DE69500518T2 - Elektrische Verbindung mit geringer Einsteckkraft - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbindungsgeräte und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Kupplungen mit einer Anordnung der Stifte in Gitterform (pin grid array sockets) (im folgenden mit dem üblichen Fach-Kurzausdruck PGA bezeichnet), die zum Anschluß an zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) bildenden Chips, die normalerweise mehr als 144 Stifte aufweisen, verwendet werden.
• Bei Verbindern mit einer großen Anzahl von Stiften, wie zum Beispiel PGA-Kupplungen zum Anschließen von CPU-Chips, besteht eine Schwierigkeit darin, daß die beim Einschieben der Stifte in die Kupplungen entstehenden Kräfte hoch sind. Dies kann sowohl zu Schwierigkeiten bei der Anlage als auch zu Beschädigungen führen. Es besteht auch eine Neigung zum Erhähen der Stiftzahl. Zum Beispiel weist ein 586-Chip mehr als 200 Stifte auf.
• Versuche zum Herabsetzen der zum Einschieben der Stifte in PGA-Kupplungen notwendigen Kräfte, zum Beispiel durch Anordnen der Kupplungskontakte in zwei versetzten Reihen, sind bereits unternommen worden. Im Vergleich zu nichtversetzten Kupplungskontakten setzt dies die Einschiebekraft um annähernd 50 % herab. Ein alternativer Versuch liegt in der Konstruktion von Kupplungskontakten mit versetzten Kontaktpunkten, so daß ein Stift die Anlage mit beiden Kontaktarmen nicht gleichzeitig beginnt. Dies setzt die Einschiebekraft herab. Ein solcher Kupplungskontakt wird in der EP-A- 0 571 105 offenbart. Diese Alternativen haben beim Herabsetzen der Einschiebekraft jedoch nicht in adäquatem Maße zum Erfolg geführt, und die vorliegende Erfindung wendet sich dieser Schwierigkeit zu.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kupplungsverbinder zum Anschluß an eine Vielzahl von Stiften mit einer Vielzahl von Kupplungskontakten zur Anlage mit einer Vielzahl von Stiften vorgesehen, wobei jeder Kupplungskontakt zwei Kontaktarme aufweist, jeder Arm an einem freien Ende einen Kontaktpunkt aufweist, die Kontaktpunkte jedes Kontaktes derart versetzt angeordnet sind, daß bei Gebrauch ein bestimmter Stift keinen gleichzeitigen Anfangskontakt mit den beiden Kontaktpunkten des zugehörigen Kontaktes macht, und benachbarte Kontakte mit ihrer Lage in bezug aufeinander so versetzt sind, daß das zugehörige Paar benachbarter Stifte keinen gleichzeitigen Anfangskontakt mit mehr als einem Kontaktpunkt eingeht.
• Das Versetzen der Kontaktpunkte erfolgt vorzugsweise so, daß ein erster Kontakt zwischen einem ersten Stift des benachbarten Paares und einem Kontaktpunkt des zum ersten Stift gehörenden Kontaktes erfolgt und der nächste Kontakt zwischen dem zweiten Stift des benachbarten Paares und einem Kontaktpunkt des zum zweiten Stift gehörenden Kontaktes erfolgt.
• Vorzugsweise erfolgt der dritte Kontakt zwischen dem ersten Stift und dem anderen Kontaktpunkt des zum ersten Stift gehörenden Kontaktes und der vierte Kontakt zwischen dem zweiten Stift und dem anderen Kontaktstift des zum zweiten Stift gehörenden Kontaktes.
• Jeder Kontaktarm weist vorzugsweise einen vom Kontaktpunkt zum freien Ende verlaufenden Endabschnitt auf, der zum Erleichtern des Eintritts eines Stiftes in den zugehörigen Kontakt schräg zu der Richtung der Bewegung des Stiftes liegt.
• Vorzugsweise weist jeder Kontakt eine Basis auf, und die Kontaktarme gehen nach Art eines Kragarmes von der Basis aus. Jeder Kontakt kann aus Blech hergestellt sein. Die Basen der Kontakte können koplanar sein, und ein unterschiedlicher Abstand der Kontaktpunkte von der Basis kann durch unterschiedliche Längen der Kontaktarme erreicht werden.
