HU223858B1

HU223858B1 - Tűzött LGA-csatlakozó

Info

Publication number: HU223858B1
Application number: HU0303625A
Authority: HU
Inventors: John E. Lopata; James L. Mcgrath; Arindum Dutta; Marvin Menzin; Daniel Fisher
Original assignee: Molex Incorporated
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2005-02-28
Also published as: DE60201521D1; EP1374344B1; WO2002078127A2; SK13112003A3; US20020137365A1; CZ20032878A3; TW532633U; US6722896B2; CN100369332C; EP1374344A2; JP4031709B2; CN1531766A; JP2004524658A; DE60201521T2; HUP0303625A3; US20050020100A1; HUP0303625A2; AU2002252434A1; WO2002078127A3; US6953347B2

Abstract

A találmány tárgya olyan LGA csatlakozó (20), amely nyílással (23)rendelkező keretet (21) tartalmaz; a keret (21) nyílásában (23)elrendezett ellentétes oldali első és második felülettel (32, 33)rendelkező rugalmas csatlakozótestet (22) tartalmaz; továbbá első ésmásodik végekkel (29, 30) rendelkező konduktív érintkezőket (28)tartalmaz, amelyek a csatlakozótestben (22) előre meghatározott mintaszerint vannak behelyezve, és az első és második érintkezővégek (29,30) a csatlakozótest (22) első és második felületén (32, 33) keresztüla csatlakozótestből (22) kiállóan vannak elhelyezve. A találmánylényege, hogy az érintkezők (28) egyetlen vezeték- (63) szálból vannakkialakítva, az egyes vezeték- (63) szálak kettős ágú érintkezőt (28)formázó módon önmagukra vissza vannak hajlítva, az érintkezők (28) arugalmas csatlakozótestbe (22) tűzéssel vannak behelyezve, és a kettőságú érintkezőket (28) alkotó vezeték- (63) szálak redundáns áramköriútvonalakat megvalósító módon vannak elhelyezve a csatlakozótestben(22). ŕ

Description

A találmány tárgya olyan LGA csatlakozó, amely nyílással rendelkező keretet tartalmaz; a keret nyílásában elrendezett ellentétes oldali első és második felülettel rendelkező rugalmas csatlakozótestet tartalmaz; továbbá első és második végekkel rendelkező konduktív érintkezőket tartalmaz, amelyek a csatlakozótestben előre meghatározott minta szerint vannak behelyezve, és az első és második érintkezővégek a csatlakozótest első és második felületén keresztül a csatlakozótestből kiállóan vannak elhelyezve.

A találmány tárgya nyomókontaktusos csatlakozókhoz kapcsolódik, különösen pedig LGA (land grid array) csatlakozókhoz, amelyeknek rugalmas csatlakozótestében vezetékekből kialakított érintkezők vannak benn tartva.

Jelentősen megnőtt az egyre kisebb méretű elektronikai készülékek és szerkezetek, például laptop számítógépek és hasonló berendezések iránti kereslet. Az ipar folyamatosan törekszik az elektronikai elemek méretének csökkentésére, amellett, hogy egyre több funkcionalitással és teljesítőképességgel igyekeznek ellátni azokat. Mindkét cél megvalósításának módja a készülék alkatrészein kialakított áramkörök sűrűségének növelése. Egy chipen vagy áramköri kártyán kialakított áramköri elemek száma ugyan növelhető, de biztosítani kell megfelelő kapcsolatot az így kapott nagy sűrűségű elem és a készülék egy másik eleme között.

Nagy sűrűségű összekötő elemeket használnak mikroprocesszorok, ASIC és más típusú chipek között, valamint arra, hogy két áramköri kártyát összekapcsoljanak. Ilyen alkalmazási területeken már régebb óta használnak BGA (Ball Grid Array) típusú foglalatokat nagy sűrűségű összeköttetés megvalósítására. A BGA típusú foglalatoknál csatlakozó felületek vannak egy hordozón kialakítva, amelyekre kisméretű gömbszerű forraszgolyók vannak helyezve. Ezeket a golyókat felmelegítik, hogy megvalósítsák a kívánt kapcsolatokat egy chip és egy másik áramköri kártya közt. A forraszgolyók azonban gyakran meglehetősen gyenge áramköri kapcsolatot biztosítanak, valamint gyenge mechanikai tulajdonságaik is negatívan befolyásolhatják a chip és a túloldali áramköri kártya közti elektromos érintkezés minőségét. Arra sem mindig alkalmasak, hogy megfeleljenek a hordozó nyomtatott áramköri kártya variációinak. Ezenkívül, ha a golyócskákat egyszer megolvasztják, és létrehozzák a forrasztóanyagos kapcsolatot, a chipet nem lehet többé könnyedén eltávolítani, például az esetleges forrasztási hibák kijavítása végett, vagyis ilyen esetben újabb kísérletet kell tenni a megbízható érintkezés kialakítására: újra kell készíteni az összes forraszgolyót, és újra ráolvasztani a golyók mátrixát a nyomtatott áramköri kártyára.

Az elmondottakból látható, hogy a forraszokat alkalmazó BGA foglalat nem teszi lehetővé az egyszer összekapcsolt alkatrészek szétválasztását.

Éppen ilyen alkalmazásokra fejlesztették ki az úgynevezett LGA (Land Grid Array) csatlakozókat, amelynek segítségével megvalósítható a készülék és az áramköri kártya elektromos összeköttetése. A csatlakozó elektromos vezetékek, például formázott fémérintkezőket tartalmaznak, amelyek tipikusan egy merev műanyag hordozóba vannak beágyazva. Ezek a vezetékek szolgálnak egy nyomtatott áramköri kártya csatlakozó felületeinek vagy kontaktusmezőinek egy chipen vagy más készüléken kialakított forraszgolyókkal vagy csatlakozó felületekkel való összekapcsolásra. A kontaktusmezőket a csatlakozóval összekapcsolandó elem forraszgolyóinak vagy forrasztószemeinek megfelelő minta szerint alakítják ki. Az LGA csatlakozók számos előnnyel rendelkeznek a BGA készülékekhez képest: az LGA csatlakozók leválasztható interfészként szolgálnak a chip/chip foglalat, valamint az áramköri kártya között. így olyan lehetőségeket biztosítanak az áramkör vagy rendszer tervezésekor, amelyet a BGA készülékek és az áramköri kártyák közt szükséges hegesztett érintkezők nem tennének lehetővé. Az LGA csatlakozókban azonban minden egyes elektromos vezetékre megfelelő mértékű rugóerőt kell kifejteni ahhoz, hogy megbízható érintkezést lehessen megvalósítani a csatlakozó és a vele érintkezésbe hozott készülék között. A chipet erővel kell leszorítani ahhoz, hogy érintkezésben maradjon a csatlakozóval. Olyan chipek esetén, amelyek több mint ezer érintkezési ponttal rendelkeznek, a szükséges erő akár jóval meghaladhatja az 50 kg-ot (100 fontot) is.

Az 1991. március 21-én megadott US 4,998,885 számú szabadalomból olyan csatlakozót ismerhetünk meg, amelynél egy elasztomer anyagból készült alaplapba golyó formájú végrészekkel kialakított vezetékdarabok vannak beágyazva. Az elasztomer alaplapban lézer segítségével hornyokat alakítanak ki a vezetékek közti területeken, annak érdekében, hogy megnöveljék a vezetéket, és a golyó alakú végrészek rugalmasságát, az utóbbi műveletet azonban rendkívül pontosan és szabályozott mélységben kell végezni. A hornyokat túl mélyre vágva az alaplapba, meggyengülhet a huzalokat tartó elasztomer anyag, és ez megbízhatatlan érintkezést eredményezhet, mivel előfordulhat, hogy egyes vezetékek meghajlanak, és így nem képesek többé eredeti funkciójukat betölteni, vagyis megszakad a rugalmas erők által biztosított kontaktus. Ennek a veszélynek az elkerülése nemcsak megnehezíti a gyártást, de az egyes csatlakozók előállítási költségét is megnöveli.

A jelen találmány célja éppen ezért olyan LGA csatlakozó megvalósítása, illetve a csatlakozó előállítására szolgáló olyan eljárás kidolgozása, amellyel leküzdhetők a fent tárgyalt problémák.

Célunk a találmány értelmében egy olyan LGA csatlakozó szolgáltatása, amely rugalmas csatlakozótesttel rendelkezik, és a csatlakozótestben rugalmasan deformálható érintkezők vannak nagy sűrűségű mintázatban elrendezve, ezáltal megbízható összeköttetés valósítható meg a csatlakozó és egy vele összekapcsolt áramköri elem vagy készülék között.

A találmány értelmében egy további célunk olyan nagy sűrűségű LGA csatlakozó biztosítása, amelynek rugalmas csatlakozóteste két elasztomer réteg közt elhelyezkedő hordozóréteggel van megerősítve, és a csatlakozótestben mátrixszerűen elrendezett érintkezők vannak elhelyezve, amelyek szabad végei a csatlakozótest ellentétes oldali felületeiből nyúlnak ki.

