Konstruktion empfohlen werden, die durchgebohrte Durchgangslöcher haben, die dann mit Kupfer plattiert und mit Zinn-Blei überplattiert werden und die nominale beschichtete Durchmesser von 0,106 bis 0,0609 cm (0,040 bis 0,024 Zoll) haben, und nach dem Einsetzen des nachgiebigen Federabschnitts in ein solches Loch mit einer Kraft von vierzig Pfund (18,1 kg) (Maximum) geht der Bereich der ausgebildeten Haltekraft von wenigstens acht Pfund (3,63 kg) bis etwa fünfundzwanzig Pfund (11,3 kg).
Zur Verwendung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bevorzugt, daß für Kontakte 42, die mit Buchsenkontakten eines Verbinders 18 zusammenfügbar sind, ein Paar von Laschen 46 an jedem Kontakt geformt wird, um einen erweiterten Kontaktabschnitt zu bilden, der in einen erweiterten Hohlraumeingang 69 mit einem wesentlichen Festsitz von etwa zwei bis fünf Pfund (0,91 bis 2,27 kg) eingesetzt wird, bis er gegen die Anschlagschulter anliegt, die durch den kleineren Durchmesser des Hohlraums 68 gebildet ist, was nicht nur einen zusätzlichen Widerstand gegen ein Herausziehen, sondern auch eine stabile axiale Ausrichtung des Kontakts 42 in dem Durchgang 68 bewirkt, da der Kontakt 42 während des Zusammenfügens mit den und des Trennens von den Kontakten des Mutterkartenverbinders 18 Beanspruchungen unterworfen wird.
Fig 12 zeigt eine alternative Konstruktion, bei der die leitfähigen Bahnen auf einem dünnen Kunststoff-Film ausgebildet sind, der direkt auf der Oberfläche des Verbindergehäuses angeordnet ist, wobei der Film dann mit einer solchen Oberfläche verklebt wird. In Fig. 12 ist der ringförmige Fleck 72, wie er in Fig. 11 gezeigt ist, ersetzt durch einen flachen vollen Fleck 75, der in die Bahn 74' und den Fleck 90' an der Oberfläche eines dünnen Films 76 übergeht. Der Film 76 kann aus einem Polyester- oder Polyamid-Material hergestellt sein mit einer Dicke in der Gößenordung von zwischen 0,005 und 0,013 cm (0,002 und 0,005 Zoll). Der Stiftkontakt 42' kann anstelle des nachgiebigen Stifts einen oberen Abschnitt aufweisen, der hergestellt ist, um sich durch den Film 76 durch eine Öffnung 77 zu erstrecken, die gestrichelt in Fig. 12 gezeigt ist, und er kann dauerhaft mit dem Fleck 75 auf vielerlei Weise verbunden sein, einschließlich der Verwendung anderer leitfähiger adhäsiver Materialien Schweißen oder dergleichen.
