DE69313596T2 - Elektrischer Verbinder mit einer abgestützten gewölbten Gestaltung - Google Patents

Elektrischer Verbinder mit einer abgestützten gewölbten Gestaltung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Anschlußteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf derartige Anschlußteile, die einen zugespitzten, seriellen oder kontinuierlichen abgestützten gewölbten Aufbau aufweisen, wie beispielsweise einer oder mehreren Stauchungen, z.B. V-förmige und ausgehöhlte Runzeln, Falten und verknitterte Formen, die sowohl in einem oder mehreren von Leitern der Schaltung als auch in irgendeiner Isolierung vorliegen können, die an den Orten der Anschlußpunkte unter den Leitern liegt.
  • Die Verbindung von elektronischen Bauteilen, insbe sondere hochintegrierten elektronischen Bauteilen, mit gedruckten Leiterplatten stellen wiederholt Probleme dar, für die eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen wurden. Herkömmlicherweise benötigen Mikro-Verbinder aufgrund ihrer geringen Größe ein Lötverfahren oder andere sehr teure Ver fahren. Insbesondere können die meisten Verbindungsglieder Leitungen mit einer Breite und einem Abstand von 0,0762 mm bis 0,1270 mm oder darunter nicht in einer wirkungsvollen Weise verwenden.
  • Demzufolge verwenden viele herkömmliche Verbindungssysteme Anschlußplatten oder elektrisch leitende Punkte als eine Vorrichtung zum Schaffen der Verbindung, wie sie beispielsweise in den Druckschriften US-A-4,125,310 und US-A- 4,453,795 offenbart sind. Diese Patente beschreiben eine Vielzahl von im allgemeinen federnden, metallischen, vorstehenden Vorsprüngen. Im zuletzt genannten Patent wird zur Vermeidung einer überbeanspruchung und Druckanpressung der federnden Vorsprünge oder Kontakte über ihre elastische Grenze hinaus ein federnder Rückführmechanismus verwendet, wobei die Überbeanspruchung eine wiederholte Abstimmung und Fehl-Abstimmung der Verbindungsteile mit derartigen Vorsprüngen verhindert. Während diese Abschlüsse andererseits wirkungsvoll und zuverlässig Abstimmschaltkreise verbinden, kann ihre Herstellung schwierig, zeitraubend und teuer sein. Darüber hinaus ist das Herstellungsverfahren zum Ausbilden derartiger Erhebungen auf eine Größe hinsichtlich des Durchmessers von ca. 0,0508 mm begrenzt.
  • Darüber hinaus benötigen derartige Erhebungen eine spezielle Abstützung, ohne sie der Gefahr einer Ablösung aufgrund eines Ausgasens des Trägermaterials, während oder nach der Herstellung, oder aufgrund einer Unachtsamkeit beim thermischen Angleich mit seinen Umgebungsmaterialien, oder aufgrund von möglichen elektrischen oder chemischen Reaktionen mit den Umgebungsmaterialien, auszusetzen.
  • Ein elektrisches Anschlußteil gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 11 ist aus der EP-A-0 476 868 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein elektrisches Anschlußteil, welches zum Ausbilden eines Druckkontaktes für Kabelanschlüsse verwendet wird. In diesem herkömmlichen elektrischen Anschlußteil wird ein metallischer Wafer mit einem angehobenen Leitungs-Verbindungsmerkmal oder einer Erhebung elektrisch plattiert, das oder die sich innerhalb eines Leitermusters befindet. Nacheinander wird eine dielektrische Schicht auf der oberen Oberfläche der Vorrich tung laminiert, wodurch eine obere Schicht des dielektrischen Materials ausgebildet wird. Darüber hinaus wird eine untere Schicht des dielektrischen Materials ausgebildet, wobei diese untere Schicht nicht am Ort der Verbindungen vorgesehen ist, so daß die Verbindungen von der unteren Seite kontaktiert werden können.
