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Diese Erfindung betrifft Anordnungen von elektrischen Verbindern und Leiterplatten, die
verwendet werden, um Modulverbinder mit weiteren Leiterplatten zu verbinden.
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Ein Verfahren zum Verbinden einer Vielzahl von Modul- oder Kartenaufnahmeverbindern mit
ausgewählten Schaltkreisen eines Schaltkreiselementes wird in der Patentanmeldung Hei6 (1994)-332573
beschrieben, die den U.S. Patenten Nr. 5324204 und 5401176 entspricht. Entsprechend der Offenbarung der
Bezugsquellen werden elektrische Anschlußklemmen dieser mehreren Verbinder an einer Seite in eine L-
förmige Konfiguration gebogen und weisen Verbindungsabschnitte auf, die für ein Einsetzen in
Durchgangslöcher oder Öffnungen gedacht sind, die in einer Leiterplatte gebildet werden. Die
Kartenaufnahmeverbinder werden auf Leiterplatten so montiert, daß die Richtung, in der die Bauteile damit
verbunden werden, nahezu parallel zur Leiterplatte verläuft.
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Wenn jedoch ein Modul- oder Kartenaufnahmeverbinder der vorangehend erwähnten Konstruktion
auf eine Leiterplatte (Mutterleiterplatte) montiert wird, ist es schwierig, die Verbindungsabschnitte der
Anschlußlemmen mit den Durchgangslöchern auszurichten. In Fällen mit einer großen Anzahl von
Anschlußklemmen kann es sogar erforderlich sein, eine spezielle Ausrichtvorrichtung zu verwenden. Da die
Verbindungsabschnitte mit einem geeigneten Zwischenraum dazwischen angeordnet werden müssen,
erfordern die Anschlußklemmen eine ziemlich große Fläche für ihre Verbindung mit der Mutterleiterplatte.
Außerdem ist es schwierig, eine derartige Kartenaufnahmeverbinderanordnung herauszunehmen, sobald sie
auf einer Leiterplatte montiert ist, sogar wenn es erforderlich ist, die Konfiguration einer elektronischen
Vorrichtung zu verändern.
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Ein weiterer Kartenaufnahmeverbinder wird im WO 96/21257 offenbart. Diese Anmeldung zeigt
einen Speicherkartenverbinder, der einen Stecksockel und einen Träger aufweist, der mit dem Stecksockel
verbunden ist, wobei der Stecksockel mit einer Vielzahl von Stiften versehen ist, die sich in sowohl der
Richtung nach innen als auch der Richtung nach außen erstrecken.
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Die nach innen gerichteten Stifte werden für das Einsetzen einer Speicherkarte benutzt, damit sie
im Träger aufgenommen wird. Eine vertikale Leiterplatte wird elektrisch und sicher mit den nach außen
gerichteten Stiften des Stecksockels verbunden. Das untere Ende der vertikalen Leiterplatte wird lösbar in
einen Verbinder, der sicher auf der Oberfläche einer Hauptleiterplatte montiert ist, für eine elektrische
Verbindung eingesetzt.
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Der Zweck dieser Erfindung ist, daß eine Anordnung eines Verbinders und einer Leiterplatte, die
das Verbinden von Kartenaufnahmeverbindern mit Leiterplatten erleichtert, und eine Anordnung angeboten
wird, die weniger Raum auf der Leiterplatte in Anspruch nimmt. Zusätzlich erleichtert die Anordnung das
Auswechseln des Modul- oder Kartenaufnahmeverbinders, wenn es erforderlich ist.
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Diese Ziele werden durch eine Anordnung mit den charakteristischen Merkmalen des
Patentanspruches 1 erreicht.
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Diese Erfindung bietet eine Anordnung von Verbinder und Leiterplatte, die aufweist: einen
Kartenaufnahmeverbinder mit mehreren Verbindern, wobei sich elektrische Anschlußklemmen von einer
Seite aus erstrecken; und eine Mehrlagenleiterplatte, die eine Vielzahl von unabhängig verdrahteten
Schaltkreisen aufweist, mit denen die entsprechenden Anschlußklemmen verbunden werden. Die
Mehrlagenleiterplatte der Anordnung ist starr und mit Anschlußflächen versehen, die mit Kontakten eines
Randverbinders verbunden werden können, der auf einer weiteren Leiterplatte montiert ist.