Ein Beispiel eines Verbinders zur Verwendung mit nachgiebigen Stiften wird wie folgt hergestellt: Ein Gehäuse wird aus einem Harz geformt, das so gewählt ist, daß es einen geformten Teil ergibt, der geringe Nachgiebigkeit und hohe thermische Widerstandsfähigkeit bei erhöhten Temperaturen hat, wie beispielsweise VECTRA C-810 Flüssigkristallpolymer (Trademark der Hoechst Celanese Corp.) und hat Hohlräume mit unbeschichteten Durchmessern von etwa 0,1168 cm (0,046 Zoll); eine erste Schicht eines leitfähigen Materials, wie Kupfer, wird nicht elektrisch auf alle freiliegenden Oberflächen des Gehäuses einschließlich der Seitenwände der Hohlräume mit einer Dicke von etwa 50 Mikrozoll beschichtet, worauf eine Beschichtungs-Widerstandsmaske auf die Abschnitte der äußeren Oberflächen angebracht wird, die nicht Schaltkreise werden sollen; und eine zweite Schicht eines leitfähigen Materials, wie Kupfer, wird dann auf die freiliegenden Oberflächen der ersten Schicht mit einer Dicke von etwa 0,00356 cm (0,0014 Zoll) elektrisch beschichtet, worauf der Beschichtungswiderstand und die darunter liegenden Teile der ersten Schicht chemisch entfernt werden und die verbleibenden Schaltkreise vorzugsweise mit Gold über Nickel überbeschichtet werden, wobei alle Schritte allgemein durch konventionelle Techniken durchgeführt werden. Im Ergebnis ist der Innendurchmesser jedes Hohlraums etwa 0,1041 cm bis 0,1143 cm (0,041 bis 0,045 Zoll). Ein nachgiebiger Stift, wie er in US-Patent 4 186 982 offenbart ist, wird aus Phosphorbronze hergestellt und mit Gold beschichtet mit einer Nickelunterschicht mit einem Stiftquerschnitt von 0,0635 cm (0,025 Zoll) an einer Seite, so daß er eine Diagonale von etwa 0,127 cm (0,050 Zoll) vor dem Zusammendrücken an dem Federabschnitt hat sowie eine nominale Auszugskraft von etwa 8 bis 12 Pfund (3,63 bis 5,44 kg) nach dem Einsetzen in ein Durchgangsloch einer Schaltungskarte mit einem nominalen inneren Beschichtungsdurchmesser von 0,1016 cm (0,040 Zoll), der aber allgemein von 0,09398 cm bis 0,10922 cm (0,037 bis 0,043 Zoll) reicht.
Ein alternatives Verfahren würde darin bestehen, ein Gehäuse zu schaffen, das einen ultraviolettempfindlichen Katalysator in dem Kunststoff hat, Auflegen einer UV-undurchlässigen Maske über die Oberflächenabschnitte der Gehäuseoberfläche, die keine Schaltkreise bilden sollen, Belichten des Gehäuses mit ultraviolettem Licht und Aktivieren des Katalysators in den nicht maskierten Bereichen, Erzeugen eines Metall-Ionen-Wachstums in den nicht maskierten Bereichen, elektrofreies Plattieren einer dünnen ersten Schicht aus Kupfer auf die Metallionen und elektrofreies Plattieren einer dicken zweiten Schicht aus Kupfer darüber, die die Schaltkreise definiert.
In dem vorliegenden Beispiel würde ein solcher Stift nach dem Einsetzen in den beschichteten Hohlraum des Kunststoffgehäuses eine nominale Ausziehkraft von etwa 1,59 kg (3,5 Pfund) haben, die von der nachgiebigen Federkompression herrührt (und eine zusätzliche Ausziehkraft von 2 bis 5 Pfund (0,907 bis 2,27 kg) von der Kraftsitzschulter 46). Das Beschichtungsmaterial bildet eine Hülse, die eine starke Umfangsstärke hat, um die Feder des nachgiebigen Stifts nach dem Einsetzen zusammenzudrücken, ohne wesentlich radial nach außen verbogen oder verformt zu werden, und es wurde gefunden, daß sie keine Mikrorisse aufweist. Mikrorisse in der Beschichtung würden normalerweise erwartet bei Beschichtungen über einer Kunststoffstruktur bei herkömmlicherweise für Verbindergehäuse verwendeten Kunststoffmaterialien wegen der nachgiebigen Natur der abstützenden unteren Oberfläche des Kunststoffs und der standardmäßigen Beschichtungsdicke, wenn eine solche Anordnung einem solchen starken Festsitz unterworfen wird, der an zwei gegenüberliegenden radialen Stellen durch die beiden Schenkel des Federabschnitts des Stifts mit geteiltem Balken konzentriert wäre. Für einen Stift mit einem quadratischen Pfosten, der eine Dimension von 0,0381 cm (0,015 Zoll) an einer Seite aufweist und nicht einen zweiten Festsitzabschnitt hat, wie er mit der Tochterkarte 20 verwendet würde, würde ein unbeschichteter Lochdurchmesser von etwa 0,06985 cm (0,0275 Zoll) und ein beschichteter Lochdurchmesser von etwa 0,06223 cm (0,0245 Zoll) bevorzugt, mit einer sich ergebenden höheren Ausziehkraft von etwa 1,816 bis 2,043 kg (4 bis 4,5 Pfund).
