DE69526783T2

DE69526783T2 - Abgeschirmtes leiterplatten-verbindermodul

Info

Publication number: DE69526783T2
Application number: DE69526783T
Authority: DE
Inventors: Timothy Lemke
Original assignee: Berg Electronics Manufacturing BV
Current assignee: Berg Electronics Manufacturing BV
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2015-02-16
Also published as: EP0745279B1; US5745349A; US6081431A; TW402161U; EP0745279A1; DE69526783D1; JPH09509285A; WO1995022181A1; EP0745279A4; JP2005285784A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft abgeschirmte Module zum gegenseitigen Verbinden gedruckter Leiterplatten. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein Modul zum Abschirmen von Erweiterungsplatten in Datenverarbeitungssystemen.

Hintergrund

Die meiste Computerverarbeitung wird durch Elektronik ausgeführt, die auf gedruckten Leiterplatten (PCB) vorgesehen ist, die in einem Chassis angebracht sind. Insbesondere besitzen im wesentlichen alle Personalcomputer eine Haupt-PCB, die die Elektronik (z. B. integrierte Schaltkreise (IC)) enthält, die zum Ausführen der allgemeinen Verarbeitungsfunktionen des Computers verwendet wird. Diese PCB wird häufig als "Motherboard" bezeichnet. Wenn eine aufgewertete Elektronik für ein bestimmtes Datenverarbeitungssystem zur Verfügung steht oder wenn ein zusätzlicher Speicher oder eine zusätzliche Verarbeitung erwünscht ist, kann eine Erweiterungsplatte, die häufig als "Daughterboard" bezeichnet wird, an das Motherboard angeschlossen werden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist es üblich, ein Motherboard 6 vorzusehen, das als eine Rückebene zum Anbringen zusätzlicher Platten dient, so daß die zusätzlichen Platten mit dem Motherboard elektrisch verbunden sind. Es wurden typischerweise rechtwinklige Verbinder 7 und 8 verwendet, um die Erweiterungsplatten 4 orthogonal über die Verbinder 9 bzw. 10 mit dem Motherboard 6 zu verbinden, wie durch die Strich-Punkt-Linien in Fig. 1 gezeigt ist.
In bezug auf das in Fig. 1 gezeigte karthesische Koordinatensystem x, y, z sind die Erweiterungsplatten 4 mit ihrer Ebene parallel zur y-z-Ebene angeordnet und sind in x-Richtung zueinander versetzt. Das Motherboard 6 ist parallel zur x-z-Ebene angeordnet.
Die Elektronikindustrie hat jahrelang, angetrieben insbesondere durch den Datenverarbeitungsmarkt, danach gestrebt, die Größe, die Kosten und die Komplexität von Datenverarbeitungskomponenten zu vermindern. Um die Gesamtgröße des Gehäuses, das die PCBs in einem Datenverarbeitungssystem aufnimmt, zu vermindern, ist es erwünscht, die PCBs parallel zu stapeln an Stelle der in Fig. 1 gezeigten rechtwinkligen Anordnung. Verbindungsbaueinheiten, um die PCBs in einer gestapelten Konfiguration untereinander zu verbinden, sind im US-Patent Nr. 5.176.526 vom 5. Januar 1993, das an Hillbish u. a. erteilt wurde, mit dem Titel "Shielded Stacking Electrical Connector Assembly" offenbart.
Typischerweise sind einige der elektrischen Komponenten auf den PCBs abgeschirmt, um elektromagnetische Störungen (EMI), die durch andere elektrische Komponenten verursacht werden, zu vermindern. Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 5.014.160 vom 7. Mai 1991, das an McCoy erteilt wurde, mit dem Titel "EMI/RFI Shielding Method and Apparatus" eine Vorrichtung, um lediglich ausgewählte Abschnitte einer gedruckten Leiterplatte abzuschirmen. Es ist jedoch nicht praktisch oder machbar gewesen, die gesamte PCB abzuschirmen. Deswegen ist das Chassis, das das Motherboard und die Erweiterungsplatten aufnimmt, an seiner inneren Oberfläche mit einer Abschirmung versehen worden, um Effekte von intern erzeugter EMI zu verhindern. Leider kann das Gehäuse und die teilweise PCB-Abschirmung nicht die EMI-Effekte leiterplattenweise vermindern, ohne jede PCB separat abzuschirmen.
Die schnelle Elektronik, die typischerweise mit Erweiterungskarten ausgerüstet ist, erzeugt eine bedeutende Wärmeenergie. Überschüssige Wärme kann jedoch die elektronischen Komponenten beschädigen und allgemein einen Ausfall des Datenverarbeitungssystems bewirken. Aus diesem Grund sind Gehäuse häufig vergrößert, damit Wärmeenergie abgeführt werden kann oder die Installation eines Innengebläses möglich wird, um die Elektronik zu kühlen. Bei Anwendungen, bei denen es erwünscht ist, die Elektronik auf einer einzelnen PCB abzuschirmen, ist es häufig notwendig, ein Kühlsystem für die PCB zu konstruieren. Die obenbeschriebene Konfiguration mit gestapelten PCBs erhöht die Notwendigkeit der Kühlung, da die erzeugte Wärmeenergie zwischen benachbarten PCBs eingeschlossen sein kann.
Eine Lösung des Kühlproblems bestand darin, metallische Kühlkörper in der Abschirmung zu konstruieren und ein Gebläse zu verwenden, um zu helfen, die Wärmeenergie von der Elektronik über die Kühlkörper im Gehäuse abzuführen. Metallische Kühlkörper sind jedoch relativ schwer und teuer. Da außerdem ein Innengebläse erforderlich ist, kann die Größe des Gehäuses nicht vermindert werden.
