DD262316A1 - Anordnung zum loesbaren, flaechenhaften kontaktieren - Google Patents

Abstract

Eine Anordnung zum loesbaren, flaechenhaften Kontaktieren elektrischer Leiter, insbesondere flach ausgefuehrter Leiter in Form von Leitbahnen auf starren oder flexiblen Traegersubstraten unter Verwendung von Kontaktmitteln mit einer grossen Anzahl leitender Vorspruenge ist erfindungsgemaess dadurch gekennzeichnet, dass an den zu kontaktierenden Leitern ein Abschnitt eines ersten und eines zweiten bandfoermigen, zumindest teilweise metallischen Drahtgeflechts dauerhaft, elektrisch leitend und flaechenhaft befestigt ist, von denen in an sich bekannter Weise das erste Drahtgeflecht eine Vielzahl hakenfoermiger Drahtenden und das zweite Drahtgeflecht eine entsprechende Vielzahl von Drahtschlaufen aufweist. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum lösbaren, flächenhaften Kontaktieren elektrischer Leiter in der Schwachstromtechnik und den unteren Bereichen der Niederspannungstechnik, insbesondere flacher Leiter, beispielsweise flexible Flachkabelleiter oder Leitbahnen auf Leiterplatten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Lösbare Verbindungen elektrischer Leiter werden in der Regel mittels unterschiedlicher Steckverbinder hergestellt. In Hinblick auf Leiterplatten für elektronische Baugruppen sind das Stecker-und Buchsenleisten, die mit Anschlußstiften in Bohrungen der Leiterplatte durch Löten befestigt sind. Mit dem vermehrten Einsatz von oberflächenmontierbaren Bauelementen erweisen sich bei diesen Steckverbindern die Notwendigkeit von Bohrungen in der Leiterplatte und ihre in bezug auf die oberflächenmontierbaren Bauelemente große Bauhöhe als nachteilig. In den meisten Fällen sind sie allein durch Schwallöten maschinell kontaktierbar, dessen Einsatz für einige thermisch empfindliche, oberflächenmontierbare Bauelemente ungünstig ist. Konstruktiv ungünstig und volumenaufwendig erweisen sich auch Steckverbinder beim Aufbau von Moduleinheiten entsprechend der Hierarchical Interconection Technology mit Mutter-, Tochter- und Kinderleiterplatten. Diese Mängel stehen dem Bestreben entgegen, durch die Oberflächen-Montage-Technologie sowohl die Herstellungskosten als auch das Volumen elektronischer Baugruppen zu verringern. Bekannt ist eine lösbare Kontaktverbindung für die Nachrichtentechnik, insbesondere für mit integrierten Schaltungen versehene Schaltungskarten, bei welcher jedes Kontaktstück auf seiner dem anderen Kontaktstück gegenüberliegenden Oberfläche mit einer großen Anzahl leitender Vorsprünge versehen ist. Die mit ihren Abmessungen im Mikrometerbereich liegenden Vorsprünge sind Pfeilspitzen- oder nadeiförmig ausgebildet, von dendritischer Struktur, elastisch verformbar und federnd. Die Vorsprünge sind vornehmlich aus Edelmetall und werden auf galvanischem Weg in einem Bad hergestellt, das eine geringere Metallionenkonzentration als üblich aufweist und das mit einer höheren Stromdichte als üblich betrieben wird, vgl. DE-AS 2816328; H 01 H-1/06.