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Bei einer Ausführung der Erfindung umfaßt die Mehrlagenleiterplatte Schaltkreise, die auf beiden
Seiten von Erdungsflächen angeordnet sind. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die
Anschlußklemmen des Kartenaufnahmeverbinders parallel zueinander auf einer Seite des Verbinders
angeordnet. Die Verbindungsabschnitte der Anschlußklemmen, die die Anschlußklemmen mit der
Mehrlagenleiterplatte verbinden, sind geradlinig und, senkrecht zur Mehrlagenleiterplatte ausgerichtet.
Wenn der Kartenaufnahmeverbinder aus zwei Verbindern besteht und die Mehrlagenleiterplatte vier Lagen
von Schaltkreisen aufweist, kann die vorangehend erwähnte Erdungsfläche auf mindestens einer Seite der
zwei mittleren Lagen angeordnet werden, und die zwei äußeren Lagen können Signalschaltkreise
entsprechend den Anschlußklemmen der zwei Verbinder aufweisen. Es ist ebenfalls wünschenswert, den
Kartenaufnahmeverbinder an der Mutterleiterplatte mittels einer mechanischen Einrichtung zu befestigen,
und es ist ebenfalls wünschenswert, daß eine derartige Befestigungseinrichtung eine gewisse Beweglichkeit
in der Richtung der Ebene der Mutterleiterplatte zeigt.
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Einzelheiten der Ausführungen der Anordnung von Verbinder und Leiterplatte entsprechend dieser
Erfindung werden jetzt mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
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Fig. 1 die Anordnung von Verbinder und erster und zweiter Leiterplatte, worin 1a eine Draufsicht,
1b eine Ansicht der rechten Seite, 1e eine Vorderansicht und 1d eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung
sind, die die Verbindung der Mehrlagenleiterplatte, die in Fig. 1b gezeigt wird, mit der Mutterleiterplatte
veranschaulicht; in Fig. 1a werden die PC-Karten, die in den Kartenaufnahmeverbinder eingesetzt werden,
mittels gestrichelter Linien gezeigt; in Fig. 1b werden die Löcher durch die Leiterplatte und die
Befestigungselemente, die für die Befestigung der Anordnung an der Leiterplatte (Mutterleiterplatte)
verwendet werden, mittels gestrichelter Linien gezeigt;
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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Öffnungen, die in der Mutterleiterplatte für die
Befestigungselemente angebracht wurden, die beim Befestigen des Kartenaufnahmeverbinders 30 aus Fig. 1
an der Mutterleiterplatte benutzt werden;
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Fig. 3 eine Konstruktion einer Mehrlagenleiterplatte, wobei 3a eine Seitenansicht und 3b bis 3e
Ansichten der äußeren und verschiedenen Schaltkreislagen sind, wobei 3b die erste Lage, 3e die zweite
Lage, 3d die dritte Lage und 3e die vierte Lage sind.
