DE29923912U1

DE29923912U1 - Verbindungseinrichtung für Baugruppenleiterplatten

Info

Publication number: DE29923912U1
Application number: DE29923912U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2009-09-22

Description

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Beschreibung

Verbindungseinrichtung für Baugruppenleiterplatten

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zur elektrischen Verbindung von Anschlußpunkten auf Baugruppenleiterplatten mit Anschlußpunkten auf einer Rückwandverdrahtungsplatte eines Baugruppenrahmens.

Komplexe elektronische Schaltungen werden heute als Baugruppen auf Multilayer-Leiterplatten aufgebaut. Auf diesen Baugruppen befinden sich im allgemeinen sehr viele Einzelbauteile und integrierte Schaltungen. In sehr großen Systemen und für einen modularen Aufbau müssen in vielen Fällen mehrere Baugruppen, bzw. Module, welche sich z.B. auf den Baugruppenleiterplatten befinden, elektrisch miteinander verbunden werden.

Dazu werden elektrische, mechanisch mehrfach lösbare Verbindüngen zwischen Baugruppen (Modulen) und/oder zwischen Baugruppen und einer Rückwandverdrahtungsplatte benötigt. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Baugruppen bzw. zwischen den Baugruppen einer Rückwandverdrahtungsplatte werden durch Baugruppenverbinder hergestellt. 25

Mittels der Baugruppenverbinder müssen auf sehr engem Raum sehr viele Signale mittels einer hohen PIN-Zahl ohne Beeinträchtigung der Signalintegrität übertragen werden. Die Forderungen nach hohen PIN-Zahlen ohne wesentliche Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften der 'zu übertragenden Signale werden durch die heute auf dem Markt befindlichen Baugruppenverbinder nicht erfüllt.

Die heute auf dem Markt befindlichen Baugruppenverbinder arbeiten überwiegend nach dem Stift-Buchse-Konzept (auch Messer-Federleisten-Prinzip genannt). Die Kontaktierung der Feder- bzw. Messerleisten auf den Baugruppenleiterplatten

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und/oder 'der Rückwandverdrahtungsplatte erfolgt fast immer mittels Einpreßtechnik. Die Abstände der Kontaktpins liegen in einem Raster von 2,54 mm, 2,5 mm oder 2,0 mm. Wesentliche Nachteile dieser Baugruppenverbinder sind: 5

Erhebliche Störung der elektrischen Eigenschaften durch die durchgehenden Einpreßstife in den Baugruppenleiterplatten und der Rückwandverdrahtungsplatte;

Elektrische Störungen durch Übersprechen müssen durch zusätzliche Schirmungsmaßnahmen, d.h. Massepins (was zu einer Reduktion der verfügbaren Signalpins führt) oder Schirmflächen (was kostenintensiv ist) reduziert werden;

Begrenzung der PIN-Zahl;

Hohe Steck- und Ziehkräfte bei hohen PIN-Zahlen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungseinrichtung der obengenannten Art anzugeben, welche gegenüber den herkömmlichen Verbindungen auf gleichem Raum eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen realisiert, und welche eine elektrisch optimale Übertragung der Signale gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Verbindungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die jeweils zu verbindenden Anschlußpunkte auf den Baugruppenleiterplatten mit Ausgangspunkten von Leiterbahnen auf einer Baugruppen-Anschlussleiterplatte und die jeweils zu verbindenden Anschlußpunkte auf der Rückwandverdrahtungsplatte mit Ausgangspunkten von Leiterbahnen auf einer Rückwand-Anschlussleiterplatte verbunden sind, wobei die Baugruppen-Anschlussleiterplatten senkrecht auf den Baugruppenleiterplatten und die Rückwand-Anschlussleiterplatten senkrecht auf der Rückwandverdrahtungsplatte angeordnet sind, dass die Leiterbahnen auf den Anschlussleiterplatten derart konfiguriert sind, dass im eingeschobenen Zustand der Baugruppen in den

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Baugruppenträger jeweils die Endpunkte von zwei Leiterbahnen, welche zwei miteinander zu verbindenden Anschlusspunkten zugeordnet sind, gegenüberliegen, und dass die Endpunkte der Leiterbahnen jeweils über Verbindungskontakte von Kontaktierungsplatten, die jeweils zwischen einer Rückwand-Anschlussleiterplatte und einer Baugruppen-Anschlussleiterplatte eingeschoben sind, elektrisch miteinander verbunden sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Baugruppenverbinder-Prinzip kann sowohl eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen (z.B. mit dem Faktor 2 bis 3 gegenüber herkömmlichen Baugruppenverbindern) auf kleinstem Raum realisiert werden als auch eine elektrisch optimale Übertragung der Signale gewährleistet werden.
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Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung ermöglicht eine hohe PIN-Zahl, gewährleistet eine minimale Störung der elektrischen Signale auch bei hohen Datenraten von z.B. 1 Gbit/s und zeichnet sich durch niedrige Herstellungskosten aus. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung sind geringe Steck- und Ziehkräfte, auch bei einer hohen PIN-Zahl.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung besteht darin, daß die Verarbeitung innerhalb eines Standard-Bestückungsprozesses durchgeführt werden kann.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeipiels einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung anhand der beigefügten Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen

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Figur 1 eine schematische Explosivdarstellung einer beispielhaften Verbindungseinrichtung zwischen einer Baugruppenleiterplatte und einer Rückwandverdrahtungsplatte,

Figur 2 eine Draufsicht auf die mit Leiterbahnen bestückte Seite einer baugruppenseitigen Anschlußleiterplatte,

Figur 3 eine Draufsicht auf die mit Leiterbahnen bestückte Seite einer der Rückwandleiterplatte zugeordneten Anschlußplatte, und

Figur 4 eine schematische Draufsicht auf eine Kontaktierungsplatte für die in den Figuren 2 und 3. gezeigten Anschlußleiterplatten.

Die Figur 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Anschlußpunkte einer Baugruppenleiterplatte 1 und die Anschlußpunkte einer Rückwandverdrahtungsplatte 2 miteinander verbunden. Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung besteht nun im wesentlichen aus den Anschlußleiterplatten 3 für die Baugruppenleiterplatten 1 und aus Anschlußleiterplatten 4 für die Rückwandverdrahtungsplatte 2.

Diese Anschlußleiterplatten 3, 4 besitzen jeweils Leiterbahnen 5 und 6, welche von Ausgangspunkten 7, 8 zu vorgegebenen Endpunkten 9, 10 führen.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine derartige Anschlußleiterplatte 3 für eine Baugruppenleiterplatte 1 und Figur 3 zeigt die zugehörige Anschlußplatte 4 für die Rückwandverdrahtungsplatte 2.

Es besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Aufgabe, jeweils die Ausgangspunkte 7(a) bis 7(c) auf der Anschlußleiterplatte 3, und damit auch auf der Baugruppenlei-

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terplatte 3, mit den Ausgangspunkten 8(a) bis 8(c) auf der Anschlußleiterplatte 4 für die Rückwandverdrahtungsplatte 2 elektrisch zu verbinden.

Dazu sind die von den Ausgangspunkten 7 und 8 ausgehenden Leiterbahnen auf den beiden Anschlußleiterplatten 3 und 4 zu jeweiligen Endpunkten 9, 10 geführt. Diese Endpunkte sind so gewählt, daß sie sich bei in den Baugruppenrahmen eingeschobener Baugruppe gegenüberliegen, d.h. jeweils dem Endpunkt 9(a) auf der Anschlußleiterplatte 3 liegt der Endpunkt 10(a) auf der Anschlußleiterplatte 4 der Rückwandverdrahtungsplatte 2 gegenüber, usw. Bei den in den Figuren 2 und 3 schematisch dargestellten Anschlußleiterplatten 3, 4 kann man sich das so vorstellen, daß jede der dargestellten Ansichten um zwei eng benachbarte imaginäre Achsen zur Blattmitte hin jeweils in die Senkrechte gedreht werden müsste.

Diese gegenüberliegenden Endpunkte 9, 10 auf den Anschlußleiterplatten 3, 4 werden nun jeweils mittels einer Kontaktierungsplatte 11 elektrisch miteinander verbunden. Diese Kontaktierungsplatte 11 wird zwischen die beiden gegenüberliegenden Seiten der beiden Anschlußleiterplatten 3, 4 eingeschoben. Die Kontaktierungsplatte 11 besitzt Verbindungskontakte 12, welche jeweils den Endpunkten 9, 10 zugeordnet sind. D. h. der Verbindungskontakt 12(a) ist jeweils den Endpunkten 9(a) und 10(a) zugeordnet. Im dargestellten Beispiel können die Verbindungskontakte 12 z. B. Federkontakte sein, welche auf die diagonal verlaufende Stirnseite der Kontaktierungsplatte 11 aufgesteckt sind.

Die jeweiligen Ausgangspunkte 7, 8 auf den Anschlußleiterplatten 3, 4 der Leiterbahnen 5, 6 sind mit den jeweiligen Anschlußpunkten auf der Baugruppenleiterplatte 1 bzw. der Rückwandverdrahtungsplatte 2 z.B. mittels kugelförmiger An-Schlüsse aus Weichlot, sogenannten Bumps verbunden. Hierbei handelt es sich um eine bekannte Ball-Grid-Array-Anordnung. Es sind aber auch andere SMT-Techniken zur Herstellung der

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Verbindung denkbar. Es sind auch metallischen Federn oder angedrückte metallisierte Noppen als Verbindungen denkbar.

Die Anschlußleiterplatten 3, 4 sind auf den Baugruppenleiterplatten 1 jeweils in Führungsrahmen 14 und auf der Rückwandverdrahtungsplatte 2 in Führungsrahmen 15 gehalten, um eine stabile Lage der einzelnen Anschlußleiterplatten zueinander zu gewährleisten.

