DE102005024133A1

DE102005024133A1 - Elastomerisches Verbindungsstück

Info

Publication number: DE102005024133A1
Application number: DE102005024133A
Authority: DE
Inventors: Dieter Horak; Thomas Heuken
Original assignee: MSC MICROCOMPUTERS SYSTEMS COM; MSC MICROCOMPUTERS SYSTEMS COMPONENTS VERTRIEBS GmbH
Current assignee: MSC MICROCOMPUTERS SYSTEMS COM; MSC MICROCOMPUTERS SYSTEMS COMPONENTS VERTRIEBS GmbH
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-05-24
Also published as: DE102005024133B4

Abstract

Ein elastomerisches Verbindungsstück (10, 20, 30) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei voneinander beabstandeten elektronischen Baugruppen mit einem elastischen Kontaktelement (11, 21, 31), in dem eine Vielzahl von voneinander isolierten, elektrisch leitenden Elementen (12, 22, 32) eingebettet sind, soll dahingehend verbessert werden, daß die zu kontaktierenden Baugruppen in ihrer Position zueinander Verschiebungen in X-, Y- und Z-Richtung aufweisen dürfen. DOLLAR A Hierzu wird vorgeschlagen, daß an jedem der beiden, den Baugruppen zugewandten Endbereiche (13, 14, 23, 24, 33, 34) des Kontaktelements (11, 21, 31) ein eigener Halter (15, 16, 25, 26, 35, 36) für die Verbindung mit der jeweiligen Baugruppe befestigt ist und das elastische Kontaktelement (11, 21, 31) eine Überlänge gegenüber dem Abstand der Baugruppen aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elastomerisches Verbindungsstück zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei voneinander beabstandeten elektronischen Baugruppen mit einem elastischen Kontaktelement, in dem eine Vielzahl von voneinander isolierten, elektrisch leitenden Elementen eingebettet sind.
Die Kontaktierung zweier elektronischer Baugruppen mittels redundanter elastomerischer Kontakte basiert auf dem Prinzip, daß gegenüberliegende Kontaktflächen auf den Baugruppen durch dazwischen eingebrachte Verbindungsstücke miteinander verbunden werden. Die Verbindungsstücke umfassen elastische Kontaktelemente, in denen eine Vielzahl von parallel angeordneten, voneinander isolierten, elektrisch leitenden Elementen, beispielsweise Drähten, eingebracht sind. Die elektrische Verbindung entsteht dadurch, daß die gegenüberliegenden Kontaktflächen durch die auf diesen Flächen zu liegen kommenden leitenden Elemente miteinander verbunden werden. Um eine leitende Verbindung herzustellen, müssen die Kontaktflächen genau gegenüberliegend positioniert und um ein definiertes Maß zusammengepreßt werden. Die elastischen Kontaktelemente werden dabei in einem Halter mechanisch geführt.

Aus der US 6 138 272 B1 ist ein elastomerisches Verbindungsstück bekannt mit einem elastischen Kontaktelement, in dem eine Vielzahl von voneinander isolierten, elektrisch leitenden Elementen eingebettet sind. Das ganze elastische Kontaktelement ist in einem Positionierungsrahmen als Halter angeordnet, der das elastische Kontaktelement positioniert und zentriert. Dazu sind an dem Halter Positionierungsstifte vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen der Baugruppen eingreifen.