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Entsprechend Fig. 1a bis 1e weist die Anordnung 10 von Verbinder und einer Mutterleiterplatte
auf: einen Kartenaufnahmeverbinder 30; eine zweite oder Hilfsleiterplatte (Hilfsleiterplatte) 50; und einen
Randverbinder 90. Die Hilfsleiterplatte 50 ist eine Mehrlagenleiterplatte mit mehreren Lagen von
Schaltkreisen. Der hierin veranschaulichte Kartenaufnahmeverbinder ist für eine elektrische Verbindung
von PC-Karten auf der Basis der PCMCIA-Standards ausgelegt. Wie aus Fig. 1c zu ersehen ist, besteht der
Kartenaufnahmeverbinder 30 aus zwei Kartenverbindern 31a und 31b, die übereinander gestapelt sind, die
zwei PCMCIA-Karten des Typs I oder Typs II aufnehmen können. Wie in Fig. 1b gezeigt wird, erstrecken
sich die Verbindungsabschnitte des Anschlußklemmen 32 von einer Seite der Kartenverbinder 31a und 31b
aus. Wie in Fig. 1a gezeigt wird, sind die Verbindungsabschnitte der Anschlußklemmen 32 in horizontalen
Reihen angeordnet. In Fig. 1d kann gesehen werden, daß die Anschlußklemmen 32 in zwei Gruppen
gebündelt werden: die erste Gruppe 33a und die zweite Gruppe 33b, die den Kartenverbindern 31a und
bzw. 31b entsprechen. Innerhalb einer jeden Gruppe von Anschlußklemmen 33a und 33b sind die oberen
Reihen der Anschlußklemmen 34a, 34b Erdungsklemmen, und die unteren Reihen der Anschlußklemmen
35a, 35b sind Signalklemmen. Die Anschlußklemmen 32 werden mit der Mehrlagenhilfsleiterplatte 50
verbunden, indem sie in die Durchgangslöcher in der Platte eingesetzt und daran angelötet werden, wodurch
eine elektrische Verbindung für mehrere Lagen von Schaltkreisen bewirkt wird. Der Aufbau der
Mehrlagenhilfsleiterplatte wird nachfolgend diskutiert.
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Wie in Fig. 1b und 1d gezeigt wird, wird die Hilfsleiterplatte 50 mit der Mutterleiterplatte 100
mittels eines Randverbinders 90 verbunden. Die Kontakte (nicht gezeigt) des Randverbinders 90 werden
mit den Verdrahtungsanschlußflächen verbunden, die auf der Mutterleitetplatte 100 gebildet werden,
wodurch eine elektrische Verbindung der mehrlagigen Schaltkreise der Hilfsleiterplatte 50 mit der
Mutterleiterplatte 100 bewirkt wird. Daher werden die PC-Karten 200, die in Fig. 1a in Phantomlinien
gezeigt werden, die in den Kartenaufnahmeverbinder 30 eingesetzt werden, mit der Mutterleiterplatte 100
über die Anordnung von Verbinder 30 und Hilfsleitetplatte 50 verbunden.
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Wie in Fig. 1a bis 1c gezeigt wird, weist der Kartenaufnahmeverbinder 30 Haltevorrichtungen 40a,
40b auf, die für eine Befestigung des Verbinders 30 an der Mutterleitetplatte vorhanden sind. Die
Haltevorrichtungen können aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen. Die
Haltevorrichtungen 40a, 40b umfassen Gewindeöffnungen (nicht gezeigt) für das Aufnehmen von
Befestigungselementen, wie beispielsweise Schrauben 150 oder dergleichen. Der Kartenaufnahmeverbinder
30 wird an der Leiterplatte 100 mittels Befestigungselementen 150 befestigt, die durch Öffnungen 110
hindurch, die in der Leiterplatte 100 angebracht wurden, und in die Öffnungen in den Haltevorrichtungen
40a und 40b hinein geführt werden.
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Fig. 2 stellt eine vergrößerte Teilansicht der Öffnung 110 und einen Querschnitt des
Befestigungselementes 150 dar, in der Richtung gesehen, die durch den Pfeil Y in Fig. 1b gezeigt wird. Die
Richtung X in Fig. 1b entspricht der Längsrichtung des Kartenaufnahmeverbinders 30. Da die Öffnungen
110, die für die Befestigung des Kartenaufnahmeverbinders 30 vorhanden sind, größer sind als der
Durchmesser der Welle der Befestigungselemente 150, zeigt der Kartenaufnahmeverbinder 30 eine gewisse
Toleranz betreffs der Montageposition auf der Mutterleitetplatte 100. Eine detaillierte Erklärung betreffs
der Konstruktion eines Kartenaufnahmemoduls oder -verbinders kann in der Japanischen
Patentoffenbarung Hei 7 (1995)-335318 vorgefunden werden.