Eine weitere Lösung, die durch Aavid Engineering, Inc. eingeführt wurde, besteht darin, ein flüssiges Kühlmittel, wie etwa Fluronert, in einem Kunststoffbehälter vorzusehen, der auf der Oberseite der ICs angeordnet ist. Gemäß dieser Technik wird das flüssige Kühlmittel durch die von den ICs erzeugte Wärmeenergie bis zum Sieden erwärmt. Eine Reihe von Rohren, die von den ICs weg führen, erstrecken sich von dem Kunststoffbehälter aus, so daß das erwärmte Kühlmittel im gasförmigen Zustand die Wärme abgeben und sich abkühlen kann. Wenn es abgekühlt ist, kehrt das Kühlmittel wieder in seinen flüssigen Zustand zurück und wird durch eine weitere Reihe von Rohren zum Kunststoffbehälter zurückgeführt, wodurch der Chip auf einer annehmbaren Temperatur gehalten wird. Der Vorteil dieser Technik besteht darin, daß kein Gebläse erforderlich ist, wobei die Gehäusegröße vermindert werden kann. Es gibt jedoch bei dieser Technik verschiedene Nachteile. Diese Technik benötigt z. B. eine spezielle Konstruktion für jeden IC, die außerdem von der Konfiguration der PCBs in einem gegebenen Gehäuse abhängen kann. Deswegen ist ihre Implementierung und die Konstruktion kompliziert und ihre Kosten sind wie bei metallischen Kühlkörpern relativ hoch.
Pin-Gate-Array- (PGA) Verbinder werden gewöhnlich verwendet, um die Erweiterungskarten über Verbinder ohne Einsetzkraft, die als "ZIFs" (zero-insertion-force) bekannt sind, oder Verbinder mit geringer Einsetzkraft, die als "LIFs" (low-insertion-force) bekannt sind, senkrecht mit dem Motherboard zu verbinden. Es gibt jedoch mehrere Nachteile, die mit dem Anschluß der Erweiterungskarten unter Verwendung von PGAs verbunden sind. Zum Beispiel erfordert die in Fig. 1 gezeigte senkrechte Ausrichtung die Verwendung eines vergrößerten Gehäuses. Außerdem sind ZIFs und LIFs etwas kompliziert und relativ teuer. Das Einsetzen einer Erweiterungskarte unter Verwendung von PGAs ist häufig schwierig, da die Buchsen des Motherboards möglicherweise nicht leicht erreichbar sind und die Stiftverbinder auf der PCB-Erweiterungskarte keine Einsteckführung aufweisen. Deswegen kann das Einsetzen der Erweiterungskarte bei Verwendung von PGAs ein gezieltes Probieren erfordern, bis die Verbinder richtig zusammengefügt sind.
Außerdem bieten PGAs im wesentlichen keinen Schutz für die Verbinderstifte. Deswegen können die Stifte leicht beschädigt werden oder vor dem Einsetzen brechen, wodurch die Notwendigkeit zum Ersetzen der gesamten Erweiterungsplatte einschließlich Elektronik entsteht.
Es gibt einen Bedarf an einem abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermodul und einer Technik zum Abschirmen einzelner PCBs, die in einer gestapelten Konfiguration mit einem Motherboard verbunden werden sollen. Solche abgeschirmte Module gewährleisten eine geeignete Wärmeabführung und ein einfaches Einsetzen und Herausziehen. Das Verbindermodul sollte jedoch eine Verminderung der Größe des Gehäuses im Vergleich zu gegenwärtigen Konstruktionen, bei denen ein internes Gehäusegebläse vorgesehen werden muß, ermöglichen. Außerdem sollte das Verbindermodul einen einfachen Aufbau besitzen, um die Kosten und die Komplexität der Implementierung zu vermindern.
US-A-4.628.412 beschreibt ein Gehäuse zum Abschirmen einer gedruckten Leiterplatte. Das Gehäuse enthält einen leitfähigen Rahmen und eine Abdeckung, die abnehmbar am Rahmen angebracht ist.
US-A-5.099.396 beschreibt ebenfalls ein Gehäuse zum Abschirmen einer gedruckten Leiterplatte, das in ähnlicher Weise einen Behälter und eine abnehmbare Abdeckung enthält.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein abgeschirmtes Modul geschaffen, das eine Leiterplatte mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche umfaßt, wobei die Leiterplatte Elektronik und wenigstens einen Einsteckverbinder, der an der vorderen Oberfläche befestigt ist oder sich von dieser erstreckt und mit einem komplementären Verbinder einer weiteren Leiterplatte, die wenigstens eine Oberfläche besitzt, die zu der vorderen oder der hinteren Oberfläche der Leiterplatte parallel ist, lösbar verbunden werden kann, besitzt;
einen leitenden Rahmen, der mit der vorderen Oberfläche der Leiterplatte mechanisch gekoppelt ist, um die Elektronik zwischen dem Rahmen und der Leiterplatte im wesentlichen zu umschließen und den oder jeden Verbinder unabgedeckt zu lassen, und
eine leitende Abdeckung, die entweder mit der hinteren Oberfläche oder mit dem leitenden Rahmen mechanisch gekoppelt ist, um die hintere Oberfläche im wesentlichen abzudecken, wobei der leitende Rahmen zusammen mit der leitenden Abdeckung so beschaffen ist, daß er die Leiterplatte vor elektromagnetischen Störungen vollständig abschirmt, während der leitende Rahmen die vordere Oberfläche der Leiterplatte im wesentlichen abschirmt.
Der leitende Rahmen kann eine entsprechende Öffnung für den oder jeden Verbinder, der sich von der vorderen Oberfläche der Leiterplatte erstreckt, besitzen, so daß der oder jeder Verbinder durch die entsprechende Öffnung verläuft und nicht durch den leitenden Rahmen eingeschlossen ist. Die oder jede Öffnung besitzt vorzugsweise eine Tiefe, die ausreicht, um den entsprechenden Verbinder einsteckbar zu führen, so daß er mit einem entsprechenden passenden Verbinder der anderen Leiterplatte zusammenpaßt.