HU 223 858 Β1

Célunk továbbá olyan megbízható, nagy sűrűségű LGA csatlakozó biztosítása, amelynek rugalmas csatlakozóteste két elasztomer rétegből, és azok közt elhelyezkedő textíliaszerű megerősítőanyagból áll, továbbá a csatlakozótestben mátrix formában elrendezett érintkezők találhatók, amelyek szabad végei a csatlakozótest ellentétes oldali felületeiből állnak ki.

További célunk a találmány által olyan LGA csatlakozó szolgáltatása, amelynek rugalmas csatlakozótestében hajlékony hurkokká formált elektromos vezetékekből állóérintkezők vannak elhelyezve, amelyek szabad végei kiállnak a csatlakozótest ellentétes oldali felületeiből.

További célunk a találmány által olyan nyomásaktivált csatlakozó biztosítása, amelynek textíliaszerű hordozóanyaga elasztomerbe van beágyazva, és amely csatlakozó a hordozóanyagban adott mintázatban elrendezett vékony, rugalmas érintkezőkkel rendelkezik, amelyek keresztülnyúlnak a hordozón, és amelyek önmagukra visszahajtott, kettős ágú hurkot képező vékony vezetékszálakból állnak, és szabad végeik kinyúlnak a hordozó ellentétes oldalaiból.

További célunk a találmány által nagy sűrűségű alkalmazásokhoz olyan LGA csatlakozó megalkotása, amely egy központi csatlakozótestet magában foglaló kerettel rendelkezik, és a csatlakozótest legalább egy elasztomer darabból áll, amely az elasztomerbe legalább részlegesen beágyazott megerősítőelemmel van megerősítve. A találmány szerinti csatlakozó a csatlakozótestben mátrix formában elrendezett áramvezető érintkezők sokaságát tartalmazza, amely érintkezők vékony, nyílt hurkokat formáló elektromos vezetékekből állnak és a központi csatlakozótestben vannak elhelyezve, így minden egyes érintkező egymással összeköttetésben lévő redundáns áramköri utakat valósít meg.

További célunk a találmány által olyan nyomásaktivált csatlakozó szolgáltatása, amely egy keret által hordozott rugalmas csatlakozótesttel rendelkezik, a keret körbeéri a rugalmas csatlakozótestet, és kijelöli a csatlakozó kerületét, továbbá legalább egy bemélyedés van a keretben kialakítva, amely egy chipet vagy chipfoglalatot befogadó, részleges dugaszolóaljzatot képez. A találmány szerinti csatlakozó ezen kiviteli alakjánál a rugalmas csatlakozótest legalább egyik oldalán elasztomer anyaggal van ellátva, és az elasztomer textíliaszerű anyaghoz van rögzítve, és az utóbbi által megerősítve. Az elasztomer anyag és a megerősítőanyag hasonló méretekkel rendelkeznek, így a csatlakozótest teljes méretében egyforma tulajdonságokat biztosítunk. A csatlakozó ezenfelül a csatlakozótestben elhelyezett elektromosan vezető érintkezőket tartalmaz. Az érintkezők elektromos vezetékdarabokból állnak, amelyek bele vannak tűzve a csatlakozótestbe. Minden egyes vezetékdarab önmagára vissza van hajlítva, ezáltal két, egymással párhuzamos redundáns áramköri utat valósít meg a csatlakozótesten keresztül. Az érintkezők szabad végei kinyúlnak a csatlakozótest ellentétes oldalaiból, így lehetővé teszik két különböző elektronikai elem összekapcsolását. Az érintkezők hozzávetőleg középső tartományuknál fogva vannak a csatlakozótestben benn tartva.

További célunk a találmány által eljárás kidolgozása javított tulajdonságú LGA csatlakozó készítésére. Az eljárás során a következő lépéseket hajtjuk végre. Hajlékony csatlakozótestet alakítunk ki, amelybe egy megerősítőelemet ágyazunk be, a csatlakozótestet elhelyezzük egy támasztóelemen, elektromos vezetékdarabot vezetünk át egy behelyezőeszköz üreges közepén, a vezetékdarabot belevarrjuk a csatlakozótestbe, azáltal, hogy a behelyezőeszközt az érintkezővel együtt ki-be mozgatjuk a csatlakozótestből, majd miután ily módon a csatlakozótestbe juttattuk, elvágjuk a vezetéket, vagyis a vezetéket úgy helyezzük el a csatlakozótestben, hogy legalább egy szabad végük kinyúlik a csatlakozótest felülete fölé.

Egy további célunk a találmány által olyan nyomásaktivált csatlakozó biztosítása, amelynek rugalmas csatlakozóteste egy merev keretben van benn tartva, és amelynek érintkezői a csatlakozótestbe vannak beágyazva. Az érintkezőket nyílt hurkot formázó, egymással összekötött elektromos vezetékekből álló ágak formájában helyezzük be a csatlakozótestbe. A nyílt hurkok két-két szabad véggel rendelkeznek, amelyek kinyúlnak a csatlakozótest ellentétes oldali külső felületeiből, és a szabad végrészek egy eltolási minta szerint oldalirányban meg vannak döntve úgy, hogy a mintázat megfeleljen a csatlakozóhoz illesztett áramköri elemnek. Ez azért előnyös, mivel a vezetékek dőlése megnöveli az érintkezési hosszúságot, és vonalérintkezést biztosít az ellentétes oldali áramköri elem érintkezési mezőivel.

Célunk továbbá egy olyan javított tulajdonságú LGA csatlakozó biztosítása, amely elasztomerből kialakított rugalmas csatlakozótesttel rendelkezik, a csatlakozótest egy keretben van benn tartva, és különálló vezetőérintkezők sokaságát tartalmazza, amely érintkezők vezetékhurkokként vannak kialakítva, és redundáns áramköri útvonalpárokat biztosítanak a csatlakozótesten keresztül. A csatlakozótestben az egyes vezetékhurkokat befogadó nyílások vannak kialakítva. A vezetékhurkok úgy vannak elhelyezve a nyílásokban, hogy az egyes hurkokhoz tartozó ágak az adott nyílás középvonalához képest a nyílás ellentétes oldali tartományán keresztül nyúlnak át a csatlakozótesten. A fenti célokat a találmány szerinti csatlakozó egyedi és újszerű szerkezetével érjük el.

A találmány szerinti csatlakozó egy fontos aspektusánál, amelyet kiviteli példán keresztül is bemutatunk, a csatlakozó egy külső szoros keretben megtartott rugalmas csatlakozótesttel rendelkezik. A rugalmas csatlakozótest hordozóként egy megerősítőelemet tartalmaz, amelyre elasztomer anyag van felvive. A találmány szerinti csatlakozó első kiviteli alakjánál az elasztomer egy textíliaszerű megerősítőanyag mindkét oldalára van felvive, amely utóbbi az említett megerősítőelemként szolgál, és amelynek szálközi réseit az elasztomer előnyösen kitölti, így az elasztomer a megerősítőanyag mindkét oldalán önlezáró hordozófelületet hoz létre, miközben a megerősítőanyag megerősítést biztosít az elasztomer számára. Az elasztomer és a textíliaszerű anyag egymáshoz való rögzülése megvalósítható az anyag teljes beburkolásával, laminálásával vagy

HU 223 858 Β1 elasztomer rétegek felhordásával. Megerősítőanyagként hagyományos textíliaszerű anyagok is használhatók, melyeket ismert szövési eljárással állítanak elő egymást keresztező lánc és vetülékpárok segítségével. Akár egységes, akár váltakozó minta szerint, de még nemszőtt anyagok használata is megengedhető, például filc és hasonló anyagok is használhatók megerősítőelemként, feltéve, hogy a használt elasztomer hozzáköt, vagy más módon rögzül a megerősítőanyaghoz, hogy szorosan illeszkedjen ahhoz, és ezáltal egy rugalmas csatlakozótest jöjjön létre.

A találmány szerinti csatlakozó egy másik kiviteli alakjánál a megerősítőelemnek csak az egyik oldalára van elasztomer anyag felvive. Egy további kiviteli alaknál a megerősítőelem egy szilárd lap vagy film, előnyösen polimer film, még előnyösebben polimid film, például olyan, mint amilyet az Ε. I. Dupont cég Kapton név alatt forgalmaz. Az ilyen filmek előnye, hogy tartósak, és szemben a textíliaszerü anyagokkal, nem kopnak és rojtosodnak, továbbá a vezetékekből állóérintkezők befogadására szolgáló lyukak lézer segítségével egyszerűen beleégethetők a csatlakozótest egészébe.