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Fig. 3 veranschaulicht die Konstruktion der Mehrlagenhilfsleiterplatte 50, wobei 3a eine
Seitenansicht und 3b bis 3e schematische Zeichnungen sind, die das Äußere der Leiterplatte und
verschiedene Lagen davon darstellen, wobei sich Fig. 3b bis 3d in der gleichen Richtung erstrecken, und 3e
zeigt einen Schaltkreis, der sich in der entgegengesetzten Richtung erstreckt. Entsprechend Fig. 3a besteht
die Hilfsleitetplatte 50 aus insgesamt vier Lagen von Schaltkreisen. Die Lagen sind voneinander durch ein
Isoliermaterial getrennt. Die Schaltkreise 60a und 60b, die in den Außenlagen eins und vier angeordnet
sind, enthalten hauptsächlich die Signalverdrahtung, und die Schaltkreise 60c und 60d enthalten
hauptsächlich die Erdungsverdrahtung.
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Fig. 3b zeigt den Schaltkreis 60a der ersten Lage, die hauptsächlich die Signalverdrahtung enthält.
Der Schaltkreis 60a weist eine Vielzahl von Signalleitungswegen 64a auf, die die Durchgangslöcher 61a,
die die Anschlußklemmen 32 der Kontaktreihe 35a aufnehmen, die sich vom Verbinder 31a des
Kartenaufnahmeverbinders 30 aus erstrecken, mit den Anschlußflächen 67a für einen elektrischen
Eingriffsweg der Kontakte mit dem Randverbinder 90 verbinden. In annähernd der Mitte des Schaltkreises
60a wird ein Paar Stromverdrahtungswege 65a gebildet, die die Durchgangslöcher 62a mit den
Stromquellenanschlußflächen 68a verbinden. In der Nähe der beiden Seiten des Schaltkreises 60a werden
die Erdungsverdrahtungswege 66a gebildet, die die Schaltkreiserdungsdurchgangslöcher 63a mit den
Erdungsanschlußflächen 69a verbinden.
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Fig. 3e zeigt einen weiteren Schaltkreis 60b, der hauptsächlich die Signalverdrahtung der vierten
Lage enthält. Der Schaltkreis 60b weist eine Vielzahl von Signalleitungswegen 64b auf, die die
Durchgangslöcher 61b, die die Anschlußklemmen 32 der Kontaktreihen 35b aufnehmen, die sich vom
Verbinder 31 des Kartenaufnahmeverbinders 30 aus erstrecken, mit den Anschlußflächen 67b BÄr einen
elektrischen Eingriff mit den Kontakten des Randverbinders 90 verbinden. Die Leitungswege 64b sind
kürzer als die Leitungswege 64a, die in Fig. 3b gezeigt werden. In annähernd der Mitte des Schaltkreises
60b wird ein Paar Stromverdrahtungswege 65b gebildet, die die Durchgangslöcher 62b mit den
Stromquellenanschlußflächen 68a verbinden. In der Nähe der beiden Seiten des Schaltkreises 60b werden
Erdungsverdrahtungswege 66b gebildet, die die Schaltkreiserdungsdurchgangslöcher 63b mit den
Erdungsanschlußflächen 69b verbinden.
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Fig. 3c und 3d zeigen die Schaltkreise 60c und 60d, die hauptsächlich die Erdungsverdrahtung
enthalten und in der zweiten und bzw. dritten Lage angeordnet sind. Die Schaltkreise 60c und 60d bestehen
aus Erdungsflächen 80a und 80b, die die gesamte Fläche mit Ausnahme der Durchgangslöcher 61a, 61b,
der Stromquellendurchgangslöcher 62a, 62b und der Schaltkreiserdungsdurchgangslöcher 63a, 63b
bedecken. Beide Erdungsflächen 80a, 80b liefern elektrische Verbindungen zwischen den Erdungsklemmen
der Kontaktreihen 34a, 34b der Anschlußklemmen 32 und den Erdungslöchern 81a, 81b. Außerdem liefern
die Erdungsflächen 80a, 80b eine elektrische Verbindung für die Erdungsanschlußflächen 84, die auf den
Schaltkreisen 60a, 60b der ersten und der zweiten Lage mittels des
Erdungsanschlußflächendurchgangsloches 83 gebildet werden; siehe Fig. 3b und 3c. Der Schaltkreis 60d
der dritten Lage umfaßt einen gemeinsamen Leiter 85, der die entsprechenden Paare der
Stromquellendurchgangslöcher 62a, 62b gemeinsam nutzt.
