DE19502408A1 - Printed circuit board edge connector - Google Patents

Printed circuit board edge connector

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Abstract

The connector has an elastic contact medium between the edge contacts of the printed circuit board (LP) and the corresponding contact surfaces of the connector, which is pressed into contact with the circuit board edge. The edge contacts of the circuit board lie in a parallel plane to the main surface of the circuit board. The contact medium may be provided by an anisotropically conductive elastomer, or by a raster of contact springs or metal elements contained in a plastics matrix. The connector can incorporate an electro-optical or optoelectronic transducer, for coupling the circuit board to an optical signal conductor.

Description

Der Anmeldungsgegenstand betrifft eine Vorrichtung zur Be­ reitstellung einer Vielzahl von lösbaren elektrischen Ver­ bindungen einer Leiterplatte, bei derThe subject of the application relates to a device for loading Provision of a variety of detachable electrical Ver bindings of a printed circuit board, in the

  • - die Leiterplatte eine Vielzahl von Kontaktierungsflächen aufweist, die mit korrespondierenden, auf einem Träger an­ geordneten Kontaktierungsflächen zusammenwirken- The circuit board a variety of contact surfaces has that with corresponding, on a support orderly contact surfaces interact
  • - zwischen die Kontaktierungsflächen der Leiterplatte und die Kontaktierungsflächen des Trägers ein elastisches Kon­ taktiermedium eingebracht ist- Between the contact surfaces of the circuit board and the contacting surfaces of the carrier have an elastic con tacting medium is introduced
  • - die Leiterplatte und der Träger durch eine Andruckeinrich­ tung zusammenpressbar sind- The circuit board and the carrier by a pressure device tion are compressible
  • - der Träger an einem Baugruppenträger befestigt ist.- The carrier is attached to a rack.

Der anhaltende Trend zur Verkleinerung der Strukturen in der Mikroelektronik führt neben einer Volumenverringerung von in Gestellschränken und Baugruppenträgern angeordneten Systemen zu einer erhöhten Funktionalität auf einzelnen Baugruppen, was eine Zuführung bzw. Weiterleitung einer erhöhten Anzahl von Signalen mit erhöhten Datenraten auf zugehörigen Leitun­ gen über verringerte Querschnitte bedingt. Eine Baugruppe, die in einem Baugruppenträger Aufnahme findet, ist herkömm­ lich über einen Steckverbinder, der eine Mehrzahl von elek­ trische Verbindungen schaffende Stifte aufweist, mit dem Bau­ gruppenträger lösbar verbunden. Die Stifte, die in einem Ra­ ster von 2,54 mm, 2,5 mm oder 2 mm angeordnet sind, sind in ihrer Anzahl durch die Baugruppenhöhe begrenzt. Bei Signalen mit höheren Datenraten (< einige 10 Mbit/s) ergeben sich bei solchen Steckverbindern deutliche Störungen der Signale durch Nebensprechen, so daß zwischen zwei Signale führenden Stiften ein mit dem Bezugspotential ("Masse") verbundener Stift vor­ behalten bleiben muß, wodurch die Dichte der Signale führen­ den Stifte verringert wird. An den Stiften des Steckverbin­ ders treten mit steigender Datenrate aufgrund des nicht ange­ paßten Wellenwiderstandes Reflexionen auf, was einer weiteren Steigerung der Datenrate entgegensteht.The ongoing trend to downsize the structures in the Microelectronics leads to a volume reduction of in Rack cabinets and subracks arranged systems increased functionality on individual assemblies, which is a supply or forwarding of an increased number of signals with increased data rates on associated lines conditions due to reduced cross sections. An assembly which is accommodated in a rack is conventional Lich over a connector that a plurality of elek tric connections creating pins with the construction group carrier releasably connected. The pens in a ra 2.54 mm, 2.5 mm or 2 mm are arranged in their number is limited by the module height. With signals with higher data rates (<a few 10 Mbit / s) such connectors through significant interference in the signals Crosstalk so that pins leading between two signals a pin connected to the reference potential ("ground")  must remain, which leads to the density of the signals the pens is reduced. On the pins of the connector due to the fact that the data rate does not increase watched wave impedance reflections what another Conflicting increase in data rate.