  • Ein größerer Nachteil dieses herkömmlichen Anschlußteils liegt darin, daß die Leitungs- oder Leiterbreite bzw. der Abstand zwischen den benachbarten Leitungen (Leitern) nicht ausreichend klein ausgebildet werden kann, wie dies für Anwendungen von Mikroverbindungen notwendig wäre.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Anschlußteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart zu verbessern, daß man auf einfache Weise Mikroverbindungen erhält.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgezeigten vorteilhaften Maßnahmen gelöst.
  • Verschiedene Vorteile können von der vorliegenden Erfindung abgeleitet werden. So erhält man Leitungsbreiten und Abstände zwischen den Leitungen von weniger als 0,0762 mm, beispielsweise 0,0254 mm oder darunter, so daß das Kabel mit einer gedruckten Leiterplatte oder einer flexiblen gedruckten Schaltung verbunden werden kann, ohne dabei andere Anschlußelemente, ein Lötverfahren oder Schweißverfahren zu benötigen. Das sich ergebende Verbindungsschema liefert Verbindungen mit einem geringen Gewicht, einem kleinen Volumen und einem geringen Profil. Die Kosten für die Herstellung derartiger Erhebungen ist wesentlich gerin ger als die von herkömmlichen Verbindungssystemen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Ecke eines Bausteins und einer Flachschaltung mit Mehrfachanschlüssen, wie beispielsweise einer flexiblen gedruckten Schaltung, die sich mit ihren Kontakten mit der gewölbten Gestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung daraus erstreckt;
  • Fig. 2 eine Seitenansicht in einer teilweisen Querschnittsdarstellung der Anordnung, wie sie in Fig. 1 dar gestellt ist;
  • Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Verbindung eines Stapels von Bausteinen mit ihren flexiblen gedruckten Schaltungen, wie sie in Figuren 1 und 2 dargestellt sind;
  • Fig. 4 eine Draufsicht einer Flachkabelanordnung;
  • Fig. 5 die Kabelanordnung, wie sie beispielsweise in
  • Fig. 4 dargestellt ist, unter Verwendung einer gewölbten Gestaltung mit einem linearen oder kurvigen Muster;
  • Fig. 6 eine Draufsicht einer flexiblen Schaltung mit individuellen gewölbten Gestaltungen auf darin liegenden Leitern;
  • Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer der gewölbten Gestaltungen, wie sie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist;
  • Fig. 8 eine alternative Anordnung der gewölbten Gestaltung;
  • Fig. 9 ein Verfahren zum Ausbilden eines oder mehrerer gewölbten Gestaltungen; und
  • Figuren 10a-10d Muster von gewölbten Gestaltungen, die sich entlang eines Kabels erstrecken.
  • Die Figur 1 zeigt eine Ecke eines elektronischen Gesamtaufbaus 20 mit einem Baustein bzw. Chip 22, einer flexiblen gedruckten oder Flachschaltung 24 und einem Trageteil 26. Die Flachschaltung 24 besteht aus einer Vielzahl von feinen Linien, Zuführungsdrähten oder Leitern 28, die elektrisch mit dem Baustein verbunden werden und sich nach außen zu den elektrischen Verbindungspunkten 30 erstrecken. Der so weit beschriebene Gesamtaufbau besitzt einen herkömmlichen Aufbau, mit Ausnahme, daß die Verbindungspunkte 30 und ihre Abstützungen entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, aufgebaut sind.
