DE69323117T2

DE69323117T2 - Verbinder hoher Packungsdichte

Info

Publication number: DE69323117T2
Application number: DE69323117T
Authority: DE
Inventors: Raymond Archie Lake Ariel Pennsylvania 18436 Busacco; Chi Shih Endicott New York 13760 Chang; Fletcher William Vestal New York 13850 Chapin; David William Endwell New York 13760 Dranchak; Thomas George Endicott New York 13760 Macek; James Ralph Endicott New York 13760 Petrozello; George John Jr. Apalachin New York 13732-9753 Saxenmeyer; Rod Alan Vestal New York 13850-1255 Smith
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2013-06-08
Also published as: DE69331346D1; EP0574793A1; US5248262A; EP0872914A3; EP0872914B1; JPH0689764A; DE69323117D1; EP0574793B1; EP0872914A2; DE69331346T2; JP2522896B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich elektrische Verbinder und insbesondere auf elektrische Verbinder zur Verbindung von mindestens zwei elektrischen Schaltungskomponenten wie gedruckte Schaltungen, Schaltungsmodule und ähnliches. Die Erfindung bezieht sich noch genauer auf Verbinder, die bei Informationsverarbeitungssystemen (Computer) verwendet werden.
Unter der Nummer 901 054 im Rahmen der Patentamtangabe EN992079 mit dem Titel "Method of Forming A Conductive End Portion On a Flexible Circuit Member" ("Verfahren zur Bildung eines leitenden Endabschnitts auf einer flexiblen Schaltungskomponente") (Erfinder: R. Busacco und andere) ist ein Verfahren zur Bereitstellung zahlreicher dendritischer Elemente an den Enden flexibler Schaltungskomponenten, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, definiert.
Der Trend in der Entwicklung von Verbindern für die Computerindustrie geht dahin, Verbindungen hoher Packungsdichte und Zuverlässigkeit zwischen verschiedenen Schaltungsvorrichtungen, die wichtige Teile des Computers ausmachen, bereitzustellen. Diese Verbindungen müssen aufgrund möglicher Störungen beim Endprodukt sehr zuverlässig sein, falls gravierende Fehlverbindungen dieser Vorrichtungen auftreten. Um die Reparatur, Erweiterung und/oder den Austausch von verschiedenen Systemkomponenten (z. B. Verbinder, Karten, Chips, Platinen, Modulen usw.) sicherzustellen, sollten diese Verbindungen innerhalb des Endprodukts getrennt und wieder angeschlossen werden können und unempfindlich gegenüber Staub und Fasern sein. Diese Eigenschaften sind auch während des Herstellungsprozesses für diese Produkte von Vorteil, z. B. zur Vereinfachung der Testverfahren.
Eine Haupttechnik zur Bereitstellung verschiedener Verbindungen wird als Draht-Bond-Technik bezeichnet, bei der ein weicher Metalldraht, z. B. Gold, mechanisch und thermisch von einer Schaltung zur anderen verdichtet wird. Diese Art der Bond- Technik eignet sich nicht ohne weiteres für Verbindungen hoher Packungsdichte, da der Draht brechen kann und mechanische Probleme bei der Drahtbearbeitung auftreten können. Bei einer anderen Technik werden Lötkugeln oder ähnliches strategisch zwischen den entsprechenden Schaltungskomponenten, z. B. Kontaktflächen, plaziert und die Lötmasse wird flüssig gemacht, um die Verbindung herzustellen. Diese Technik hat sich zwar als äußerst erfolgreich bei Verbindungen hoher Packungsdichte für verschiedene Strukturen erwiesen, die einfache Trennung oder der problemlose Wiederanschluß ist nicht möglich. Bei einer weiteren Technik wurde ein Elastomer mit zahlreichen Leitpfaden, z. B. Drähten mit kleinem Durchmesser oder Säulen aus leitendem Material, verwendet, um die erforderlichen Verbindungen herzustellen. Die bekannten Techniken, bei denen dieses Material verwendet wird, zeichnen sich gewöhnlich durch folgende Mängel aus: (1) für jeden Kontakt sind starke Kräfte erforderlich, die in einem bestimmten Design vorkommen und sich auf Grund der Unebenheit der gegenüberliegenden Oberflächen noch verstärken können; (2) relativ hoher elektrischer Widerstand durch die Verbindung zwischen den verbundenen Schaltungskomponenten, z. B. Kontaktflächen; (3) Empfindlichkeit gegenüber Staub, Schmutz und sonstigen Umweltelementen, die eine Audioverbindung leicht beeinträchtigen können; (4) begrenzte Dichte, z. B. infolge physischer Begrenzungen bestimmter Verbinderkonstruktionen. Diese Elastomerstrukturen der herkömmlichen Technik können des weiteren keine leistungsfähigen Wischverbindungen bereitstellen, die gerade bei Verbindungen hoher Packungsdichte von großem Vorteil wären.
In den US-Patentschriften 3,960 423, 3,960,424, 4,295,700, 4,636,018, 4,655,519, 4,793,814 und 5,049,084 sind verschiedene Techniken zur Bereitstellung elektrischer Verbindungen für zahlreiche elektrische Schaltungskomponenten beschrieben. Aus diesen Patenten geht hervor, daß die beschriebenen Techniken viele der oben genannten Nachteile aufweisen, z. B. Nichtwiederholbarkeit, mögliche Nichtübereinstimmung, geringe Dichte usw., sowie andere Mängel, z. B. relativ komplexes Design, hohe Herstellungskosten usw.
In der US-Patentschrift 5,061,192 des Antragstellers der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Verbinder für die Verbindung eines Paares von Schaltungskomponenten (z. B. Schaltung, Modul und gedruckte Schaltung) definiert, der zuverlässige, jedoch trennbare Verbindungen für diese Elemente garantiert. Der Verbinder umfaßt einen elektrisch isolierbaren (z. B. Kunststoff) Rahmen, der eine Öffnung hat. Die Öffnung wird von zahlreichen einzelnen, elastischen Kontaktelementen überbrückt, die innerhalb der Öffnung von zahlreichen Paaren von länglichen Isolierelementen (z. B. Polymerstäbchen) erhöht und getrennt voneinander ausgerichtet werden. Jeder Kontakt kann somit vom Rahmen des Verbinders entfernt werden, um die Reparatur und/oder den Austausch zu vereinfachen. Wie oben beschrieben, ermöglicht der Verbinder eine Wischverbindung, um Rückstände oder andere Schmutzteile von den entsprechenden Anschlußflächen jeder Schaltungskomponente entfernen zu können. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt der Verbinder einen gemeinsamen Träger (z. B. Kunststoff) mit zahlreichen zylinderförmigen elastischen Kontaktelementen (z. B. Silikon), die zahlreiche leitende (z. B. metallische) Partikel beinhalten. Um eine Wischverbindung mit den entsprechenden Anschlußflächen zu ermöglichen, verfügen die Anschlußenden jedes Kontaktelements vorzugsweise über zahlreiche dendritische, interdigitalisierte Elemente. Dieses Patent ist hier als Referenz enthalten.