• Als Beispiel wird nun eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungsverbinders unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Diese ist ein Seitenschnitt durch zwei benachbarte Kontakte in einer Kontaktanordnung.
• Ein CPU-Chip wird bei 10 dargestellt, und nur ein kleiner Teil, von dem die beiden Stifte 11, 12 ausgehen, wird gezeigt. Wie vorstehend erörtert wurde, weist ein CPU-Chip eine große Zahl von Stiften, im typischen Fall mehr als 144, und bei Weiterentwicklungen der Chips mehr als 200 Stifte auf.
• Ein Teil einer Kupplung mit einer Stiftgitteranordnung (PGA) wird bei 13 gezeigt. Die Kupplung 13 weist einen Hauptabschnitt 14 mit Kontaktaussparungen 15, 16 und Stiftanlagelöchern 17, 18 auf. Es leuchtet ein, daß die Zahl der Kontaktaussparungen und Anlagelöcher der Zahl der Stifte in dem CPU-Chip entspricht.
• Wie sich deutlich aus der Zeichnung ergibt, sind die Kontaktaussparungen 15 und 16 unterschiedlich tief. Die Kontaktaussparung 16 ist tiefer als die Kontaktaussparung 15. Die Kontaktaussparungen 15 und 16 halten den Kontakt 19 bzw. 20 an seiner Stelle. Es leuchtet auch ein, daß die Zahl der Kontakte der Zahl der Stifte am CPU-Chip entspricht. Die Kontakte 19 und 20 weisen Stifte 21, 22 auf, obwohl es einleuchtet, daß andere Formen der elektrischen Verbindung verwendet werden könnten.
• Die Kontaktaussparungen 15 und 16 sind nicht nur unterschiedlich tief, sondern jede Aussparung weist auch eine Decke mit zwei Höhen auf. Hieraus ergibt sich die Aufnahme der Kontakte 19 und 20, von denen beide unterschiedlich lange Kontaktarme 23, 24 bzw. 25, 26 aufweisen.
• Die Kontaktarme 23 und 24 bestehen aus gebogenem, aus einer Platte gestanztem Blech (andere Arten der Herstellung der Kontakte sind möglich) und werden mit dem Kontaktpunkt 30 bzw. 31 ausgebildet. Ähnlich werden die Kontaktarme 25 und 26 des Kontaktes mit dem Kontaktpunkt 32 bzw. 33 ausgebildet. Sämtliche vier Kontaktpunkte 30, 31, 32 und 33 liegen in unterschiedlichem Abstand von der oberen Stiftanlagefläche 35 des Hauptabschnittes 14.
• Die Ausgestaltung der Kontakte und die Lage der Kontaktpunkte 30, 31, 32 und 33 ist dergestalt, daß der Stift 12 beim Absenken des CPU-Chips in Anlage mit der Kupplung 13 zuerst mit dem Kontaktpunkt 32 des Kontaktes 20 in Kontakt gerät. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des CPU-Chips macht der Stift 11 mit dem Kontaktpunkt 30 des Kontaktes 19 Kontakt. Die weitere Abwärtsbewegung des CPU-Chips führt zu einem Kontakt zwischen dem Stift 12 und dem Kontaktpunkt 33 des Kontaktes 20, und schließlich macht der Stift 11 Kontakt mit dem Kontaktpunkt 31 des Kontaktes 19. Auf diese Weise wird die Einschiebekraft der Stifte des CPU-Chips in die Kupplung 13 auf annähernd ein Viertel der Kraft herabgesetzt, die bei sich auf gleicher Höhe befindenden Kontaktpunkten nötig ist. Die größte Kraft ist bei der anfänglichen Anlage eines Stiftes mit einem Kontaktpunkt erforderlich.
• Es leuchtet ein, daß die Kontaktfolge zwischen den Stiften des CPU-Chips und den Kontaktpunkten an den Kontaktarmen unterschiedlich sein kann. Es leuchtet weiter ein, daß die Erfindung nicht auf die Anlage von Stiftgitteranordnungen bei CPU-Chips beschränkt ist. In Wirklichkeit läßt sich die Erfindung in jedem Zusammenhang verwenden, bei dem die Einschiebekraft bei Kupplungen bei Anlage mit viele Stifte aufweisenden Verbindern eine Schwierigkeit darstellt.
• Es leuchtet ein, daß sich unterschiedliche Kontaktpunktlagen nicht nur durch Andern der Länge der Kontaktarme, sondern auch durch Anordnen ähnlicher Kontakte in gegenüber der Stiftanlagefläche unterschiedlichen Lagen erreichen lassen.
• Abänderungen und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind möglich. Die Ausführungsform wurde nur als Beispiel beschrieben, und der Umfang der Erfindung wird durch die beifolgenden Patentansprüchen bestimmt.