Verbinder, bei denen korrespondierende Kontaktierungsstellen über ein elastisches Kontaktiermedium zusammenwirken, errei­ chen gegenüber Steckverbindern mit Stiften eine deutlich hö­ here Dichte von Kontaktierungsstellen mit einer höheren mög­ lichen Datenrate. Aus Proceedings of Electrical Components Conference, 1989, pp. 92-98 "The Design of some novel 0.050 inch Grid High-Density Circuit Pack-To-Backplane Connectora" ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Vielzahl von Kon­ taktierungsstellen einer Leiterplatte über ein elastisches Kontaktierungsmedium mit einander entsprechenden Kontaktie­ rungsstellen eines in einem Baugruppenträger angeordneten Trägers zusammenwirken. Bei dieser Vorrichtung sind die Kon­ taktierungsstellen in einer zu der Bestückungsseite der Lei­ terplatte rechtwinkligen Ebene angeordnet. Dieser Aufbau be­ dingt aufgrund des begrenzten Abstandes zu benachbarten Lei­ terplatten eine Begrenzung der für die Kontaktierungsstellen insgesamt zur Verfügung stehenden Fläche, womit entweder bei einem vorgegebenen Flächenbedarf für jede einzelne Kontaktie­ rungsstelle die Anzahl der Kontaktierungsstellen begrenzt ist, oder bei einer vorgegebenen Anzahl von Kontaktierungs­ stellen die anteilige Fläche je Kontaktierungsstelle begrenzt ist.Connectors at which corresponding contact points interact via an elastic contacting medium compared to connectors with pins a significantly higher density of contact points with a higher possible data rate. From Proceedings of Electrical Components Conference, 1989, pp. 92-98 "The design of some novel 0.050 inch Grid High-Density Circuit Pack-To-Backplane Connectora " a device is known in which a variety of Kon tacting points of a printed circuit board via an elastic Contacting medium with corresponding contact tion points arranged in a subrack Interact carrier. In this device, the con Taktierungsstellen in one to the assembly side of the Lei arranged at a right-angled level. This structure be because of the limited distance to neighboring Lei terplatten a limitation of the contact points total available space, which means either a given space requirement for each contact the number of contact points or with a predetermined number of contacts limited the proportionate area per contact point is.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt das Problem zugrunde, die ein­ gangs umrissene Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die Begrenzung der für die Kontaktierungsstellen zur Verfügung stehenden Fläche überwunden wird.The subject of the application is based on the problem, the one gangs outlined device in such a way that the Limitation available for the contact points standing area is overcome.

Das Problem wird dadurch gelöst, daß die Kontaktierungsflä­ chen der Leiterplatte in einer zu der Hauptoberfläche der Leiterplatte im wesentlichen parallelen Ebene angeordnet sind.The problem is solved in that the contact surface Chen the circuit board in one to the main surface of the  Printed circuit board arranged in a substantially parallel plane are.

Der Anmeldungsgegenstand stellt für eine Leiterplatte einen Verbinder mit einer sehr hohen Anzahl von Kontaktstellen zur Verfügung. So können beispielsweise bei einer Anordnung der Kontaktierungsstellen in einem Raster von 1,27 mm und einer Fläche von 2*10³ mm² eine Anzahl von mehr als 1*10³ Kontak­ tierungsstellen gegeben sein. Eine Leiterplatte kann sowohl einen anmeldungsgemäßen Verbinder als auch einen herkömmli­ chen Steckverbinder aufweisen.The subject of the application provides a connector with a very high number of contact points for a printed circuit board. For example, with an arrangement of the contact points in a grid of 1.27 mm and an area of 2 * 10³ mm², there can be a number of more than 1 * 10³ contact points. A printed circuit board can have both a connector according to the application and a conventional connector.