Es wird davon ausgegangen, daß ein elektrischer Verbinder hoher Packungsdichte, der leistungsfähige, zuverlässige Verbindungen (einschließlich einer Wischverbindung) ermöglicht, bei dem die Verbindungen wiederholbar sind (so daß ein Anschluß und Wiederanschluß einfach möglich ist) und der die anderen Vorteile, die aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, bietet, ein bedeutender technischer Fortschritt ist. Ein solcher Verbinder nach der vorliegenden Beschreibung stellt auch gegenüber dem in der US-Patentschrift 5,061,192 vorgestellten Verbinder einen Vorteil dar, da keine länglichen Isolierelemente für die Kontaktausrichtung und -befestigung erforderlich sind.
Die US-Patentschrift US-A-4,655,519 stellt einen elektrischen Verbinder vor, der zwischen elektrischen Komponenten positioniert wird und diese elektrisch miteinander verbindet. Der elektrische Verbinder umfaßt ein Isoliergehäuse mit Zwischenräumen und Kontaktelementen, die frei in den Zwischenräumen angeordnet sind, sowie Auslegerfederarme, die leitende Kontaktflächen an ihren freien Enden tragen, um eine elektrische Verbindung mit Anschlußflächen oder ähnlichem auf den elektrischen Komponenten herzustellen.
Das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die elektrische Verbindertechnik zu verbessern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen elektrischen Verbinder vorzustellen, der äußerst zuverlässige und verbesserte Verbindungen ermöglicht, die bei Bedarf leicht getrennt und wiederholt werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen solchen Verbinder vorzustellen, der relativ kostengünstig hergestellt werden kann und relativ einfach im Design ist.
Laut einem Aspekt der Erfindung wird ein Verbinder zur elektrischen Verbindung von ersten und zweiten elektrischen Schaltungskomponenten nach Anspruch 1 vorgestellt.
Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Verbinders laut einem Aspekt der Erfindung.
Fig. 2 ist eine seitliche Teilansicht des Verbinders von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und vor der Verbindung der Schaltungskomponente.
Fig. 3 ist eine seitliche Teilansicht des Verbinders von Fig. 2 während der Verbindung der Schaltungskomponente.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der länglichen flexiblen Schaltungskomponente und des Federmittels laut dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 im Ruhezustand vor der Bewegung.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Komponente und des Federmittels von Fig. 4 in Bewegung.
Fig. 6 ist eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels einer länglichen flexiblen Schaltungskomponente, die für die Verwendung im Zusammenhang mit dem Verbinder von Fig. 1 angepaßt ist, wobei die Ansicht zahlreiche leitende Komponenten zeigt, die im Abstand auf dem Verbinder angebracht sind.
Die Fig. 7-10 zeigen die verschiedenen Schritte zur Bereitstellung von dendritischen leitenden Elementen an den Endteilen einer flexiblen Schaltungskomponente, die bei beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 4-13 verwendet werden können.
In Fig. 1 ist ein Verbinder 10 laut einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Verbinder 10 umfaßt ein Gehäuse 11 mit vorzugsweise zwei Teilen 11a und 11b, die vorzugsweise aus einem Guß hergestellt sind und aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Kunststoff, bestehen und wie gezeigt vorzugsweise im wesentlichen rechteckig sind und über zahlreiche (z. B. vier) Wände 13a, 13b, 13c und 13d verfügen. Bei einem Beispiel der Erfindung kann das Gehäuse 11 eine Breite (Abmessung "B") von ca. 1,27 · 10&supmin;¹ m haben. Das Gehäuse kann auch eine kombinierte Dicke (Abmessung "D", Fig. 2) von nur ca. 7,62 · 10&supmin;³ m haben. Wie oben bereits erwähnt, ist das bevorzugte Material für das Gehäuse 11 Kunststoff; geeignete Beispiele für dieses Material sind Vectra (ein Warenzeichen der Hoechst Celanese Corporation), Ryton (ein Warenzeichen der Phillips Petroleum Company), Phenol und Polyester.
Der Verbinder 10 in den Fig. 1-3 verfügt des weiteren über zahlreiche Paare 61 von länglichen, elektrisch isolierenden Komponenten 63 und 63'. Jede Isolierkomponente 63 und 63' verfügt vorzugsweise über eine im wesentlichen trapezförmige Rippe aus Polymer (geeignete Beispiele für dieses Material sind Vectra, Ryton, Phenol und Polyester), die sich in einem oder beiden Gehäuseteilen 11a und 11b befinden. Diese Rippen können alternativ auch als integrale Bestandteile davon hergestellt werden (z. B. als Gußteil an jedem Stück anhängen). Eine solche Konstruktion kann die Herstellungsbedingungen verbessern. Für die Komponenten 63 und 63' sind auch andere Konfigurationen, beispielsweise achteckige, fünfeckige, zylindrische usw., möglich.
Die elektrisch isolierenden Komponenten (Rippen) 63 und 63' wurden speziell zur Aufnahme dazugehöriger länglicher flexibler Schaltungskomponenten 15 (die nachfolgend noch ausführlicher beschrieben werden), die sich zwischen den gegenüber liegenden Wänden 13b und 13d in hängender Lage befinden, konstruiert.
Insbesondere ist jedes Paar 61 der beiden Komponenten 63 und 63' speziell zur Aufnahme der jeweils gegenüberliegenden Endteile 23 und 25 jeder flexiblen Schaltungskomponente 15 konstruiert.
Wie am besten aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, ist jedes gegenüberliegende Ende 23 und 25 der flexiblen Schaltungskomponenten 15 vorzugsweise an mindestens einer der Seiten angebracht. Das oben genannte erste Paar 61 nimmt die Enden entlang einer ersten Seite auf (beispielsweise auf der rechten Seite der vertikal ausgerichteten flexiblen Schaltungskomponente 15 in Fig. 2), während ein zweites Paar 61 die flexible Schaltungskomponente 15 auf der anderen Seite aufnimmt (links in Fig. 2). Wie aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, enthält die flexible Schaltungskomponente 15 nur ein leitendes Element auf mindestens einer Seite der dielektrischen Schicht der flexiblen Schaltungskomponente (siehe nachfolgende Beschreibung). Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Verwendung mehrerer Leiter auf jeder Seite der dielektrischen Schicht innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegt, wie aus der Darstellung in Fig. 6 hervorgeht, und in diesem Fall sogar bevorzugt wird.