Die gegenüberliegenden Kontaktflächen müssen sehr genau positioniert werden. Dies setzt eine präzise Fertigung von Halter und Platinenaufnahmen in den Baugruppen voraus. Ein Einsatz des Verbindungsstücks zwischen Baugruppen, deren position zueinander mit Toleranzen in X-, Y- und Z-Richtung behaftet sind, ist so nicht möglich. Bei einer X-Verschiebung der Baugruppen geht ein signifikanter Bereich der Kontaktflächen verloren. Dies führt zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands, zu einer Verringerung der Strombelastbarkeit und im Extremfall zu einem Kurzschluß benachbarter Kontaktflächen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elastomerisches Verbindungsstück zu schaffen, bei dem die zu kontaktierenden Baugruppen in ihrer Position zueinander Verschiebungen in X-, Y- und Z-Richtung aufweisen dürfen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Für die sichere Kontaktierung ist ein Kraftfluß zwischen den Leiterplatten der beiden elektronischen Baugruppen und dem elastischen Kontaktelement erforderlich, um das Kontaktelement an die Kontaktflächen zu pressen. Dieser Kraftfluß wird nach der Erfindung aufgetrennt, indem an jedem der beiden, den Baugruppen zugewandten Endbereiche des Kontaktelements ein eigener Halter für die Verbindung mit der jeweiligen Baugruppe befestigt ist. Mit den beiden separaten Haltern ist das Kontaktelement an jedem seiner beiden, den Baugruppen zugewandten Endbereiche fixiert. Jeder der beiden Halter wird mit der jeweiligen Baugruppe fest verbunden, beispielsweise angeschraubt, und erzeugt so den erforderlichen Anpreßdruck. Die Überlänge des elastischen Kontaktelements gegenüber dem Abstand der Baugruppen ermöglicht eine Verschiebung der Position der Halter zueinander in X-, Y- und Z-Richtung. Damit ist die Kontaktierung im Toleranzbereich der Baugruppenpositionen möglich. Durch die Möglichkeit, die zu kontaktierenden Baugruppen in einem weiten Bereich frei zueinander zu positionieren, kann die mechanische Aufnahme der Baugruppen kostengünstig mit großen Toleranzen gefertigt werden. Der große Vorteil der bisherigen Verbindungsstücke, nämlich die Unempfindlichkeit gegenüber mechanischem Schock und Vibration, bleibt dabei vollständig erhalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Fixierung des Kontaktelements im jeweiligen Holder kann auf vielfältige Weise erfolgen. Die Halter können beispielsweise mit dem Kontaktelement verklebt oder verpreßt sein. Dabei kommt beim Verpressen vorzugsweise ein spezifisch ausgeformter Halter zum Einsatz.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens einer der, den Baugruppen zugewandten Endbereiche des Kontaktelements und der entsprechende Halter durch spezifische Formgebung miteinander befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise realisiert werden, indem das elastische Kontaktelement an wenigstens einem der, den Baugruppen zugewandten Endbereichen eine Verdickung aufweist und die Verdickung von dem Halter umschlossen ist. Dabei ist es günstig, wenn die Verdickung von dem der Baugruppe zugewandten Ende beabstandet ist und das elastische Kontaktelement an diesem Ende einen geringeren Querschnittsdurchmesser als die Verdickung aufweist.