  • Gemäß Fig. 2 wird ein Leiter 32, der alle Leiter in der flexiblen gedruckten Schaltung 24 darstellt, zwischen einer oberen und einer unteren Schicht 34 und 36 eines dielektrischen Materials, wie beispielsweise einem Polyimidplastik, eingebettet. Eine abgestützte gewölbte Gestaltung 38 mit einzelnen Erhebungen oder Stauchungen wird an den Orten 40 des Leiters 32 ausgebildet, an denen ein Kontakt erwünscht ist. Diese Orte 40 werden durch Entfernen der Plastikisolierung von der unteren Plastikschicht 36 erzeugt, wodurch darin Öffnungen 42 geschaffen werden. Erfindungsgemäß sind die gewölbten Gestaltungen 38 sowohl im Leiter 32 als auch in den Abschnitten der oberen Plastikschicht 34 vorgesehen. In der Darstellung besitzen die gewölbten Gestaltungen 38 eine V-Form mit einem konvexem Abschnitt 46 und einem konkaven Abschnitt 48. Der konkave Abschnitt besitzt eine ausreichende Höhe, so daß er bis zur glatten Oberfläche der Flachschaltung 24 reicht, die mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet ist. Diese Ausdehnung des konvexen Abschnitts 46 ermöglicht dem freiliegenden Abschnitt des Leiters 32, einen angepaßten Leiter 52 auf einem anderen Teil 54 zu berühren, wie beispielsweise einer weiteren Flachschaltung, gedruckten Leiterplatte oder einem Kabel.
  • Ein Träger 56 mit V-förmigen Ausstülpungen 58 paßt in die konkaven Abschnitte 48 der Flachschaltung 24, wodurch der Kontakt zwischen dem konvexen Abschnitt 46 und den angepaßten Leitern 42 sichergestellt wird. Der Träger 56 kann aus irgendeinem festen Material ausgebildet werden und kann aus einem Metall bestehen, wenn das Metall von den Leitern 28 isoliert ist, oder aus einem festen dielektrischen Material. Es ist von Bedeutung, daß das Material des Trägers 56 auch chemisch mit den die Flachschaltung aufbauenden Materialien zusammenpaßt.
  • Der anhand von Fig. 2 dargestellte Aufbau für einen einzigen Baustein und eine Flachschaltung kann für den Zusarnmenbau einer Vielzahl von Bausteinen und Flachschaltungen in einer Stapelanordnung verwendet werden, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind entsprechend der im Patentanspruch 11 gegebenen erfindungsgemäßen Definition die verschiedenen Elemente im wesentlichen gleich zu denen gemäß Fig. 2, weshalb sie mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, wobei sie sich jedoch durch den Zusatz der Buchstaben "a" bis "d" nach der Ziffer zur Darstellung einer Vielzahl von Flachschaltungen 24a, 24b, 24c und 24d unterscheiden, die jeweils eine obere Plastikschicht 34a und eine untere Plastikschicht 36a aufweisen, die die elektrischen Leiter 32a einschließen. Da der Schwerpunkt dieses Ausführungsbeispiels auf der elektrischen Kopplung aller vier Bausteine gemäß Fig. 3 in einem Stapel liegt, wobei die entsprechenden flexiblen gedruckten Schaltungen bei den Orten 38a verbunden werden, wird das Isolationsmaterial sowohl von den oberen Schichten 34a als auch von den unteren Schichten 36a entfernt, um entsprechende Öffnungen 60 und 40a zu schaffen. Die entsprechenden Leiter 32a werden an den Orten 38a gewölbt, wodurch V-förmige Gestaltungen ausgebildet werden, die die konvexen Abschnitte 46a und die konkaven Abschnitte 48a definieren. Diese V-förmigen Abschnitte des Leiters 32a sind derart aufgebaut, daß sie gegenseitig zusammenpassen, so daß alle konkaven und konvexen Zwischenabschnitte miteinander in Kontakt liegen. Der Träger 56a mit einer V- förmigen Ausstülpung 58a wird in einen der konkaven Abschnitte an einer äußeren Oberfläche 62 der aufeinander gestapelten Schaltungen eingepaßt Das Aufstapeln der V- förmigen Ausstülpungen in Verbindung mit dem Träger 56a schafft eine Abstützung für alle Ausstülpungen.