Darüber hinaus dient jedes Paar 61 der Komponenten 63 und 63' zur Aufrechterhaltung jeder flexiblen Schaltungskomponente 15 in einer im wesentlichen aufrechten Ausrichtung, wie aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht. In dieser Abbildung ist jedes Federmittel 27 (das nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird) aufrecht ausgerichtet, so daß ein gewölbter Teil 21 in der Mitte seitlich wegragt (nach rechts in Fig. 2). Die nebeneinander liegenden Paare der Komponenten 63 oder 63' definieren einen dazwischenliegenden Schlitz 65, so daß man darin ein Ende der flexiblen Schaltungskomponente 15 einstecken kann. Zwei Paare 61 der Komponenten aus isolierendem Material (die ein Schlitzpaar 65 bilden) dienen zur präzisen Führung jeder flexiblen Schaltungskomponente 15, so daß vor und während der Herstellung des Kontakts mit den leitenden Anschlußflächen 31 auf den Schaltungskomponenten 33 und 35 (die nachfolgend noch ausführlicher beschrieben werden) eine zuverlässige Positionierung gewährleistet ist. Das entscheidende Merkmal der beiden gegenüberliegenden Enden 23 und 25 ist, daß sie unter normalen Betriebsbedingungen eine minimale Ausdehnungskraft (nach außen gerichtet) auf die Polymerrippen ausüben, und zwar unabhängig davon, ob der Verbinder 10 sich in geöffneter (ausgeschalteter) oder geschlossener (eingeschalteter) Position befindet. Die Enden 23 und 25 üben diese minimale Ausdehnungskraft (nach außen gerichtet) auf die Polymerrippen im ausgeschalteten Zustand aus, da sich die flexible Schaltungskomponente 15 in einer entspannten Position befindet und zwischen den dargestellten oberen und unteren Rippen im wesentlichen vertikal frei schwebt. Wenn sich der Verbinder 10 in einer geschlossenen (eingeschalteten) Position befindet, üben die Enden 23 und 25 noch immer eine geringe Ausdehnungskraft (nach außen gerichtet) auf die Rippen aus, da die oberen und unteren Anschlußflächen 31 (die die gegenüberliegenden Endteile 23 und 25 verbinden) die Position der Enden aufgrund der zwischen den Endteilen und den Anschlußflächen aufgebauten Reibungskräfte arretieren, wie aus der Darstellung in Fig. 3 hervorgeht.
In Fig. 2 wird der Verbinder in seinem Zustand vor der Herstellung der Verbindung zwischen den entsprechenden Anschlußflächen 31 auf den beiden Schaltungskomponenten (beispielsweise ein Schaltungsmodul 33 und eine gedruckte Schaltung 35) dargestellt. Im vorliegenden ausgeschalteten Zustand ragen die Teile 23 am oberen Ende jeder flexiblen Schaltungskomponente leicht über die Oberfläche des Gehäuseteils 11a hinaus, während die gegenüberliegenden Enden 25 unter der unteren planaren Oberfläche des Gehäuseteils 11b hervorragen. In einem Beispiel kann jedes dieser Endteile etwa 3,81 · 10&supmin;&sup4; m über die betreffenden planaren Außenflächen dieser Teile herausragen.
In Fig. 3 wurden die gegenüberliegenden Schaltungskomponenten 33 und 35 gegeneinander so verschoben (beispielsweise mit externen Klammermitteln, die hier nicht dargestellt sind, deren Verwendung jedoch einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist), daß die flexiblen Schaltungskomponenten 15 innerhalb der Gehäuseteile 11a und 11b zusammengedrückt werden. Das heißt, jeder der Bereiche leitender Elemente (41, 43, Fig. 6) für jede flexible Schaltungskomponente 15 tritt in Kontakt mit einer entsprechenden Schaltungskomponente und stellt so eine Verbindung zwischen den entsprechenden Schaltungskomponenten auf erwünschte Art und Weise her. Jedes der hervorstehenden Enden 23 und 25 wird zusammengedrückt, so daß deren Endbereiche im wesentlichen parallel zu den entsprechenden danebenliegenden Außenflächen der Teile 11a und 11b liegen, jedoch etwas überstehen. Durch das Zusammendrücken werden die gewölbten Bereiche 21 in der Mitte jeder flexiblen Schaltungskomponente leicht verschoben, was zu einer weiteren Wölbung nach außen (in Fig. 3 nach rechts) führt. Jede flexible Schaltungskomponente hält jedoch einen bestimmten Abstand zur danebenliegenden flexiblen Schaltungskomponente ein, so daß zu dieser Komponente kein elektrischer Kontakt hergestellt werden und somit kein Kurzschluß entstehen kann. Eine weitere Absicherung gegen einen solchen Kontakt läßt sich durch die Verwendung einer Schicht 47 eines dielektrischen Materials (Fig. 5) auf mindestens einer Außenfläche der flexiblen Schaltungskomponente erreichen. Entscheidend ist, daß durch das Zusammendrücken jeder flexiblen Schaltungskomponente die nach außen ragenden Endteile jeder flexiblen Schaltungskomponente mit der entsprechenden Anschlußfläche 31 vertikal eindringend in Kontakt treten. Dies ist in den im vorliegenden Dokument beschriebenen Anwendungen mit Verbindungen hoher Packungsdichte sehr erwünscht, beispielsweise um Folien zu durchdringen, Schmutzstoffe und andere Fremdkörper zu beseitigen, die die Kontaktfähigkeit dieser Verbindungsstellen beeinträchtigen könnten.
Im Sinne einer einfachen Darstellung werden die flexiblen Schaltungskomponenten 15 und das Federmittel 27 nicht im Querschnitt gezeigt. Eine Querschnittdarstellung ist in den größeren Ansichten der Fig. 4 und 5 enthalten. Das Gehäuse 11 ist gemäß Definition so konstruiert, daß es zwischen dem Paar elektrischer Schaltungskomponenten 33 und 35 angebracht werden kann und einen Bestandteil des Verbinders 10 bildet, der dazu dient, die genannten Schaltungskomponenten miteinander zu verbinden. Beispiele für Schaltungskomponenten, die sich dazu eignen, vom Verbinder 10 miteinander verbunden zu werden, sind gedruckte Schaltungen, Schaltungsmodule usw. Die Bezeichnung gedruckte Schaltung umfaßt gemäß Definition eine Schaltungsstruktur mit mehreren Schichten, in der mindestens eine leitende Schicht (beispielsweise eine Signal-, Strom- und/oder Masseleitung) enthalten ist. Diese gedruckten Schaltungen, die auch unter dem Begriff gedruckte Verkabelungsplatten bekannt sind, sind auf diesem Fachgebiet gut bekannt, weswegen eine eingehendere Beschreibung als nicht notwendig erachtet wird. Der Begriff Schaltungsmodul bezeichnet gemäß Definition ein Substrat oder ähnliches, an dem verschiedene elektrische Komponenten angebracht sind (beispielsweise Halbleiterchips, Schaltungen, Kontaktpins usw.), die Bestandteile des Substrats bilden können. Solche Module werden in den US-Patenten 4,688,151 und 4,912,772 erwähnt, weswegen eine eingehendere Beschreibung als nicht notwendig erachtet wird.
Die Beschreibungen dieser Patente sind im vorliegenden Dokument in Form von Verweisen enthalten.