Nachteilig bei dieser Lösung ist vor allem, daß in den Herstellungsprozeß von elektronischen Baugruppen ein zusätzlicher, unterschiedlicher technologischer Vorgang aufzunehmen ist. Das steht dem Bestreben zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses zwecks Kostensenkung entgegen. Hierbei sind nach dem Herstellen der Leitbahnstruktur auf fotolithographischem oder drucktechnischem Weg die Leiterplatten beziehungsweise die Leitungsenden mittels komplizierter galvanischer Verfahren unter genauem Einhalten technologischer Bedingungen und sich anschließenden Tempervorgängen mit den dendritischen Vorsprüngen zu versehen. Erst danach folgt das Bestücken mit den oberflächenmontierbaren Bauelementen durch vorläufiges Befestigen und Löten, wobei die geringe thermische Stabilität der dendritischen Vorsprünge bestimmte Lötverfahren, wie Schwallöten, ausschließt und bei anderen Lötverfahren zu Vorsichtsmaßnahmen zwingt, da sonst durch morphologische Umwandlungen an der dendritischen Struktur die ohnehin schon für das Verbinden von Leitern geringe Haftfestigkeit weiter sinkt. Bekannt sind aus der Textilindustrie flächenhafte Reißverschlüsse, die jeweils aus zwei Kunststoffdrahtgeflechten bestehen, von denen das eine aus dem Grundgelfecht hervorstehende hakenförmige Drahtenden und das andere hervorstehende Drahtschlaufen aufweist, vgl. DE-AS 1610459; A 44 B-19/00. Sie dienen im wesentlichen zum mechanischen Verschließen von Kleidungsstücken und sind durch Nähen, Kleben oder Schweißen an dem Grundmaterial befestigt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zum lösbaren, flächenhaften Kontaktieren zu treffen, mit der durch ein Reduzieren unterschiedlicher technologischer Schritte, durch Erhöhung der Packungsdichte und durch ein mögliches Prüfen einzelner, modulartiger Schaltungsteile die Kosten beim Herstellen elektronischer Baugruppen verringert werden.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise auch für das Kontaktieren von elektronischen Baugruppen die Prinzipien der Oberflächen-Montage-Technologie anzuwenden, wobei von Kontaktmitteln mit einer großen Anzahl leitender Vorsprünge in Form von Haken einerseits und Schlaufen andererseits auszugehen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an den zu kontaktierenden Leitern ein Abschnitt eines ersten und eines zweiten, bandförmigen, zumindest teilweise metallischen Drahtgeflechts dauerhaft, elektrisch leitend und flächenhaft befestigt ist, von denen in an sich bekannter Weise das erste Drahtgeflecht eine Vielzahl hakenförmiger Drahtenden und das zweite Drahtgeflecht eine entsprechende Vielzahl von Drahtschlaufen aufweist. Der metallische Anteil der Drahtgeflechte besteht aus Kontaktwerkstoff. Die beiden Drahtgeflechte weisen abwechselnd streifenförmige, elektrisch leitende und isolierende Bereiche auf. Die Abschnitte der beiden Drahtgeflechte sind durch Löten an den Leiterenden befestigt. In einer Variante sind die Abschnitte der beiden Drahtgeflechte durch Kleben mittels leitfähigem Kleber an den Leitern befestigt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung gelingt es, lösbare Verbindungen für elektronische Baugruppen zu schaffen, die an den Leiterplatten ebenso wie oberflächenmontierbare Bauelemente montierbar und ebenso flach wie diese sind. Darüber hinaus wird in einfacher Weise ein lösbarer Anschluß für Moduleinheiten auf Leiterplatten zur Verfugung gestellt, wodurch die Moduleinheiten gesondert prüfbar und austauschbar sind, ohne dadurch die verbesserte Packungsdichte wieder einzubüßen. Schließlich ist auch möglich, einzelne Bauelemente auf diese Weise lötfrei und lösbar auf Leiterplatten zu montieren und zu kontaktieren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: schematische Darstellung des Kontaktierens zweier Leiter,

Fig.2: Teil eines bandförmigen Drahtgewebes mit streifenförmigen Bereichen,

Fig.3: Trägersubstrat mit einem Abschnitt des Drahtgeflechts und

Fig. 4: Kontaktierung der Leiter auf zwei Trägersubstraten.

Die schematische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt zwei miteinander zu kontaktierende Leiter 1 in Form flacher Leitbahnen auf einem starren Trägersubstrat 2, beispielsweise einer Leiterplatte, und auf einem flexiblen Trägersubstrat 3 in Form einer biegsamen Folie.