A találmány szerinti csatlakozó egy másik fontos aspektusánál az érintkezőket úgy alakítjuk ki, hogy vezetékpárokat tűzünk bele a hordozóba. A vezetékpárok tulajdonképpen egyetlen vezetékszálból állnak, amelyek az érintkezők egyik végeinél önmagukra vissza vannak hajtva, ezáltal kettős ágú vezetékdarabokat vagy nyílt hurkokat formálva, így az érintkezők egyik végét a meghajlított szál képezi, míg az érintkezők ellentétes oldali végeit a vezetékek két egymáshoz közeli vagy egymással szomszédos végei képezik. Vagyis minden egyes érintkező egyik oldali szabad vége hurok kialakítású, míg a másik vége a vezetékszál két levágott végéből áll. A vezetékek megfelelő távolságban nyúlnak keresztül a hordozón ahhoz, hogy rugalmas érintkezőnyúlványokat hozzanak létre, amelyek egy, a csatlakozóhoz illesztett elem, például chip nyomása alatt meghajolva megfelelő Herz-féle kontaktust biztosítanak az érintkezők és az azokkal kontaktusba kerülő áramköri kártya érintkezési mezői között. A vezetékek adott irányokban meg lehetnek hajlítva, és ez meghatározza a külső áramköri elem hozzáillesztése után a vezetékek meghajlásának irányát, ami előnyösebb lehet, mint a vezetékek önmaguktól történő meghajlásának kihasználása. A vezetékszálak kettős ágú jellege mind kör, mind téglalap/négyzet keresztmetszet esetén redundáns vezetési utakat valósítanak meg a csatlakozó egyes érintkezőin belül. A vezetékszálak végeire forraszgolyók helyezhetők, amelyek érintkezési felületként szolgálnak az érintkezőkön.

A találmány szerinti csatlakozó egy másik fontos vonása, hogy a vezetékszakaszokat egy üreges tű vagy cső alakú behelyezőeszköz közepén vezetjük át, majd visszahajlítjuk önmagára, hogy még az előtt kialakítsuk a hurkot, mielőtt a tű behatolna a csatlakozótestbe. Ezután a behelyezőeszközt bevezetjük a csatlakozótestbe, majd kihúzzuk onnan, így hozzávetőleg a középső részénél fogva a csatlakozótestben benn tartva marad egy kettős ágú vezetékszakasz oly módon, hogy az érintkező szabad végeit képező vezetékszakaszok körülbelül azonos hosszúságban nyúlnak túl a csatlakozótest két ellentétes oldali felületén. Egy előre meghatározott távolságban a behelyezőeszközt eltávolítjuk, azáltal, hogy elvágjuk a kilógó vezetékszálat, ily módon létrehozzuk a csatlakozó érintkezőjének kettős ágú szabad végét. Tehát a behelyezőeszköz egyetlen bevezetésével és azt követő kihúzásával olyan érintkezőket hozunk létre, amelyek mindegyike két-két áramköri utat tartalmaz, ami a csatlakozót redundánssá teszi, és kisebb induktanciát eredményez.

Egy további fontos vonása a találmány szerinti csatlakozónak a behelyezőeszköz fejének a kialakítása, amely olyan, hogy lehetővé teszi a huzal kivezetését az eszköz középvonala mentén, de az eszköz hegyétől oldalirányban. A behelyezőeszköz rendelkezhet egyetlen hegyben végződő ferde profilú fejrésszel, de egy vonalban elrendezett több heggyel is el lehet látva, ez utóbbi elrendezéssel elérhető, hogy a behelyezőeszköznek az elasztomerbe, illetve, ha van ilyen, a megerősítőelembe való bevezetésekor fellépő erők kiegyensúlyozzák egymást.

A találmány szerinti csatlakozó egy másik lényeges aspektusa, hogy a csatlakozótestben lyukakat alakítunk ki, például lézerrel vagy késsel lyukakat vágunk a csatlakozótestbe, vagy lyukakat ütünk bele. A lyukak kialakítása után az érintkezőket ezekben helyezzük el. A találmány szerinti csatlakozó egy másik kiviteli alakjánál lézert vagy lyukasztót alkalmazó eljárást használunk arra, hogy a csatlakozótestben nyílások sorozatát hozzuk létre, a csatlakozótest pedig egy megerősített rugalmas csatlakozótest, amelyben szálakból álló rendszer vagy film szolgál hordozóként, és egy vagy két oldalán elasztomer réteggel van ellátva, de az is elképzelhető, hogy a csatlakozótest kizárólag a fent említett film.

A fenti célkitűzéseket a találmány értelmében olyan LGA csatlakozóval valósítjuk meg, melynek lényege, hogy az érintkezők egyetlen vezetékszálból vannak kialakítva, az egyes vezetékszálak kettős ágú érintkezőt formázó módon önmagukra vissza vannak hajlítva, az érintkezők a rugalmas csatlakozótestbe tűzéssel vannak behelyezve, és a kettős ágú érintkezőket alkotó vezetékszálak redundáns áramköri útvonalakat megvalósító módon vannak elhelyezve a csatlakozótestben.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti LGA csatlakozó és a csatlakozó felső bemélyedésével egy vonalban, de attól kicsit távolabb elhelyezett elektronikai elem perspektivikus képe, az

1A. ábra az 1. ábra egy kinagyított részlete, amelyen jól láthatók a csatlakozó vezetékekből álló érintkezőinek szabad végei, a

2. ábra az 1. ábrán bemutatott csatlakozó másik oldalának (aljának) perspektivikus képe, a

2A. ábra a 2. ábra kinagyított részlete, amelyen a csatlakozó huzalérintkezőinek másik szabad végei láthatók, a

HU 223 858 Β1

3A. ábra az 1. ábra szerinti csatlakozó keretének felülnézeti képe, a

3B. ábra a 2A. ábrán bemutatott keret egy részének B-B vonal menti keresztmetszeti képe, a

3C. ábra a 3A. ábrán bemutatott keret egy részletének C-C vonal menti keresztmetszeti képe, a

4. ábra a 3A. ábra szerinti keret alulnézeti képe, az

5. ábra a 3A. ábra szerinti keret, valamint egy behelyezésre előkészített megerősítöanyag perspektivikus képe, a

6A. ábra az 1. ábrán bemutatott csatlakozó keretének felülnézeti képe, miután a megerősítőanyag a helyére került, és a tartórétegeket felvittük rá, a

6B. ábra a 6A. ábra szerinti csatlakozókeret-összeállítás egy részletének keresztmetszeti képe a B-B vonal mentén, a

6C. ábra a 6A. ábra szerinti csatlakozókeret-összeállítás egy részletének keresztmetszeti képe a C-C vonal mentén, a

6D. ábra a 6A. ábra D-vel jelölt tartományának kinagyított képe, a

7A. ábra a 6A. ábra szerinti csatlakozókeretösszeállítás felső nézete az érintkezőket képező vezetékek behelyezése után, a

7B. ábra a 7A. ábra B-B vonal menti keresztmetszeti képe, amelyen a csatlakozó egy részlete látható, amikor a vezetékek még eredeti irányban állnak a csatlakozótesthez képest, vagyis a vezetékek meghajlítása előtt, a

7C. ábra a 7A. ábra szerinti csatlakozó C-C vonal menti keresztmetszeti képe, a

7D. ábra a 7A. ábra szerinti csatlakozó keresztmetszeti képe, amelyen a csatlakozótestben elhelyezkedő vezetékek kétféle irányban vannak meghajlítva, a

8. ábra egy keresztmetszeti kép, amelyen a megerősítőelem rögzítésének egy másik kivitelezése látható, a

9. ábra a csatlakozó elasztomer rétegeinek és a közte elhelyezett megerősítőelemnek egy részletének keresztmetszeti képe, a

IOA. ábra az érintkező behelyezésére szolgáló eszköz részletének vázlatos keresztmetszeti képe, amelyen a csatlakozóba kerülő és az eszköz belsején átvezetett vezeték is fel van tüntetve, a

IOB. ábra a 10A. ábra szerinti behelyezőeszköz vázlatos metszetrajza a vezeték meghajlítása után, a

11. ábra a 10. ábra szerinti eszköz vázlatos képe a csatlakozó anyagába való belépéskor, a

12. ábra egy vázlatos kép, amely bemutatja a

10. ábra szerinti eszköz behatolását a csatlakozó rugalmas testébe, és a vezeték adott hosszúságban történő bejuttatását, a

13. ábra az eszköznek a rugalmas csatlakozótestből való eltávolítását bemutató vázlatos kép, a

14. ábra azt az állapotot bemutató vázlatos kép, amely állapotban az eszköz a rugalmas csatlakozótest felületétől is eltávolodott, és a vezeték megfelelő mértékben szabaddá vált ahhoz, hogy el lehessen vágni, a

15. ábra egy vázlatos metszetrajz, amelyen a vezeték már a rugalmas csatlakozótestben található, és el van választva a behelyezőeszközben lévő vezetéktől, a