In einer bevorzugten Ausführungsform schafft der leitende Rahmen außerdem eine Angabe der Polarität der Elektronik, wenn die Leiterplatte mit dem leitenden Rahmen mechanisch gekoppelt ist. Ein Wärmeübertragungsmedium kann zwischen dem leitenden Rahmen und der Elektronik angeordnet sein, um Wärmeenergie, die von der Elektronik erzeugt wird, an den leitenden Rahmen zu übertragen.
Das Modul gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit der anderen Leiterplatte, die ein Motherboard sein kann, lösbar verbunden sein, so daß die Leiterplatten zueinander parallel sind. Ein Abstandshaltermittel kann funktional mit dem leitenden Rahmen kombiniert sein, um die Leiterplatte von ihrer Verbindung mit der anderen Leiterplatte zu beabstanden.
Ein Aufnahmerahmen ist vorzugsweise an der anderen Platte oder am Motherboard befestigt, so daß die Leiterplatten durch Einstecken des Verbindermoduls in den Aufnahmerahmen verbunden werden. In einer stärker bevorzugten Ausführungsform ist ein Abstandshaltermittel an dem Aufnahmerahmen befestigt, um das Modul von seiner Verbindung mit der anderen Leiterplatte zu beabstanden oder um die Leiterplatten untereinander zu beabstanden.
In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren für die Montage eines abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermoduls, das die folgenden Schritte umfaßt:
Befestigen eines leitenden Rahmens an einer vorderen Oberfläche einer Leiterplatte, die mit einer weiteren Leiterplatte, die wenigstens eine zu der vorderen Oberfläche der Leiterplatte parallele Oberfläche besitzt, lösbar verbunden werden kann, wobei die Leiterplatte wenigstens einen Einsteckverbinder besitzt, der sich von der vorderen Oberfläche erstreckt, um mit einem komplementären Verbinder der anderen Leiterplatte lösbar verbunden zu werden, und wobei der leitende Rahmen wenigstens eine entsprechende Öffnung für den von der vorderen Oberfläche sich erstreckenden Verbinder besitzt, so daß der Verbinder nicht durch den leitenden Rahmen abgeschirmt ist, und
Abdecken einer hinteren Oberfläche der Leiterplatte mit einer leitenden Abdeckung, so daß der leitende Rahmen und die leitende Abdeckung in der Weise zusammenwirken, daß die Leiterplatte im wesentlichen vollständig vor elektromagnetischen Störungen abgeschirmt ist.
Die Leiterplatte ist vorzugsweise mit der anderen Leiterplatte, die einen oder mehrere zusammenpassende Verbinder besitzt, die mit dem Verbinder oder den Verbindern, die sich von der vorderen Oberfläche der Leiterplatte erstrecken, zusammengefügt werden können, verbunden. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt ferner vorzugsweise die Schritte des Befestigens eines Aufnahmerahmens an der anderen Platte oder am Motherboard und des Verbindens des abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermoduls mit dem Motherboard, indem das Verbindermodul in den Aufnahmerahmen eingesteckt wird. Wenn das zuvor erwähnte Abstandshaltermittel funktional mit dem Aufnahmerahmen und dem leitenden Rahmen kombiniert ist, kann es betätigt werden, um die Verbindung zwischen den Leiterplatten zu verriegeln und um das abgeschirmte Leiterplatten-Verbindermodul aus dem Motherboard herauszuziehen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden und ihre zahlreichen Aufgaben und Vorteile werden deutlich durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung der Erfindung, die in Verbindung mit der folgenden Zeichnung erfolgt, in der:
Fig. 1 eine Explosionsansicht einer Verbindung des senkrechten Typs zwischen einem Motherboard und einer Erweiterungsplatte zeigt;
Fig. 2 eine Abdeckung, eine Leiterplatte und einen Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Ansicht der vorderen Oberfläche eines montierten abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Modul der gedruckten Leiterplatte, das mit einem Motherboard mit einem Aufnahmerahmen und einem Auswurfgriff zusammengefügt ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5A eine Draufsicht des Auswurfgriffs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5B eine Seitenansicht des Auswurfgriffs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6A eine geschnittene Seitenansicht eines Nockenstabs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6B eine geschnittene Draufsicht eines Nockenstabs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine geschnittene Draufsicht eines Auswurfgriffs, der an zwei Nockenstäbe gekoppelt ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Rahmens zeigt, wobei ein Nockenstab mit dem Rahmen kombiniert sein kann,;
Fig. 9A eine Draufsicht eines Aufnahmerahmens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9B eine Seitenansicht eines Querschnitts des Aufnahmerahmens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 eine geschnittene Seitenansicht des abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermoduls, das mit einem Motherboard zusammengefügt ist, zeigt; und
Fig. 11 eine geschnittene Seitenansicht des abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermoduls, das aus einem Motherboard herausgezogen ist, zeigt.