Auf dem einen Leiter 1 ist ein Abschnitt eines ersten Drahtgeflechts 4 mit einer Vielzahl hakenförmiger Drahtenden 5 und auf dem anderen Leiter 1 ist ein Abschnitt eines zweiten Drahtgeflechtes 6 mit einer entsprechenden Vielzahl von Drahtschlaufen 7 befestigt.

Fig.2 zeigt eine Variante der bandförmigen Drahtgeflechte 4,6 mit streifenförmigen, elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Bereichen 8,9. Die elektrisch leitenden Bereiche 9 sind durch Punkte gekennzeichnet.

In Fig. 3 ist der Anschlußbereich eines starren Trägersubstrates 2 mit Leitern 1 in Form von Leitbahnen und Anschlußflächen dargestellt, über dessen Breite ein Abschnitt des ersten bandförmigen Drahtgeflechtes 4 mit streifenförmigen, elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Bereichen 8,9 befestigt ist.

Fig. 4 zeigt in schematischer Weise das Kontaktieren der Leiter 1 im Anschlußbereich zweier starrer Trägersubstrate 2. Über alle Leiter 1 der Anschlußbereiche ist jeweils ein Abschnitt des ersten bandförmigen Drahtgeflechts 4 mit streifenförmigen, elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Bereichen 8,9 und mit hakenförmigen Drahtenden 5 gemäß Fig.2 und Fig.3 befestigt.

Zwischen den beiden Trägersubstraten 2 befindet sich das flexible Trägersubstrat 3 mit einem Abschnitt des zweiten bandförmigen Drahtgeflechts 6 mit entsprechenden streifenförmigen, elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Bereichen 8,9 und mit Drahtschlaufen 7 gemäß Fig.2.

Das Herstellen der Anordnung zum lösbaren, flächenhaften Kontaktieren und deren Funktionsweise werden im folgenden beschrieben.

Vorteilhafterweise liegen das erste Drahtgeflecht 4 mit den hakenförmigen Drahtenden 5 und das zweite Drahtgeflecht 6 mit den Drahtschlaufen 7 als ein flaches, bandförmiges Halbzeug vor, von dem bedarfsweise Abschnitte in der erforderlichen Länge abgetrennt werden.

Die beiden metallischen Drahtgeflechte 4,6 bestehen aus Kontaktmaterial, wie es für die Schwachstromtechnik eingesetzt wird.

Die Abschnitte werden ebenso wie oberflächenmontierbare Bauelemente an den zum Kontaktieren bestimmten Stellen der Trägersubstrate 2,3 mit ihrem metallischen Grundgeflecht durch Löten, beispielsweise Ref lowlöten, an den Leitern 1 befestigt.

Das Kontaktieren und gegebenenfalls das Trennen der so vorbereiteten Leiter 1 geschieht durch Zusammendrücken beziehungsweise Auseinanderreißen wie bei dem an sich bekannten „Klettverschluß". Durch die Vielzahl der ineinandergreifenden und elektrisch parallel geschalteten hakenförmigen Drahtenden 5 und Drahtschlaufen 7 entsteht ein stabiler elektrischer Kontakt mit einem relativ geringen Kontaktübergangswiderstand, wobei jedes Kontaktieren und jedes Lösen mit einem sogenannten Selbstreinigungseffekt verbunden ist.

Auf diese Weise sind beispielsweise einzelne Leiter 1, diskrete Bauelemente, die Leiter 1 mehradriger Flachbandleitungen und Moduleinheiten an andere Leiter 1, beispielsweise Leitbahnen, kontaktierbar. Im folgenden wird die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung zum Kontaktieren der Leiter 1 im Anschlußbereich zweier starrer Trägersubstrate 2 beschrieben.

Vorteilhafterweise wird von bandförmigen Drahtgeflechten 4; 6 mit streifenförmigen, elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Bereichen 8; 9 ausgegangen, die in einem Abstand entsprechend dem Rastermaß der Leiter 1 im Anschlußbereich der beiden starren Trägersubstrate 2 angeordnet sind. Die elektrisch isolierenden Bereiche 8 sind dabei beispielsweise Drahtgeflechte 4; 6 aus einem polymeren Kunststoff, während die elektrisch leitenden Bereiche 9 Drahtgeflechte 4; 6 aus einem Kontaktwerkstoff sind, vgl. Fig. 2.

