DE2001142C2 - Verbindungsstruktur zum elektrischen Verbinden von Leiterendenpaaren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsstruklur zum elektrischen Verbinden von Leiterendenpaaren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Verbindungsstruktur ist aus der US-PS 20 658 bekannt. Hierbei sind in der Platte mehrere Löcher ausgebildet, in denen jeweils die Verbindungselemente angeordnet werden. Weisen die miteinander zu verbindenden Schaltungsmodule mehrere Leiterendenpaare auf. so müssen zuvor die entsprechenden Abstände für die Verbindungselemente in bezug aufeinander errechnet werden, um ein entsprechendes Muster zu erzeugen. Dementsprechend müssen beim Verbindungsvorgang nicht nur die Schaltungsmodule, sondern auch die Verbindungsstruktur exakt ausgerichtet sein, um die gewünschte Verbindung zu erhalten.

Die US-PS 31 84 831 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden eines Metallteils mit einem gegebenen Punkt einer Halbleiteranordnung, bei dem zwischen den zu verbindenden Punkten ein plastisch deformierbares elektrisch leitendes Verbindungselement angeordnet wird. Auch hierbei müssen die Verbindungselemente entsprechend ausgerichtet werden, wodurch sich der Verbindungsvorgang als kompliziert erweist.

Bei der Verbindungsstruktur gemäß US-PS 30 77 5il enthält die Verbindungsplatte mehrere Verbindungselemente, die mit den Oberflächen der Platte bündig sind.

Um entsprechend gegenüberliegende Leiterenden von Schaltungsmodulen miteinander zu verbinden, werden jeweils zwischen eine Oberfläche der Verbindungsplatte und eine Oberfläche der Schaltungsmodulen Zwischenplatten gelegt, in denen an betreffenden Stellen Löcher ausgebildet sind, die mit einem leitenden Material füllbar sind. Hierbei ist ebenfalls sorgfältig darauf zu achten, daß die einzelnen Platten exafct miteinander ausgerichtet sind, damit die richtigen Leiterenden verbunden werden und keine Kurzschlüsse auftreten.

Bekannt ist ferner ein Druckknopftafelsystem, bei dem ein grundlegendes Verbindungselement, genannt »Faserknopf«, benutzt wird. Ein »Faserknopf« ist grundsätzlich eine bestimmte Länge Draht, die zu einer Kugel gebauscht ist und bei Verwendung in einen Zylinder hineingedrückt wird. Ein typischer »Faserknopf« kann beispielsweise aus 0,05 dickem Draht, der in einen Zylinder von 1,19 mm Durchmesser und 1,19 mm Höhe hineingepreßt ist. bestehen, der eine typische Durchbiegung von 10% aufweist.Typischerweise werden die »Faserknöpfe« zwischen den Elektroden der beiden Schalttafeln zusammengepreßt, die in speziell für diesen Zweck vorgesehenen Löchern miteinander verbunden werden. Wenn der »Faserknopf« für yiellagige Schalttafel- oder -plattenverbindungen verwendet werden soll, wird zwischen jede Schalttafel eine gerippte Isolierplatte gelegt. Die Isolierplatte ist mit Löchern versehen, die die »Faserknöpfe« anordnen, so daß die Schalttafeloberflächen mit ausgewählten Kontakten versehen werden und die Kompression der »Faserknöpfe« begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, die beim Verbindungsvorgang nicht mit den zu verbindenden Leiterenden der Schaltungsmodulen ausgerichtet zu werden braucht, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsstruktur aufzuzeigen.

Die erfindungsgemäße Verbindyngsstniktur besitzt die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs I. Das Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungsstruktur ist im Patentanspruch 5 gekennzeichnet.

Bei einer derartigen Verbindungsstruktur ist unabhängig von ihrer Lage stets gewährleistet, daß entsprechende Leiterendenpaare über wenigstens zwei Verbindungselemente verbunden werden. Dies bedeutet, daß die Struktur so engmaschig ist, daß die kleinsten zu berücksichtigenden Leiterenden mit wenigstens zwei Verbindungselementen in Kontakt kommen. Bei einer etwaigen Verschiebung der Verbindungsstruktur geht der Kontakt einzelner Verbindungselemente von zuvor berührten Leiterenden auf andere Verbindungselemente über. Das erfindungsgemäße Verfahren ist verhältnismäßig einfach, so daß die Verbindungsstruktur kostengünstig hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur eignet sich besonders zum Verbinden koaxialer Leiter von koax'alen Schaltungsmodulen gemäß der in der US-PS 33 51 816 beschriebenen Art. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur besteht darin, daß derartige Verbindungsstrukturen verwendende Systeme zu Wartungszwecken oder zum Zwecke schaltungstechnischer Änderungen verhältnismäßig einfach auseinandernehmbar und wieder zusammensetzbar ist.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht zweier koaxialer Schaltungsmodule, zwischen deren entgegengesetzten Flächen sich eine Verbindungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel befindet,

Fi g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Verbindungsstruktur der in F i g. 1 gezeigten Art,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer jo nichtleitenden Form, die sich zur Aufnahme leitfähigen Materials zur Herstellung einer Verbindungsstruktur eignet,

F i g. 5 eine Draufsicht auf einen Teil der mit der Form in F i g. 4 hergestellten Verbindungsstruktur und

Fig.6 eine Schnitta.nsicht längs der Linie 6-6 in Fig. 5.

In Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht zweier benachbarter Schaltungsmodule 10 und 10' des koaxialen Schaltungstyps gezeigt, die mit entsprechenden, ausgerichteten, koaxialen Leiterenden 12 und 12' auf derr gegenüberliegenden Flächen 15 und 15' versehen sind. Diese koaxialen Leiterenden stehen durch eine Verbindungsstruktur 40 miteinander in Verbindung, die zwischen ihnen angeordnet ist. Jedes koaxiale Leiterende ist mit einem inneren Leiter 12a oder 12a'versehen, der durch ein geeignetes Isoliermaterial 126 oder 12fc'von dem allgemeinen, metallischen Umgebungsteil isoliert ist, der den koaxialen Leitern als äußerer Leiter dient.

Es wird darauf hingewiesen, daß die koaxialen Leiter oder Leitungen der Schaltungsmodule 10 und 10' grundsätzlich so aufgebaut und angeordnet sein können, wie dies in der US-PS 33 51 816 beschrieben ist. Es versteht sich des weiieren. daß sehr viel me'ir koaxiale j5 Leiterenden zusätzlich zu den in F i g. 1 gezeigten verwendet werden können, und daß auch andere Arten von Modulenden sich vorteilhaft in der hier beschriebenen Weise verbinden lassen.

Eine Ausführung für die Verbindungsstruktur 40 von F i g. 1 ist im einzelnen in den F i g. 2 und 3 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, daß die Verbindungsstruktur eine gleichförmig verteilte Matrix aus kugelförmigen, vorzugsweise verformbaren, leitfähigen Verbindungselementen 50 aufweist, die in einer nichtleitenden Platte 60 so eingebettet sind, daß sie aus beiden Seiten der Platte hcrausragei. Die Platte 60 kann beispielsweise aus einem Epoxydharzmaterhil bestehen. Größe und Absland der Verbindungselemente 50 sind so gewählt, daß sie es mehreren Verbindungselementen 50 ermöglichen, zwischen jedem Paar gegenliegender Mittelleiter eine Verbindung herzustellen, sobald die Schaltungsmodule oder entsprechende Bauelemente aneinander befestigt sind, wodurch zuverlässige Verbindungen entstehen. Größe und Abstand der Leiterelemente sind ferner so ausgesucht, daß kein Kurzschluß, Spannungsabfall und auch keine schädliche Spannungsgradientenänderung zwischen den Mittelleitern und dem umgebenden Metall auftreten, das als Außenleiter für die koaxialen Leitungen dient. Es versteht sich, daß eine derartige Wahl der Verbindungselemente 50 zuläßt, daß die Verbindungsstruktur 40 zwischen die Schaltungsmodule eingesteckt wird, ohne daß eine Ausrichtung der Verbindungsstruktur in bezug auf die Schaltungsmodule erfolgen muß. Obgleich sich als vorteilhaft herausgestellt hat, die Verbindungselemente 50 in gleichmäßigem Abstand anzuordnen, ist dieses Merkmal jedoch zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens nicht unbedingt erforderlich. Es wird darauf hingewiesen, daß die Verbindungselemente 50 auch dazu dienen, die leitenden Flächen 15 und 15' der ichaltungsmodule miteinander zu verbinden.

Die Verbindungselemente 50 sind vorzugsweise verformbar, und die Schaltungsmodule sind so befestigt, daß die Verbindungselemente zwischen den Modulen 10 und 10' uisammengequetscht werden, so daß ein guter elektrischer Kontakt sichergestellt ist. Die Verbindungselemente 50 könnten beispielsweise aus einer Blei- oder Goldlegierung bestehen, die sich zusammendrücken oder zusammenpressen läßt, ohne dabei 7u reißen, in einem solchen Fall sollte das nichtleitende Material der Platte 60 ausreichend geschmeidig sein, so daß, sobald die Verbindungselemente 50 zusammengequetscht werden, die Platte 60 nicht bricht.

Eine bevorzugte Verfahrensweise zur Herstellung der Verbindungsstruktur 40 wird anhand der Fig.4 bis 6 erläutert. Ein Muster aus nichtleitenden Rippen 70 wird beispielsweise durch Gießen auf einer Grundplatte 75 aus nichtleitendem Material aufgebaut. Die sich ergebende Struktur bildet eine Form, in die Metall zwischen die Rippen 70 gegossen wird. In geeigneter Weiae ausgesuchte Teile der Rippen 70 und der Grundplatte 75 werden chemisch oder mechanisch entfernt, beispielsweise durch Ätzen oder Fräsen, so daß eine Bahn 160 aus nichtleitendem Material zurückbleibt, die eine Matrix aus leitenden Verbindungselementen 150 enthält, deren entgegengesetzte Kuppeln 150.7 und 1506 freiliegen, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verbindungsstruktur zum elektrischen Verbinden von auf gegenüberliegenden Seiten flacher Schaltungsmodule ausgebildeten, miteinander ausgerichteten Leiterendenpaaren, bestehend aus mehreren in einer aus Isoliermaterial bestehenden Platte in gegenseitigem Abstand angeordneten Verbindungselementen, die auf beiden Seiten der Platte über deren Oberfläche hinausragen und in Kontakt mit den entsprechenden Leiterenden kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verbindungselemente (50), sowie deren Abstand voneinander derart gewählt ist, daß jedes der gegenüberliegenden Leiterenden unabhängig von der relativen Lage der Verbindungsstruktur (40) bezüglich der Schaltungsmodule (10, 10') mit mehreren Verbindungselementen (50) in Kontakt kommen kann.

2. Veraindungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekeinueiehnet, daß die Verbindungselemente (50) aus verformbarem Material bestehen.

3. Verbindungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (50) mit gleichen Abständen voneinander in Matrixform angeordnet sind.

4. Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (50) kugelförmig ausgebildet sind.

5. Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in durch auf einer Platte vorgesehene gitterförmige R^;apen gebildete Hohlräume das leitfähige Material eingegossen wird und daß die Platte vollständig und Rippen soweit enifernt werden, daß das leitfähige Material erhabene Verbindungselemente bildet.