Genaue Beschreibung der Erfindung

In den Figuren werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 2 zeigt einige der Hauptelemente des abgeschirmten Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Die hintere Oberfläche 103 einer gedruckten Leiterplatte 102, die ein oder mehrere (nicht gezeigte) Erweiterungschips oder ICs aufweist, ist dargestellt. Ein oder mehrere Verbinder 104 erstrecken sich von der vorderen ebenen Oberfläche der PCB 102. Ein elektrisch und thermisch leitfähiger Rahmen 100 ist so gebildet, daß die PCB 102 im inneren Abschnitt 105 des leitenden Rahmens 100 angenietet werden kann. Für den leitenden Rahmen 100 können metallische Werkstoffe, wie etwa Zink, Magnesium oder Aluminium-Druckgußmetalle, verwendet werden. Die Öffnungen 106 sind im leitenden Rahmen 100 in der Weise gebildet, daß dann, wenn der leitende Rahmen 100 mit der PCB 102 vernietet ist, die Verbinder 104 durch die Öffnungen 106 verlaufen können. Es sollte selbstverständlich sein, daß die Größe und die Anzahl der Öffnungen in Abhängigkeit vom Typ und von der Anzahl der Verbinder 106, die sich von der PCB 102 erstrecken, variieren können. Der Modulaufbau wird vorzugsweise durch eine Abdeckung 108 abgeschlossen, die mit der hinteren ebenen Oberfläche 103 der PCB 102 oder mit dem leitenden Rahmen 100 mechanisch gekoppelt sein kann. Die leitende Abdeckung 108 ist vorzugsweise ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, wie etwa rostfreier Stahl, hergestellt.
Die Montage der Komponenten des leitenden Rahmens 100 (der nachfolgend als "Modulrahmen" bezeichnet wird), der PCB 102 und der Abdeckung 108, die oben beschrieben wurden, ergibt ein abgeschirmtes Leiterplatten-Verbindermodul (das nachfolgend als das "Verbindermodul" bezeichnet wird). Fig. 3 stellt eine Ansicht der vorderen Oberfläche eines Verbindermoduls mit vier Verbindern 104 dar. In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind zwei 51-Pin-Miniaturverbinder und zwei 81-Pin-Miniaturverbinder gezeigt, die sich durch die Öffnungen 106 erstrecken, wobei sich eine Gesamtzahl von 264 Pinpositionen ergibt. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Anzahl oder den Typ der in der Figur gezeigten Verbinder beschränkt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Wände der Öffnungen 106 eine Höhe, die etwa gleich der Länge der Pins ist, um diese vor einer Beschädigung zu schützen. Wenn z. B. die Pins des Verbinders 104 beim versehentlichen Herunterfallen oder Aufschlagen einer PCB beschädigt werden, müßte die gesamte PCB ersetzt werden, selbst wenn die Elektronik der PCB nicht beschädigt wäre. Durch das Einschließen des Verbinders in die Rahmenöffnung gleicher Höhe kann eine Beschädigung an den Pins vermieden werden, wenn das Verbindermodul herunterfällt oder anderen zerstörerischen Kräften unterliegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Größe der Öffnungen 106 so vorgesehen, daß sie im wesentlichen dem vorgesehenen zusammenpassenden Verbinder, d. h. der Buchse, angepaßt ist, um ein leichtes Einsetzen des zusammenpassenden Verbinders zu ermöglichen. Auf diese Weise muß beim Verbinden der Erweiterungsplatte mit einem Motherboard lediglich die Öffnung auf den zusammenpassenden Verbinder ausgerichtet werden. Wenn die Öffnung zu groß ist oder keine Abschirmung vorgesehen ist, muß beim Verbinden der Erweiterungsplatte mit einem Motherboard versucht werden, die einzelnen Reihen und Spalten der Pins jedes Verbinders auf die einzelnen Reihen und Spalten der zusammenpassenden Buchse auszurichten. Wie oben beschrieben wurde, erfordert eine solche Ausrichtung häufig mehrere Versuche, bevor die Platten erfolgreich miteinander verbunden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Modulrahmen 100 so konfiguriert, daß die Polarität der Elektronik, die durch das Verbindermodul aufgenommen wird, gekennzeichnet wird. Zwei Ecken 110 des Rahmens 100 sind z. B. abgeschrägt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, um die Polarität des in dieser Figur gezeigten Verbindermoduls anzugeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Aufnahmerahmen an einem Motherboard angebracht, um die Einsteckführung des Verbindermoduls weiter zu verbessern. Fig. 4 stellt das Verbindermodul 101 dar, das mit einem Motherboard 6, an dessen Oberfläche ein Aufnahmerahmen 115 angebracht ist, verbunden ist. Wie in der Figur gezeigt ist, ist das Verbindermodul 101 in den Aufnahmerahmen 115 eingesteckt, damit es mit den Verbindern am Motherboard 6 zusammengefügt wird. Einzelheiten des Aufnahmerahmens 115 werden später geliefert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verbindermodul 101 am Motherboard 6 befestigt sein, wie in Fig. 4 gezeigt ist. In der in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist am Aufnahmerahmen 115 ein Auswurfgriff 112 befestigt. Es sollte selbstverständlich sein, daß der Auswurfgriff 112 durch eine Verbindung mit zwei Kanten 114 des Modulrahmens 100 direkt mit dem Verbindermodul 101 verbunden sein kann.
