DE69828937T2 - Piece d' interposition - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Zwischenschaltungs-Baugruppen, die zum Bilden von elektrischen Verbindungen zwischen Kontaktanschlußflächen auf Schaltungselementen verwendet werden.
• Zwischenschaltungs-Baugruppen werden verwendet zum Bilden von elektrischen Verbindungen zwischen dicht beabstandeten Kontaktanschlußflächen auf benachbarten parallelen Schaltungselementen. Die Anschlußflächen auf den Elementen sind in identischen Mustern angeordnet. Gewöhnlich sind die Schaltungselemente eine Schaltungsplatine und eine Keramikplatte, die integrierte Schaltungen trägt. Die Zwischenschaltungs-Baugruppe enthält eine isolierende Platte und eine Anzahl von durchgehenden Kontakten, die in der Platte getragen und in dem gleichen Muster wie die Anschlußflächen auf den Schaltungselementen angeordnet sind. Die Kontakte springen über die Oberseite und den Boden der Platte vor. Die Baugruppe ist sandwichartig angeordnet zwischen den zwei Elementen, welche zusammengehalten werden, wobei die Kontakte elektrische Verbindungen zwischen passend ausgerichteten Paaren von Anschlußflächen bilden.
• Zwischenschaltungs-Baugruppen werden verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen Kontaktanschlußflächen zu bilden, die in sehr enger Nähe zueinander angeordnet sind. Die Anschlußflächen können auf einem Gitter von einem Millimeter von Mitte zu Mitte angeordnet sein. Zusätzlich dazu, daß Kontakte gefordert werden, die sehr eng zueinander beabstandet sein können, müssen die Kontakte zuverlässige elektrische Verbindungen mit den Anschlußflächen bilden, wenn die Baugruppe zwischen den Schaltungselementen sandwichartig angeordnet sind. Eine niedrige mechanische Schließkraft ist gefordert, um eine übermäßige Spannung auf ein keramisches Schaltungselement zu verhindern. Eine hohe Schließkraft könnte das Keramikelement deformieren oder möglicherweise brechen. Weiterhin müssen Zwischenschaltungs-Baugruppen einen Raum minimaler Breite zwischen den Schaltungselementen einnehmen, was erforderlich macht, daß die einzelnen elektriq schen Kontakte in der Baugruppe eine begrenzte Höhe haben, aber trotzdem die geforderten Federeigenschaften besitzen, um zuverlässige elektrische Verbindungen zwischen den Anschlußflächen ohne übermäßige Schließkraft herzustellen.
• Herkömmliche Zwischenschaltungs-Baugruppen machen Gebrauch von Anschlüssen, die eine verhältnismäßig große Menge von Raum in der Trägerplatte einnehmen, was es schwierig macht, Erfordernissen nach einem eng beabstandeten Gitter zu genügen. Diese Baugruppen sind verhältnismäßig teuer herzustellen und zusammenzufügen.
• EP-A-0 742 682 beschreibt eine Fassung für eine auf eine Platte montierte integrierte Schaltung, die eine Anzahl von Kontaktöffnungen und Federkontaktelementen aufweist. Diese Fassung enthält einen sich in jede der Öffnungen erstreckenden geformten Vorsprung.
• US-A-5 653 598 beschreibt einen Verbinderkörper mit einer Anzahl von Kontakthohlräumen ohne Vorsprünge und unter Verwendung von Kontaktkörpern mit Federarmen.
• Die Erfindung ist eine verbesserte Zwischenschaltungs-Baugruppe, die in sich durch eine isolierende Platte erstreckenden eng beabstandeten Durchgängen lose gefangene Metallkontakte enthält. Die Kontakte enthalten bogenförmige Federbereiche, welche elastisch gebogen werden, um einer Schleifbewegung unterworfene Verbindungen mit den Anschlußflächen zu bilden und die Kraft zu vermindern, die notwendig ist, um die Zwischenschaltungs-Baugruppe zwischen den Schaltungselementen sandwichartig anzuordnen. Die niedrige Schließkraft vermindert das Risiko eines Schadens an einem darüberliegenden Keramiksubstrat und gestattet eine große Anzahl von Kontakten in der Baugruppe. Die einer Schleifbewegung unterworfenen elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten und den Schaltungsanschlußflächen bilden zuverlässige elektrische Verbindungen zwischen den benachbarten Paaren von Anschlußflächen und gestatten eine Installation der Zwischenschaltungs-Baugruppen in Anwendereinrichtungen. Die Baugruppen brauchen nicht in Reinräumen installiert werden.
