DE10312515A1

DE10312515A1 - Steckverbinder zum elektrischen Verbinden einer planaren Struktur mit einer koaxialen Struktur

Info

Publication number: DE10312515A1
Application number: DE2003112515
Authority: DE
Inventors: Ulrich Mayer
Original assignee: IMS Connector Systems GmbH
Current assignee: IMS Connector Systems GmbH
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-07

Abstract

Steckverbinder zum elektrischen Verbinden einer planaren Struktur mit einer koaxialen Struktur, aufweisend einen planarstrukturseitigen Kontaktstift (10) zum Verbinden mit einer planaren Leiterbahn und einem koaxialstrukturseitigen Kontaktstift (30), der mit einer Koaxialleitung verbindbar und an den planaren Kontaktstift (10) elektrisch angeschlossen ist, wobei der koaxiale Kontaktstift (30) von einem ersten Isolierteil (40) fixiert ist, wobei der planare Kontaktstift (10) von einem zweiten Isolierteil (50) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder zum elektrischen Verbinden einer planaren Struktur mit einer koaxialen Struktur gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein solcher Steckverbinder ist beispielsweise aus dem deutschen Patent DE 195 40 616 C2 bekannt. Der in diesem Dokument beschriebene Steckverbinder verfügt über ein metallisches Gehäuse, in welchem zentrisch ein koaxialstrukturseitiger Kontaktstift sitzt und an den eine Koaxialleitung anschließbar ist. Dieser koaxialstrukturseitige Kontaktstift ragt durch ein Substrat und ist dort mit einem Streifenleiter in elektrischen Kontakt. Der Streifenleiter sitzt flächig auf dem Substrat auf und bildet mit diesem zusammen und dem metallischen Gehäuse des Steckverbinders einen planaren Wellenleiter. Der Streifenleiter, der im Winkel von 90° an den koaxialstrukturseitigen Kontaktstift angeschlossen ist, erlaubt eine elektrische Verbindung mit einer Leiterbahn auf einer Leitplatte.
Problematisch bei diesem bekannten Steckverbinder ist die Tatsache, dass der planare Wellenleiter in Form des Streifenleiters und des dazugehörenden Substrates sowie die Ausbildung des Gehäuses als masseseitiges Gegengewicht genau aufeinander abgestimmt werden muss, um optimale HF-Eingenschaften, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen sicherzustellen. Darüber hinaus ist die exakte Dimensionierung des Steifenleiters nicht unproblematisch. Schließlich ist bei diesem bekannten Steckverbinder der Streifenleiter und das Substrat auch an solchen Stellen vorgesehen, die eigentlich für die Funktionseigenschaften des Steckverbinders nicht notwendig sind. Damit wird unnötigerweise Material verbraucht.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe einen Steckverbinder zum elektrischen Verbinden einer planaren Struktur mit einer koaxialseitigen Struktur anzugeben, bei dem einerseits unterschiedliche Querschnittsstrukturen des planarstrukturseitigen Kontaktstifts erlaubt sind und andererseits eine bessere Kompatibilität bei der Auslegung der HF-Eigenschaften mit verschiedenen PCB-Materialien gewährleistet ist. Darüber hinaus soll sich der neue Steckverbinder durch einen verminderten Materialeinsatz auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen eines solchen Steckverbinders sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Steckverbinder zwei voneinander getrennt angeordnete Isolierteile aufweist. Ein erstes Isolierteil ist vorgesehen, um den koaxialstrukturseitigen Kontaktstift zu fixieren. Das zweite Isolierteil dient dazu, den planarsturkturseitigen Kontaktstift zu fixieren. Durch die Verwendung von zwei voneinander getrennten Isolierteilen ist es möglich, allein aufgrund der Materialwahl dieser beiden Isolierteile eine optimale HF-Anpassung an die notwendigen Erfordernisse zu gewährleisten.
Durch die unterschiedlichen Dimensionierungsmöglichkeiten beider Isolierteile ist es in einfacher Weise möglich, den unterschiedlich vorgegebenen HF-Anforderungen zu genügen. Hierfür kann beispielsweise das eine Isolierteil aus einem Kunststoff mit einer bestimmten Dielektrizitätskonstante und das zweite Isolierteil aus einem Kunststoff mit einer anderen Dielektrizitätskonstanten hergestellt sein. Es ist auch möglich, das eine Isolierteil aus Kunststoff und das andere z. B. aus Keramik zu gestalten. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass beide Isolierteil aus Keramik gebildet sind. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine hohe Temperatur des gesamten Steckverbinders gewährleistet.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder wird anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit mehreren Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders in Schnittdarstellung, rückwärtiger Draufsicht und drei perspektivischen Darstellung, und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders mit ähnlichen Ansichten.