  • Gemäß den Figuren 4 und 5 besteht eine Flachschaltung oder ein Flachkabel 64 aus einer Vielzahl von Leitern 66, die in Plastikschichten 68 und 70 eingeschlossen sind. Das Kabel 64 besitzt glatte Oberflichen 72 und 74 mit einer Öffnung 76 an seiner Oberfläche 74, wodurch ein Ort 78 für eine Verbindung definiert wird. Die Verbindung wird durch Verbiegen eines Abschnitts 80 des Leiters 66 und eines Abschnitts 82 der oberen Plastikschicht 68 ausgebildet. Um sicherzustellen, daß die von den Abschnitten 80 und 82 ausgebildete Verbindung ihre Form behält, wird eine Abstützung bzw. Ein Träger 84 mit einer V-förmigen Ausstülpung 86 an der glatten Oberfläche 72 des Kabels 64 angeordnet und in den konkaven Abschnitt der Verbindung gelegt. Wie in Fig. 4 dargestellt, bleibt der Träger 84 in Kontakt mit dem Kabel 64 mittels einer dazugehörigen Platte, die mittels einer Befestigungsvorrichtung, wie beispielsweise Schrauben 88, am Träger 84 oder mit einer anderen Platte in Kontakt mit der Oberfläche 74 der Plastikschicht 70 befestigt ist.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen die gewölbte Gestaltung als Folge von angespitzten Erhebungen oder Aufwerfungen 90 in einem Flachkabel 92. Das Kabel 92 besitzt eine Vielzahl von elektrischen Leitern 94, die zwischen oberen und unteren Plastikschichten 96 und 98 eingeschlossen sind. Zum Ausbilden einer Öffnung oder eines Fensters 100 wird das Material von der oberen Schicht 96 entfernt, wodurch eine obere Fläche 102 des Leiters 94 freigelegt wird, wobei die obere Oberfläche 102 am nächsten zu der mit dem Bezugszeichen 104 bezeichneten glatten Oberfläche des Flachkabels 92 und seiner oberen Schicht 96 liegt. Eine zugespitzte Erhebung wird in jedem Leiter 94 und seinem darunterliegenden Plastikabschnitt 106 der unteren Schicht 98 in ausreichender Weise ausgebildet, wodurch die obere Leiteroberfläche 102 über die glatte Oberfläche 104 des Flachkabels 92 hinausragt und einen elektrischen Kontakt mit einem angepaßten Kontakt ermöglicht. Eine Abstützung 108 mit einer kleinen Menge eines harten Plastikmaterials, wie beispielsweise EPON 825 (Markenzeichen von Shell Chemical Company für Diglycidyl- Ether von Bisphenol A), wird innerhalb des konkaven Abschnitts angeordnet, der durch das Bezugszeichen 110 bei einer jeweiligen Aufwerfung 90 bezeichnet wird. Dieses harte EPON-825-Plastik stellt ein bevorzugtes Material dar, da es mehrere physikalische, elektrische und chemische Kriterien für einen Träger erfüllt. Eine Reserveschicht 112 oder eine andere geeignete Schicht wird an der durch das Bezugszeichen 114 bezeichneten Oberfläche der unteren Schicht 98 des Flachkabels 92 befestigt, um ein Verbleiben des Trägers 108 an seiner bestimmten Position sicherzustellen.
  • In Fig. 8, die ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, ist eine Abstützung 116 mit einer teilweisen Kugeloberfläche 118 aufgebaut, die in einen entsprechenden kugelförmigen konkaven Abschnitt 120 einer gewölbten Gestaltung 122 eingepaßt wird.
  • Die Figur 9 zeigt ein Verfahren zur Ausbildung einer gewölbten Gestaltung, bei der ein Werkzeug 130 verwendet wird. Das Werkzeug 130 besteht aus einer Prägeplatte 132 und einem Blatt 134. Die Prägeplatte 132 besitzt eine Öffnung 136 mit der Breite W. Das Blatt besitzt eine Dicke A und endet vorzugsweise in einem runden Abschluß 138. Ein Flachkabel 140 mit einer Dicke B wird auf der Prägeplatte 132 positioniert und derart aufgesetzt, daß seine Öffnung 142 in einer Schicht 143 des Flachkabels 140 einen Ort 144 für die auszubildende Verbindung definiert. Die Beziehungen der Dimensionen des Werkzeugs und des Kabels sind derart, daß W = A + B + t erfüllt ist, wobei t eine Toleranz, beispielsweise 0,005 Inch (0,127 mm) darstellt, die zum Ausbilden einer genauen V-förmigen Erhebung verwendet wird, ohne dabei das Kabel 140 zu durchstoßen oder einzuschneiden.