In Fig. 5A ist eine Draufsicht des Auswurfgriffs 112 gezeigt. Wie gezeigt ist, steht ein Griffansatz 120 am Auswurfgriff 112 über. Zwei Mitnehmerstäbe 121 und 122 sind an der Basis des Auswurfgriffs 112 befestigt. Die Mitnehmerstäbe 121 und 122 sind über eine Platte 123 mechanisch miteinander verbunden, die von einem Ende des Mitnehmerstabs 122 vorsteht und an ein Ende des Mitnehmerstabs 121 gekoppelt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mitnehmerstäbe 121 und 122 in ihrer Richtung zu einer Verschiebung zwischen ihren jeweiligen Mittelachsen parallel ausgerichtet. In Fig. 5B ist eine Seitenansicht des Auswurfgriffs 112 gezeigt.
Der Auswurfgriff 112 wird vorzugsweise verwendet, um das Verbindermodul von einem Motherboard zu beabstanden. Dementsprechend ist ein Nockenstab vorzugsweise mit dem Auswurfgriff verbunden, um die Beabstandung zu bewirken. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt eines Nockenstabs 124 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Nockenstab 124 besitzt vorzugsweise zwei Abstandsvorsprünge 130, die sich von der Seite des Nockenstabs 124 erstrecken. In Fig. 6B ist eine Draufsicht eines Querschnitts des Nockenstabs 124 gezeigt, wobei ersichtlich ist, daß die Abstandsvorsprünge 130 vom Nockenstab 124 vorstehen. Wie in Fig. 6A gezeigt ist, besitzen die Abstandsvorsprünge 130 einen dreieckigen Querschnitt, um die Beabstandungsbewegung zu ermöglichen. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, daß die Form der Abstandsvorsprünge 130 auf mehrere Arten modifiziert werden kann und trotzdem die nachfolgend beschriebene Beabstandung bewirkt. Obwohl in den Fig. 6A und 6B zwei Abstandsvorsprünge 130 gezeigt sind, sollte überdies ferner selbstverständlich sein, daß tatsächlich jede Anzahl von Abstandsvorsprüngen 130 an einem geeigneten Nockenstab 124 vorgesehen werden kann.
Der Nockenstab 124 besitzt außerdem Mitnehmerschlitze 126, durch die die Mitnehmerstangen 121 und 122 eingesetzt werden können, um den Auswurfgriff 112 mit dem Nockenstab 124 zu kombinieren. Wie in Fig. 6B gezeigt ist, besitzt der äußere Mitnehmerschlitz 126 vorzugsweise einen inneren Mitnehmerschlitz 127, in dem die Mitnehmerstange 122 aufgenommen wird.
In Fig. 7 ist eine Draufsicht des Auswurfgriffs 112, der mit zwei Nockenstäben 124 zusammengefügt ist, gezeigt. Die Mitnehmerstangen 121 und 122 sind in den äußeren Mitnehmerschlitz 126 der entsprechenden Nockenstäbe 124 eingesetzt, wie in der Figur gezeigt ist. Wie später beschrieben wird, ist der Auswurfgriff 112 in einer Verriegelungsstellung gezeigt, so daß lediglich die Mitnehmerstange 122 im inneren Mitnehmerschlitz 127 angeordnet ist.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer Kante 114 des Modulrahmens 100 (Fig. 4), wobei der Nockenstab 124 mit dem Modulrahmen 100 kombiniert werden kann. Zwei Rahmenkanten 114 sind vorzugsweise mit Nockenoberflächenöffnungen 132 versehen, wie in der Figur gezeigt ist. Somit ist jeder Nockenstab 124 mit dem Modulrahmen automatisch mechanisch kombiniert, wenn die Nockenoberflächenöffnungen 132 die Beabstandungsvorsprünge 130 des Nockenstabs 124 umschließen, wenn das Leiterplatten-Verbindermodul durch den Aufnahmerahmen mit dem Motherboard verbunden ist.
In Fig. 9A ist eine Draufsicht des Aufnahmerahmens 115 gezeigt. Wie in der Figur gezeigt ist, besitzt der Aufnahmerahmen 115 vorzugsweise Schlitze 134, in die Vorsprünge 128 des Nockenstabs 124 eingesetzt werden können. In einer Seitenansicht des Querschnitts des Aufnahmerahmens, die in Fig. 9B gezeigt ist, dienen Rippen 142 dazu, den Nockenstab im Aufnahmerahmen 115 aufzunehmen. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, können die Mitnehmerstangen 121 und 122 des Auswurfgriffs 112 durch die Öffnung 140 eingesetzt werden, indem der Griff 112 gespreizt wird und die Stangen durch die Öffnung 140 in den inneren Mitnehmerschlitz 127 eingesetzt werden. Deswegen ist der Rahmen vorzugsweise aus einem flexiblen Werkstoff, wie etwa Nylon, hergestellt. Um die Mitnehmerstangen 121 und 122 in den inneren Mitnehmerschlitz einzusetzen, kann die Nockenstange aus ihrer ursprünglichen Einsetzstellung seitlich verschoben werden. Wenn der Nockenstab seitlich versetzt und die Mitnehmerstangen in den inneren Mitnehmerschlitz eingesetzt sind, sind die Vorsprünge 128 des Nockenstabs nicht mehr auf die Schlitze 134 im Aufnahmerahmen ausgerichtet, wodurch der Nockenstab im Aufnahmerahmen verriegelt wird. Der Auswurfgriff 112 ist funktional mit den Nockenstäben 124 und dem Aufnahmerahmen 115 kombiniert, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Der Aufnahmerahmen 115 ist vorzugsweise am Motherboard durch Stifte, Schrauben, Klebstoff oder andere geeignete Mittel befestigt. Die Größe und Form des Aufnahmerahmens 115 ist derart, daß das zusammengefügte Verbindermodul mit dem Motherboard verbunden werden kann, indem das Verbindermodul in den Aufnahmerahmen eingesteckt wird. Somit muß lediglich das Verbindermodul 101 auf den Aufnahmerahmen 115 ausgerichtet werden, um eine zusammengefügte Erweiterungsplatte gemäß der Erfindung mit einem Motherboard zu verbinden. Es sollte selbstverständlich sein, daß die Verwendung des Aufnahmerahmens den Prozeß des Verbindens des Verbindermoduls mit dem Motherboard weiter vereinfacht, indem die Notwendigkeit eliminiert wird, die Öffnungen im Modulrahmen auf jeden entsprechenden zusammenpassenden Verbinder auf dem Motherboard auszurichten.