• Die beschriebene Zwischenschaltungs-Baugruppe macht Gebrauch von Platten und einstückigen Metallkontakten, die leicht und kostengünstig hergestellt und zusammengefügt werden. Die Platte ist von einstückiger Bauart und enthält durchgehende Durchgänge mit Kontakthaltevorsprüngen, die sich in die Durchgänge erstrecken. Die Vorsprünge haben entgegengesetzte Halteflächen. Die Kontakte sind allgemein D-förmig und werden leicht in die Durchgänge eingesetzt, um einzuschnappen oder einzurasten über den Vorsprüngen, welche dann die Kontakte lose an ihrem Platz in den Durchgängen halten bevor die Baugruppen zwischen den Schaltungselementen sandwichartig angeordnet werden. Die freien Enden jedes Kontakts sind dann auf entgegengesetzten Seiten eines Vorsprungs befindlich und um eine Entfernung voneinander beabstandet, die größer ist als die Entfernung zwischen den Halteflächen des Vorsprungs, um eine freie begrenzte Bewegung eines jeden Kontakts längs eines Durchgangs zu gestatten. Die Kontakte sind kompakt, was eine Verwendung der Baugruppe gestattet, um elektrische Verbindungen zwischen sehr eng beabstandeten Kontaktanschlußflächen zu bilden.
• Andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden im Verlauf der Beschreibung ersichtlich, insbesondere in Verbindung mit den die Erfindung darstellenden beigefügten Zeichnungen, wovon es drei Blatt und ein Ausführungsbeispiel gibt.
• 1 ist eine Draufsicht einer Zwischenschaltungs-Baugruppe gemäß der Erfindung;
• 2 ist eine Schnittsansicht entlang der Linie 2-2 von 1;
• 3 ist eine Schnittansicht, die die Position der Baugruppe zwischen zwei Schaltungselementen darstellt;
• 4 ist eine Ansicht ähnlich 3, die die sandwichartig zwischen den Schaltungselementen vorgesehene Baugruppe zeigt;
• 5 ist eine perspektivische Ansicht eines bei der Baugruppe verwendeten Kontakts; und
• 6 ist eine Schnittansicht, die das Einfügen des Kontaktelements in einen Durchgang durch die Platte darstellt.
• Die Zwischenschaltungs-Baugruppe 10 enthält eine aus einem isolierenden Material gebildete flache Platte 12 mit ei ner Anzahl von Metallkontakten 14, die in sich durch die Dicke der Platte zwischen entgegengesetzten Flächen 18 und 20 an der Plattenober- und unterseite erstreckenden Durchgängen 16 positioniert sind. Wie in 1 gezeigt, sind die Durchgänge 16 jeweils mit einer Seite 22 verminderter Breite und einem von der Seite 22 weg liegenden Bereich 24 gleichförmiger Breite versehen. Eine ebene Seitenwand 26 erstreckt sich der Seite 22 reduzierter Breite entgegengesetzt quer über die Bereich 24 gleichförmiger Breite.
• Kontakthaltevorsprünge sind in den die verminderte Breite aufweisenden Seiten 22 der Durchgänge 16 vorgesehen. Die Vorsprünge 28 erstrecken sich eine gewisse Entfernung in die Durchgänge und enthalten Kontakthalteflächen 30 und 32, die der Plattenoberseite bzw. dem Boden 18 bzw. 20 zugewandt sind. Die Flächen 30 und 32 sind von der Oberseite und dem Boden der Platte einwärts beabstandet. Eine abgeschrägte Nockenfläche 34 erstreckt sich von jeder Haltefläche 30 zu dem inneren Ende des Vorsprungs 28 und ist der Oberseite 18 zugewandt. Die Fläche 34 erleichtert das Einsetzen des Kontakts 14 in den Durchgang 16.
• Jeder Metallkontakt 14 ist vorzugsweise aus Streifenmaterial gleichförmiger Dicke gebildet, welches in geeigneter Weise plattiertes Berylliumkupfer sein kann. Der Kontakt ist allgemein D-förmig und enthält eine bogenförmige, konvexe Feder 36 mit einem Paar von entgegengesetzten Kontaktnasen 38 an den Enden der Federn. Die Nasen sind um eine Entfernung voneinander beabstandet, die größer ist als die Dicke der Platte 12. Kurze Halteschenkel 40 erstrecken sich von den Nasen einwärts zu freien Enden 42. Die Schenkel 40 erstrecken sich von der Feder 36 weg, so daß die Nasen 38 zwischen den freien Enden 42 und der Feder befindlich sind. Wie in 5 dargestellt, hat die Feder 36 in der Mitte des Wegs zwischen den Nasen 38 eine Maximumbreite und enthält zwei sich verjüngende Federbereiche oder Arme 44, die sich jeweils von der Mitte der Feder zu einer Nase 38 erstrecken, um die Spannungskonzentration zu vermindern, wenn die Feder beansprucht wird.
