DE69432324T2 - Kartenpackung gemäss PCMCIA-Standard - Google Patents

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    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina

Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen Behälter für Speichermedien und Eingangs-/Ausgangsgeräte, und insbesondere betrifft sie eine Packung für gedruckte Schaltungen (PCB's), die den Standards genügt, die von PCMCIA, Jedic, Iso usw. für Peripheriegeräte gesetzt worden sind.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Geräte nach der gegenwärtigen Computertechnologie sind so klein, dass nur sehr wenig Platz für Speichergeräte wie beispielsweise Festplattenlaufwerke oder Eingangs-/Ausgangsgeräte vorhanden ist. Um die Kapazität und die Funktionstüchtigkeit von tragbaren Computern, Laptops oder anderen Typen von Computern zu erweitern, haben die Hersteller sogenannte Einsteckperipheriekarten in Form von gedruckten Schaltungen (PCB's) entworfen, die in einer äußeren Packung enthalten sind. Diese Geräte werden als „Peripheriegeräte im PCMCIA-Stil" bezeichnet.
  • Die PCMCIA-Stil-Geräte können verwendet werden, um Funktionen von Software, Permanentspeichern in Hardwaregeräten, oder anstelle von Festplattenlaufwerken durchzuführen. Die Karten können verwendet werden als Schnellspeicher, zum Betrieb von LAN-Netzwerken, Pager-Geräten und Faxmodems. Sie können verwendet werden in Zelltelefonen, in Proms, Eproms, E-E-Proms, RAM's, Sram's und Dram's. Kurz gesagt sind die Karten sehr unterschiedlich und auch kostengünstig.
  • Aufgrund der Myriaden von Verfahren zum Konstruieren der Schnittstelle einer Speicherkarte mit einem Computer haben die Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) und vergleichbare Organisationen bestimmte Standards für den Aufbau von Speicherkarten innerhalb ihrer Packungen geschaffen.
  • Verwendungsbeschränkungen erfordern, dass eine PCB innerhalb einer stabilen Packung zum Einschub in den PC versiegelt ist. Ein Problem bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik zum Befestigen der Karten in den metallischen Packungen besteht darin, dass Klebstoffe, Lösemittel und/oder Epoxidharze im Allgemeinen verwendet werden, um die zwei Hälften der Packung zusammenzuhalten. Da diese Verbindung die Adhäsion von zwei unterschiedlichen Metallen erfordert, können die Verfahren aus dem Stand der Technik zu funktionellen Problemen mit der Karte, und auch zu Fehlern in der Verbindung führen.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Konstruktionen aus dem Stand der Technik viele Komponenten verwenden, was zu größeren Herstellungskosten und zu einer höheren Wahrscheinlichkeit von Fehlern führt.
  • Baudouin und Weitere offenbaren in dem US Patent US-A-5 208 732 eine Speicherkarte mit einem in Abteilungen unterteilten Kunststoffinneren für das Aufnehmen von Halbleitergeräten. Das Kunststoffinnere ist zwischen zwei Metallhüllen in Sandwichform aufgenommen, die mittels Klebstoffen mit der inneren Kunststoffkammer verbunden sind.
  • Aufgaben, Kurzfassung und Vorteile der Efindung
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Packung für ein Peripheriegerät im PCMCIA-Stil vorzuschlagen, das den Standards von PCMCIA, Jedic und Iso genügt. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Packung vorzuschlagen, die wenige Komponenten enthält, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Packung für ein Peripheriegerät. Die Packung weist in erster Linie zwei gestanzte Metallhüllen auf (eine obere und eine untere Hüllenhälfte), jede mit einem Kunststoffrahmenelement. Die Hüllenhälften sind durch erstreckte Finger gesichert, die sich um den Kunststoffrahmen herumklammern. Dies schafft eine doppelte Metallschicht am Umfang des Rahmens.
  • Die zwei Hüllenhälften sind so angeordnet, dass sie die PCB einkapseln und in ihrer korrekten Position festhalten. Die zwei Hüllenhälften werden unter Verwendung von Ultraschallschweißen am Kunststoffrahmen oder durch Widerstandsschweißen an den Hüllen zusammengeschweißt. Der Rahmen ist so aufgebaut, dass er alle PCMCIA-Standards erfüllt, einschließlich, aber nicht begrenzt auf Polarisierschlüssel und Erdungspunkte.
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind die Folgenden:
    • 1. Die Verbindung der zwei Packungshälften kann ohne den Einsatz von Klebstoffen erreicht werden. Dies führt zu einer größeren Zuverlässigkeit der Speicherkarte.
    • 2. Sehr wenige Komponenten werden verwendet, wodurch sich die Herstellungskosten minimieren.