Zwei Ecken 138 (Fig. 9A) des Aufnahmerahmens 115 bilden vorzugsweise übereinstimmende oder zusammenpassende Ecken für einen Modulrahmen 100, der die Polaritätsangabe aufweist, die in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde. In der in Fig. 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind z. B. zwei Ecken 110 abgeschrägt. Dementsprechend sind, wie in Fig. 9 gezeigt ist, übereinstimmende Ecken 138 am Aufnahmerahmen 115 vorgesehen, so daß das Verbindermodul 101 dann, wenn es in den Aufnahmerahmen 115 eingesteckt wird, lediglich auf die eine in Fig. 10 gezeigte Art "paßt", wodurch sichergestellt ist, daß die Leiterplatten mit der korrekten Polarität zusammengefügt werden. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, daß die in Fig. 3 und 4 dargestellten Polaritätsanzeigen lediglich Anschauungszwecken dienen und die Erfindung deswegen nicht auf die in dieser Beschreibung gezeigten abgeschrägten Ecken beschränkt sein sollte. Zum Beispiel könnte entweder der Modulrahmen oder sowohl das Modul als auch die Aufnahmerahmen an einer Seite einen Überstand oder eine Ausnehmung aufweisen, um die Polarität der Elektronik im Verbindermodul anzugeben.
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform besitzt der Aufnahmerahmen 115 eine abgefaste Kante 144, die in Fig. 9 gezeigt ist. Die abgefaste Kante 144 vereinfacht den Prozeß des Einsetzens des Verbindermoduls in den Aufnahmerahmen 115 weiter, indem eine zusätzliche Einsetzführung geschaffen wird.
In der in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Auswurfgriff 112 am Aufnahmerahmen 115 angebracht und die Nockenstäbe sind an den inneren Rahmenwänden 143 befestigt (Fig. 9A und 9B), so daß die Nockenstäbe in Fig. 4 nicht sichtbar sind. Wenn das Modul 101 mit einem Motherboard 6 verbunden ist, ist es vorzuziehen, den Auswurfgriff 112 in eine Stellung zu bringen, die in dieser Beschreibung als Verriegelungsstellung bezeichnet wird. Diese Stellung des Auswurfgriffs 112 ist in Fig. 6 gezeigt, in der eine geschnittene Seitenansicht des mit einem Motherboard 6 zusammenfügten Verbindermoduls 101 gezeigt ist.
Um das Verbindermodul 101 aus dem Motherboard 6 herauszuziehen, wird der Griffüberstand 120 angehoben, um den Auswurfgriff 112 um die Mitnehmerschlitze 126 (Fig. 6A und 6B) zu schwenken. Wenn der Auswurfgriff 112 schwenkt, richten sich die Mitnehmerstangen 121 und 122 im verlängerten Mitnehmerschlitz 127 (Fig. 6) aus. Wenn sich die Mitnehmerstangen 121 und 122 im verlängerten Mitnehmerschlitz 127 eines entsprechenden Nockenstabs 124 ausrichten, wird der Nockenstab 124 gezwungen, sich gleitend zu bewegen, so daß seine Beabstandungsvorsprünge 130 eine ausreichende Kraft gegen die Nockenoberflächenöffnungen 132 des Modulrahmens 100, in denen sich die Beabstandungsvorsprünge 130 befinden, ausüben. Die resultierende Beabstandungsbewegung bewirkt, daß das Verbindermodul aus dem Motherboard herausgezogen wird. Fig. 11 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Verbindermoduls 101, das aus dem Motherboard 6 herausgezogen wird, nachdem der Auswurfgriff 112 angehoben wurde. Es sollte selbstverständlich sein, daß die Verwendung der Kombination aus Auswurfgriffs und Nockenstab gemäß der vorliegenden Erfindung ein einfaches Mittel schafft, um ein Verbindermodul aus einem Motherboard herauszuziehen, ohne die gedruckte Leiterplatte zu "schütteln", um sie vom Motherboard zu trennen, wodurch eine mögliche Beschädigung am Verbinder 104 vermieden wird.
In der bevorzugten Ausführungsform, bei der ein Aufnahmerahmen am Motherboard befestigt ist, sind ein oder mehrere Rahmenvorsprünge 136 vorgesehen, wie in Fig. 9A gezeigt ist. In ähnlicher Weise besitzt der in Fig. 5A gezeigte Auswurfgriff einen Verriegelungsvorsprung 119, so daß dann, wenn der Auswurfgriff 112 nach unten gezogen wird, damit er auf den Aufnahmerahmen 115 ausgerichtet ist, der Verriegelungsvorsprung 119 über den Rahmenvorsprung 136 gezogen wird, um den Auswurfgriff 112 am Anbringungsort zu verriegeln. Es sollte selbstverständlich sein, daß entweder die Rahmenvorsprünge 136 oder die Verriegelungsvorsprünge 119 oder beide abgerundet oder abgefast sein können, um zu ermöglichen, daß der Auswurfgriff 112 beim Anheben zwangsläufig entriegelt wird.
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform ist ein thermischer Lückenfüllwerkstoff eingesetzt, um alle Lücken zwischen der Elektronik auf der PCB und dem Rahmen sowie alle Lücken, die sich zwischen der äußeren Rahmenoberfläche und dem Motherboard bilden, auszufüllen. Solche Werkstoffe enthalten z. B. ein kommerziell verfügbares thermisch leitfähiges Elastomer mit einer durch Aluminiumoxid gefüllten Siliciumschicht. Ein thermisch leitfähiges Klebeband kann außerdem verwendet werden, um die oben genannten Lücken auszufüllen. Ein solches Band ist ebenfalls kommerziell verfügbar. Diese thermischen Lückenfüllwerkstoffe und Bänder schaffen einen thermischen Weg, dessen Leitfähigkeit das Vielfache der Leitfähigkeit von Luft beträgt. Somit kann Wärmeenergie, die durch die ICs erzeugt wird, in den Rahmen und auf das Motherboard, das im allgemeinen viel kühler ist, abgeleitet werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben und erläutert wurde, werden Fachmänner erkennen, daß Modifikationen und Änderungen ausgeführt werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung, die oben beschrieben wurden und in den folgenden Ansprüchen dargestellt sind, abzuweichen.