• Die Kontakte 14 werden in die Durchgänge 16 eingesetzt, wie in 6 gezeigt. Eine Nase des Kontakts wird in das Ende des sich an der Plattenoberseite 18 öffnenden Durchgangs gestreckt und wird zwischen dem Vorsprung 28 und der Endwand 26 positioniert. Der Kontakt wird in den Durchgang eingeführt und der Schenkel 40 wird durch die Fläche 34 zum Ende des Vorsprungs geführt und die Feder 36 kommt an der Wand 26 in Anlage. Der Kontakt wird dann weiter in den Durchgang eingeführt mit dem Ergebnis, daß der untere Federarm 44 elastisch unter Spannung gesetzt wird, der Schenkel 40 wird hinter den Vorsprung 28 bewegt und schnappt zurück unter die Haltefläche 32. Wenn der Kontakt in den Durchgang 16 eingeführt ist, befindet sich das Ende 42 des oberen Halteschenkels 40 oberhalb der oberen Haltefläche 30, das Ende 42 des unteren Halteschenkels 40 ist unterhalb der unteren Haltefläche 32 befindlich und die Mitte 41 der bogenförmigen Feder ist an der ebenen Endwand 26 anliegend. Die Feder 36 ist zu der Wand 26 hin gekrümmt. Der Kontakt ist in dem Durchgang zwischen der Seite 22 und der Seitenwand 26 lose gehalten. Die Entfernung zwischen den freien Enden 42 der Schenkel 40 ist größer als die Länge des Vorsprungs 28, was eine begrenzte freie Bewegung des Kontakts im Durchgang 16 gestattet. 2 stellt die Position des Kontakts in den Durchgang dar, wenn die Platte 12 horizontal ist und der lose Kontakt 14 in dem Hohlraum gegen die Schwerkraft gehalten ist, wobei das Ende des oberen Schenkels 40 auf der oberen Haltefläche 30 des Vorsprungs 28 ruht.
• Wie in 1 dargestellt, sind die Durchgänge 16 nahe zueinander in einem dichten Feld auf der Platte 12 angeordnet, um eine Bildung von elektrischen Verbindungen zwischen ähnlichen Baugruppen von Kontaktanschlußflächen auf oberhalb und unterhalb der Baugruppe befindlichen Schaltungselementen zu gestatten. Herkömmlicherweise wird die Baugruppe 10 verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen Kontaktanschlußflächen auf einer keramischen integrierten Schaltung und Kontaktanschlußflächen auf einer Schaltungsplatine zu bilden. Die Baugruppe kann verwendet werden, um elektrische Verbindungen zwischen Kontaktanschlußflächen auf zwei Schaltungs platinen oder zwischen Kontaktanschlußflächen auf anderen Arten von Schaltungselementen zu bilden.
• 3 stellt die unter Kontakt zwischen oberen und unteren Schaltungselementen 46 und 48 positionierte Zwischenschaltungs-Baugruppe dar, wobei die Anschlußflächen 50 und 52 auf den Elementen oberhalb und unterhalb jedes Kontakts in der Baugruppe befindlich sind. Die Kontakte liegen leicht an den Anschlußflächen an und werden nicht beansprucht.
• 4 stellt die Baugruppe 10 dar, wenn sie vollständig sandwichartig angeordnet ist zwischen Element 46 und 48, wobei die Elemente dicht an der Baugruppenlatte 12 gehalten sind. Wenn die Elemente in Kontakt mit der Baugruppe 10 gebracht werden, werden die zwei Kontaktanschlußflächen 50 und 52 unter Verminderung der Höhe der Kontakte 14 zueinander bewegt und verbiegen die zwei sich verjüngenden Federarme 44 der bogenförmigen Feder 36. Die Mitte der Feder kommt an der Seitenwand 26 in Anlage, wie in 4 gezeigt. Das Biegen der bogenförmigen Feder und die Verkürzung des Kontakts bewegt oder schleift die Kontakte 38 eine Strecke entlang der Kontaktanschlußflächen zu der Seite 22 hin, um für saubere, einen niedrigen Widerstand aufweisende elektrische Druckkontakte zwischen den Kontaktnasen 38 und den Anschlußflächen 50 und 52 zu sorgen. Die Verbindungen stellen sicher, daß der Kontakt 14 einen zuverlässigen, einen niedrigen Widerstand aufweisenden elektrischen Pfad zwischen den Anschlußflächen liefert.