In bezug auf die Ausführungsbeispiele, die in den Fig. 9 und 13 gezeigt sind, und auch auf diejenige der Fig. 14 bis 16 wird das Ausbilden der leitfähigen Bahnen derart in Betracht gezogen, daß diese entweder durch additive oder subtraktive elektrochemische Prozesse gebildet werden, was bedeutet, daß die Bahnen gleichzeitig für einen gegebenen Verbinder oder in der Tat für viele Verbinder oder geätzte Filme mit sehr engen Toleranzen ausgebildet werden können, die durch Verfahren der gleichen Art gebildet werden, die verwendet werden, um die gedruckten Schaltungskarten zu bilden, mit denen die Verbinder verwendet werden. Die verschiedenen möglichen Geometrien, die die Konzepte der zuvor beschriebenen Erfindung verwenden, vermindern wesentlich die Größen R, L und C und auch die Fortpflanzungsverzögerungen, die mit der Signalübertragung einhergehen, und trotzdem sind sie voll kompatibel mit bestehenden Geometrien von Mutter- und Tochterkarten und weithin verwendeten Bus-Architekturen, wobei die wesentliche erforderliche Änderung sich nur auf die Substitution der gezeigten Verbindergeometrie bezieht zusammen mit der Verwendung von leitfähigen Elastomeren oder leitfähigen Materialien, wie Klebern.
Das Gehäuse 112 der Fig. 9 und 13 weist vorzugsweise eine Serie von Verstärkungsrippen 146 auf, die innerhalb der rechtwinkligen inneren Ecke mit Abstand angeordnet sind, die die lotrechten und waagrechten Abschnitte 114, 116 verbindet. Die nach außen weisende Kantenoberfläche jeder Rippe 146 kann vorzugsweise gewisse der Drahtbrücken- oder Bypass- Schaltungsbahnen 144 haben, die darauf ausgebildet sind, wodurch eine höhere Definition der Pfaddichte ermöglicht wird. Das Gehäuse 112 wird vorzugsweise an der Tochterkarte 20 mit Bolzen-Befestigungsgliedern 148 befestigt, die durch mit Öffnungen versehene Flansche 150 an jedem Verbinderende eingesetzt werden und auf die Muttern aufgeschraubt werden.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 und 13 wird ein zweiter dielektrischer Abschnitt des Verbinders, ein im Querschnitt dreieckiger Kunststoffeinsatz 152 verwendet, der in die und gegen die Oberflächen 126 und 128 paßt und der an dem Gehäuse 112 befestigt wird, indem er beispielsweise unter Riegeln 154 an Endwänden 156 des Gehäuses 112 eingerastet wird, und der an seiner oberen Oberfläche Transceiver-Chips oder dergleichen trägt, wie den Chip 24, der Leiter 26 hat und innerhalb einer Ausnehmung 158 aufnehmbar ist. Der Einsatz 152 bildet eine dielektrische Struktur, die freiliegende Schaltkreise und Kontaktenden des Gehäuses 112 isoliert und die ferner eine Abstützung für den Chip 24 während und nach dem Zusammenbauen bietet. Die Oberflächen 122, 124 sind in bezug auf anschließende Oberflächen 126, 128 in einer solchen Weise abgewinkelt, daß sie im wesentlichen koplanar sind und die rechtwinklige Biegung des L-förmigen ersten Verbinderabschnitts 112 an Kanten überqueren, die entfernt von dem Scheitel des L liegen. Die Leiter 26 sind mit dem Flecken 130 in geeigneten Abständen längs der Oberflächen 122, 124 verbunden, wobei der Chip 24 wahlweise in seiner Stellung in einer geeigneten Weise an dem Kunststoffeinsatz 152 angeklebt ist.