Der Anmeldungsgegenstand wird nun als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher beschrieben.The subject of the application is now shown as an embodiment in a scope necessary for understanding based on Figures described in more detail.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung der anmeldungsgemäßen Leiterplatte, Fig. 1 shows a schematic representation according to the application circuit board,

Fig. 2 eine Ansicht von oben der Anordnung aus Fig 1, Fig. 2 is a top view of the assembly of Figure 1,

Fig. 3 eine prinzipielle, perspektivische Darstellung eines Baugruppenträgers mit eingeschobenen Leiterplatten. Fig. 3 is a basic, perspective view of a rack with inserted circuit boards.

Fig. 1 zeigt eine Leiterplatte LP mit einem über die Standard­ abmessungen hinausragenden Fortsatz F, der durch eine Rück­ wandleiterplatte RLP mit herkömmlicher Funktion hindurchragt und auf dem nicht näher dargestellte Kontaktierungsflächen angeordnet sind. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsva­ riante kann auch eine mit der Leiterplatte verbundene Toch­ terleiterplatte durch die Rückwandleiterplatte hindurchragen. Eine mit Bauteilen bestückte Leiterplatte bildet eine Bau­ gruppe. Die mit den Bauteilen bestückbare Seite und die den Bauteilen abgewandte Seite bilden Hauptoberflächen der Lei­ terplatte. Die Leiterplatte weist also in einer Hauptober­ fläche bzw. in einer zu der Hauptoberfläche im wesentlichen parallelen Ebene Kontaktierungsflächen auf. Die Kontaktie­ rungsflächen, die vorzugsweise jeweils im wesentlichen qua­ dratische Abmessungen aufweisen, mögen in einem vorgegebenen Raster angeordnet sein. Eine alternative Ausführungsform der Leiterplatte weist keinen Fortsatz auf und die Kontaktie­ rungsflächen sind in einem Randbereich, innerhalb der Stan­ dardabmessungen der Leiterplatte angeordnet. Der die Kontak­ tierungsstellen aufweisende Teil der Leiterplatte ist in ein Rückwandmodul RM einführbar. Das Rückwandmodul weist eine nicht näher dargestellte Andruckeinrichtung auf, die eine Zusammenpressung der Kontaktierungsstellen der Leiterplatte mit Kontaktierungsstellen eines Trägers T bewirkt. Die An­ druckeinrichtung führt eine Relativbewegung zwischen dem die Kontaktierungsstellen aufweisenden Teil der Leiterplatte und dem Träger aus. Die Kontaktierungsstellen der Leiterplatte und die Kontaktierungsstellen des Trägers sind korrespondie­ rend zueinander angeordnet. Fig. 1 shows a circuit board LP with a protruding projection F beyond the standard dimensions, which protrudes through a rear circuit board RLP with a conventional function and are arranged on the contact surfaces, not shown. In a variant, not shown, a daughter board connected to the printed circuit board can also protrude through the backplane board. A printed circuit board equipped with components forms a construction group. The side that can be equipped with the components and the side facing away from the components form main surfaces of the circuit board. The printed circuit board therefore has contact surfaces in a main surface or in a plane substantially parallel to the main surface. The contact surfaces, which preferably each have essentially square dimensions, may be arranged in a predetermined grid. An alternative embodiment of the circuit board has no extension and the contact surfaces are arranged in an edge area, within the standard dimensions of the circuit board. The part of the circuit board having the contact points can be inserted into a rear wall module RM. The rear wall module has a pressure device, not shown, which compresses the contact points of the printed circuit board with contact points of a carrier T. The pressure device carries out a relative movement between the part of the circuit board which has the contacting points and the carrier. The contact points of the circuit board and the contact points of the carrier are arranged corresponding to each other.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1. Die Rückwandleiterplatte weist einen Durchbruch DB zur Hin­ durchführung eines Teiles der Leiterplatte auf. Zwischen den Kontaktierungsstellen des Trägers und den Kontaktierungsstel­ len der Leiterplatte ist ein elastisches Kontaktiermedium KM eingebracht. Das Kontaktiermedium kann durch ein aus Procee­ dings of Electrical Components Conference, 1989, pp. 99-106 "Use of Anisotropically Conductive Elastomers in High Density Separable Connectors" bekanntes anisotrop leitendes Elastomer oder durch im Raster der Kontaktierungsflächen angeordnete, an sich bekannte Federkontakte oder durch an sich bekannte, in einer Kunststoffmatrix angeordnete Metallknäuel gegeben sein. Der Träger selbst kann wiederum durch eine Anschluß­ leiterplatte gegeben sein. Die Kontaktierungsstellen des Trä­ gers können beispielsweise über eine teilweise flexible Lei­ terplatte oder über zu einem Leitungsbündel, insbesondere ein Flachbandkabel, zusammengefaßte Einzelleitungen mit der Rückwandleiterplatte verbunden sein. Bei einer Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes weist der Träger einen elektro­ optischen Wandler bzw. einen optisch-elektrischen Wandler zur Umsetzung von Signalen, die von der Leiterplatte abgegeben bzw. die ihr zugeführt sind, auf. Dabei ist der Wandler mit einem optische Signale führenden Wellenleiter verbunden. Zwi­ schen den Kontaktierungsstellen des Trägers und dem Wandler kann gegebenenfalls ein die elektrischen Signale zusammenfüh­ render Multiplexer bzw. ein Demultiplexer, der elektrische Signale auf einzelne Kontaktierungsstellen verteilt, ange­ ordnet sein. Fig. 2 shows a plan view of the arrangement of FIG. 1. The backplane has an opening DB for the implementation of a part of the circuit board. An elastic contacting medium KM is introduced between the contacting points of the carrier and the contacting points on the circuit board. The contacting medium can be obtained from a Procedeings of Electrical Components Conference, 1989, pp. 99-106 "Use of Anisotropically Conductive Elastomers in High Density Separable Connectors" known anisotropically conductive elastomer or by spring contacts arranged in the grid of the contacting areas, known per se or by known metal balls arranged in a plastic matrix. The carrier itself can in turn be given by a connection circuit board. The contacting points of the carrier can be connected to the backplane, for example, via a partially flexible circuit board or via a line bundle, in particular a ribbon cable, combined individual lines. In a further development of the subject of the application, the carrier has an electro-optical converter or an optical-electrical converter for converting signals which are emitted from the printed circuit board or which are fed to it. The converter is connected to a waveguide that carries optical signals. Between the contacting points of the carrier and the converter, a multiplexer or a demultiplexer which distributes electrical signals to individual contacting points can optionally be arranged, the electrical signals.