16. ábra az érintkező szabad végeinek formázására szolgáló szerszám vázlatos képe, amelyet a csatlakozótestbe helyezett érintkezők szabad végeivel hozunk kölcsönhatásba, a

17. ábra nemkör keresztmetszetű vezetékekből kialakított érintkezők kinagyított képe, a

18. ábra az 1. ábra szerinti csatlakozó egy részletének kinagyított metszeti képe egy áramköri kártya és egy chip közé helyezve, amelyen látható a csatlakozó érintkezői által megvalósított elektromos összeköttetés módja, a

19A. ábra a vezetékeknek a találmány szerinti csatlakozó rugalmas testébe való behelyezésére szolgáló behelyezőeszköz egy másik kiviteli alakjának oldalnézeti képe, a

19B. ábra a 19A. ábra szerinti behelyezőeszköz fejének perspektivikus képe, a

19C. ábra a 19A. ábra szerinti behelyezőeszköz és a találmány szerinti csatlakozó egy részének részletes keresztmetszeti képe, amelyen a behelyezőeszköz részlegesen be van vezetve a csatlakozótestbe, a

20. ábra a találmány szerinti csatlakozó egy másik kiviteli alakjának keresztmetszeti képe, a

21. ábra egy merev megerősítőelemmel ellátott csatlakozó, illetve csatlakozótest részben elmetszett, részletes perspektivikus képe, a

22. ábra a csatlakozóba behelyezett csatlakozótest részben elmetszett képe, amelyen az érintkezők számára kialakított lyukakat létrehozó lyukasztóelem egy részlete is fel van tüntetve, a

23. ábra a csatlakozótestben az érintkezők számára kialakított lyukhoz igazított behelyezőeszköz részben elmetszett, vázlatos, függőleges nézeti képe, a

24A. ábra a 23. ábra vázlatos felülnézeti képe a 24-24 vonalak mentén, amelyen az egyes elemek elhelyezkedése látható, abban az esetben, ha kör keresztmetszetű vezetéket használunk érintkezőként, a

HU 223 858 Β1

24B. ábra a 23. ábra vázlatos felülnézeti képe a 24-24 vonalak mentén, abban az esetben, ha téglalap keresztmetszetű vezetéket használunk, a

25. ábra a csatlakozó előállításához használható vezetékbehelyező eszköz egy további kiviteli alakjának perspektivikus képe, a

25A. ábra a 25. ábra szerinti behelyezőeszköz függőleges nézete, a

26. ábra a behelyezőeszköz egy további kiviteli alakjának perspektivikus képe, a

26A. ábra a 26. ábra szerinti behelyezőeszköz függőleges nézete, a

27. ábra a konnektortestben lyukak vagy nyílások kialakítására (például előlyukasztásra vagy szúrásra) használható lyukasztóeszköz perspektivikus képe, a

28. ábra a lyukasztóeszköz egy másik lehetséges kiviteli alakjának perspektivikus képe, és a

29. ábra a találmány szerinti csatlakozó egy további kiviteli alakjának keresztmetszeti képe.

Az 1. ábrán a találmány szerinti LGA 20 csatlakozó egy lehetséges kiviteli alakja látható. A 20 csatlakozó rendelkezik 21 kerettel, amelynek 23 nyílásában rugalmas 22 csatlakozótest van a 21 kerethez rögzítve vagy azáltal körbefogva. A 22 csatlakozótest a 21 keret nyílását meghatározó 25 oldalfalai közt van benn tartva. A 25 oldalfalak a 20 csatlakozó felső felületén felső bemélyedést, alsó felületén pedig alsó 27 bemélyedést határoznak meg. Ez utóbbit csak abban az esetben, ha a 20 csatlakozó alkalmazása szükségessé teszi.

A 20 csatlakozó alakja általában téglalap vagy négyzet, de természetesen ettől eltérő kialakítás is elképzelhető. A felső 24 bemélyedés egy áramköri elem, úgy mint chip, IC foglalat, ASIC, mikroprocesszor vagy például 26 áramköri kártya befogadására van kialakítva. Hasonlóan a 20 csatlakozó alsó 27 bemélyedése szintén valamilyen áramköri elem befogadására lehet kialakítva (2. ábra). Ilyen áramköri elem tipikusan egy megfelelő méretű áramköri kártya, amely az alsó 27 bemélyedésbe illeszthető. Bizonyos alkalmazásokhoz a 21 keret oldalfalai úgy is kialakíthatók, hogy a 20 csatlakozó alsó oldala egy szintben legyen a 22 csatlakozótest alsó felületével, tehát ebben az esetben nincs alsó bemélyedés, és a 20 csatlakozó közvetlenül ráhelyezhető egy áramköri lapra. A 20 csatlakozó a két oldalán elhelyezett áramköri elemek között elektromos összeköttetést valósít meg a 22 csatlakozótestben elhelyezett 28 érintkezőkön keresztül, amelyek vékony vezetékekből/huzalokból vagy szálakból állnak. A 28 érintkezőknek két-két szabad 29, 30 végük van, amelyek a 22 csatlakozótest külső 32, 33 felületeiből nyúlnak ki.

A 20 csatlakozót bizonyos alkalmazásokkor egy áramköri lapra szereljük fel, ennek megfelelően a 21 keretben a felszerelést lehetővé tévő egy vagy több 34 furat lehet kialakítva. A 21 keret egyes részei meg lehetnek emelve a 21 keret többi részéhez képest, az így létrejövő 35 köztartók (2. ábra) kismértékben elemelik a 22 csatlakozótest alsó 33 felületét az áramköri laptól, amelyre a 20 csatlakozó fel van szerelve, így a kettő között kisebb légrés marad, amely lehetővé teszi a forrasztisztítást, amennyiben a 20 csatlakozót forrasztást igénylő alkalmazásban használjuk.

A 3A. ábrán a 21 keret nyitott állapotban látható, azaz nincs belehelyezve a 22 csatlakozótest. A 21 keret és annak 25 oldalfalai bármilyen alkalmas módszerrel gyárthatók, például fröccsönthetők műanyagból vagy más elektromosan szigetelő anyagból. A 21 keret előnyösen egy elemként van öntve, de más szerkezeti kialakítás is alkalmazható. Az 5. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 22 csatlakozótest 37 anyagdarabbal van megerősítve, amely a jelen kiviteli alaknál valamilyen méretre vágott textíliaszerű anyagdarab, előnyösen szőtt anyag, amely egymáson átvezetett szálakból áll, mint az a 9. ábrán megfigyelhető, de természetesen más, nemszőtt anyagok is alkalmazhatók, úgymint kötött és filcanyagok. Mint azt a későbbiekben részletesebben tárgyalni fogjuk, bizonyos kiviteli alakoknál a megerősítőelem lehet egy film is. A 37 anyagdarabot meghatározott formára vágjuk, előnyösen a 21 keret valamely felületén kialakított támasztó- 38 perem alakjának megfelelően (4. ábra). A 37 anyagdarab előnyösen nejlonból vagy üvegszálból készül, amelyet célszerűen lézerrel vagy kivágómatricával vágunk méretre. Természetes anyagok is használhatók, de megjegyezzük, hogy mesterséges anyagok, úgymint üvegszál használata azért is előnyös, mert az üvegszál hőtágulási együtthatója igen kicsiny (majdnem 0), ami által csökkenthetők a 22 csatlakozótestben fellépő tágulási jelenségek a 20 csatlakozó használata közben, továbbá az üvegszál hőátadási tulajdonságai is jobbak, mint a hagyományos szigetelőké. A 37 anyagdarabok méretre vágásához azért előnyös lézert használni, mert a lézer által keltett hő egyben beforrasztja az anyag széleit, ezzel csökken az esélye annak, hogy a feldarabolt anyag szabad szélei kopjanak, illetve kirojtosodjanak.

A 3B., 3C. és 4. ábrákon bemutatott kiviteli alaknál a 38 perem a 21 keret alsó felületén van kialakítva, a 21 keret belső kerületén fut végig, és bemélyítéssel van ellátva. A 38 perem egyrészt elősegíti a 37 anyagdarab pontos elhelyezését a 21 keret belsejében, másrészt tartóelemként szolgál az elasztomer anyag számára, amely a 21 kerethez és a 37 anyagdarabhoz rögzül. Annak érdekében, hogy a 37 anyagdarabot a helyén tartsuk, a 38 perem kiemelkedő megakasztóelemekkel vagy 40 bordákkal van a négy oldala mentén ellátva. Ezek a 40 bordák érintkezésben vannak a 37 anyagdarabbal, és kifeszítik azt a 21 keret belsejében. Ezzel elkerülhető az úgynevezett ugróasztalhatás fellépte, vagy az anyag bármilyen más típusú behajlása, megereszkedése az egymást követő folyamatok során. A 40 bordák szolgálhatnak továbbá arra, hogy a 37 anyagdarabot hő útján rögzíthessük a 21 kerethez. A 37 anyagdarabot a 21 keret fölé helyezzük, majd érintkezésbe hozzuk azzal, ezután hőt közlünk a 40 bordákkal, amelyek megolvadnak, és rögzítik a 37 anyagdarabot, hasonló módon, mint az a technika állásából ismert. A feltüntetett ábrákon a 40 bordák a

HU 223 858 Β1 perem középső szakaszain találhatók, de hosszabb bordák is alkalmazhatók, amelyek további rögzítési lehetőséget nyújtanak. Miután az elasztomer anyagot ráolvasztottuk vagy ráöntöttük a 21 keretre, az elasztomer beborítja és fogva tartja a 37 anyagdarab szabad végeit azon a tartományon.