Wie oben bereits angeführt wurde, umfaßt der Verbinder 10 mindestens eine (und vorzugsweise mehrere) der beschriebenen länglichen flexiblen Schaltungskomponenten 15 innerhalb der Gehäuseteile 11a und 11b. Zwar werden in Fig. 1 fünf (und in den Fig. 2-3 acht) dieser flexiblen Schaltungskomponenten zu Veranschaulichungszwecken dargestellt, doch wird darauf hingewiesen, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zusätzlich weitere flexible Schaltungskomponenten verwendet werden können (und vorzugsweise auch verwendet werden). In einem Ausführungsbeispiel des Verbinders der vorliegenden Erfindung können beispielsweise insgesamt etwa 140 solcher Komponenten verwendet werden. Jede flexible Schaltungskomponente 15 ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen eine innen in der Mitte liegende Öffnung 17, die durch die Gehäusewände 13a-13d definiert ist, bedeckt. Es wird darauf hingewiesen, daß diese flexiblen Schaltungskomponenten gemäß Darstellung in Fig. 1 im wesentlichen an den Innenflächen der gegenüberliegenden Wände 13b und 13d anliegend angeordnet sind. Im wesentlichen anliegend bedeutet hier, daß jede flexible Schaltungskomponente 15 am Ende oder an beiden Enden mit der Gehäusewand in Kontakt tritt. Diese flexiblen Schaltungskomponenten 15 sind somit im wesentlichen parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander innerhalb der Öffnung 17 angebracht. Wichtig ist, daß die flexiblen Schaltungskomponenten 15 nicht auf den Seitenwänden des Gehäuses positioniert sind oder darin eingesteckt sind, sondern, wie aus der Darstellung hervorgeht, im wesentlichen dazwischen liegen.
Eine ausführlichere Darstellung jeder flexiblen Schaltungskomponente 15 in Form von Schnittbildern ist in den Fig. 4 und 5 zu finden. Jede flexible Schaltungskomponente umfaßt ein oder mehrere leitende Elemente 41, 43 und 45 (Fig. 6), die mindestens auf einer Seite einer dielektrischen Schicht 19 (beispielsweise Polyimid) vorzugsweise aus Kupfer (oder ähnlichem metallischen Material wie beispielsweise Phosphor- Bronze, Beryllium-Kupfer usw.) bestehen.
Kupfer ist das bevorzugte Material für die leitenden Elemente 41, 43 und 45, da es im Vergleich zu anderen Metallen, die üblicherweise für Verbinder verwendet werden, einen relativ geringen elektrischen und thermischen Widerstand aufweist. Die leitenden Elemente 41, 43 und 45 sowie die Endbereiche 23 und 25 sind außerdem mit korrosionsbeständigen und akustisch leitenden Metallen wie beispielsweise Nickel, Gold, Silber, Palladium usw. beschichtet.
Die leitenden Elemente 45 auf der Rückseite der dielektrischen Schicht 19 können über die Endbereiche 23 und 25 (dargestellt in den Fig. 4-5) auf selektive Weise elektrisch mit den leitenden Elementen 41, 43 auf der gegenüber liegenden Seite der dielektrischen Schicht 19 verbunden werden, wobei aber darauf verwiesen wird, daß auch andere Mittel zur elektrischen Verbindung der beiden Seiten (beispielsweise Pfade, durchgehend leitende Öffnungen usw.) in Frage kommen und somit in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Wie ebenfalls aus der Darstellung in Fig. 4 hervorgeht, umfaßt jede flexible Schaltungskomponente 15 einen im wesentlichen gewölbten Teil in der Mitte, wobei das erste und zweite hervorstehende Endteil 23 und 25 sich in entgegengesetzter Richtung zu diesem in der Mitte gewölbten Teil erstrecken. Jedes der gegenüberliegenden Enden 23 und 25 ist so konstruiert, daß es mit entsprechenden Schaltungskomponenten (beispielsweise flache Anschlußflächen 31), die sich auf den jeweiligen Oberflächen der Schaltungskomponenten 33, 35 in Fig. 2 befinden, in Kontakt treten kann. Wie aus der Darstellung hervorgeht, kann es sich bei diesen Schaltungskomponenten um gedruckte Schaltungen (beispielsweise 35) handeln, bei denen die genannten flachen leitenden Komponenten (beispielsweise Kupferanschlüsse) sich an der Außenfläche befinden. Diese Schaltungskomponenten können das oben beschriebene Schaltungsmodul 33 umfassen, das ein Substrat 37 mit einer Mehrzahl an Halbleiterelementen 39 und entsprechende flache Anschlußflächen (beispielsweise dünne Kupferelemente) 31 auf einer unteren Außenfläche enthält. Die definierten Anschlußflächen 31 sind elektrisch mit einer Schaltung verbunden, die einen Bestandteil der entsprechenden elektrischen Schaltungskomponenten bildet. Diese Anschlußflächen können je nach Funktionsanforderungen der betreffenden Schaltungskomponente zu Signal-, Strom- oder Masseverbindungen dienen.
Wie weiterhin aus der Darstellung in Fig. 4 hervorgeht, ist das oben angeführte Federmittel 27, das vorzugsweise aus Maraging-Stahl oder rostfreiem Edelstahl besteht, an mindestens zwei separaten Stellen, vorzugsweise in der Nähe der Enden 23 und 25 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel an den Positionen 29 und 29') mit dem leitenden Element 45 auf der Rückseite der dielektrischen Schicht 19 (oder direkt mit der dielektrischen Schicht 19, wenn leitende Elemente 45 nicht vorhanden sind) verbunden, und zwar durch eine Befestigungsart wie beispielsweise Löten, Schweißen oder die Verwendung eines leitenden oder nichtleitenden Klebstoffs. Die Verwendung von Klebstoff wird bevorzugt, wenn das Mittel 27 direkt mit der dielektrischen Schicht 19 verbunden ist.
Während der Befestigung des Federmittels 27 wird im gewölbten Teil 21 zwischen dem Federmittel 27 und der flexiblen Schaltungskomponente 15 ein Abstand 28 gebildet, um während und nach der Betätigung des Verbinders 10 die Maximalbelastung im gewölbten Teil 21 der flexiblen Schaltungskomponente zu reduzieren. Anders ausgedrückt erlaubt dieser Abstand dem Federmittel 27 und der flexiblen Schaltungskomponente 15, sich unabhängig voneinander (bezüglich der eigenen neutralen Achse) zu verformen, wodurch die maximale Biegebelastung in jedem Element reduziert wird. Bei einer Verbundkomponenten. (d. h. eine Komponente, bei der das Federmittel 27 und die flexible Schaltungskomponente 15 auf ihrer gesamten Länge miteinander verbunden (laminiert) sind und sich an der Verbundfläche nicht gegeneinander verschieben) wird dagegen eine einzelne neutrale Achse gebildet, so daß der maximale Abstand eines Punktes der Verbundkomponente von der neutralen Achse größer als im vorangegangenen Fall ist, wodurch sich die maximale Biegebelastung sowohl im Federmittel 27 als auch in der flexiblen Schaltungskomponente 15 erhöht. Wie aus Fig. 5, in der eine flexible Schaltungskomponente im eingeschalteten Zustand dargestellt ist, hervorgeht, ist der oben erwähnte Abstand zwischen dem Federmittel 27 und dem leitenden Element 45 verkleinert, vorzugsweise jedoch immer noch vorhanden.
Der Abstand zwischen dem Federmittel 27 und der flexiblen Schaltungskomponente 15 verringert nicht nur die Belastung in beiden Komponenten, sondern verringert im wesentlichen auch die kombinierte Steifheit. Dies tritt ein, weil die Steifheit des Federmittels 27 porportional zur Kubikzahl ihrer Dicke ist. In dem Fall, in dem ein Abstand im gewölbten Teil 21 zwischen dem Federmittel 27 und der flexiblen Schaltungskomponente 15 gebildet wird, ist die Steifheit porportional zur Summe der Kubikzahlen der einzelnen Dicken des Federmittels 27 und der flexiblen Schaltungskomponente 15. Im Fall einer wie oben beschriebenen Verbundkomponenten ist die Steifheit proportional zur Kubikzahl der Summe der Dicken des Federmittels 27 und der flexiblen Schaltungskomponente 15. Bei einem Dickewert ("T1", Fig. 4) des Federmittels und einer Dicke ("T2", Fig. 4) der flexiblen Schaltungskomponente ist T1 hoch 3 plus T2 hoch 3 eindeutig kleiner als die Summe von T1 plus T2 hoch 3. Die oben erwähnte erste Kombination, die Teil des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, ist daher weniger steif.