Fig. 3 zeigt eine prinzipielle, perspektivische Darstellung eines Baugruppenträgers BGT mit zwei eingeschobenen Leiter­ platten LP und zugehörigen Rückwandmodulen RM. Die beiden Rückwandmodule sind ohne Umweg über die Rückwandleiterplatte unmittelbar über eine zumindest teilweise flexible Leiter­ platte, wie sie beispielsweise zur Ansteuerung von bewegli­ chen Druckköpfen in Druckern bekannt ist, verbunden. Über ei­ ne solche teilweise flexible Leiterplatte, die auch unter der Bezeichnung Stripline-Leitung bekannt ist, sind erheblich hö­ here signaldichten erreichbar als bei Führung der elektri­ schen Signale über eine Multikoax-, ein Multiwinax-Kabel oder die Rückwandleiterplatte. Fig. 3 shows a basic, perspective view of a subrack BGT with two inserted circuit boards LP and associated rear wall modules RM. The two backplane modules are connected directly to the backplane circuit board via an at least partially flexible circuit board, as is known, for example, for controlling movable printheads in printers. About egg ne such partially flexible circuit board, which is also known as the stripline line, significantly higher signal densities can be achieved than when routing the electrical signals via a multicoax, a multiwinax cable or the backplane.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Andruckeinrichtung ist der Träger federbelastet und der Träger schnappt bei vollständigem Einschieben der Leiterplatte in den Kontaktie­ rungszustand. Das Lösen dieser Andruckeinrichtung erfolgt in vorteilhafter Weise durch eine von der Vorderseite des Bau­ gruppenträgers bedienbare Entriegelungseinrichtung.In a special embodiment of the pressure device the carrier is spring-loaded and the carrier snaps on completely inserting the PCB into the contact condition. This pressure device is released in advantageously by one from the front of the building Unlocking device that can be operated in a group.