A 37 anyagdarabot már a 21 keretre való felszereléskor is rá lehet szorítani a 40 bordákra, és valamelyik elasztomer réteg (tipikusan az, amelyik a 20 csatlakozó felső oldalára kerül) ráolvasztható a 21 keret 38 peremével és 40 bordáival ellentétes felére. A jelen leírásban felső oldal alatt a 20 csatlakozó azon felületét értjük, amelyre a 26 áramköri kártya csatlakoztatható. Miután a 37 anyagdarabot elhelyezzük a 21 keret belsejében, illetve a 38 peremeken, az anyagot előnyösen véglegesen rögzítjük a helyére, azáltal, hogy az elasztomert a 21 keret két ellentétes oldalára, illetve a 37 anyagdarab két ellentétes oldalára ráolvasztjuk, vagy más módon felvisszük.

A 21. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 22 csatlakozótest támasztására szolgáló 337 megerősítőelem egy szilárd film, előnyösen polimer film, amely tehát nem kopik vagy rojtosodik, mint a 37 anyagdarab. Ez azért előnyös, mert a textíliaszerű anyag kopása révén a szálak hozzátapadhatnak az érintkezőkhöz, amely befolyással lehet a 20 csatlakozó integritására. Hasznos eredményeket kaptunk az Ε. I. Dupont cég által Kapton néven forgalmazott polimid (polimer) filmek használatával. A szilárd filmből készülő megerősítőelem abban is különbözik a textíliaszerű anyagból készülő változattól, hogy nincsenek szomszédos szálak közti nyílásai, amelyen az elasztomer keresztülfolyhatna a 22 csatlakozótest kialakításakor.

A találmány egy megvalósításánál az elasztomer két, 41, 42 elasztomer rétegként is felfogható, amelyek a 22 csatlakozótest felső és alsó 32, 33 felületei mentén helyezkednek el. Megjegyezzük, hogy a „réteg” kifejezést a lehető legtágabb értelemben vesszük, azaz jelenthet két különálló elasztomer anyagból készült réteget, vagy egyetlen szerkezeti egységet, amelyben az elasztomer áthatol a 37 anyagdarabot képező szomszédos 44 szálak közti 43 réseken, vagy más 337 megerősítőelemen, és így a 37, 337 megerősítőelem két oldalán lévő elasztomer anyag egyetlen összefüggő szerkezetet képez (9. ábra). Ily módon az elasztomer a 37, 337 megerősítőelem teljes szabad felületét befedi, vagyis a 37, 337 megerősítőelem egy elasztomer tokba van zárva, ahol is az elasztomer képezi a 22 csatlakozótest felső és alsó felületét. Egy másik lehetőség, hogy a 41,42 elasztomer rétegek nem folynak egymásba, de rögzülnek vagy összeköttetésben vannak mind egymással, mind a 37 anyagdarabbal, mint az a 9. ábrán látható, azáltal, hogy a 37 anyagdarab szálközi 43 résein keresztül érintkezésben van egymással a két réteg. Az így kialakuló szerkezet felfogható úgy, hogy a 37 anyagdarab integrálva van az elasztomerrel, vagy szendvicselve van a két elasztomer réteg között, ahol is az elasztomer alkotja a 22 csatlakozótest felső és alsó felületét. A 41,42 elasztomer rétegek szoros kapcsolatba is hozhatók a 37, 337 megerősítőelem két ellentétes oldalával, azáltal, hogy mindhármat magas hőmérsékletnek és nyomásnak tesszük ki, hogy laminált jellegű szerkezetet alakítsunk ki. Bizonyos alkalmazásokkor a 37, 337 megerősítőelem akár koextrudálható is a két elasztomer elemmel, vagy a 37, 337 megerősítőelem elasztomerfürdőbe meríthető, hogy így vonjuk be a két oldalát a kívánt 41,42 elasztomer réteggel.

A 21 keret bizonyos pontjain rögzítő- 46 üregek lehetnek kialakítva, amelyek további rögzítést tesznek lehetővé a 22 csatlakozótest (azaz a 37, 337 megerősítőelem) és a 41, 42 elasztomer réteg, valamint a csatlakozó 21 kerete közt. Mint ahogy az az ábrákról látszik, a 46 üregek összeköttetésben lehetnek a keret 23 nyílásával, és benyúlhatnak a 20 csatlakozó felső oldalán kialakított 38 perembe. Ezek a 46 üregek célszerűen a 21 keret teljes vastagságában vannak kialakítva, és tartalmazhatnak további leágazó 51, 52 üregrészeket, amelyek egymással egy vonalban, de a 46 üreg két ellentétes oldalából nyúlnak ki, és azzal együtt horgonyszerű üregformát hoznak létre, amelyet a 22 csatlakozótest kialakításakor megtölt az elasztomer anyag, és így a 22 csatlakozótest rögzül a 20 csatlakozó 21 keretéhez. Alkalmas elasztomer anyag lehet például szilárd szilikon, szilikonhab és gumi, szintetikus gumi, triblokk-kopolimerek és más hasonló anyagok. Az elasztomer keménysége szintén szerepet játszik a csatlakozótest működésében. Nagyobb keménységű anyag esetén a 22 csatlakozótest nyílásaiba behelyezett vezetékek stabilabban rögzülnek, ezért a nagyobb keménységű anyag használata előnyös. Például azt találtuk, hogy a Shore-féle A skálán mért 70-es keménységű elasztomerben jobban rögzülnek a vezetékek, mint egy 40-es keménységűben.

Amennyiben a rögzítő- 46 üreget és annak a 21 keret 25 oldalfalaiban két különböző irányban leágazó 51, 52 üregrészeit kitölti az elasztomer, úgy ez megfelelő rögzítést biztosít, hozzájárulva az elasztomer esetleges természetes adhéziós tulajdonságaihoz. A leágazó 51, 52 üregrészek elrendezése legjobban a 3B. és 6A. ábrákon látható, a 6C. ábrán pedig az elasztomerrel való kitöltés figyelhető meg. A 46 üregek segítségével a 41,42 elasztomer rétegek a 21 kerethez rögzíthetők, vagy amennyiben a rétegeket egyszerre alakítják ki a 21 keret két oldalán, úgy a 46 üregeken keresztül egymáshoz is rögzülnek. A 46 üregeket úgy lehet a legjobban kitölteni az elasztomerrel, ha azt a 37 anyagdarab 21 kerethez való rögzítése után megfelelő öntési eljárással ráöntjük a 21 keret két oldalára.

A 8. ábrán egy olyan rögzítési lehetőséget mutatunk be, amellyel befogható a 37 anyagdarab. A 21 keretben 100 csatorna vagy horony van kialakítva, amely akár a 21 keret 23 nyílásának teljes kerületét körbefuthatja. A 37 anyagdarab elhelyezésekor az anyag 101 szélei a 100 csatornába kerülnek. Amikor az elasztomert felvisszük a 37 anyagdarabra, a 20 csatlakozó alsó felületére kerülő elasztomer kitölti a 100 csatornát, és az anyag 101 széleit beleszorítja abba, így feszes, ugyanakkor rugalmas 22 csatlakozótest jön létre.

Az 5. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 21 keret belső 54 élei ferde kialakításúak, mint azt az 55 ferde vonal

HU 223 858 Β1 illusztrálja. A ferde kialakításnak köszönhetően megnő az a felület, amellyel az elasztomer érintkezésbe kerül, és amelyhez hozzátapad, amikor a 21 keret 23 nyílásába öntjük. A 41, 42 elasztomer rétegek befedik a 37 anyagdarab széleit, valamint szabad felületeit, ugyanakkor a 37 anyagdarab megerősítőelemként szolgál a 41, 42 elasztomer rétegek számára, és bizonyos mértékű feszességet kölcsönöz a szerkezetnek. A 37 megerősítőelem részben a 22 csatlakozótestbe helyezett vezetékek tartására is szolgál, míg a rugalmas elasztomer a helyükön tartja a 28 érintkezőket, és lezárást biztosít a 28 érintkezőket alkotó vezetékek körül. Az is elképzelhető, hogy a 37 megerősítőelem és a 41,42 elasztomer rétegek külön vannak kialakítva, majd egymáshoz rögzítve, és ezután a 20 csatlakozó 21 keretében elhelyezve.