Wenn das elastische Kontaktelement von mehreren Einzelelementen gebildet ist, erhöht sich die Flexibiltät des Kontaktelements und es lassen sich neben Verschiebungen in X-, Y- und Z-Richtung sogar Rotationen der beiden Baugruppen zueinander ausgleichen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines elastomerischen Verbindungsstücks nach dem Stand der Technik,
2 und 3 einen Schnitt durch ein elastomerisches Verbindungsstück nach dem Stand der Technik zwischen zwei Leiterplatten,
4 und 5 einen Schnitt durch erfindungsgemäße elastomerische Verbindungsstücke,
6 und 7 andere Ausgestaltungen von elastischen Kontaktelementen und
8 einen Schnitt durch ein elastomerisches Verbindungsstück mit einem Kontaktelement gemäß 6 oder 7.
In der 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines elastomerischen Verbindungsstücks 1 nach dem Stand der Technik ohne Halter gezeigt, wobei einzelne Bestandteile durchsichtig gezeichnet sind.
In einem elastischen Kontaktelement 2, beispielsweise aus Silikongummi, sind eine Vielzahl von voneinander isolierten Drähten 3 als elektrisch leitende Elemente eingebettet. Dabei ist vorliegend lediglich eine Reihe von Drähten 3 vorgesehen, es sind jedoch auch zwei- und mehrreihige Kontaktelemente bekannt.
Das Kontaktelement 2 ist zwischen zwei elektronischen Baugruppen, nämlich einer Hauptplatine 4 und einer Modulplatine 5 zusammengepreßt angeordnet. Die entsprechende Preßkraft wird in bekannter Weise mittels Schrauben erzeugt, die den Halter des elastomerischen Verbindungsstücks 1 sowie die Hauptplatine 4 und die Modulplatine 5 durchgreifen und sich auf den Außenflächen der Platinen abstützen.
Auf der Oberseite der Hauptplatine 4 und der Unterseite der Modulplatine 5 sind Kontaktflächen 6 vorgesehen. Dabei kommen bei korrekter Positionierung von Hauptplatine 4 und Modulplatine 5 bei dem Beispiel der 5 immer zwei Drähte 3 auf den Kontaktflächen 6 zu liegen und stellen eine elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen Kontaktflächen her.
In den 2 und 3 ist ein Schnitt durch ein elastomerisches Verbindungsstück 1 nach dem Stand der Technik zwischen zwei Leiterplatten 4, 5 dargestellt, wobei nicht alle Schnittflächen schraffiert dargestellt sind. Auch ist der Halter des elastomerischen Vebindungsstücks nicht gezeichnet. Gleiche Bestandteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Wie sich aus der 2 ergibt, befinden sich bei korrekter Positionierung der beiden Platinen 4, 5 bei diesem Beispiel jeweils drei Drähte 3 auf den Kontaktflächen 6 und stellen eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen her.
Sind die Platinen 4, 5 jedoch, wie in 3 gezeichnet, gegeneinander in X-Richtung verschoben positioniert, erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 6 nur noch durch jeweils einen, in der 3 schraffiert gezeichneten Draht 3. Dies führt zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands und zu einer Verringerung der Strombelastbarkeit.
In der 4 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes elastomerisches Verbindungsstück 10 zwischen zwei Platinen 4, 5 dargestellt, wobei wiederum nicht sämtliche Schnittflächen schraffiert sind. Das elastomerische Verbindungsstück 10 umfaßt ein elastisches Kontaktelement 11, beispielsweise aus Silikongmmi, in dem eine Vielzahl von Drähten 12 voneinander isoliert als elektrisch leitende Elemente eingebettet sind.
An jedem der beiden, den Platinen 4, 5 von elektronischen Baugruppen zugewandten Endbereiche 13, 14 des Kontaktelements 11 ist ein eigener Halter 15, 16 für die Verbindung mit der jeweiligen Platine 4, 5 befestigt, beispielsweise geklebt. Die Befestigung der Halter 15, 16 mit den Platinen 4, 5 erfolgt über nicht dargestellte Schrauben, die die Halter 15, 16 und die Platinen 4, 5 durchgreifen. Hierdurch wird der Kraftfluß für die sichere Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 6 der Platinen 4, 5 der beiden elektronischen Baugruppen und dem elastischen Kontaktelement 11 gewährleistet.
Das elastische Kontaktelement 11 weist eine Überlänge gegenüber dem Abstand der Platinen 4, 5 auf.
Die Position der Halter 15, 16 auf den Platinen 4, 5 wird beispielsweise durch nicht dargestellte Positionierstift, die in Ausnehmungen der Platinen 4, 5 eingreifen, festgelegt. Dadurch kommen die Drähte 12 auf den Kontaktflächen 6 zu liegen und gewährleisten eine sichere elektrische Verbindung, auch wenn die Platinen 4, 5 gegeneinander verschoben sind.
In der 5 ist ein Schnitt durch ein anderes elastomerisches Verbindungsstück 20 zwischen zwei Platinen 4, 5 von elektronischen Baugruppen dargestellt, wobei auch hier nicht sämtliche Schnittflächen schraffiert sind. Das elastomerische Verbindungsstück 20 umfaßt ein elastisches Kontaktelement 21, beispielsweise aus Silikongmmi, in dem eine Vielzahl von Drähten 22 voneinander isoliert als elektrisch leitende Elemente eingebettet sind.
An jedem der beiden, den Platinen 4, 5 zugewandten Endbereiche 23, 24 des Kontaktelements 21 ist ein eigener Halter 25, 26 für die Verbindung mit der jeweiligen Platine 4, 5 befestigt. Die Befestigung der Halter 25, 26 mit den Platinen 4, 5 erfolgt z.B. wiederum über nicht dargestellte Schrauben, die die Halter 25, 26 und die Platinen 4, 5 durchgreifen. Hierdurch wird der Kraftfluß für die sichere Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 6 der Platinen 4, 5 der beiden elektronischen Baugruppen und dem elastischen Kontaktelement 21 gewährleistet.
Zur Befestigung der Halter 25, 26 an den Endbereichen 23, 24 weisen die Endbereiche 23, 24 jeweils eine Verdickung 27, 28 auf, die von den Haltern 25, 26 umschlossen ist.
Auch das elastische Kontaktelement 21 weist eine Überlänge gegenüber dem Abstand der Platinen 4, 5 auf.
Die Position der Halter 25, 26 auf den Platinen 4, 5 wird z.B. durch nicht dargestellte Positionierstifte, die in Ausnehmungen der Platinen 4, 5 eingreifen, festgelegt. Dadurch kommen die Drähte 22 auf den Kontaktflächen 6 zu liegen und gewährleisten eine sichere elektrische Verbindung, auch wenn die Platinen 4, 5 gegeneinander verschoben sind.
6 zeigt eine andere Ausgestaltung eines elastischen Kontaktelements 31, in dem eine Vielzahl von voneinander isolierten, elektrisch leitenden Drähten 32 eingebettet sind.
Das elastische Kontaktelement 31 weist in seinen Endbereichen 33, 34 jeweils eine Verdickung 37, 38 auf. Im Gegensatz zu dem elastischen Kontaktelement 21 der 5 sind die Verdickungen 37, 38 von den der Baugruppe zugewandten Enden 39, 40 beabstandet. Das elastische Kontaktelement 31 weist an diesen Enden 39, 40 einen geringeren Querschnittsdurchmesser 41 als der Querschnittsdurchmesser 42 der Verdickungen 37, 38 auf.
Das in der 7 dargestellte elastische Kontaktelement 31 unterscheidet sich von der 6 dadurch, daß es von mehreren getrennten Einzelelementen 43 gebildet ist. Dadurch erhöht sich die Flexibiltät des Kontaktelements 31 und es lassen sich neben Verschiebungen in X-, Y- und Z-Richtung sogar Rotationen der beiden Baugruppen zueinander ausgleichen.
In der 8 ist ein elastomerisches Verbindungsstück 30 mit einem elastischen Kontaktelement 31 gemäß 6 oder 7 dargestellt. Das elastische Kontaktelement 31 weist eine Überlänge gegenüber dem Abstand der Platinen 4, 5 auf.
Jeweils eigene Halter 35, 36 umschliessen die Verdickungen 37, 38 und sind dadurch an den Endbereichen 33, 34 befestigt.
Die Befestigung der Halter 35, 36 mit den Platinen 4, 5 erfolgt z.B. wiederum über nicht dargestellte Schrauben, die die Halter 35, 36 und die Platinen 4, 5 jeweils durchgreifen. Hierdurch wird der Kraftfluß für die sichere Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 6 der Platinen 4, 5 der beiden elektronischen Baugruppen und dem elastischen Kontaktelement 31 gewährleistet.
Die Position der Halter 35, 36 auf den Platinen 4, 5 wird durch nicht dargestellte Positionierstifte, die in Ausnehmungen der Platinen 4, 5 eingreifen, festgelegt. Dadurch kommen die Drähte 32 auf den Kontaktflächen 6 zu liegen und gewährleisten eine sichere elektrische Verbindung, auch wenn die Platinen 4, 5 gegeneinander verschoben oder gar verdreht sind.