Bei einer anderen Ausführungsform der Andruckeinrichtung wird die Kraft bei Einschieben der Leiterplatte in eine Kraft zum Zusammenpressen der Kontaktierungsstellen des Trägers mit den Kontaktierungsstellen der Leiterplatte umgelenkt. Dabei möge die Leiterplatte durch eine Verriegelungseinrichtung in dem vollständig eingeschobenen Zustand gehalten werden. Die Ver­ riegelungseinrichtung möge durch eine von der Vorderseite des Baugruppenträgers bedienbare Entriegelungseinrichtung lösbar sein. Die Entriegelung der Leiterplatte von der Vorderseite des Baugruppenträgers aus bringt eine leichte Entnehmbarkeit der Leiterplatte mit sich, ohne daß irgendwelche Manipulatio­ nen auf der Rückseite des Baugruppenträgers nötig wären.In another embodiment of the pressure device the force when inserting the PCB into a force Pressing the contact points of the carrier with the Contact points of the circuit board deflected. May like the circuit board by a locking device in the fully inserted state. The Ver locking device may by a from the front of the  Unlocking device that can be operated by the rack can be released his. Unlocking the circuit board from the front of the subrack is easy to remove the circuit board with it without any manipulation would be necessary on the back of the rack.

Ein Rückwandmodul kann durch ein vorzugsweise mit Mu-Metall gebildetes Gehäuse gegen elektro-magnetische Felder abge­ schirmt sein. Das Gehäuse kann über in die Rückwandleiter­ platte eingepreßte Stifte oder metallische Federn mit der Schirmschicht der Rückwandleiterplatte verbunden sein.A rear wall module can be made with a Mu metal Abge formed housing against electromagnetic fields be shielded. The housing can be inserted into the backplane Pressed-in pins or metallic springs with the Shield layer of the backplane circuit board be connected.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Bereitstellung einer Vielzahl von lösbaren elektrischen Verbindungen einer Leiterplatte, bei der
  • - die Leiterplatte eine Vielzahl von Kontaktierungsflächen aufweist, die mit korrespondierenden, auf einem Träger an­ geordneten Kontaktierungsflächen zusammenwirken
  • - zwischen die Kontaktierungsflächen der Leiterplatte und die Kontaktierungsflächen des Trägers ein elastisches Kon­ taktiermedium eingebracht ist
  • - die Leiterplatte und die Anschlußleiterplatte durch eine Andruckeinrichtung zusammenpressbar sind
  • - der Träger an einem Baugruppenträger befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsflächen der Leiterplatte in einer zu der Hauptoberfläche der Leiterplatte im wesentlichen parallelen Ebene angeordnet sind.
1. Device for providing a variety of releasable electrical connections of a printed circuit board in which
  • - The printed circuit board has a plurality of contacting areas, which cooperate with corresponding, on a carrier on ordered contacting areas
  • - An elastic con tact medium is introduced between the contacting surfaces of the circuit board and the contacting surfaces of the carrier
  • - The circuit board and the connection circuit board can be pressed together by a pressure device
  • - The carrier is attached to a subrack, characterized in that the contacting surfaces of the circuit board are arranged in a plane substantially parallel to the main surface of the circuit board.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktiermedium durch ein anisotrop leitendes Elastomer gegeben ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the contacting medium through an anisotropically conductive elastomer given is. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktiermedium durch mit den Kontaktierungsflächen kor­ respondierende Federkontakte gegeben ist.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the contacting medium with the contacting surfaces kor responding spring contacts is given. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktiermedium durch entsprechend den Kontaktierungs­ flächen in einer Kunststoffmatrix angeordnete Metallknäuel ge­ geben ist.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the contacting medium according to the contacting Metal balls arranged in a plastic matrix give is. 5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Leiterplatte in einen Baugruppensteckplatz eines Bau­ gruppenträgers einführbar ist