Claims (7)

1. Ein Kupplungsverbinder (13) zum Anschluß an eine Vielzahl von Stiften (11, 12) mit einer Vielzahl von Kupplungskontakten (19, 20) zur Anlage mit einer Vielzahl von Stiften, wobei jeder Kupplungskontakt zwei Kontaktarme (23, 24, 25, 26) aufweist, jeder Arm an einem freien Ende einen Kontaktpunkt (30, 31, 32, 33) aufweist, die Kontaktpunkte jedes Kontaktes derart versetzt angeordnet sind, daß bei Gebrauch ein bestimmter Stift keinen gleichzeitigen Anfangskontakt mit den beiden Kontaktpunkten des zugehörigen Kontaktes macht, und benachbarte Kontakte mit ihrer Lage in bezug aufeinander so versetzt sind, daß das zugehorige Paar benachbarter Stifte keinen gleichzeitigen Anfangskontakt mit mehr als einem Kontaktpunkt eingeht.

2. Ein Kupplungsverbinder wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Kontaktpunkte derart gegeneinander versetzt sind, daß ein erster Kontakt zwischen einem ersten Stift des benachbarten Paares und einem Kontaktpunkt des zum ersten Stift gehörenden Kontaktes erfolgt und der nächste Kontakt zwischen dem zweiten Stift des benachbarten Paares und einem Kontaktpunkt des zum zweiten Stift gehörenden Kontaktes erfolgt.

3. Ein Kupplungsverbinder wie in Anspruch 2 beansprucht, wobei der dritte Kontakt zwischen dem ersten Stift und dem anderen Kontaktpunkt des zum ersten Stift gehörenden Kontaktes und der vierte Kontakt zwischen dem zweiten Stift und dem anderen Kontaktstift des zum zweiten Stift gehörenden Kontaktes erfolgt.

4. Ein Kupplungsverbinder wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, wobei jeder Kontaktarm einen vom Kontaktpunkt zum freien Ende verlaufenden Endabschnitt aufweist, der schräg zu der Richtung der Bewegung des Stiftes liegt.

5. Ein Kupplungsverbinder wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, wobei jeder Kontakt eine Basis aufweist und die Kontaktarme nach Art eines Kragarmes von der Basis ausgehen.

6. Ein Kupplungsverbinder wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei die Basen der Kontakte koplanar sind und ein unterschiedlicher Abstand der Kontaktpunkte von der Basis durch unterschiedliche Längen der Kontaktarme erreicht wird.

7. Ein Kupplungsverbinder wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, wobei jeder Kontakt aus Blech hergestellt ist.