Die Verbindung der Chipleiter mit den Flecken kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, abhängig von der Natur der Chip-Packung. So hat z.B. der in Fig. 9 gezeigte Chip 24 flache Laschen, die in Reihen in einer Ebene angeordnet sind, die durch einen leitfähigen Kleber verbunden oder durch irgendeine geeignete Einrichtung gehalten werden können, oder die an diese Bahnen durch konventionelle automatisierte Band-Klebetechniken für integrierte Schaltkreise angeschweißt werden können; der Chip 24 kann mit dem Verbinder 110 beispielsweise durch automatisierte Vorrichtungen zusammengefügt werden, die die Leiter 26 an die Kontaktflächen 130 anschweißen, nachdem die Leiter 26 damit ausgerichtet sind, wobei sie mit dem Einsatz 152 wenigstens vor dem Ausrichten und Schweißen unverbunden bleiben. Alternativ wenn der Chip 24 selbst Flecken aufweist, kann eine Drahtverbindung verwendet werden, um den Chip mit dem Flecken 130 zu verbinden. Als Ergebnis der vorstehenden Packungseinzelheiten sind die Transceiver-Chips in den Verbinder selbst eingebaut, um somit die Transceiver-Chips von der Tochterkarte 20 zu entfernen, und haben die elektrische Verbesserung zur Folge, wie es in Fig. 10 mit den stark verminderten R, L und C und der Fortpflanzungsverzögerung im Vergleich zu Strukturen nach dem Stand der Technik angedeutet ist.
Es wird nun auf die Fig. 14 bis 16 Bezug genommen, wo eine andere Ausführungsform einen leicht entfernbaren Transceiver-Chip und einen Verbinder aufweist, um die Erfindung an weitere Alternativen des Packens anzupassen. Dort weist der Verbinder 160 ein Gehäuse 162 aus Kunststoffmaterial auf, das zum Beschichten oder Plattieren von leitfähigem Material in der zuvor beschriebenen Weise geeignet ist. Der Verbinder weist an seinen inneren Oberflächen ein Paar von beabstandeten Oberflächen 164 auf, die so ausgebildet sind, daß sie ein Schaltungselement 200 aufnehmen, das einen oder mehrere Transceiver-Chips 24' trägt, die Leiter 26' haben, die nach Art der Oberflächen-Montagetechnik an leitfähige Flecken des Schaltungselements 200 an Stromkreisbahnen angelötet sind, die sich zu Reihen von Flecken längs der unteren Oberfläche nahe von deren Kanten 202 erstrecken. Benachbart zu den Oberflächen 164 sind Nuten 166, die vorgesehen sind, um leitfähige Flecken 168 aufzunehmen, die leitfähige Bahnen 170 verbinden, die ihrerseits mit leitfähigem Material 172 verbunden sind, das sich innerhalb von Hohlräumen 174 innerhalb des Gehäuses 162 erstreckt, um durch nachgiebige Federabschnitte 44 von Kontakten 42 berührt zu werden.