Claims

1. Abgeschirmtes Modul (101), das eine Leiterplatte (102) mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche (103) umfaßt, wobei die Leiterplatte Elektronik und wenigstens einen Einsteckverbinder (104), der an der vorderen Oberfläche befestigt ist oder sich von dieser erstreckt und mit einem komplementären Verbinder einer weiteren Leiterplatte (6), die wenigstens eine Oberfläche besitzt, die zu der vorderen oder der hinteren Oberfläche der Leiterplatte parallel ist, lösbar verbunden werden kann, besitzt;

einen leitenden Rahmen (100), der mit der vorderen Oberfläche der Leiterplatte mechanisch gekoppelt ist, um die Elektronik zwischen dem Rahmen und der Leiterplatte im wesentlichen zu umschließen und den oder jeden Verbinder (104) unabgedeckt zu lassen, und

eine leitende Abdeckung (108), die entweder mit der hinteren Oberfläche oder mit dem leitenden Rahmen mechanisch gekoppelt ist, um die hintere Oberfläche im wesentlichen abzudecken, wobei der leitende Rahmen zusammen mit der leitenden Abdeckung so beschaffen ist, daß er die Leiterplatte vor elektromagnetischen Störungen vollständig abschirmt, während der leitende Rahmen die vordere Oberfläche der Leiterplatte im wesentlichen abschirmt.

2. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 1, bei dem der leitende Rahmen (100) mechanisch so beschaffen ist (110), daß er eine Angabe der Polarität der Elektronik oder der Leiterplatte schafft, wenn die Leiterplatte mit ihm mechanisch gekoppelt ist.

3. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 1 oder 2 in Kombination mit der anderen Leiterplatte (6), die mit der Leiterplatte (102) des Moduls lösbar verbunden ist.

4. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 3, bei dem der leitende Rahmen (100) eine entsprechende Öffnung (106) für den oder jeden Verbinder (104) besitzt und der oder jeder Verbinder (104) durch eine entsprechende Öffnung (106) des leitenden Rahmens verläuft.

5. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 4, bei dem die oder jede Öffnung (106) eine Tiefe besitzt, die ausreicht, um den entsprechenden Verbinder einsteckbar zu führen, so daß er mit einem entsprechenden passenden Verbinder der anderen Leiterplatte zusammenpaßt.

6. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 3, 4 oder 5, das ferner umfaßt: ein Wärmeübertragungsmedium, das zwischen dem leitenden Rahmen und der Elektronik angeordnet ist, um Wärmeenergie, die von der Elektronik erzeugt wird, an den leitenden Rahmen zu übertragen.

7. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, das ferner umfaßt: ein Abstandshaltermittel (112, 124), das funktional mit dem leitenden Rahmen (100) kombiniert ist, um die Leiterplatte (102) von der anderen Leiterplatte zu beabstanden.

8. Abgeschirmtes Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 6, das ferner umfaßt: einen Aufnahmerahmen (115), der an der anderen Leiterplatte befestigt ist, so daß die Leiterplatten durch Einstecken des zusammengefügten abgeschirmten Moduls in den Aufnahmerahmen miteinander verbunden werden.

9. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 8, das ferner umfaßt: ein Abstandshaltermittel (112, 124), das funktional mit dem Aufnahmerahmen (115) kombiniert ist, um die Leiterplatte von der anderen Leiterplatte zu beabstanden oder um den Leiterrahmen von der anderen Leiterplatte zu beabstanden.

10. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 9, bei dem das Abstandshaltermittel umfaßt:

einen Auswurfgriff (112), der an wenigstens zwei Kanten des Aufnahmerahmens (115) angelenkt ist und eine Verriegelungsstellung besitzt, in der er auf die Kanten ausgerichtet ist; und

einen Nockenstab (124), der mit dem leitenden Rahmen (100), dem Aufnahmerahmen und dem Auswurfgriff mechanisch so kombiniert ist, daß er das abgeschirmte Modul von der anderen Leiterplatte beabstanden kann, wenn der Auswurfgriff aus der Verriegelungsstellung geschwenkt ist.

11. Abgeschirmtes Modul nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem der leitende Rahmen (100) eine Angabe der Polarität der Leiterplatte schafft, wenn die Leiterplatte mechanisch mit ihm gekoppelt ist, und der Aufnahmerahmen (115) eine Paßangabe schafft, so daß die Leiterplatte und das abgeschirmte Modul dann, wenn der Aufnahmerahmen (115) an der anderen Leiterplatte befestigt ist, mit der anderen Leiterplatte mit der korrekten Polarität verbunden werden können.

12. Verfahren für die Montage eines abgeschirmten Leiterplatten-Verbindermoduls, das die folgenden Schritte umfaßt:

Befestigen eines leitenden Rahmens (100) an einer vorderen Oberfläche einer Leiterplatte (102), die mit einer weiteren Leiterplatte (6), die wenigstens eine zu der vorderen Oberfläche der Leiterplatte parallele Oberfläche besitzt, lösbar verbunden werden kann, wobei die Leiterplatte wenigstens einen Einsteckverbinder (104) besitzt, der sich von der vorderen Oberfläche erstreckt, um mit einem komplementären Verbinder der anderen Leiterplatte lösbar verbunden zu werden, und wobei der leitende Rahmen wenigstens eine entsprechende Öffnung (106) für den von der vorderen Oberfläche sich erstreckenden Verbinder besitzt, so daß der Verbinder nicht durch den leitenden Rahmen abgeschirmt ist, und

Abdecken einer hinteren Oberfläche der Leiterplatte mit einer leitenden Abdeckung (108), so daß der leitende Rahmen und die leitende Abdeckung in der Weise zusammenwirken, daß die Leiterplatte im wesentlichen vollständig vor elektromagnetischen Störungen abgeschirmt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner den folgenden Schritt umfaßt: Verbinden der Leiterplatte (102) mit der anderen Leiterplatte (6), die einen oder mehrere zusammenpassende Verbinder besitzt, die mit dem Verbinder oder den Verbindern, die sich von der vorderen Oberfläche der Leiterplatte (102) erstrecken, zusammengefügt werden können.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Leiterplatte mit der anderen Leiterplatte so verbunden wird, daß die Leiterplatten zueinander parallel sind.

15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, bei dem der leitende Rahmen (100) ein Auswurfmittel besitzt, das mit ihm in der Weise gekoppelt ist, daß das Auswurfmittel um eine Achse des leitenden Rahmens (100) geschwenkt werden kann, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Verbinden des abgeschirmten Leiterplatten- Verbindermoduls mit der anderen Leiterplatte in Form eines Motherboards und

Befestigen des Auswurfmittels in einer Verriegelungsstellung.

16. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den folgenden Schritt umfaßt: Schwenken des Auswurfmittels aus der Verriegelungsstellung, um die Verbindung zu lösen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, das ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Befestigen eines Aufnahmerahmens (115) an der anderen Leiterplatte; und

Verbinden des abgeschirmten Leiterplatten- Verbindermoduls mit der anderen Platte, indem das abgeschirmte Leiterplatten-Verbindermodul in den Aufnahmerahmen (115) eingesteckt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Aufnahmerahmen (115) ein mit ihm gekoppeltes Abstandshaltermittel besitzt, das außerdem funktional mit dem leitenden Rahmen kombiniert ist, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfaßt: Betätigen des Abstandshaltermittels, um die Verbindung funktional zu verriegeln oder um das abgeschirmte Leiterplatten-Verbindermodul herauszuziehen.