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders nach der Erfindung in Schnittdarstellung, in Draufsicht von hinten und in drei unterschiedlichen perspektivischen Ansichten. Die Schnittdarstellung und rückwärtige Draufsicht sind im Maßstab 25:1 und die perspektivischen Darstellungen im Maßstab 10:1 dargestellt. Der dargestellte Steckverbinder ist insbesondere als HF-Steckverbinder und besonders bevorzugt als PCB-Steckverbinder bzw. SMD-Steckverbinder ausgeführt. Die Abkürzung PCB steht dabei für „Printed Circuit Board". Der in 1 dargestellte Steckverbinder ist deshalb besonders gut geeignet, auf Leiterplatten montiert zu werden.
Der Steckverbinder von 1 ist wie folgt aufgebaut.
Der in 1 dargestellte Steckverbinder verfügt über ein metallisches Gehäuse 20, welches auf seiner koaxialstrukturseitigen Anschlussseite ein zylinderförmiges Gehäuseteil 20a und auf der planarstrukturseitigen Anschlussseite einen quaderförmigen Gehäuseteil 20b aufweist. Beide Gehäuseteile 20a und 20b sind einstückig miteinander in Verbindung. Zentrisch zu dem Gehäuse 20 sitzt ein koaxialstrukturseitiger Kontaktstift 30, dessen vorderes freies Ende in den Hohlraum des zylinderförmigen Gehäuseteils 20a hineinragt. Der Kontaktstift 30 kann auch als Kontakttulpe ausgebildet sein. Der Kontaktstift 30 ist von einem Isolierring 40 fixiert. Hierfür steckt der Kontaktstift 30 in der Öffnung des Isolierrings 40. Der Isolierring 40 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine konstante Ringhöhe auf. In der Öffnung dieses Isolierrings 40 ist der Kontaktstift 30 bevorzugt klemmend gehalten. Der Isolierring 40 selbst wiederum ist klemmend in der Innenwandung des Gehäuses 20 festgelegt. Allerdings sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten des Isolierrings 40 möglich. Der Isolierring 40 kann beispielsweise am Gehäuse festgeklebt sein.
Der koaxialstrukturseitige Anschlussstift 30 ist an seinem, der koaxialstrukturseitigen Anschlussseite abgewandten Ende elektrisch mit einem Kontaktstift 10 in Verbindung, über welchen eine planare Leiterbahn 15 einer Leiterplatte kontaktiert werden kann. Die Leiterplatte ist in der Schnittdarstellung von 1 strichliert angedeutet.
Der planarstrukturseitige Kontaktstift 10 kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch als Flach- bzw. Streifenleiter ausgestaltet. Der planarstrukturseitige Kontaktstift 10 ist mit seiner Achse im rechten Winkel zur Achse des Kontaktstifts 30 angeordnet. Der Kontaktstift 30 ist als Rundstift ausgebildet.
Der Kontaktstift 10 und der Kontaktstift 30 können aus einem einstückigen Material beispielsweise durch drehende Bearbeitung hergestellt sein.
Um eine ausreichende Lagefixierung des Kontaktstifts 10 zu gewährleisten, ist zwischen der stirnseitigen Wandung, die der koaxialen Steckseite abgewandt ist, des Gehäuses 20 und dem Kontaktstift 10 ein zweites Isolierteil 50 angeordnet. Dieses zweite Isolierteil 50 weist einen Haltezapfen 52 auf, der in eine Öffnung des Gehäuses 20 ragt. Auf der gegenüberliegenden Seite diese Zapfens 52 ist in das zweite Isolierteil 50 eine Nut eingearbeitet, welche in der rückwärtigen perspektivischen Ansicht von 1 gut zu erkennen ist. Diese Nut trägt das Bezugszeichen 54.
Darüber hinaus ist in 1 gut zu erkennen, dass der Kontaktstift 10 im Bereich dieser Nut von einem ursprünglich verhältnismäßig breiten Querschnitt D auf einen kleineren Querschnitt d zurückspringt und als Anschlussfahne 12 über die Außenabmessungen des Gehäuses 20 herausragt. Der Bereich, in dem sich der Kontaktstift 10 verjüngt, ist mit dem Bezugszeichen 53 versehen.
Der planarsturkturseitige Kontaktstift 10 ist, wie in der Schnittdarstellung von 1 besonders deutlich zu erkennen, in einem Abstand A zu dem Isolierring 40 gehalten. Der Abstand ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von 1 etwa so groß gewählt, wie die Ringhöhe des Isolierrings 40.
Der Isolierring 40 und das Isolierteil 50, mit dem der Kontaktstift 10 fixiert ist, können aus Materialien mit gleichen Dielektrizitätskonstanten, aber auch aus Materialen mit unter schiedlichen Dielektrizitätskonstanten hergestellt sein. Die Wahl der Materialen und die geometrische Gestaltung des Isolierrings 40 (z. B. Ringhöhe) sind so gewählt, dass den geforderten HF-Eigenschaften des Steckverbinders gerecht wird. So kann insbesondere die Länge des Zapfens 52 und/oder diejenige Fläche, des Isolierteils 50, auf dem der Kontaktstift 10 aufliegt, so angepasst werden, dass die geforderten HF-Eigenschaften sicher erfüllt sind.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders ähnelt dem Ausführungsbeispiel von 1. Allerdings ist der Isolierring 40 jetzt so gestaltet, dass er einen Bereich mit größerer Ringhöhe aufweist. Dieser Bereich mit vergrößerter Ringhöhe befindet sich, wie die Schnittdarstellung von 2 zeigt, unterhalb des koaxialstrukturseitigen Kontaktstiftes 30 auf der der Kontaktfahne 12 des Kontaktstiftes 10 abgewandten Seite zwischen Kontaktstift 30 und Gehäuse 20.
Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel von 1 ist bei dem Steckverbinder von 2 oberhalb des Kontaktstiftes 30 wiederum der Isolierring 40 auf Abstand zum Kontaktstift 10 gehalten. Dieser Abstand ist erneut mit dem Bezugszeichen A markiert. Der verdickte Bereich des Isolierrings 40 ist mit dem Bezugszeichen 42 angegeben.