In die Nuten 166 sind Verbinder 190 eingepaßt, die aus einem Zylinder 192 aus einem elastomeren Material gebildet sind, das um sich herum quer verlaufende leitfähige Bahnen 194 hat, die daran entlang beabstandet und an Zentren angeordnet sind, die dichter zueinander beabstandet sind als der Abstand entsprechender Flecken 168 und entsprechender Flecken des Schaltungselements 200, um zwei bis drei elektrische Pfade dazwischen zu bieten. Nachgiebige Verbinder 190 von Oberfläche zu Oberfläche sind in dem US-Patent 3 985 413 gelehrt, erteilt am 12. Oktober 1976, und werden unter der Marke AMPLIFLEX von AMP Incorporated, Harrisburg, P.A., vertrieben. Ein Blatt eines dünnen flexiblen Films, beispielsweise aus Polyimid, ist um einen weichen, nicht leitenden, zylindrischen Kern aus elastomerem Material, wie Silikongummi, herumgewickelt, und an nach außen weisenden Oberflächen des Films sind einzelne parallele Leitungen einer Kupfer-Schaltung geätzt; die Kupferspuren sind etwa 0,00762 cm (0,003 Zoll) breit und etwa 0,01778 cm (0,007 Zoll) voneinander beabstandet. Solche Verbinder sind nachgiebig, um eine Kompressibilität mit einer Kraft zu schaffen, die die leitfähigen Flecken 194 derart nach außen treibt, daß die leitfähigen Bahnen 168 mit entsprechenden Spuren des Schaltungselements 200 verbunden werden. Wie am besten in Fig. 15 zu sehen ist, können die elastomeren Verbinder 190 vorübergend in ziemlich unpassenden Nuten 166 des Verbindergehäuses 162 befestigt werden durch Klemmvorsprünge 176 an entgegengesetzten Enden der Nuten 166, die in die Endflächen 196 der elastomeren Verbinder 190 eingreifen, ohne die Verbinder 190 zu veranlassen, sich zu verwerfen oder in Längsrichtung zu biegen, wie zum Beispiel an dem Übergang der länglichen Lasche 198, die durch die geklebten Enden des äußeren Films gebildet ist, und dem zylindrischen, die Flecken tragenden Abschnitt 192.
In Fig. 16 ist das Schaltkreiselement 200 an dem Verbindergehäuse 162 durch eine Federklammer oder einen Bügel 204 befestigt gezeigt, der bzw. die entfernbar um seitliche Enden 178 des Gehäuses 162 durch freie Enden 206 von Armen 208 kiemmbar sind, die z. B. längs eines länglichen Körperabschnitts 210 mit Abständen angeordnet sind. Der Bügel 204 ist so geformt, daß er Klemmabschnitte 212 aufweist, die an dem Schaltungselement 200 nahe von dessen Kanten 202 anliegen, wenn es sich an Ort und Stelle befindet, und die somit das Schaltungselement 200 fest gegen die elastomeren Verbinder 190 drücken. Wenn der Bügel 204 an seiner Stelle verriegelt ist, drückt dadurch das Schaltungselement 200 die Verbinder 190 gegen Oberflächen der Nuten 166 zusammen und schafft eine gesicherte elektrische Verbindung der Stromkreisbahnen des Schaltungselements 200 mit entsprechenden leitfähigen Bahnen 194 der Verbinder 190 und dadurch mit leitfähigen Bahnen 168 in den Nuten 166 des Verbindergehäuses 162. Vorzugsweise weisen die Nuten 166 untere Oberflächenabschnitte 180 auf, die geringfügig abgewinkelt sind, wie beispielsweise 4 Grad nach außen gegenüber einer Orientierung parallel zu dem Schaltungselement 200, das unter einem Winkel von etwa 64 Grad zu der Mutterkarte 12 orientiert sein kann, wodurch eine Tendenz besteht, die elastomeren Verbinder 190 weiter in die relativ nicht begrenzten Nuten 166 zu drücken und größere Längen von leitfähigem Eingriff zwischen den Kontaktflecken 168 und den Flecken 194 sicherzustellen. Der Bügel 204 kann zum Beispiel aus rostfreiem Stahl mit hoher Federstärke ausgestanzt und geformt sein, und er kann kleine Vorsprünge 214 an seinen freien Enden 206 aufweisen, um die Arme 208 von den Kanten 178 unter Verwendung eines Werkzeugs, wie eines Schraubendrehers, freizugeben.