• Wie in 4 dargestellt, bewegt die Verkürzung des Kontakts 14 die freien Enden 42 der Halteschenkel 40 zusammen und bringt die Enden in enge Nähe zu den Halteflächen 30 und 32 des Vorsprungs 28. Die Halteschenkel kommen nicht in Anlage an dem Vorsprung. Der Kontaktdruck wird durch elastisches Biegen der Feder 36 aufrecht erhalten, ohne daß die Enden des Kontakts auf dem Vorsprung oder den Wänden des Durchgangs 16 aufsitzen, was die Schließkraft in unerwünschter Weise vergrößern könnte.

Claims (12)

1. Zwischenschaltungs-Baugruppe mit einer isolierenden Platte (12), die eine Anzahl von sich durch die Dicke der Platte erstreckenden Durchgängen (16) und einen sich in jeden Durchgang (16) erstreckenden Vorsprung (28) aufweist; und mit einer Anzahl von einstückigen Metallkontakten (14), die jeweils eine konvexe Feder (36), Kontaktnasen (38) an den Enden der Feder und näher beieinander als die Nasen (38) befindliche freie Enden (42) enthalten, wobei die Nasen um eine größere Entfernung als die Dicke der Platte (12) voneinander beabstandet sind, wobei die Baugruppe dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Vorsprung (28) entgegengesetzte Halteflächen (30, 32) aufweist und jeder Kontakt lose in einem Durchgang (16) gefangen ist, wobei die freien Enden (42) von jedem Kontakt an entgegengesetzten Seiten eines Vorsprungs befindlich und voneinander beabstandet sind um eine Entfernung, die größer ist als die Entfernung zwischen den Halteflächen (30, 32) des Vorsprungs, um eine freie begrenzte Bewegung jedes Kontakts längs eines Durchgangs zu gestatten.
2. Zwischenschaltungs-Baugruppe nach Anspruch 1, wobei jeder Kontakt einen Halteschenkel (40) enthält, der sich von jeder Kontaktnase zu einem freien Ende erstreckt.
3. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei bei jedem Kontakt die Nasen (38) zwischen den freien Enden (42) und der Mitte der Feder (36) befindlich sind.
4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Vorsprung (28) eine Nockenfläche (34) enthält.
5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Feder einen Mittelbereich und ein Paar von sich verjüngenden, sich in entgegengesetzte Richtungen weg von dem Mittelbereich erstreckenden Federarmen (44) enthält.
6. Baugruppe nach Anspruch 5, wobei jeder Durchgang eine erste Wand (26) abseits von dem Vorsprung (28) enthält, und der Mittelbereich (41) jeder Feder an eine erste Wand anliegt.
7. Baugruppe nach Anspruch 6, enthaltend ein Paar von Schaltungselementen (46, 48), wobei ein Schaltungselement an einer oberen Fläche (18) der isolierenden Platte (12) befindlich ist und das andere Schaltungselement (48) an einer Bodenfläche (20) der isolierenden Platte (12) befindlich ist, wobei jedes Schaltungselement (46, 48) über den Enden der Durchgänge (16) liegende und an den Nasen (38) an den Enden der Federarme anliegende Kontaktanschlußflächen (50, 52) enthält, wobei jede Feder in Richtung zu der Durchgangswand (26) gebogen ist und an dieser anliegt, und mit einer Schleifbewegung unterworfenen elektrischen Verbindungen zwischen den Nasen und den Anschlußflächen (50, 52).
8. Baugruppe nach Anspruch 6, wobei jeder Durchgang eine zweite Wand (22) enthält, die quer zu dem Durchgang von der ersten Wand beabstandet ist; und wobei jeder Kontakt eine Querabmessung zwischen der Mitte des Kontakts und den freien Enden des Kontakts hat, die kleiner ist als der Abstand zwischen den ersten und zweiten Wänden.
9. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite eines jeden Durchgangs an dem Vorsprung (28) vermindert ist.
10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Kontakt (14) allgemein D-förmig ist.
11. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Kontakt (14) aus gegenüberliegende Seiten aufweisendem Streifenmaterial gleichförmiger Dicke gebildet ist, wobei die Kontaktnasen (38) gekrümmte Bereiche des Streifenmaterials bilden und beide auf der selben Seite der Kontakte liegen.
12. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Kontakt (14) grundsätzlich symmetrisch ist zu jeder Seite eines Mittelbereichs (41) der konvexen Feder.