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Fig. 3a veranschaulicht das Verfahren zur Herstellung der Hilfsleiterplatte 50. Die Hilfsleiterplatte
50 wird durch Verkleben der drei Abschnitte A, B und C miteinander hergestellt. Der Abschnitt A wird
durch Bilden des Schaltkreises 60a der ersten Lage und Abschnitt b wird durch Bilden des Schaltkreises
60b der vierten Lage auf einer Kunststoffschicht hergestellt. Der Abschnitt B wird durch Bilden der
Schaltkreise 60c, 60d der zweiten und dritten Lage auf gegenüberliegenden Seiten einer Kunststoffschicht
gebildet. Die Abschnitte A und C werden auf der Oberseite und der Unterseite des Abschnittes B durch ein
Klebemittel zum Haften gebracht. Danach wird die Hilfsleiterplatte 50 durch Herstellen der entsprechenden
Durchgangslöcher fertiggestellt.
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Die Hilfsplatte 50 wird so gefertigt, daß eine ihrer Seiten, entweder der Schaltkreis 60a der ersten
Lage oder 60b der vierten Lage, dem Kartenaufnahmeverbinder 30 gegenüberliegt. Zu jener Zeit kann eine
Ausrichtplatte (nicht gezeigt) für das Ausrichten der Anschlußklemmen des Kartenaufnahmeverbinders 30
benutzt werden. Durch Verwenden einer Ausricht- oder Verankerungsplatte können die Kontakte 32 des
Kartenaufnahmeverbinders 30 gleichmäßig in die Durchgangslöcher 61a, 61b, 62a, 62b, 63a, 63b eingesetzt
werden. Um die Ausrichtplatte genau gegen die Hilfsleiterplatte 50 zu positionieren, werden spezielle
Ausrichtöffnungen 55 in der Hilfsleiterplatte 50 hergestellt. Die Anschlußklemmen 32 werden auf die
Hilfsleiterplatte 50 auf der Seite gelötet, die dem Kartenaufnahmeverbinder 30 gegenüberliegt.
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Die vorangegangene Erklärung beschreibt eine Ausführung der Anordnung von elektrischem
Verbinder und Leiterplatte entsprechend dieser Erfindung. Diese Erfindung ist jedoch nicht nur auf die
vorangehend beschriebene Ausführung beschränkt, und es können verschiedene Abwandlungen von den
Fachleuten auf dem Gebiet vorgenommen werden.
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Die Anordnung von elektrischem Verbinder und Leiterplatte entsprechend dieser Erfindung weist
einen gestapelten Kartenaufnahmeverbinders auf, der aus mehreren Verbindern hergestellt wird, die
entsprechende elektrische Anschlußklemmen aufweisen, die sich in mehreren Reihen von einer Seite der
Verbinder zu entsprechenden Anschlußflächen einer Mehrlagenleiterplatte mit mehreren Lagen von
Schaltkreisen erstrecken, die mit unabhängig verdrahteten Schaltkreislagen verbunden sind, die die
Erdungsflächen schichtweise anordnen, wobei die Mehrlagenleiterplatte mit Anschlußflächen ausgestattet
ist, die mit Kontakten eines Randverbinders verbunden werden, der auf einer anderen oder
Mutterleiterplatte montiert ist.
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Ein erster Vorteil der Erfindung ist, daß der Kartenaufnahmeverbinder leicht mit einer
Mutterleiterplatte infolge der Tatsache verbunden werden kann, daß eine derartige Verbindung nur durch
Einsetzen der Hilfsmehrlagenleiterplatte in einen Randverbinder realisiert werden kann. Ein zweiter Vorteil
ist, daß, selbst bei einer Vergrößerung der Anzahl der Verbinder im Kartenaufnahmeverbinder, der
Montagebereich auf der Mutterleiterplatte relativ klein bleibt, wodurch es möglich wird, die Packungsdichte
der elektrischen Bauteile zu vergrößern. Der dritte Vorteil besteht in der Tatsache, daß der
Kartenaufnahmeverbinder leicht durch eine geeignetere Einheit im Fall von Veränderungen hinsichtlich der
technischen Daten ausgewechselt werden kann.