Das Gehäuse 162 kann auch Verstärkungsrippen 182 aufweisen (ähnlich den Rippen 146 von Fig. 9 und 13), die eine oder möglicherweise zwei leitfähige Bahnen 184 aufweisen können, die an nach außen weisenden Kantenoberflächen davon gebildet sind. Die Verbinderanordnung 160 kann an der Tochterkarte 20 durch Befestigungsmittel 186 befestigt werden, die sich durch Flansche an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 162 erstrecken, ähnlich wie bei dem Gehäuse 112 der Fig. 9 und 13.
Das in den Fig. 14 bis 16 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung integriert somit einen oder mehrere Transceiver-Chips in den Verbinder in einer Art, die den schnellen Austausch derselben an den miteinander verbundenen Mutter- und Tochterkarten gestattet.
Die vorstehend beschriebene Erfindung hat eine Anzahl von verschiedenen Ausführungsbeispielen in bezug auf das Plattieren, das Beschichten oder der andersartigen Ausbildung von leitfähigen Bahnen an den Oberflächen der Verbindergehäuse hervorgehoben, wobei solche Bahnen mit solchen Oberflächen oder mit einem Film verbunden sind, der seinerseits mit den Oberflächen des Verbinders verbunden ist. Die Erfindung zieht in Betracht, daß die verschiedenen Ausführungsbeispiele des Ausbildens von leitfähigen Flecken direkt an dem Gehäusematerial oder an einem Film mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden können, die die Transceiver-Chips in die Verbinder integrieren.
Eine vergleichende Analyse der Leistungsfähigkeit des VME-Bus mit Transceivern und Verbindern gemäß der Erfindung gegenüber der Transceiver-Anordnung in typischer Weise an einer Tochterkarte wurde durchgeführt, wobei standardisierte Parameter von Leiterbahnen simuliert wurden. Der Beladungsschlitz oder die Falzbahn wurde in einer Länge von 7,62 cm (3 Zoll) einer Streifenleitung mit 75 Ohm gewählt, wobei deren Werte von R, L und C zusammengenommen oder als Ideal angesehen wurden; es wurde geschätzt, daß das Tauchpaket mit den plattierten Durchgangsloch-Beladungen in der Größenordnung von 1pF war. Die Summe der Werte beim Verfolgen der Verbindungsbahnen einschließlich der Durchgangslöcher längs den in Fig. 3 gezeigten Linien hatten das folgende Ergebnis:
R = 3.5 Ohm
C = 14.7 pF
L = 46.5 nH
Z = 56 Ohm
Tpd = 731 Picosekunden
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Version unter Benutzung des elastomeren Verbinders, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt, wobei der Verbinder so hergestellt ist, daß er die Transceiver-Vorrichtung enthält, wurden bei der Simulation die folgenden Parameter erhalten:
R = 1.3 Ohm
C = 6.2 pF
L = 21.2 nH
Z = 59 Ohm
Tpd = 286 Picosekunden
Wie aus dem Vorstehenden erkannt werden kann, ergaben sich wesentlichere Verminderungen bei R, C und L wie auch, was wichtig ist, bei der Fortpflanzungsverzögerung beim Vergleich zwischen der Ausbildung nach dem Stand der Technik und der erfindungsgemäßen Ausbildung. Was noch wichtiger ist, die Variationen in den Bahnen, die in den Bahnen von jeder der drei Reihen impliziert waren, wurden ebenfalls beträchtlich reduziert. Auf andere Weise ausgedrückt, der zu der einen Reihe am nächsten zu der Tochterkarte gehörende Pfad hatte Parameter, die viel enger bei dem Pfad lagen, der zu der am weitesten von der Karte entfernten Reihe gehörte. In manchen Fällen wurden Verbesserungen von soviel wie 50 Prozent bei dieser Variation der Parameter erreicht, und es ergab sich eine wichtige Betrachtung für die Ausbildung der Schaltkreise und der Karten, die auf den Verbinder der Erfindung zurückzuführen ist.