Az elasztomer és az anyagdarab (vagy bármilyen más megerősítőelem) egymást kiegészítő tulajdonságokat biztosítanak a találmány szerinti 20 csatlakozó számára. Az elasztomer rugalmasságot ad a 22 csatlakozótestnek, míg az anyagdarab megerősíti a rugalmas 22 csatlakozótestet és bizonyos fokú merevséget kölcsönöz annak, ami által a 28 érintkezőket hordozó 22 csatlakozótest teljes vastagsága csökkenthető. Ezzel elérhető, hogy a 20 csatlakozó által összekapcsolt áramköri elemek egymástól mért távolsága a lehető legkisebb legyen. A találmány értelmében 0,5 mm körüli 22 csatlakozótest-vastagság is elérhető, amennyiben a fent bemutatott szendvicsszerű, tokba zárt jellegű vagy koextrudált típusú 22 csatlakozótest-szerkezetek valamelyikét alkalmazzuk, amely 37 anyagdarabot és annak két oldalára felvitt 41, 42 elasztomer réteget tartalmaz. Olyan kiviteli alaknál, amelyben a 37 anyagdarab körülbelül 0,15 mm vastagságú és a 41,42 elasztomer rétegeknek szintén hasonló vastagsága van, a 22 csatlakozótest teljes vastagsága hozzávetőleg 0,45 mm.

A találmány szerinti 20 csatlakozó teljes kapcsolódási magasságának tekintetében elmondhatjuk, hogy 28 érintkezőknek a 22 csatlakozótest külső 32, 33 felületein túlnyúló szabad 29, 30 végei körülbelül 0,25 mm-re vannak a 22 csatlakozótesttől, így a teljes kapcsolódási magasság (amelyet a 28 érintkezők szabad 29, 30 végeinek hosszúságát a 22 csatlakozótest vastagságához hozzáadva nyerjük) körülbelül 0,95 mm. Ebben az esetben elegendő akár körülbelül 1,5 mm vastagságú 21 keret, így rendkívül vékony, ugyanakkor nagy sűrűségű és kis behelyezési erőt igényelő 20 csatlakozót nyerünk. Mint már korábban említettük, az is elképzelhető, hogy a 41, 42 elasztomer réteget a 37 anyagdarabnak csak az egyik oldalára visszük fel, ezzel tovább csökkenthető a 20 csatlakozó elektronikai elemeket összekapcsoló részének vastagsága. A 37 megerősítőelemet alkotó anyag típusa szintén befolyásolja a 22 csatlakozótest végleges vastagságát. Olyan megerősítőanyag, amely egységes szövetmintával rendelkezik, homogén 22 csatlakozótestet eredményez, ami tovább fokozza a 22 csatlakozótest tömörségét, de olyan véletlenszövésű anyag is használható, amely csökkenti a 22 csatlakozótest vastagságát.

A találmány egy másik fontos aspektusát vázlatosan szemléltetjük a 10-15. ábrákon. Az elektromosan vezető 28 érintkezőket tűzéshez hasonló módon juttatjuk a helyükre a 22 csatlakozótestben. A 28 érintkezőket előnyösen egy programozható tűzőgép segítségével juttatjuk be a 22 csatlakozótestbe ismétlődő, öltésszerű mozgással. A 61 behelyezőeszköz központi 62 csatornáján 63 vezeték egy darabja van átvezetve, még azelőtt, hogy a 61 behelyezőeszköz behatolna a 22 csatlakozótestbe (10A. ábra). A 61 behelyezőeszköz használata előtt a 63 vezetéket kivezetjük a csatornából, úgyhogy majd az eszköz bevezetésekor a 41,42 elasztomer rétegek megfogják a 63 vezetéket, és egy részét (azaz a szabad 30 véget) a réteg felszíne fölött tartsák (11. ábra).

Bizonyos átmérőjű vezeték esetén a használt tű visszafelé mozgása is elégséges ahhoz, hogy a 63 vezetéket önmagára visszahajlítsa, és ezáltal a szabad 29 véget kialakítsa, amely a keletkezett kettős ágú hurok visszahajlított vége. Előnyösen azonban a 63 vezeték meghajlítását 67 fogóeszköz segítségével végezzük a 22 csatlakozótest megfelelő oldalán. Mint az a 10B. ábráról látszik, a 63 vezeték azelőtt is meghajlítható a 67 fogóeszköz segítségével, hogy a 61 behelyezőeszköz behatolna a 22 csatlakozótestbe. Ahogy a 61 behelyezőeszköz behatol a 22 csatlakozótestbe (és a 37 anyagdarabba és a másik elasztomer rétegbe), a vezeték is benyomul a 22 csatlakozótestbe, mígnem előbukkan a másik 42 elasztomer réteg túloldali külső 33 felületén (12. ábra). Miután a 22 csatlakozótest túloldalán megjelent a 63 vezetéknek a kívánt hosszúságú érintkezőhöz szükséges megfelelő méretű darabja, a 61 behelyezőeszközt a 22 csatlakozótesten keresztül visszahúzzuk (23. ábra). Miután a 61 behelyezőeszköz elhagyja a 22 csatlakozótest felső felületét, a 61 behelyezőeszközből kihúzott 63 vezetéknek a 20 csatlakozó ezen oldalára eső egymás mellett elhelyezkedő szálai alkotják a 28 érintkező szabad 30 végét. Az így befűzött szálat megfelelő 68 eszköz segítségével elvágjuk lényegében a 22 csatlakozótest másik oldalából kiálló vezetékdarab hosszúságának megfelelő magasságban (14. ábra). Másik lehetőség, hogy a 63 vezeték már a 22 csatlakozótestbe való bevezetést megelőzően a szükséges mértékben át van vezetve a 61 behelyezőeszközön, és vissza van hajlítva az eszköz oldalára, így a tűzés jellegű művelet során az eszközzel együtt fog mozogni.

A tűzési eljárás lehetővé teszi, hogy a 20 csatlakozó 28 érintkezőit nagyon kis perforációosztással helyezzük el alacsony magassági profillal. A 28 érintkezők készülhetnek kör átmérőjű 63 vezetékekből, vagy, mint a

17. ábrán látható, sokszög (például téglalap, négyzet, hexagon vagy más sokszög) keresztmetszetű vezetékdarabokból. Az ilyen, nemkör keresztmetszetű vezetékdarabok használatának legszembetűnőbb előnye, hogy a 20 csatlakozó 28 érintkezői több elektromos töltést képesek hordozni. Egy nemkör keresztmetszetű, például téglalap keresztmetszetű 0,1 mmx0,25 mm-es vezeték további előnye, hogy az elasztomer által kifejtett külső erők megakadályozzák a vezeték 90°-os elfordulását. Téglalap keresztmetszetű vezeték esetén a vezeték célszerűen a téglalap hosszabbik oldala mentén

HU 223 858 Β1 van visszahajlítva. Mint azt korábban bemutattuk, a 28 érintkezők tűzés jellegű művelettel is behelyezhetők a 22 csatlakozótestbe. Ez végrehajtható olyan programozható tűzőgép segítségével, amely a vezetékeket előre meghatározott mintában rendezi el. A 28 érintkezők elhelyezésének mintázata a tűzőgép átprogramozásával megváltoztatható, vagyis szoftveresen, szemben a hagyományos, öntött csatlakozókkal, ahol hasonló esetben az öntőformát szükséges kicserélni.

A 61 behelyezőeszköz vagy tű, vagy cső csatlakozótestbe történő ki-be mozgatása, valamint a 63 vezeték meghajlítása nyitott végű, kettős ágú vezetőhurkokat hoz létre, és ezek alkotják a 28 érintkezőket. Az egyes vezetékhurkok ágai vagy szárai független áramköri utat valósítanak meg a 26 áramköri kártya és a 20 csatlakozó másik oldalára helyezett áramköri elem közt. A kettős ágú, nyílt hurkú 28 érintkező két szabad 29, 30 véggel rendelkezik, amelyek kinyúlnak a rugalmas 22 csatlakozótest külső felületeiből. Az egyik szabad 29 vég felfogható úgy, mint a 28 érintkező hurokrésze, mivel itt található a 63 vezeték önmagára visszahajlított tartománya (a meghajlítás tipikusan egy kisebb sugár mentén történik kör átmérőjű vezetékek esetén), míg a másik szabad 30 vég tekinthető a 28 érintkező nyílt végének, mivel a vezeték két szára egymástól függetlenül szabadon végződik. Ez a kettős ágú szerkezet nemcsak azért előnyös, mert redundáns áramköri utat alkot, ami tovább fokozza a 20 csatlakozó által biztosított összeköttetés megbízhatóságát, hanem azért is, mert csökkenti a rendszer teljes induktív ellenállását. Az egyes érintkezőket alkotó, párhuzamosan kötött vezetékdarabok körülbelül felére csökkentik az érintkezők induktivitását, ahhoz képest, mintha az érintkezők egyetlen vezetékszakaszból állnának. Az utóbbi megállapítás jól látszik a párhuzamosan kötött induktív ellenállások teljes induktivitását megadó egyenletből:

Lössz^xLJ/fLi+Lj).