Die Verwendung von Maraging-Stahl für das Federmittel 27 zur Erzeugung der vertikalen Außenkräfte, die zur Stützung der flexiblen Schaltungskomponente (und insbesondere der leitenden Kupferelemente) während und nach der Einschaltung des Verbinders 10 benötigt werden, ermöglicht eine Trennung der mechanischen und elektrischen Funktionen der flexiblen Schaltungskomponenten-/Federmittelvorrichtung, wodurch jede Funktion sowohl im Hinblick auf das Material als auch auf die Leistungsfähigkeit optimiert werden kann.
Maraging-Stahl ist ferner verglichen mit Kupfer (das wie oben erwähnt das bevorzugte Material der leitenden Elemente 41, 43 und 45 ist) aufgrund seiner hohen Streckfestigkeit und Zugfestigkeit ein bevorzugtes Material für das Federmittel 27. Die Zugfestigkeit von Maraging-Stahl ist mindestens doppelt so groß wie die von Kupfer, das für die leitenden Elemente 41, 43 und 45 verwendet wird. Die Streckfestigkeit von Maraging-Stahl ist darüber hinaus mindestens fünfzehn Mal größer als die des Kupfers der leitenden Elemente 41, 43 und 45. Laut der Zeitschrift "Materials Engineering" vom Dezember 1990, Seiten 41 und 82, beträgt die Streckfestigkeit von geglühtem Kupfer bei Raumtemperatur zum Beispiel rund 10 000 psi, während diejenige von Maraging-Stahl mit einem Nickelanteil von 18 Prozent rund 255 000 psi beträgt.
Jede flexible Schaltungskomponente 15, wie in Fig. 1 dargestellt und in Fig. 6 genauer illustriert, verfügt über mehrere erste und zweite gegenüberliegende Endteile (23 bzw. 25), die sich auf einem Bereich von leitenden Elementen 41, 43 und 45 befinden oder vorzugsweise Teil dieser Elemente sind. Der Bereich der Elemente 41, 43 und 45 von Fig. 2 dient dazu, die definierten einzelnen flachen Anschlußflächen 31 zu verbinden. Der Querschnittsbereich (Breite und Dicke) der einzelnen leitenden Elemente 41, 43 und 45 kann variiert werden, um die elektrische und mechanische Leistung für die bestimmte Funktion (Signal, Strom oder Masse), die jedes Element ausführt, zu optimieren. Da für diese Elemente zum Beispiel ein geringerer elektrischer Widerstand vorteilhafter ist, sind breitere elektrische Elemente 41 besser als Stromleiter geeignet als schmalere Elemente 43. Als Signalleiter können schmalere Elemente ein geringeres gekoppeltes Rauschen aufweisen, sofern der Abstand zwischen benachbarten Leitern größer ist.
Die Hinzufügung eines oder mehrerer leitender Elemente 45 (die entweder als Masseebene oder als zusätzliche leitende Schicht dienen können) auf der Rückseite der dielektrischen Schicht 19 (siehe Fig. 6) kann die elektrische Leistung der entsprechenden Elemente 41 und 43 auf der Vorderseite der dielektrischen Schicht 19 bei einigen Anwendungen erhöhen. Die Hinzufügung des leitenden Verbindungsmittels 49 (Fig. 6), um ein leitendes Element 45 auf der Rückseite der dielektrischen Schicht 19 mit einem benachbarten (vorzugsweise danebenliegenden) leitenden Element 45 elektrisch zu verbinden, kann die elektrische Leistung der Elemente 45 weiter erhöhen. Die vertikale Lage des leitenden Mittels 49 (in bezug zu den äußeren Enden 23 und 25) ermöglicht es dem Verbinder 10, die mechanische und elektrische Leistung zu ändern. Wenn sich das leitende Mittel 49 näher an den Enden 23 und 25 befindet, ist dies unter elektrischem Gesichtspunkt besser, da der Masseebenenstrom dem Pfad des Signalelements 43 enger folgt. In mechanischer Hinsicht ist dies jedoch weniger vorteilhaft, da die Enden der beiden benachbarten Elemente enger miteinander gekoppelt sind, wodurch sich die Element-Element-Übereinstimmung verringert. Je näher das leitende Mittel 49 am gewölbten Mittelteil 21 liegt, desto geringer ist die mechanische Kopplung zwischen benachbarten Elementen, wobei dies unter elektrischem Gesichtspunkt weniger vorteilhaft ist, da die Impedanz des Teils von Element 43 ohne Masseebene höher als die Impedanz des restlichen Elements 43 ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das leitende Mittel 49 im wesentlichen "V-förmig" (im Gegensatz zu einem einfachen, geraden, horizontalen Stab), damit das leitende Mittel 49 mechanisch als Strahl anstatt als starre Platte funktioniert. Dadurch wird die mechanische Kopplung zwischen benachbarten Komponenten aufgrund von Abweichungen bei Spitzenkrümmungen, die durch Komponententoleranzen, unterschiedliche Höhen der Anschlußflächen, Wärmeausbreitung usw. entstehen können, noch weiter verringert. Das leitende Mittel 49 wird vorzugsweise zusammen mit dem Rest der Elemente 45 hergestellt, obwohl diese später durch andere Mittel, zum Beispiel Draht-Bonding usw., angebracht werden können.
Die Anwendung der beiden oben beschriebenen Konzepte für den Verbinder 10 geht am besten anhand des Mittelpaares auf den Leitern in Fig. 6 hervor. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das breitere Element 41, das vorzugsweise entweder auf Masse- oder Stromspannungspegel ist, über die Endteile 23 und 25 elektrisch mit dem leitenden Element 45 auf der Rückseite der dielektrischen Schicht 19 verbunden. Das leitende Mittel 49 verbindet das Element 45 hinter dem breiten Element 41 elektrisch mit dem Element 45 hinter dem schmalen Element 43. Dadurch entsteht eine Referenzebene für ein signalführendes Element 43, das seinerseits eine Mikrostreifen- Übertragungsleitungsstruktur schafft, die die Signaleigenschaften, z. B. die Kontrolle der Impedanz, von Element 43 erheblich verbessert. Dieses Konzept kann auch angewendet werden, wenn das Element 43 ein breiter Leiter ist, der als stromführendes Element verwendet wird. In diesem Fall wird die tatsächliche Induktanz des Elements 43 aufgrund der Nähe der Masse/Referenzelemente 45 verringert.