Claims

1. Verbinder (110, 160) zum Verbinden von Stromkreisen (14, 32) eines Paares von Stromkreiselementen (12, 20) einer Art, die digitale Impulse mit schneller Anstiegszeit verwenden, wobei Werte von Stromkreis-Parametern, die R, L, C und Fortpflanzungsverzögerungen einschließen, kritisch für die Signalübertragung und -fortpflanzung sind wobei die Verbindung bestimmter der Stromkreise stromkreismodifizierende Komponenten (24) erfordert,

wobei der Verbinder (110, 160) so ausgebildet ist, daß er zwischen ersten und zweiten Stromkreisen (14, 32) der ersten und zweiten Stromkreiselemente (12, 20) montiert werden kann und ein Gehäuse (112, 162) aus dielektrischem Material hat, das so gestaltet und bemessen ist, daß es zwischen die Stromkreiselemente (12, 20) eingepaßt werden kann, wobei das Gehäuse (112, 162) erste und zweite Reihen von Kontakten (42) aufweist, die zum Zusammenfügen mit weiteren Kontakten (40, 36) an den ersten und zweiten Stromkreisen (14, 32) geeignet sind, und wobei das Gehäuse (112, 162) ferner eine Reihe von leitfähigen Bahnen (132) aufweist, eine für jeden Kontakt (42) jeder der ersten und zweiten Reihen, wobei bestimmte der Bahnen elektrisch getrennt sind und in Flecken (130) enden, die in beabstandeten paarweisen Reihen angeordnet sind;

wobei der Verbinder (110, 160) einen Komponentenaufnahmebereich zwischen den Reihen der Flecken (130) hat, der so gestaltet und bemessen ist, daß er wenigstens eine stromkreismodifizierende Komponente (24) aufnimmt und daran befestigt trägt; und

wobei wenigstens eine stromkreismodifzierende Komponente (24) an dem Verbinder (110, 160) befestigt ist, wobei Kontaktmittel (26) der Komponente (24) mit den Flecken (130) verbunden sind, um zugehörige Reihen miteinander zu verbinden, um durch die miteinander verbundenen Stromkreise über den Verbinder (110, 160) anzutreiben und angetrieben zu werden, um R, L, C und die Fortpflanzungsverzögerung durch den Verbinder zu minimieren;

dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Hauptteile (114, 116) des Gehäuses (112) in bezug zueinander abgewinkelt sind, wobei jeder Hauptteil allgemein entgegengesetzte erste und zweite Flächen bildet, so daß jeder Hauptteil (114, 116) eine Reihe von Kontakten (42) längs seiner ersten Fläche und eine Reihe von Flecken (130) längs seiner zweiten Fläche (126, 128) hat, wobei die zweiten Flächen für ihre Reihen von Flecken (130) so angeordnet sind, daß sie mit Kontaktmitteln (26) der wenigstens einen stromkreismodifizierenden Komponente (24) zusammenwirken.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Bahnen (132) auf Oberflächen des Verbinders (110, 160) aufgebracht sind und eine Geometrie haben, um ihre Bahnlänge zu minimieren, und daß leitfähiges Material in Wänden von Hohlräumen (142) ausgebildet ist und einstückig mit entsprechenden leitfähigen Bahnen (132) verbunden ist, und daß die Kontakte (42) in entsprechenden Hohlräumen (142) befestigt und elektrisch mit dem leitfähigen Material in den Hohlräumen (142) verbunden sind.

3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen von Kontakten (42) Kontakte in verschiedenen Ebenen aufweisen, wobei bestimmte Kontakte in einer gegebenen Ebene mit gewissen Kontakten (42) in einer anderen Ebene durch die leitfähigen Bahnen (132) mit gemeinsamen Stromkreisen zur Verbindung mit einer Stromversorgung und/oder mit Erde verbunden sind.

4. Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte in der gegebenen Ebene Stromkreise (32) einer Tochterkarte (20) verbinden und die Kontakte der anderen Ebene Stromkreise (14) einer Mutterplatte (12) miteinander verbinden.

5. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (112, 162) erste und zweite Hauptteile (114, 116) hat, die einstückig unter einem rechten Winkel miteinander verbunden sind, um eine unter einem rechten Winkel montierte Tochterkarte (20) mit einer Mutterplatte (12) zu verbinden, wobei die ersten und zweiten Reihen in den ersten und zweiten Hauptteilen (114, 116) angeordnet sind, und daß das Gehäuse ferner eine mit Abständen angeordnete Reihe von Verstärkungsrippen (146) längs der inneren Ecke der einstückigen Verbindung aufweist, die durch die ersten und zweiten Hauptteile (114, 116) definiert ist.

6. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (42) in Hohlräumen (142) angebracht sind und längs ersten und zweiten äußeren Fügeflächen angeordnet sind, um zu entsprechenden weiteren Kontakten (40, 36) der ersten und zweiten Stromkreiselemente (12, 20) zu passen, wobei die leitfähigen Bahnen (132) sich von den Hohlräumen (142) längs erster und zweiter innerer Oberflächen (126, 128) zu ersten und zweiten weiteren Oberflächen (122, 124) erstrecken, die die Reihen von Flecken (130) enthalten, und daß der Komponentenaufnahmebereich durch ein Stützglied (110, 200) gebildet ist, das geeignet ist, zu dem Gehäuse (112, 162) zu passen und daran montiert zu werden in einer Weise, die die Flecken (130) längs der ersten und zweiten weiteren Oberflächen (122, 124) freilegt, und daß das Stützglied (110, 200) eine stromkreismodifizierende Komponente (24) abstützt, deren Kontaktmittel (26) in elektrischem Eingriff mit entsprechenden Flecken (130) sind.

7. Verbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied ein dielektrischer Einsatz (110) ist, der gegen die ersten und zweiten inneren Oberflächen (126, 128) des Gehäuses (112) angeordnet ist, und daß die Kontaktmittel (26) jeder stromkreismodifizierenden Komponente (24) sich von dem dielektrischen Einsatz (110) nach außen erstrecken und mit entsprechenden der Flecken (130) der ersten und zweiten Reihen verbunden sind.

8. Verbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied ein Stromkreiselement (200) ist, das an dem Gehäuse (162) befestigbar ist und Stromkreisbahnen hat, die sich zu Endabschnitten erstrecken, um entsprechenden Flecken (130) gegenüberzuliegen und diese zu berühren, wobei das Stromkreiselement (200) mindestens eine stromkreismodifizierende Komponente (24) trägt, deren Kontaktmittel (26) elektrisch mit entsprechenden Stromkreisbahnen des Stromkreiselements (200) verbunden sind, wobei das Gehäuse (162) nachgiebige Verbinder (190) aufweist, die zwischen Stromkreisbahnen des Stromkreiselements und den entsprechenden Flecken (130) zwischengeschaltet sind und leitfähige Flecken aufweisen, die mit Abstand längs derselben angeordnet sind und zugehörige Stromkreisbahnen und Flecken (130) miteinander verbinden, und daß ein Bügel (204) entfernbar an das Gehäuse (162) anklemmbar ist, um das Stromkreiselement (200) an das Gehäuse (162) zu klemmen und die nachgiebigen Verbinder (190) zusammenzudrücken.

9. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte Kontakte (42) der ersten Reihe direkt durch Brückenbahnen (144) mit ausgewählten der Kontakte (42) der zweiten Reihe verbunden sind, um Brückenstromkreise zu bilden.

10. Verbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Brückenstromkreise Bahnabschnitte aufweisen, die sich zu entsprechenden Kontaktflecken (130) längs der ersten und zweiten weiteren Oberflächen (122, 124) erstrecken, um elektrisch mit der Komponente (24) verbunden zu werden.