A 28 érintkező szabad 29, 30 végei kisméretűek, de nagy érintkezési nyomást biztosítanak, annak ellenére, hogy a 20 csatlakozó csak kis leszorítóterhelést igényel, ahhoz, hogy megbízható áramköri összeköttetést és effektív Herz-féle kontaktust biztosítson a két ellentétes oldali áramköri elem közt. A 28 érintkezők vágatlan szabad 30 végei éles, vonalszerű érintkezést biztosítanak, pengeélek vannak kialakítva, amelyek belevágnak a neki szorított áramköri kártya vagy chip csatlakozófelületébe, áthatolva a lehetséges szennyeződésen vagy oxidrétegen, amely kialakulhat az áramköri elemen. Amennyiben szükséges, arra is lehetőség van, hogy a 28 érintkezők szabad 29, 30 végei közül egyet vagy mindkettőt 125, 126 forraszgolyókkal lássunk el, mint ahogy az a 20. ábrán látható.

A 63 vezeték behelyezésének előnyös módját a 23. ábrán mutatjuk be vázlatosan. Tekinthetjük a 22 csatlakozótestben kialakított lyukak vagy nyílások CA középvonalát. A 61 behelyezőeszköz szintén rendelkezik egy saját TA középvonallal, amely a legtöbb esetben megegyezik az eszközön átvezetett 63 vezeték WA középvonalával. Mivel a 63 vezeték hurkot formálóan vissza van hajlítva, a 61 behelyezőeszköz a nyílás CA középvonalához képest OC eltolással helyezkedik el.

A 24A. és 24B. ábrák keresztmetszeti képein megfigyelhető ez az eltolás, akárcsak a vezeték (kör, illetve téglalap keresztmetszetű) és az eszköz egymáshoz, illetve a csatlakozótest nyílásához képesti elhelyezkedése.

A vezetékek behelyezésének egy másik módjánál a 28 érintkezőket befogadó lyukakat lézerrel égetjük bele a 22 csatlakozótestbe, ezzel megakadályozható, hogy a lyukakból szabad anyagdarabok vagy foszlányok kerüljenek ki a vezeték behelyezésekor, és a 22 csatlakozótest bármelyik felületén hulladékot alkossanak. A lézer további előnye, hogy kisebb erőt igényel a lyukak előzetes kialakítása során a 22 csatlakozótestbe való behatoláshoz, abban az esetben, ha a 22 csatlakozótest 337 megerősítőeleme egy film. A 22. ábrán bemutatott kiviteli alaknál 400 lyukasztóelemet használunk, amellyel sorban egymás után 401 lyukakat ütünk a

402 csatlakozótestbe, amelynek során mindkét

403 elasztomer részt és 404 megerősítőelemet átlyukasztjuk. A 28 érintkezőket ezután a 61 behelyezőeszköz segítségével vezetjük be a 401 lyukakba úgy, ahogy azt fent részleteztük.

A 27. ábrán egy lehetséges 500 lyukasztót tüntettünk fel, amelynek 501 kúpos része van hosszúkás 502 törzsrészének egyik végén. A 28. ábrán egy másik lehetséges 510 lyukasztó látható, amelynek 511 törzsrésze késszerű 512 végrészben folytatódik, amely utóbbi négyzet vagy téglalap alapú 513 szúrófejjel van ellátva. Mindkét bemutatott eszköz alkalmas a kívánt nyílások létrehozására a 22 csatlakozótestben. Az 500 lyukasztó kör alakú, míg a késszerű 510 lyukasztó szögletes nyílásokat hoz létre a 22 csatlakozótestben. A 22 csatlakozótest előlyukasztásának több előnye is van: csökken a hulladék és egyenesebb vezetőhurkokat nyerünk abban az esetben, ha a 22 csatlakozótestben poliamid megerősítőfilm van.

További fontos tulajdonsága a találmány szerinti 20 csatlakozónak az érintkezőnyomás, amelyet a 63 vezetékből álló érintkezők nyílt hurkú szerkezete eredményez. Nemcsak redundáns elektromosan vezető pályákat biztosítanak az egyes 28 érintkezők, de emellett a nyílt hurok zárt végét alkotó szabad 29 végeknél görbületi sugár jelenik meg a vezeték önmagára visszahajlított szakaszán, így a 28 érintkező szabad 29 vége és az azzal kapcsolatba kerülő áramköri elem közt P pontérintkezés valósul meg, mint ez az 1A. ábrán látható. A 28 érintkező ellentétes oldalán, ahol a szabad 30 vég két egymással szomszédos szabad vezetékvégből áll, a szabad 30 vég és az áramköri elem közt megvalósuló érintkezés típusát tekintve vonalérintkezés, amelyet a vezetékszárak vágott élei alkotnak, és amelyet a 2A. ábrán H vastag vonallal szemléltetünk. Ez utóbbi különösen akkor figyelhető meg, ha a használt 63 vezeték keresztmetszete négyzet vagy téglalap alakú.

A 20 csatlakozó bizonyos kiviteli alakjainak kialakításához használható a 16. ábrán bemutatott 80 formázószerszám, amely lehet például egy tágítótüske. A 80 formázószerszámot érintkezésbe hozzuk a 20 csatlakozók ellentétes oldalain található 29 és szabad 30 végekkel, hogy megformázzuk azokat egy vagy két irányban. Egyes kiviteli alakoknál a 80 formázószerszám szimmet9

HU 223 858 Β1 rikus oldalakkal rendelkezik, és egy körcikk vagy hasonló alakzat kerülete mentén mozgatjuk az M-mel jelölt nyíl irányában. Ily módon olyan szomszédos érintkezőpárok alakulnak ki, amelyek szabad végei egymástól elhajló irányban állnak. Az ilyen típusú formázás eredménye az 1A. és 2A. ábrákon látható: a szomszédos 28 érintkezőkből álló 81 párok adott szögben egymás felé vannak döntve. Egy másik kiviteli alaknál a 80 formázószerszám érintkezésbe kerül két 28 érintkezőből álló 81 pár szabad 29 végeivel, és azokat a 22 csatlakozótest 33 felülete felé hajlítja 90°-nál kisebb szögben, de egymástól ellentétes irányban. A 18. ábrán egy újabb lehetséges kiviteli alakot tüntettünk fel, amelynél az érintkezőkből álló 81 párok mind azonos irányba mutatnak.

A 19A-19C. ábrákon egy másik 110 behelyezőeszközt mutatunk be, amely szintén alkalmas a találmány szerinti 20 csatlakozó kialakítására. Ugyan a korábban bemutatott 61 behelyezőeszköz is alkalmas az érintkezők bevezetésére, mégis azt találtuk, hogy a 20 csatlakozó rugalmas 22 csatlakozóteste enyhe erőhatást gyakorol a 61 behelyezőeszköz fejrészének ferde felületére, ami megnöveli annak a valószínűségét, hogy a 61 behelyezőeszköz kismértékben elcsússzon a kijelölt behelyezési középponthoz képest, és esetleg behatoljon a rugalmas 22 csatlakozótestbe. Annak érdekében, hogy csökkentsük a fenti jelenség bekövetkeztének valószínűségét, egy másik kiviteli alak esetén kettős hegyű 110 behelyezőeszközt használunk a 28 érintkezők rugalmas 22 csatlakozótestbe való juttatására.

A 19B. ábrán jól látható, hogy a 110 behelyezőeszköz üreges tű vagy cső alakú, amely hossztengelye mentén a cső végén található hegyes 112 fejrészből nyíló központi 111 csatornával van ellátva. A 112 fejrészen két 115 csúcs van kialakítva, amelyek egy vonalban vannak elhelyezve, és egymástól térközzel vannak elválasztva. A 115 csúcsoknak háromszög jellegű kialakítása van, amelyet ferde 116 élek határoznak meg. A 111 csatorna a 112 fejrész közepéből nyílik, de kismértékben be lehet szélesítve a 112 fejrésznél, hogy a 63 vezeték az ábrán látható módon léphessen ki belőle.

A 19C. ábrán vázlatosan szemléltetjük a 110 behelyezőeszköz behatolását a 22 csatlakozótest elasztomer részébe. A fent említett elcsúszási jelenség ennél a kialakításnál nem valószínű, hogy fellép. Az elasztomer a 112 fejrész mindkét ferde 116 élére F₃ erőt gyakorol, ezáltal a 110 behelyezőeszközt egyenesen tartja, így az a kijelölt ponton halad át az elasztomeren, még abban az esetben is, ha a megerősítőanyag valamely szála közvetlenül a 110 behelyezőeszköz útjába esik. A kétoldali Ft erők éppen kiejtik egymást, és a 110 behelyezőeszközt az elasztomeres 22 csatlakozótesten átvezető kijelölt pályán tartják, még akkor is, ha megerősítőszálak keresztezik a pályát.