    • 3. Mehr Platz für die PCB ist innerhalb eines vorgegebenen Packungsvolumens erhältlich.
    • 4. Die vorliegende Erfindung schafft eine Speicherkartenpackung, die stabiler ist als die Packungen aus dem Stand der Technik.
    • 5. Das nach der vorliegenden Erfindung konstruierte Gerät bietet sich zu einem automatisierten Zusammenbau an.
    • 6. Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist sehr vielseitig und kann für gedruckte Schaltungen der Typen I, II, III und IV verwendet werden. Es wird angenommen, dass zukünftige Platinen-Designs ebenso mit der vorliegenden Erfindung kompatibel sein werden.
    • 7. Das Verfahren wird es einem Kartenhersteller erlauben, lediglich ähnliche Materialien, Kunststoff gegen Kunststoff, zu verbinden, da das Verbinden der unähnlichen Materialien, wie Kunststoff gegen Metall, von dem Packungshersteller vorgenommen wird.
    • 8. Das Aufbringen von nicht leitenden Schichten auf den zwei Hüllenhälften vor dem Stanzen erlaubt es der Packung, ein nicht leitendes Inneres zu haben.
    • 9. Der Aufbau erlaubt es der PCB, an ihrem Platz durch entgegengesetzte Kunststoffelemente (Stempel) in einer beliebigen Ebene innerhalb der Packung befestigt zu werden.
    • 10. Die PCB-Verbindung und/oder andere Eingangs-/Ausgangsgeräte können zwischen den Hüllenhälften eingeklemmt werden.
    • 11. Die Gesamtpackungsdicke kann durch eine sehr strenge Toleranz gesteuert werden.
    • 12. Die Packung schafft eine variable Erdungsanordnung längs der Länge der Verpackungsseiten.
  • Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann noch deutlicher werden im Hinblick auf die Beschreibung des besten, gegenwärtig bekannten Ausführungsmodus der Erfindung, wie er hier beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische explodierte Darstellung von Metallhüllen und Kunststoffrahmen der Packung der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Detaildarstellung des Kunststoffrahmens zeigend einen Energierichter, der mit dem Ultraschallschweißverfahren verwendet wird;
  • 3 ist eine explodierte Vorderansicht der Metallpackungshüllen und des Kunststoffrahmens;
  • 4 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Speicherkarte und einer Packung nach der vorliegenden Erfindung.
  • Beste Ausführungsform für die Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Packung 10 für ein Peripheriegerät im PCMCIA-Stil. Unter Bezugnahme auf die 1 kann erkannt werden, dass die Packung 10 in erster Linie eine obere Hülle 12, eine untere Hülle 14, ein oberes Rahmenelement 16 und ein unteres Rahmenelement 18 aufweist. Die Hüllen 12 und 14 werden aus gestanztem Metall gebildet, und die Rahmenelemente 16 und 18 sind gespritzter Kunststoff.
  • Obwohl das Material für die Hüllen aus gestanztem Metall gewählt ist, besteht keine Notwendigkeit, dass dieses so sein muss. Jedes steife Material ist hinreichend. Allerdings, wenn die Hülle aus einem leitfähigen Material ist, dient das der Reduzierung von EMI-, RF- und ESD-Problemen, was Faktoren sind, die man bei elektronischen Geräten zu minimieren sucht. Es sollte außerdem festgehalten werden, dass leitfähige Materialien nicht vollständig eliminiert werden können, da PCMCIA einen Erdungspunkt erfordert.
  • Die Hüllen 12 und 14 werden im Allgemeinen zueinander spiegelbildlich sein, müssen dieses aber nicht in bestimmten Anwendungen sein.
  • Eine optionale Hinzufügung zu der vorliegenden Erfindung ist es, das Innere der Hüllen 12 und 14 mit einer dünnen Schicht aus nicht leitfähigem Material zu beschichten. Dies erlaubt es dem fertiggestellten Produkt, eine leitfähige Außenseite mit einer nicht leitfähigen Innenseite zu haben, wodurch die Leitfähigkeit gegenüber der Innenseite der Packung isoliert wird.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ist ein unterer Energierichter 20 über etwa die Hälfte des Umfanges der oberen Oberfläche des unteren Kunststoffrahmenelements 18 erstreckt. Ein korrespondierendes Energierichterelement 22 erstreckt sich längs einer Hälfte der unteren Umfangsoberfläche des oberen Rahmenelements 16. Diese Energierichter 20 und 22 passen mit den korrespondierenden Rahmenoberflächen zusammen, um die Naht während des Ultraschallschweißprozesses zu bilden.