Beispielsweise werden von dem bandförmigen Halbzeug des Drahtgeflechtes 4 mit den hakenförmigen Drahtenden 5 Abschnitte in der erforderlichen Länge abgetrennt und derart im Anschlußbereich der beiden starren Trägersubstrate 2 befestigt, daß die elektrisch leitenden Bereiche 9 jeweils einen Leiter 1 abdecken und die elektrisch isolierenden Bereiche 8 jeweils zwischen zwei Leitern 1 angeordnet sind. Das Befestigen geschieht vorteilhafterweise durch Löten, beispielsweise Reflowlöten, so wie bei den oberflächenmontierbaren Bauelementen, vgl. Fig.3. Anwendbar sind aber auch weitere Befestigungsarten, wie Kleben mit leitfähigem Kleber, Ultraschallschweißen und ähnliches.

Von dem bandförmigen Halbzeug des Drahtgeflechtes 6 mit den Drahtschlaufen 7 wird ein weiterer Abschnitt in der erforderlichen Länge abgetrennt und auf dem flexiblen Trägersubstrat 3 in Form einer biegsamen Folie befestigt. Bei einer Ausführung des bandförmigen Drahtgeflechtes 6 mit einer ausreichenden Biegesteife ist das flexible Trägersubstrat 3 nicht erforderlich. Der Abschnitt des Drahtgeflechtes 6 mit den Drahtschlaufen 7 wird derart auf die Abschnitte des Drahtgeflechtes 4 mit den hakenförmigen Drahtenden 5 gedruckt, daß jeweils die elektrisch isolierenden Bereiche 8 und die elektrisch leitenden Bereiche 9 übereinanderliegen, wodurch eine stabile Kontaktierung der Leiter 1 mit einem relativ geringen Kontaktübergangswiderstand hergestellt ist, die durch ein Auseinanderreißen auf einfache Weise wieder lösbar ist, vgl. Fig. 4. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung beruht darin, daß bei elektronischen Baugruppen mit einem überwiegenden Anteil oberflächenmontierbarer Bauelemente auch für das Kontaktieren die Oberflächen-Montage-Technologie anwendbar ist und auf Steckverbinder mit ihrer vergleichsweise großen Bauhöhe und durchsteckbaren Anschlußstiften verzichtet werden kann. Das betrifftauch das Befestigen von Moduleinheiten auf Trägersubstraten 2; 3.

Claims (5)

1. Anordnung zum lösbaren, flächenhaften Kontaktieren elektrischer Leiter, insbesondere flach ausgeführter Leiter in Form von Leitbahnen auf starren beziehungsweise flexiblen Trägersubstraten unter Verwendung von Kontaktmitteln mit einer großen Anzahl leitender Vorsprünge, dadurch gekennzeichnet, daß an den zu kontaktierenden Leitern (1) ein Abschnitt eines ersten und eines zweiten bandförmigen, zumindest teilweise metallischen Drahtgeflechts (4; 6) dauerhaft, elektrisch leitend und flächenhaft befestigt ist, von denen in an sich bekannter Weise das erste Drahtgeflecht (4) eine Vielzahl hakenförmiger Drahtenden (5) und das zweite Drahtgeflecht (6) eine entsprechende Vielzahl von Drahtschlaufen (7) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Anteil der beiden Drahtgelfechte (4; 6) aus Kontaktwerkstoffen besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drahtgeflechte (4; 6) abwechselnd streifenförmige, elektrisch leitende und isolierende Bereiche (8; 9) aufweisen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der beiden Drahtgeflechte (4; 6) durch Löten an den Leitern (1.) befestigt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der beiden Drahtgeflechte (4; 6) durch Kleben mittels leitfähigem Kleber an den Leitern (1) befestigt sind.