Die Kontaktierungsplatten 11 sind fest mit einer Schirmungskappe 13 verbunden. Die Schirmungskappe 13 kann z. B. aus einem Metall bestehen, sie kann aber auch aus einem metallisierten Kunststoff bestehen. Bei den Kontaktierungsplatten 11 handelt es sich um Platten aus einem Isolationsmaterial, welehe mit entsprechenden durchgehenden Kontakten bestückt sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Anschlußplatte jeweils drei Verbindungen dargestellt, es ist jedoch selbstverständlich, daß pro Anschlußplatte ein Vielfaches der dargestellten Verbindungsmöglichkeiten vorhanden sein kann. Die Verbindungsdichte wird allein durch die verwendete SMT-Technik bestimmt.

Die Anschlußleiterplatten 3, 4 sind so aufgebaut, daß eine äußere Seite der Anschlußleiterplatten jeweils die zu verbindenden Endpunkte 9, 10 aufweist, während die andere Außenseite der Anschlußleiterplatten als Schirmebene ausgebildet ist.

Die Anschlußleiterplatten können ebenfalls als Multilayer-Leiterplatten aufgebaut sein, wobei die Leiterbahnen entweder als Mikrostrip-Leitungen oder als Triplate-Leitungen ausgebildet sind.

Claims

1. Verbindungseinrichtung zur elektrischen Verbindung von Anschlußpunkten auf Baugruppenleiterplatten mit Anschlußpunkten auf einer Rückwandverdrahtungsplatte eines baugruppenrahmens, dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweils zu verbindenden Anschlußpunkte auf den Baugruppenleiterplatten (1) mit Ausgangspunkten (7) von Leiterbahnen (5) auf einer Baugruppen-Anschlussleiterplatte (3) und die jeweils zu verbindenden Anschlußpunkte auf der Rückwandverdrahtungsplatte (2) mit Ausgangspunkten (8) von Leiterbahnen (6) auf einer Rückwand-Anschlussleiterplatte (4) verbunden sind,
wobei die Baugruppen-Anschlussleiterplatten (3) senkrecht auf den Baugruppenleiterplatten (1) und die Rückwand-Anschlussleiterplatten (4) senkrecht auf der Rückwandverdrahtungsplatte (2) angeordnet sind,
dass die Leiterbahnen (5, 6) auf den Anschlussleiterplatten (3, 4) derart konfiguriert sind, dass im eingeschobenen Zustand der Baugruppen in den Baugruppenträger jeweils die Endpunkte (9, 10) von zwei Leiterbahnen (5, 6), welche zwei miteinander zu verbindenden Anschlusspunkten (7, 8) zugeordnet sind, gegenüberliegen, und
dass die Endpunkte (9, 10) der Leiterbahnen (5, 6) jeweils über Verbindungskontakte (12) von Kontaktierungsplatten (11), die jeweils zwischen einer Rückwand-Anschlussleiterplatte (4) und einer Baugruppen-Anschlussleiterplatte (3) eingeschoben sind, elektrisch miteinander verbunden sind.

2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausgangspunkte (7, 8) der einzelnen Leiterbahnen (5, 6) auf den Anschlussleiterplatten (3, 4) auf einer Stirnseite der Anschlussleiterplatten (3, 4) angeordnet sind.

3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte (7, 8) der Leiterbahnen (5, 6) der Anschlussleiterplatten (3, 4) mit den jeweiligen Anschlußpunkten auf den Baugruppenleiterplatten bzw. der Rückwandverdrahtungsplatte mittels SMT-Technik verbunden sind.

4. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte (7, 8) der Leiterbahnen (5, 6) der Anschlussleiterplatten (3, 4) mit den jeweiligen Anschlußpunkten auf den Baugruppenleiterplatten (1) bzw. der Rückwandverdrahtungsplatte (2) miteinander verlötet sind.

5. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte (7, 8) der Leiterbahnen (5, 6) der Anschlussleiterplatten (3, 4) kugelförmige Anschlüsse aus Weichlot (Bumps) aufweisen.

6. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ebene der Anschlußleiterplatten (3, 4) als Schirmebene ausgebildet ist.

7. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiterplatten (3, 4) als Multilayer-Leiterplatten ausgebildet sind.

8. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen als Mikrostrip-Leitungen ausgebildet sind.

9. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen als Triplate-Leitungen ausgebildet sind.

10. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlussleiteplatten (3, 4) jeweils in Führungsrahmen (14, 15) gehalten sind, die ein kraftfreies Aufstecken der Baugruppen auf die Rückwandverdrahtungsplatte (2) gewährleisten.

11. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsplatten (11) an einer L-förmigen Schirmungskappe (13) befestigt sind, welche im eingeschobenen Zustand der Baugruppen über die Anschlußplatten gesteckt wird.