A 25. és 26. ábrán további behelyezőeszközöket tüntettünk fel. A 25A. ábrán látható, hogy a 260 behelyezőeszköz ék alakú: a 260 behelyezőeszköz 261 törzse egyik végén az eszköz hossztengelyével szöget bezáró sík mentén le van vágva úgy, hogy a levágott tartomány 261 törzs felőli része 262 lépcsős felületet formáz. A 260 behelyezőeszköz ferde profilja megnöveli az eszköz belső 263 csatornájának nyílását.

A 26. és 26A. ábrán egy további 270 behelyezőeszközt szemléltetünk, amelynek 273 törzse 272 fejrészben folytatódik, az utóbbi lövedék alakú 271 orrként van kialakítva. A lövedék alak alatt egy kúpszeletet értünk, amelyet a kúpos kialakítású 271 orr csúcsának vízszintesen történő levágásával nyerünk. Ily módon éles, kör alakú 278 hegyet kapunk, amely egyrészt az eszköz belsejében futó 276 csatornát határolja, másrészt ez kerül először érintkezésbe a 22 csatlakozótesttel, amikor a 270 behelyezőeszközt nekiszorítjuk a 22 csatlakozótest felületének.

A 20 csatlakozó rugalmas 22 csatlakozóteste előnyösen tartalmaz anyagdarabból álló megerősítőréteget, azonban a találmány nyújtotta előnyök akkor is kihasználhatók, ha a rugalmas 22 csatlakozótest egyetlen elasztomer darabból áll. A 20. ábrán olyan 200 csatlakozó keresztmetszetét mutatjuk be, amelynek merev 202 kerete által meghatározott 204 nyílása elasztomer anyagból álló 206 csatlakozótestet fogad be. Ennél a kiviteli alaknál nincsen semmilyen megerősítőréteg, és a 206 csatlakozótestet a korábban ismertetett és a 6D. ábrán bemutatott rögzítő- 46 üregek tartják a 204 nyíláson belül a helyén. A 206 csatlakozótest számos különálló elektromos 28 érintkezőt tartalmaz, amelyek egy előre meghatározott mintában vagy mátrixban vannak elhelyezve. Minden egyes 28 érintkező legalább két darab vékony 63 vezetékszálból áll, amelyek a 206 csatlakozótest külső 214, 215 felületéből nyúlnak ki a fent leírtakhoz hasonló módon.

Ugyan az eddigi leírás nagymértékben olyan rugalmas csatlakozótestre fókuszált, amely legalább részben elasztomer anyagból áll, azonban a találmányi gondolatot képező tűzőtechnikával sokkal merevebb csatlakozótestekbe is behelyezhetők az érintkezők. A 29. ábrán bemutatott 500 csatlakozó 501 foglalattal és az 501 foglalat által hordozott 502 csatlakozótesttel rendelkezik. Bizonyos kiviteli alakoknál az 501 foglalat és az 502 csatlakozótest akár egy elemként is ki lehet képezve. Más kiviteli alaknál az 502 csatlakozótest lehet egy vékonyabb elem vagy csupán egy film, mint például a korábban említett Kapton film. A szükséges lyukakat az 502 csatlakozótestbe bele lehet fúrni, vágni, ütni vagy égetni (lézerrel) és az elektromos 503 érintkezők behelyezhetők a 10-15. és 23. ábrákon bemutatott tűzésszerű eljárással. Bizonyos kiviteli alakoknál szükséges lehet az 503 érintkezők rögzítése a lyukakon belül valamilyen 504 kötőanyag segítségével. Akárcsak az ismert eljárásoknál, az 503 érintkezők készülhetnek elektromos vezetékekből, vagy lehetnek előre gyártott érintkezők, például préselt és formázott érintkezők.

Az érintkezők tűzésszerű technikával való bejuttatása a csatlakozótestbe nem korlátozódik egyetlen tű használatára, sőt a találmány szerinti technika előnyösen sorban vagy mátrix formában elrendezett tűk használatát is magában foglalja, amely a behelyezőeszköz egyetlen mozdulatsorával több érintkező behelyezését teszi lehetővé.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Csatlakozó (20), amely

- nyílással (23) rendelkező keretet (21) tartalmaz;

- a keret (21) nyílásában (23) elrendezett ellentétes oldali első és második felülettel (32, 33) rendelkező rugalmas csatlakozótestet (22) tartalmaz;

- első és második végekkel (29, 30) rendelkező konduktív érintkezőket (28) tartalmaz, amelyek a csatlakozótestben (22) előre meghatározott minta szerint vannak behelyezve, és az első és második érintkezővégek (29, 30) a csatlakozótest (22) első és második felületén (32, 33) keresztül a csatlakozótestből (22) kiállóan vannak elhelyezve, azzal jellemezve, hogy az érintkezők (28) mindegyike egyetlen vezeték- (63) szál, amely kettős ágú érintkezőt (28) formázó módon az egyik szabad végénél (29) magára visszahajlított kialakítású, és a rugalmas csatlakozótestbe (22) tűzéssel behelyezett, és a kettős ágú érintkezőket (28) alkotó vezeték- (63) szálak mindegyike redundáns áramköri útvonalakat megvalósító kialakítású.
2. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy az érintkezők (28) rugalmas csatlakozótestből (22) kiálló első és második végei (29, 30) 90°-nál kisebb szöget zárnak be a csatlakozótest első, illetve második felületével (32, 33).
3. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a rugalmas csatlakozótest (22) ellentétes oldali első és második felülettel rendelkező hordozót (37, 337), valamint a hordozó (37, 337) legalább egyik felületére felvitt elasztomer réteget (41, 42) tartalmaz.
4. A 3. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a hordozó (37, 337) szintetikus anyagból, üvegszálas anyagból, polimer filmből vagy poliimid filmből áll.
5. A 3. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a keretben (21) a kereten (21) átívelő járatokat képező, az elasztomer anyag egy részével kitöltött és ezáltal a hordozót (37, 337) a kerethez (21) rögzítő üregek (46) vannak kialakítva.
6. Az 5. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a keretben (21) kialakított üregek (46) a keret (21) két ellentétes oldalán helyezkednek el, és a keret nyílásával (23) összeköttetésben állnak.
7. A 6. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a keret (21) egyik oldalán kialakított üregrészek (51) a keret (21) másik oldalán kialakított üregrészekkel (52) vannak egy vonalban és összeköttetésben.
8. A 3. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a hordozó (37, 337) szőtt anyagdarabból és az anyagdarabot tokként bevonó, valamint az anyagdarab szövetének szálközi rései közt áthaladó elasztomerből áll.
9. A 3. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a rugalmas csatlakozótestet (22) alkotó hordozó (37, 337) és az elasztomer koextrudálva vannak, vagy a hordozóra (37, 337) legalább egy elasztomer réteg (41,42) van laminálva.
10. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy minden kettős ágú érintkező (28) nyílt hurok (65), amely ellentétes oldali zárt véggel (29) és nyílt véggel (30) rendelkezik, a zárt vég (29) az érintkező (28) első szabad vége (29), a nyílt vég (30) pedig az érintkező (28) második szabad vége (30), és minden érintkező (28) az őt alkotó nyílt hurok nyílt és zárt vége (29, 30) közt hozzávetőleg félúton van a rugalmas csatlakozótestben (22) benn tartva.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy az érintkezők (28) a rugalmas csatlakozótestben (22) kialakított lyukakban vannak elhelyezve, a lyukak középvonallal (CA) rendelkeznek, és a kettős ágú vezetékszálak egyes ágai az adott lyuk középvonalának (CA) ellentétes oldalán vannak elhelyezve.
12. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a rugalmas csatlakozótestben (22) lyukak vannak kialakítva, melyeknek az érintkezők (28) külső felületét a csatlakozótestnek (22) legalább az elasztomer anyaga által fogva tartó mérete van.
13. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a vezeték (63) az érintkező (28) első végénél (29) - első áramköri elemmel (26) érintkezésbe hozható - érintkezési pontot (P) szolgáltató sugárban van önmagára visszahajlítva, és az érintkező (28) második végén (30) második, ellentétes oldali áramköri elemmel érintkezésbe hozható érintkezési vonal van.
14. A 3. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy az elasztomer keménysége a Shore-féle A skálán mérve kb. 40 és 70 közötti.
15. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy az érintkezők (28) első és második végeinek (29, 30) egyikére forraszgolyók (125, 126) vannak erősítve.
16. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy az érintkezők (28) első és második végeire (29, 30) forraszgolyók (125, 126) vannak erősítve.
17. Az 1. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a rugalmas csatlakozótest (22) a keret (21) által támasztott polimer filmdarabot tartalmaz.
18. Az 17. igénypont szerinti csatlakozó, azzal jellemezve, hogy a polimer filmdarab Kapton filmdarab.