Alternativ ist es möglich, als Teil der Komponente 15 einen oder mehrere metallische Kopplungsteile 51 (gestrichelt) aufzunehmen, die wie die Elemente 41, 43 und 45 in Fig. 6 eine Verbindung mit zwei oder mehreren gegenüberliegenden Paaren von Anschlußflächen 31 herstellen können. Teil 51 in Fig. 6 verbindet zwei Elemente 41 als Teil davon miteinander. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist es daher möglich, Signal- und Stromfunktionen mit einer einzigen flexiblen Schaltungskomponenten miteinander zu verbinden. Das dielektrische Material 19 ist verständlicherweise ausreichend dick, um die einzelnen Kontaktbereiche in der gewünschten räumlich getrennten Ausrichtung zu halten, damit sich insgesamt eine längliche Konfiguration wie in Fig. 6 gezeigt ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die leitenden Elemente 41 und 43 eine Dicke von vorzugsweise nur 7,11 · 10&supmin;&sup5; m und eine Breite von 7,62 · 10&supmin;&sup4; m bzw. 1,01 · 10&supmin;&sup4; m, während die entsprechende dielektrische Schicht (z. B. Polyimid) eine Dicke von rund 7,62 · 10&supmin;&sup5; m hat. Die leitenden Elemente 45 haben eine Dicke von vorzugsweise nur 8,89 · 10&supmin;&sup6; m und eine Breite von 7,62 · 10&supmin;&sup4; m und sind damit etwas dünner als die entsprechenden Elemente 41 und 43.
Durch die Elemente 45 in ihrer Funktion als Masseebene ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die Elemente 43 (wenn sie als Signalelemente verwendet werden) im wesentlichen von den benachbarten Komponenten 15 abgeschirmt werden, wodurch das mögliche gekoppelte Rauschen, das von den Komponenten 15 erzeugt wird, auf ein relativ niedriges Niveau gesenkt wird.
Das Federmittel 27 in Fig. 2 kann entweder teilweise oder ganz vertikal unterteilt sind, um seine mechanischen Eigenschaften (d. h. die Übereinstimmung mit den benachbarten Endteilen 23 und 25) zu verbessern. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt das Federmittel 27 über mehrere einzelne Federelemente, die im wesentlichen gleich breit wie die entsprechende darüber liegende dielektrische Schicht 19 sowie das breitere entsprechende leitende Element 41 im Bereich außerhalb des gekrümmten Mittelteils 21 sind. In diesem Bereich können die Federelemente mechanisch miteinander verbunden sein, um eine längliche zusammenhängende Struktur zu bilden. Die Herstellung des Federmittels kann dadurch erleichtert werden, da es vorzugsweise durch einen Prozeß wie Pressen als ein einzelnes Teil geformt werden kann, während gleichzeitig die mechanische Kopplung zwischen den Endteilen 23 und 24 der Elemente 41, 43 und 45 im wesentlichen gering ist, was der Fälle sein würde, wenn das Federmittel ein festes Teil wäre.
Es muß darauf hingewiesen werden, daß das Federmittel 27 vorzugsweise entweder mit den leitenden Elementen 45 (wenn diese verwendet werden) oder mit einem oder mehreren leitenden Elementen 41 und 43 (auf Strom- oder Masseebene) elektrisch verbunden werden sollte und zwar vorzugsweise an einem der oberen und unteren Punkte 29 bzw. 29', um sicherzustellen, daß das Federmittel einen festgelegten Spannungspegel hat und die Leistung der signalführenden Elemente nicht beeinträchtigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 kann ferner die Form der Endteile 23 und 25 der Elemente 41 gegen die Spitze des Endteils zu schmaler werden, während die Form des schmalen Elements 43 breiter werden kann. Dies geschieht vor allem deshalb, um größere Ausrichtungstoleranzen zwischen den Enden 23 und 24 und den Anschlußflächen 31 zu ermöglichen sowie um sicherzustellen, daß die Enden 23 und 25 aller Breitenelemente aus mechanischer Sicht im wesentlichen die selbe Leistung erbringen. Darüber hinaus kann an den Enden 23 und 25 zusätzliches leitendes Material (z. B. eine zusätzliche Kupferschicht usw.) angebracht werden, um die Verkleinerung des Querschnittsbereichs von insbesondere den breiten Elementen 41, die als Stromleiter verwendet werden können, auszugleichen. Es können natürlich noch andere Formen und/oder Umrisse von Endteilen verwendet werden, die im Anwendungsbereich dieser Erfindung liegen. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 können die Spitzen eine Breite (Abmessung "BT") von ca. 9,68 · 10&supmin;&sup6; m und eine Dicke (Abmessung "DT") von ca. 7,11 · 10&supmin;&sup5; bis 1,42 · 10&supmin;&sup4; m haben.
Die beiden Schaltungskomponenten 33 und 35 können zum Zwischenverbinder 10 anhand eines Paares von vorstehenden Stiften 81 ausgerichtet werden, die von einer der Schaltungskomponenten (z. B. Modul 33) weggehen, wobei diese Stifte in den entsprechenden Öffnungen 83 in den Gehäuseteilen 11a und 11b und den Öffnungen 85 in der anderen Schaltungskomponente angebracht und daran ausgerichtet sind. Es sind natürlich auch andere Ausrichtungsmittel möglich, z. B. Stifte, die von gegenüberliegenden Flächen (oben und unten) der Gehäuseteile 11a und 11b weggehen und in entsprechende Öffnungen in der entsprechenden Schaltungskomponente eingesteckt werden. Um eine Toleranzanpassung zu erzielen, kann eine dieser Öffnungen im Verbinder 10 eine längliche Konfiguration haben (siehe Fig. 1).
Um die flexiblen Schaltungskomponenten 15 im Gehäuse 11 kühlen zu können, auch während des Betriebs des Verbinders 10, können ein oder mehrere Schlitze 67 (wenn die Teile 11a und 11b verbunden sind) in mindestens einer der Wände des Gehäuses bereitgestellt werden (Fig. 1). Diese Schlitze befinden sich vorzugsweise in den gegenüberliegenden Wänden 13b und 13d, damit flüssiges Kühlmittel (Flüssigkeit oder Gas) einfach durch die parallel ausgerichteten und eng beieinanderliegenden flexiblen Schaltungskomponenten und dazugehörenden Federmitteln fließen kann. Ein bevorzugtes Kühlmittel ist Luft. Es ist auch möglich, Stickstoff und Öl für diesen Zweck zu benutzen. Es wäre sehr vorteilhaft ein abgedichtetes System durch die Verwendung eines Heizbalgs, Röhren usw. (nicht abgebildet) bereitzustellen, wenn flüssige Kühlmittel verwendet werden. Wenn der Verbinder 10 nur als Stromanschluß verwendet wird, kann die Temperatur um rund fünfzig Prozent verringert werden, wodurch die Funktionsweise der Erfindung verbessert wird.
Um einen zufälligen Kurzschluß in den benachbarten flexiblen Schaltungskomponenten zusätzlich zu vermeiden, kann jede Komponente 15 und jedes Federmittel 27 auf großen Teilen die oben erwähnte relativ dünne Schicht 47 des dielektrischen Materials (gestrichelt in Fig. 5) enthalten. Jede Schicht besteht wie erwähnt aus dielektrischem Material, für das Polyimid ein bevorzugtes Beispiel ist. In Fig. 5 verfügt zwar nur die Komponente 15 über diese Schicht, die jedoch auch auf der Außenfläche des Federmittels 27 (links in Fig. 5) angebracht werden kann. In den Fig. 7-10 wird ein Verfahren gezeigt, um die leitenden Endteile 23 und 25 der flexiblen Schaltungskomponente 15 des Verbinders 10 (und die leitenden Endteile 123 und 125 der flexiblen Schaltungskomponente 115 des Verbinders 101) laut eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung herzustellen. In Fig. 7 sind ein Endteil der dielektrischen Schicht 19 und die leitenden Elemente 41 und 45 vor der Bildung der dendritischen Elemente (77, unten beschrieben) auf den Endteilen der flexiblen Schaltungskomponente im Querschnitt zu sehen.