  • Ein Polarisierungsschlüssel 24 ist an einer Ecke des unteren Rahmen-elements 18 angeordnet. Der Polarisierungsschlüssel 24 definiert, wie das PCMCIA-Stil-Peripheriegerät mit dem Gerät, in dem es verwendet werden soll, zusammenpasst. Der Polarisierungsschlüssel ist für eine gegebene Verwendung durch PCMCIA definiert.
  • Um das Verbinden zu ermöglichen, werden die Ecken der Hüllen 12 und 14 umgebogen, um im Wesentlichen mit der Form der Rahmenelemente 16 und 18 übereinzustimmen. Zusätzlich sind Metallfinger 26 an jedem Ende der Hüllen 12 und 14 vorgesehen. Die Metallfinger 26 sind nach innen gekrümmt und in Kunststoffrahmenelementen 16 und 18 während des Spritzprozesses eingegossen. Die Finger können während des Verbindungsprozesses gesichert werden. Die freien Enden der Finger 26 können mit einer nicht linearen Form vorgesehen werden, um sie noch sicherer in die Kunststoffrahmenelemente 16 und 18 einbetten zu können.
  • In einer Ausführungsform sind die Enden der Finger 26 rautenförmig, um sicherzustellen, dass sie nach der Einbettung in den Kunststoff nicht wieder herausgezogen werden können.
  • Das Verfahren zum Einbetten der Finger 26 in die Kunststoffrahmenelemente 16 und 18 stellt sicher, dass dann, wenn die beiden Rahmenelemente verbunden werden, die zwei Hälften der Packung sicher aneinander befestigt werden. Die Hüllen 12 und 14 können um die Rahmenelemente 16 und 18 herumgeschlagen werden, was ebenfalls zur Verstärkung der Packung aufgrund der dann doppelten Schicht von Metall an dem Umfang beiträgt.
  • Die Herstellung von PCMCIA-Stil-Peripheriegeräten mit ihrer Packung wird wie folgt durchgeführt: Zunächst werden die oberen und unteren Hüllen 12 und 14 gestanzt. Die Hüllen 12 und 14 werden dann an die Rahmenelemente 16 und 18 angepasst. Das wird erreicht durch Spritzgießformen. Die Hüllen 12 und 14 werden in der Form angeordnet, wodurch sie sich selbst in ihrer Position sichern. Das Selbstsichern wird erreicht durch die Geometrie und die Dimensionen der Hüllen 12 und 14. Die Hüllen 12 und 14 werden leicht breiter als die Form gestanzt. Daher sind die Hüllen leicht vorgespannt, wenn sie in der Form platziert werden, und verbleiben in der korrekten Position während des Einspritzprozesses. Natürlich besteht kein Erfordernis, dass die Hüllen in der Form selbstsichernd sind. Jede Form von Sicherung ist hinreichend.
  • Der Kunststoffrahmenelemente 16 und 18 werden dann in die Form eingeschossen. Während die Kunststoffrahmen gegossen werden, werden die Metallfinger 26 an den Hüllen 12 und 14 in die Rahmenelemente 16 und 18 eingebettet, so dass eine Trennung der Hüllen 12 und 14 von den Rahmenelementen 16 und 18 nicht stattfinden kann. Das Endergebnis des Formprozesses besteht darin, dass die Hüllen 12 und 14 eine Metalloberfläche ausgesetzt an ihren Seiten besitzen, um einen Erdungspunkt 30 zu erzeugen, wenn sie verbunden werden. Noch weiter zum Inneren der Einheit sind die Kunststoffenergierichter 20 und 22 ebenso ausgesetzt, um das Verbinden zu erleichtern.
  • Ein Aspekt zur Verwendung eines Spritzgießverfahrens besteht darin, dass das Spritzgießen einen Auswurfstift 17 erfordert, der an den Rahmenelementen 16 und 18 vorgesehen werden kann. In der vorliegenden Erfindung wird der Auswurfstift 17 auch verwendet, um einen PCB 28 so zu positionieren, dass er in der Packung 10 verpackt werden kann. Die Stifte 17 schaffen eine Unterstützungsoberfläche für den PCB 28, der in jeder beliebigen Höhe justiert werden kann, die für eine bestimmte Anwendung gewünscht ist. Daher ist ein Element für den Einspritzprozess erforderlich, dass ein Schlüssel für die Positionierung des Boards in der Packung wird. Das Positionieren des PCB's wird daher leicht und zu geringfügigsten zusätzlichen Kosten erreicht.
  • Die Energierichter 20 und 22 werden dann an entgegengesetzten Kunststoffelementen ultraschallgeschweißt, so dass das obere Rahmenelement 16 permanent an das untere Rahmenelement 18 gebunden ist, wobei beide den PCB 28 einschließen.