  • Die gewölbten Gestaltungen der vorliegenden Erfindung können gemäß Figuren 10a-10d irgendwelche geeignete Formen annehmen, wobei entweder angespitzte, serielle oder gleichmäßige Formen verwendet werden, um ein oder mehrere Aufwerfungen, verknitterte Formen, Falten und Runzeln sowohl in einem oder mehreren der Leiter in der Schaltung oder dem Kabel als auch in irgendeiner Isolierung unterhalb der Leiter am Ort der Verbindungen auszubilden. Die Figuren 10a-10d stellen beispielhaft mehrere Pfade von linearen und kurvenförmigen Knitterformen, Falten und Runzeln dar. In Fig. 10a ist die gewölbte Gestaltung 146 derart gemustert, daß sie einen Pfad annimmt, der sich linear mit einem Winkel oder diagonal zu den Leitern 148 eines Kabels 150 erstreckt. In Fig. 10b wird eine gewölbte Gestaltung 152 entlang einem Pfad gemustert, der sich als Folge von Linien 152a und 152b über die Leiter 154 eines Kabels 156 erstreckt. In Fig. 10c besitzt eine gewölbte Gestaltung 158 ein Muster, dessen Pfad einen gleichmäßigen Kreis über die Leiter 160 eines Kabels 162 zieht. Die Figur 10d zeigt eine gewölbte Gestaltung 164, die als halbkreisförmige überque rung die Leiter 166 eines Kabels 168 überlagert. Alle der in den Figuren 10a-10d dargestellten gewölbten Gestaltungen werden von entsprechend gemusterten Abstützungen unterstützt.

Claims (13)

1. Elektrischer Anschluß mit:
[a] einer Flachschaltung (24) mit elektrischen Leitern (32) innerhalb einer oberen Schicht (34) und einer unteren Schicht (36) eines dielektrischen Materials;
[a1] wobei die untere Schicht (36) eine glatte Oberfläche (50) besitzt; und
[b] die Leiter (32) Orte (40) aufweisen, die Positionen der elektrischen Verbindung definieren, und an diesen Orten der elektrische Leiter (32) in Öffnungen (42) der unteren Schicht (36) freiliegt, wobei
[b1] ein Leiterabschnitt in der Öffnung über die Höhe der glatten Oberfläche (50) der unteren Schicht (36) hinausragt; dadurch gekennzeichnet, daß
[c1] der vorstehende Leiterabschnitt durch eine gewälbte Gestaltung (38) entsteht, die den Leiter in der Öffnung und der oberen Schicht (34) aufweist, wobei die gewälbte Gestaltung (38) einen konvexen Oberflächenabschnitt (46) dieses Leiters und einen entsprechenden konkaven Oberflächenabschnitt (48) dieser oberen Schicht (34) definiert; und
[c2] die gewälbte Gestaltung (38) von einem Träger (56) mit Ausstülpungen (58) gestützt wird, die derart geformt sind, daß sie in den konkaven Oberflächenabschnitt (48) der oberen Schicht (34) hineinpassen.
2. Elektrischer Anschluß nach Patentanschluß 1, bei dem die gewölbte Gestaltung (38) eine Vielzahl von Erhebungen aufweist, wobei jede dieser Erhebungen einen konkaven (48) und einen konvexen (46) Abschnitt besitzt, und wobei der Träger (56) Ausstülpungen (58) aufweist, die in den konkaven Abschnitten (48) angeordnet sind.