Claims

Steckverbinder zum elektrischen Verbinden einer planaren Struktur mit einer koaxialen Struktur, aufweisend einen planarstrukturseitigen Kontaktstift (10) zum Verbinden mit einer planaren Leiterbahn und einem koaxialstrukturseitigem Kontaktstift (30), der mit einer koaxialleitung verbindbar und an den planaren Kontaktstift (10) elektrisch angeschlossen ist, wobei der koaxiale Kontaktstift (30) von einem ersten Isolierteil (40) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der planare Kontaktstift (10) von einem zweiten Isolierteil (50) fixiert ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der planare Kontaktstift (10) ein Rund-, Flach- oder ein Streifenleiter ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der koaxialstrukturseitige Kontaktstift (30) ein Rundstift ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der planar strukturseitige Kontaktstift (10) und der koaxialstrukturseitige Kontaktstift (30) einstückig ausgebildet ist, wobei sich der planarstrukturseitige Kontaktstiftteil mindestens annähernd rechtwinklig vom koaxialstrukturseitigen Kontaktstiftteil wegerstreckt.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolierteil (40) als Isolierring ausgebildet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (40) eine konstante Ringhöhe aufweist, die so bemessen ist, dass sich der planare Kontaktstift (10) und der Isolierring (40) auf Abstand befinden.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (40) Bereiche mit unterschiedlicher Ringhöhe aufweist und diese Bereiche so festgelegt sind, dass sich der planarstrukturseitige Kontaktstift (10) und der Isolierring (40) zumindest teilweise auf Abstand befinden.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der planarstrukturseitige Kontaktstift (10) mit einer Anschlussfahne (12) aus den äußeren Abmessungen des Gehäuses (20) des Steckverbinders herausragt.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Isolierteil (50) zwischen dem plararstrukturseitigen Kontaktstift (10) und einer stirnseitigen Wandung des Gehäuses (20) des Steckverbinders angeordnet ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Isolierteil (50) einen Steckbolzen (52) aufweist, welcher in eine Öffnung (22) des Gehäuses (20) des Steckverbinders eingesetzt ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Isolierteil (50) eine Nut (54) aufweist, in welcher der planarseitige Kontaktstift (10) liegt.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolierteil (40) und das zweite Isolierteil (50) aus Materialien mit gleicher Dielektrizitätskonstante gebildet sind.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolierteil (40) und das zweite Isolierteil (50) aus Materialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten gebildet sind.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das erste Isolierteil (40) und/oder zwei-te Isolierteil (50) Kunststoff oder Keramik vorgesehen ist.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der planarstrukturseitige Kontaktstift (10) in Richtung seine Anschlussfahne (12) verjüngt.
Steckverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Bereich, bei dem der planarstrukturseitige Kontaktstift (10) von einem breiteren auf einen dünneren Querschnitt oder Bereich übergeht, auf Höhe des zweiten Iso-lierteils (50) angeordnet ist.
Verwendung des Steckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche als HF-Steckverbinder.
Verwendung des Steckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche als SMD-Bauteil.
Verwendung des Steckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche als PCB-Bauteil.