  • Daher sind die Hüllen an den Rahmenelementen gesichert, welche ihrerseits miteinander zusammengeschweißt werden. Dies stellt sicher, dass die Speicherkartenpackung sehr zuverlässig und dauerhaft sein wird und dass die Packungshöhe gesteuert bleibt.
  • Es sollte festgehalten werden, dass angenommen wird, dass das Verbindungsverfahren zwischen den Hüllenelementen auch durch Widerstandsschweißen durchgeführt werden kann.
  • Eine weitere Option ist es, einen Schaum in das Innere der Packung einzuspritzen, der dort kristallisiert und als ein Isolator oder eine Wärmesenke wirkt.
  • Es sollte außerdem festgehalten werden, dass in der Praxis ein Kartenhersteller die beiden Hüllenhälften fertig zum Schweißen erhalten wird und dass er der Zulieferer der Boards wird. Da die Packung ein modulares Design besitzt, kann sie viele verschiedene Verbindungen aufnehmen.
  • Da der Packungshersteller eine sichere Verbindung von unähnlichen Materialien vornimmt, bei der die Metallhüllen mit dem Kunststoffrahmen verbunden werden, ist außerdem das Verbinden durch den Kartenhersteller ein einfacher Prozess, der lediglich das Verbinden von ähnlichen Materialien erfordert. Das heißt, Ultraschallschweißen von Kunststoff auf Kunststoff.
  • Die vorstehende Offenbarung ist nicht als begrenzend anzusehen. Die Fachleute werden leicht erkennen, dass eine Vielzahl von Modifikationen und Veränderungen des Gerätes vorgenommen werden können, während die Lehren der Erfindung eingehalten werden. Dementsprechend sollte die vorstehende Offenbarung lediglich durch die Grenzen und Begrenzungen der beigefügten Ansprüche begrenzt erscheinen.

Claims (13)

  1. Packung für ein Peripheriegerät mit: ersten und zweiten Kunststoffrahmenelementen (16, 18), die so angeordnet sind, dass sie miteinander an ihren Kanten verbunden werden können, wobei jedes Rahmenelement eine entsprechende Metallhülle (12, 14) besitzt, die an ihr befestigt ist, wobei die größere äußere Oberfläche der Metallhülle (12, 14) eine Ebene der Metallhülle definiert; dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhüllen gepresst sind, dass die Kunststoffrahmenelemente eine integrale Einheit mit den Hüllen (12, 14) bilden, dass die Kunststoffrahmenelemente (16, 18) um eine Peripherie der Metallhüllen herum formgespritzt sind und dass jedes Kunststoffrahmenelement (16, 18) sich über die Ebene ihrer entsprechenden Metallhülle (12, 14) hinaus erstreckt, so dass eine Kunststoffumfangsfläche freigelegt ist und die Verbindung der zwei Hüllen vereinfacht.
  2. Packung nach Anspruch 1, in welcher: die Kunststoffrahmenelemente einen Polarisierungsschlüssel (24) einschließen.
  3. Packung nach Anspruch 1 oder 2, in welcher: die Kunststoffrahmenelemente (16, 18) Energierichter (20) einschließen, um das Verbindungsverfahren zu vereinfachen.
  4. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: ein Erdungspunkt durch eine Metall-Metall-Verbindung der Hüllen (12, 14) geschaffen ist.
  5. Verpackung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Verbindung der zwei Hüllen (12, 14) durch Ultraschallschweißen erreicht wird.
  6. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Verbindung der zwei Hüllen (12, 14) durch Widerstandsschweißen erreicht wird.
  7. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Verbindung der zwei Hüllen (12, 14) mittels Klebstoffen erreicht wird.
  8. Verpackung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: das Innere der Hüllen (12, 14) mit einer dünnen Schicht von nichtleitfähigem Material beschichtet ist.
  9. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Peripherie der Metallhüllen (12, 14) von ihr ausgehende Vorsprünge, zum Verankern der Metallhüllen (12, 14) an jedem Rahmenelement (16, 18) einschließt.
  10. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Peripherie der Metallhüllen (12, 14) von ihr ausgehende Finger (26), zum Verankern der Metallhüllen (12, 14) an jedem Rahmenelement (16, 18) einschließt.
  11. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Peripherie der Metallhüllen (12, 14) in U-Form ausgebildet ist, um das Rahmenelement (16, 18) darin festzuhalten.
  12. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: die Packung eine gedruckte Schaltung umschließt.
  13. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher: das Rahmenelement (16, 18) sich in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung über die Ebene der Metallhülle (12, 14) hinauserstreckt.
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