3. Elektrischer Anschluß nach Patentanspruch 2, mit einer Verstärkung am Träger (56) und den Ausstülpungen (58) zu ihrer Versteifung.
4. Elektrischer Anschluß nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die gewölbte Gestaltung (38) eine Vielzahl von Verformungen in den jeweiligen Leitern (32) und der oberen Schicht (34) aufweist.
5. Elektrischer Anschluß nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die gewlbte Gestaltung (38) eine V- förmige Falte aufweist, die sich über zumindest einen Teil der Leiter (32) und einigem des darunter liegenden dielektrischen Materials (34) erstreckt.
6. Elektrischer Anschluß nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei sich die gewölbte Gestaltung (38) in einem Muster über die Leiter (32) erstreckt.
7. Elektrischer Anschluß nach Patentanspruch 6, wobei sich das Muster linear mit einem Winkel zu den Leitern (32) erstreckt.
8. Elektrischer Anschluß nach Patentanspruch 6, wobei sich das Muster linear und normal zu den Leitern (32) erstreckt.
9. Elektrischer Anschluß nach Patentanspruch 6, wobei sich das Muster als Folge von Linien im Winkel zueinander liegend und zu den Leitern (32) erstreckt.
10. Elektrischer Anschluß nach Patentanspruch 6, wobei sich das Muster in einem kurvenförmigen Pfad über die Leiter (32) erstreckt.
11. Elektrischer Anschluß mit:
[a] einer Flachschaltung (24a-24d) mit elektrischen Leitern (32a) innerhalb einer oberen Schicht (34a) und einer unteren Schicht (36a) eines dielektrischen Materials; wobei
[a1] die untere Schicht (36a) eine glatte Oberfläche aufweist; und
[b] die Leiter (32a) Orte (40a) aufweisen, die die Positionen für elektrische Verbindungen definieren, und an diesen Orten der elektrischen Leiter (32a) in Öffnungen in der oberen Schicht (34a) und der unteren Schicht (36a) freiliegt, wobei
[b1] ein Leiterabschnitt in der Öffnung über die Höhe der glatten Oberfläche der unteren Schicht (36a) hinausragt;
dadurch gekennzeichnet, daß
[c1] der vorstehende Leiterabschnitt durch eine gewälbte Gestaltung (80) hervorgerufen wird, die den Leiter in der Öffnung aufweist, wobei die gewälbte Gestaltung (80) ineinanderpassende konkave (48a) und konvexe (46a) Oberflächenabschnitte des Leiters definiert;
[d] jede Flachschaltung (24a-24d) derart angepaßt ist, daß sie mit zumindest einer weiteren Schaltung (24a-24d) in Verbindung gebracht wird, die identisch ausgebildete gewölbte Gestaltungen (80) aufweist, wodurch eine aufeinandergestapelte Schaltungsanordnung mit einer äußeren Oberfläche (62) ausgebildet wird, wobei die gewölbten Gestaltungen (80) von benachbarten Schaltungen in elektrischen Kontakt miteinander zusammengepaßt werden, wenn die Schaltungen aufeinandergestapelt werden;
[c2] die gewälbte Gestaltung der einen Schaltung (24a), die die äußere Oberfläche (62) ausbildet, von einem Träger (56a) mit Ausstälpungen (58a) gestützt wird, die derart geformt sind, daß sie in den konkaven Oberflächenabschnitt (48a) dieser Schaltung (24a) hineinpassen.
12. Elektrischer Anschluß nach Patentanspruch 11, wobei sich die entsprechende gewölbte Gestaltung (80) im gleichen Muster über die entsprechenden Leiter (32) erstreckt.
13. Elektrischer Anschluß nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, wobei der Träger (56; 56a) elektrisch, physikalisch und chemisch mit dem dielektrischen Material kompatibel ist.
DE69313596T 1992-12-14 1993-12-14 Elektrischer Verbinder mit einer abgestützten gewölbten Gestaltung Expired - Fee Related DE69313596T2 (de)

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DE69313596D1 DE69313596D1 (de) 1997-10-09
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