Claims

Elastomerisches Verbindungsstück (10, 20, 30) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei voneinander beabstandeten elektronischen Baugruppen mit einem elastischen Kontaktelement (11, 21, 31), in dem eine Vielzahl von voneinander isolierten, elektrisch leitenden Elementen (12, 22, 32) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der beiden, den Baugruppen zugewandten Endbereiche (13, 14, 23, 24, 33, 34) des Kontaktelements (11, 21, 31) ein eigener Halter (15, 16, 25, 26, 35, 36) für die Verbindung mit der jeweiligen Baugruppe befestigt ist und das elastische Kontaktelement (11, 21, 31) eine Überlänge gegenüber dem Abstand der Baugruppen aufweist.
Elastomerisches Verbindungsstück (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (10) mit dem Kontaktelement (11) verklebt sind.
Elastomerisches Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter mit dem Kontaktelement verpreßt sind.
Elastomerisches Verbindungsstück (20, 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der, den Baugruppen zugewandten Endbereiche (23, 24, 33, 34) des Kontaktelements (21, 31) und der entsprechende Halter (25, 26, 35, 36) durch spezifische Formgebung miteinander befestigt sind.
Elastomerisches Verbindungsstück (20, 30) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Kontaktelement (21, 31) an wenigstens einem der, den Baugruppen zugewandten Endbereichen (23, 24, 33, 34) eine Verdickung (27, 28, 37, 38) aufweist und die Verdickung (27, 28, 37, 38) von dem Halter (25, 26, 35, 36) umschlossen ist.
Elastomerisches Verbindungsstück (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (37, 38) von dem der Baugruppe zugewandten Ende (39, 40) beabstandet ist und das elastische Kontaktelement (31) an diesem Ende (39, 40) einen geringeren Querschnittsdurchmesser (41) als die Verdickung (37, 38) aufweist.
Elastomerisches Verbindungsstück (10, 20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Kontaktelement (11, 21, 31) von mehreren Einzelelementen (43) gebildet ist.