Fig. 8 zeigt das Ende der flexiblen Schaltungskomponente 15, nachdem in der Nähe der Spitze des Endteils eine Öffnung 71 angebracht wurde, die durch die dielektrische Schicht 19 und die leitenden Elemente 41 und 45 geht. Die Öffnung 71 kann durch Stanzen, Bohren, Ätzen oder Ablation (z. B. Laser) gebildet werden. Die Fläche 73 der Öffnung 71 wird durch die Hinzufügung einer leitenden Schicht 75 mit einem bekannten Verfahren wie additiver Metallisierung elektrisch leitend gemacht. Bevorzugte Materialien für die leitende Schicht 75 sind Kupfer, Nickel, Gold, Silber, Palladium usw. Wie oben beschrieben, dient die leitende Schicht im wesentlichen dazu, die leitenden Elemente auf einer Seite der dielektrischen Schicht 19 mit den leitenden Elementen auf der anderen Seite elektrisch zu verbinden. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde eine erste Kupferschicht (z. B. 1,78 · 10&supmin;&sup5; m dick) hinzugefügt, gefolgt von einer dünnen Nickelschicht (z. B. 1,40 · 10&supmin;&sup8; m als Korrosionsschutz zur Verbesserung der Dendrithaftung), gefolgt von einer dünnen Palladiumschicht (z. B. 5,08 · 10&supmin;&sup7; m). Anschließend wurden die dendritischen Elemente (77) hinzugefügt.
Fig. 9 zeigt einen leitenden Endbereich, nachdem die leitende Schicht 75 (oder gemäß obiger Definition Schichten) der Öffnung 71 mit einer Mehrzahl dendritischer Elemente 77 in einem Verfahren wie beispielsweise Elektrobeschichtung beschichtet wurden. Bevorzugte Materialien für die Herstellung des dendritischen Elements 77 sind Metalle oder Metallkombinationen, Verbindungen oder Legierungen von Metallen, die aus der Metallgruppe Palladium, Nickel, Gold, Platin, Rhodium, Rhutenium, Irridium und Osmium ausgewählt werden. Die Elektrobeschichtung dieser dendritischen Elemente läßt sich beispielsweise durch das Verfahren gemäß dem kanadischen Patent Nr. 1,121,011 erzielen, auf das in der vorliegenden Beschreibung verwiesen wird. Das Metall Palladium besitzt nachweislich eine besonders günstige Kombination an elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften (hohe elektrische Leitfähigkeit, Verformbarkeit, Formänderungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit) in bezug auf die Funktion dieser Elemente, wenn sie bei einer Temperatur von etwa 30 Grad Celsius und einer Stromdichte von etwa 60 Milliampères pro Quadratzentimeter in einem wässrigen Ammoniumbad, das 15 Millimol Palladiumtetraminchlorid und 5 Mol Ammoniumchlorid enthält und auf einen pH-Wert von 9 bis 9,2 gebracht wird, elektrobeschichtet werden. Vorzugsweise werden diese Elemente daraufhin ein weiteres Mal beschichtet, und zwar bei einer Stromdichte von 10 Milliamperes pro Quadratzentimeter in einem Bad mit derselben Zusammensetzung wie oben, mit Ausnahme der Konzentration des Palladiums, die 150 Millimol beträgt. Diese Palladiumbeschichtung wird benötigt, um die dendritischen Elemente zu stärken. Während dieser beiden Elektrobeschichtungsprozesse sollten die Anoden vorzugsweise größer sein als die Öffnung 71 und in einem Abstand zur genannten Öffnung, der größer ist als die Länge und Breite der genannten Öffnung, rechtwinklig zur Achse der genannten Öffnung liegen. Beispiele für solche Anoden (und deren Positionierung) sind in Fig. 8 dargestellt und durch die Ziffer 78 gekennzeichnet. In einem Ausführungsbeispiel ist die Anode 78 eine dicke siebartige Konstruktion aus einem Material wie beispielsweise Titan, Niobium oder Tantal, die mit Platin beschichtet ist. Um die Elektrobeschichtung zu beschleunigen, kann die Beschichtungslösung mittels Ultraschallverfahren und/oder Bewegung des zu beschichtenden Teils durch mechanische Mittel geschüttelt werden. Diese Anordnung führt dazu, daß die dendritischen Elemente 77 auf der leitenden Schicht 75 wachsen, und zwar im wesentlichen in eine Richtung, die rechtwinklig zur genannten leitenden Schicht und innerhalb der Ebene der genannten Öffnung liegt, wie aus der Darstellung in den Fig. 9 und 10 hervorgeht. Diese Ausrichtung ist besonders wünschenswert, um eine bessere Verbindung zwischen diesen Elementen und den Leitern (Anschlußflächen 31) herzustellen.
Fig. 10 zeigt einen leitenden Endbereich, nachdem ein Teil der dielektrischen Schichten 19 und 45 entfernt wurden, und zwar vorzugsweise durch Ausschlagen des unerwünschten Materials. Das heißt, der obere Teil am Ende der flexiblen Schaltungskomponente (oberer Teil der dendritischen Elemente und der leitenden Schicht) wird entfernt, so daß einige dieser Dendriten noch übrig bleiben, wie aus der Darstellung in Fig. 10 hervorgeht.
Durchlaufende Kontaktgeometrien wie beispielsweise im Fall der dendritischen Elemente 77 befinden sich an den Endbereichen der Kontaktstellen der flexiblen Schaltungskomponente, um die Zuverlässigkeit der Verbindungen zu erhöhen, indem eine Kontaktredundanz erzeugt wird, die wiederum den Kontaktwiderstand, den Wärmeverlust sowie die Temperatur in den Kontakten während des Betriebs verringert. Darüber hinaus können die dendritischen Elemente 77 Staub, Filmbeläge und Fasermaterial durchdringen, der sich auf den Anschlußflächen 31 befinden kann, die beispielsweise für die Schaltungskomponenten 33 und 35 benötigt werden. Somit wurde ein elektrischer Verbinder zur Herstellung hochdichter Verbindungen zwischen entsprechenden Mehrzahlen leitender Elemente und gegenüberliegender Paare von Schaltungskomponenten dargestellt und beschrieben. Solche Verbindungen können unter Verwendung der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise mit einer relativ simplen Konstruktion und daher mit relativ geringem finanziellen Aufwand für die Herstellung und den Betrieb erzielt werden. Aus der obigen Darstellung geht hervor, daß die beschriebenen Verbindungen jederzeit leicht voneinander getrennt werden können, so daß der Verbinder gegebenenfalls entfernt und neu positioniert werden kann. Diese Fähigkeit macht es möglich, die entsprechenden Schaltungen in den beschriebenen Schaltungskomponenten bei Bedarf auf der Grundlage eines Gesamtverbindungsplans zu testen.
Zwar wurden in der vorliegenden Beschreibung die derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben, doch weiß der Fachmann auf diesem Gebiet, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen möglich sind, ohne den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung gemäß Definition durch die anhängigen Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Ein Verbinder (10) für die elektrische Verbindung zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltungskomponente (33, 35), wobei der genannte Verbinder folgendes umfaßt:

ein Gehäuse, das so konstruiert ist, daß es zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten elektrischen Schaltungskomponente (33, 35) positioniert werden kann;

längliche flexible Schaltungskomponenten (15), die sich im genannten Gehäuse (11) befinden und von denen jede eine dielektrische Schicht (19) und mindestens ein leitendes Element (41, 43, 45) mit einem ersten und einem zweiten leitenden Endbereich (23, 25) umfaßt, die so konstruiert sind, daß die genannte erste und die genannte zweite Schaltungskomponente (33, 35) aufgenommen werden, wenn das genannte Gehäuse (11) zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten elektrischen Schaltungskomponente (33, 35) positioniert wird;

jede längliche flexible Schaltungskomponente (15) wird am genannten ersten und zweiten leitenden Endbereich (23, 25) von einem Paar elektrisch isolierender Glieder (63, 63') gehalten;

der genannte Verbinder umfaßt ein Federmittel (27), das mit jeder der genannten flexiblen Schaltungskomponenten (15) verbunden ist und eine vordefinierte Kraft gegen die flexible Schaltungskomponente (15) ausübt, die bewirkt, daß der genannte erste und zweite leitende Endbereich (23, 25) des genannten leitenden Elements (15) die genannte erste und zweite Schaltungskomponente (33, 35) aufnimmt;

wobei das genannte Federmittel (27) in Abständen (29, 29') an der genannten flexiblen Schaltungskomponente (15) angebracht ist und in seiner Form mit dem Bereich der genannten flexiblen Schaltungskomponente (15) zwischen den genannten Abständen (29, 29') entlang der gesamten Länge der genannten flexiblen Schaltungskomponente (15) übereinstimmt, so daß die genannte flexible Schaltungskomponente (15) und das genannte Federmittel (27) in der Mitte eine gemeinsame Wölbung (21) bilden, die sich in seitlicher Richtung erstreckt, wodurch das genannte Federmittel (27) sich in die genannte flexible Schaltungskomponente (15) einpaßt;

wobei die genannten flexiblen Schaltungskomponenten (15) in Reihen angeordnet sind, wodurch die konvexen Bereiche der genannten flexiblen Schaltungskomponenten sich in die konkaven Bereiche des genannten Federmittels der danebenliegenden Reihe mit flexiblen Schaltungskomponenten (15) einpassen, wodurch die Packungsdichte der genannten flexiblen Schaltungskomponenten erhöht wird, und

wodurch das genannte Federmittel (27) und die genannte flexible Schaltungskomponente (15) vor dem Einpassen des genannten ersten und zweiten leitenden Endbereichs (23, 25) der genannten flexiblen Schaltungskomponente (15) in die genannte erste und zweite Schaltungskomponente (33, 35) einen ersten Abstand und während dem Einpassen einen geringeren Abstand zueinander definieren.

2. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Gehäuse elektrisch isolierend ist.

3. Der Verbinder gemäß Anspruch 2, wobei das genannte Gehäuse aus Kunststoff besteht.

4. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei die genannte längliche flexible Schaltungskomponente eine Mehrzahl der genannten leitenden Elemente umfaßt, die in bestimmten Abständen auf dieser Schaltungskomponente angeordnet sind.

5. Der Verbinder gemäß Anspruch 4, wobei die genannten leitenden Endbereiche der genannten leitenden Elemente im wesentlichen eine ähnliche Breite aufweisen.

6. Der Verbinder gemäß Anspruch 5, wobei die genannten leitenden Endbereiche der genannten leitenden Elemente im wesentlichen eine ähnliche Dicke aufweisen.

7. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei jeder der genannten leitenden Endbereiche eine Mehrzahl an Dendritenarmen aufweist.

8. Der Verbinder gemäß Anspruch 7, wobei die genannten Dendritenarme aus Palladium bestehen.

9. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei die genannte dielektrische Schicht aus Polymermaterial besteht.

10. Der Verbinder gemäß Anspruch 9, wobei es sich beim genannten Polymermaterial um Polyimid handelt.

11. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei das genannte leitende Element im wesentlichen aus Kupfer besteht.

12. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Gehäuse einen ersten und einen zweiten Teil umfaßt.

13. Der Verbinder gemäß Anspruch 12, wobei das genannte Gehäuse ein Mittel umfaßt, das die genannte flexible Schaltungskomponente in ihrer ausgerichteten Position hält.

14. Der Verbinder gemäß Anspruch 13, wobei das genannte Mittel zur Befestigung der genannten flexiblen Schaltungskomponente mindestens zwei Rippen umfaßt, wobei diese Rippen sich mindestens in einem der beiden genannten Gehäuseteile befinden.

15. Der Verbinder gemäß Anspruch 14, wobei die genannten Rippen einen Schlitz zueinander bilden, und die genannte flexible Schaltungskomponente sich innerhalb dieses Schlitzes befindet.

16. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Federmittel metallisch ist.

17. Der Verbinder gemäß Anspruch 16, wobei das genannte Federmittel aus Stahl besteht.

18. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Federmittel eine Zugfestigkeit aufweist, die wesentlich höher ist als die Zugfestigkeit des genannten leitenden Elements.

19. Der Verbinder gemäß Anspruch 18, wobei die genannte Zugfestigkeit des genannten Federmittels mindestens doppelt so hoch ist wie die genannte Zugfestigkeit des genannten leitenden Elements.

20. Der Verbinder gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Federmittel und die genannte flexible Schaltungskomponente je einen gewölbten Bereich umfassen, wobei der erste und der zweite Abstand sich im wesentlichen zwischen den genannten gewölbten Bereichen befinden.