  • - die Andruckeinrichtung mit dem Baugruppenträger fest ver­ bunden ist und
  • - der Träger in der Andruckeinrichtung beweglich gelagert ist.
5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
  • - The circuit board can be inserted into a module slot of a subrack
  • - The pressure device with the subrack is firmly connected and
  • - The carrier is movably mounted in the pressure device.
6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine federbelastete Andruckeinrichtung, die bei Einführen der Leiterplatte bis zur Endposition die Zusammenpressung der Leiterplatte und des Trägers bewirkt.6. Arrangement according to claim 5, marked by a spring-loaded pressure device, which when inserting the PCB to the end position the compression of the Printed circuit board and the carrier causes. 7. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Andruckeinrichtung, bei der eine Umlenkeinrichtung die Kraft bei Einführen der Leiterplatte in eine Kraft zum Zusam­ menpressen der Leiterplatte mit dem Träger umlenkt.7. Arrangement according to claim 5, marked by a pressure device, in which a deflection device Force when inserting the circuit board into a force for together presses the circuit board with the carrier. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Baugruppenträger eine im wesentlichen rechtwinklig zu der Leiterplatte ausgerichtete Rückwandleiterplatte aufweist und die Leiterplatte im vollständig eingeführten Zustand mit ih­ ren Kontaktierungsflächen durch die Ebene der Rückwandlei­ terplatte hindurchragt.8. Arrangement according to one of claims 5, 6 or 7, characterized in that the rack is essentially perpendicular to the Printed circuit board aligned backplane and the circuit board in the fully inserted state with ih contact surfaces through the level of the rear wall protrudes through the plate. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsflächen der Leiterplatte auf einem über die Standardabmessungen der Leiterplatte hinaus ragenden Fortsatz angeordnet sind.9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the contacting areas of the circuit board on a Standard dimensions of the PCB protruding extension are arranged. 10. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit einer zumindest teilweise flexiblen Leiter­ platte verbunden ist, über die elektrische Signale übertrag­ bar sind.10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that  the carrier with an at least partially flexible ladder plate is connected via the electrical signals transmission are cash. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Träger einen elektro-optischen Wandler bzw. einen op­ tisch-elektrischen Wandler zur Umsetzung von Signalen, die von der Leiterplatte abgegeben bzw. die ihr zugeführt sind, aufweist und
der Wandler mit einer optische Signale führenden Leitung ver­ bunden ist.11. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that
the carrier has an electro-optical converter or an optical optical converter for converting signals which are emitted from the printed circuit board or which are fed to it, and
the converter is connected to a line carrying optical signals. 12. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger und die Andruckeinrichtung zu einem Rückwandmodul zusammengefaßt sind, das eine Abschirmung gegen elektro-ma­ gnetische Felder aufweist.12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier and the pressure device to form a rear wall module are summarized that a shield against electro-ma has genetic fields. 13. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger durch eine Anschlußleiterplatte gegeben ist.13. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier is given by a connecting circuit board.
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