Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Verbinder mit null oder geringer Einsteckkraft zum
Verbinden einer gedruckten Leiterplatte mit einer weiteren.
Speziell bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen
Verbinder mit null Einsteckkraft, der größere Dichten
erbringt und der eine größere Biegung der Verbinderkontakte
zuläßt.
Stand der Technik
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Es gibt zahlreiche Arten elektrischer Verbinder im Stand
der Technik zum Herstellen elektrischer Verbindungen mit
leitenden Bändern, die entlang gegenüberliegenden Seiten an
dem langgestreckten Rand einer gedruckten Leiterplatte
verteilt sind. Eine solche Art wird als Verbinder mit "null
Einsteckkraft" bezeichnet, der es ermöglicht, daß eine
gedruckte Leiterplatte in den Verbinder ohne nennenswerte
Einsteckkraft eingesetzt wird. Die Platte wird somit in den
Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung
ohne irgendwelchen Druck und eine potentiell schädliche
Reibkraft gegen die empfindlichen elektrischen Kontakte an
den gegenüberliegenden Seiten des Randes der Leiterplatte
eingesetzt. Beispiele dieser Arten von Verbindern sind in
US-A-3 701 071, 3 902 303, 3 848 952 und 4 575 172 gezeigt.
Obgleich durch diese Verbinder nach dem Stand der Technik
Verbinder mit geringer Einsteckkraft für gedruckte
Leiterplatten geschaffen sind, sind sie mit Mängeln versehen.
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Ein Problem ist die begrenzte Leistenbiegung, die diese
Verbinder zulassen. Diese Verbinder nach dem Stand der
Technik verwenden typischerweise C- oder U-förmige
Kontakte,
die von einem mittigen Befestigungspunkt abgestützt
sind. In Abhängigkeit von der Stelle des
Befestigungsanschlusses hat der eine oder der andere oder jeder der
beiden Kontaktarme eine verkürzte Leistenlänge. Diese
verkürzte Leistenlänge begrenzt den Bereich, in dem sich der
Kontakt ohne eine plastische Verformung des Kontaktes
verbiegen kann. Da zahlreiche Leiterplatten durch den Gebrauch
durchgebogen sind oder werden, beschränkt die begrenzte
durch einen derartigen Verbinder zugelassene Biegung die
Nutzanwendung des Verbinders bei einigen erheblich
durchgebogenen Leiterplatten.
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Ein weiteres Problem bei den Verbindern nach dem Stand der
Technik ist die begrenzte Dichte der elektrischen
Verbindungen, die die Verbinder zwischen den Leiterplatten,
die sie verbinden, aufnehmen können. C- oder U-förmige
Kontakte erfassen die Leiterplatte notwendigerweise an zwei
Seiten. Dies bedeutet, daß ein Kontakt, d.h. eine
elektrische Verbindung, einen bestimmten Betrag des Kontakt
stellenraums auf beiden Seiten der Leiterplatte einnimmt.
Da die benachbarten Kontaktstellen durch einen durch
technologische Zwänge gegebenen bestimmten Minimumabstand
getrennt sein müssen, können C- oder U-förmige Verbinder
keine größere Dichte als der Minimumabstand erreichen, der
zwischen den Kontakten auf einer Seite der Leiterplatte
erlaubt ist.
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Die vorliegende Erfindung ist wie in den Ansprüchen
beansprucht.
Aufgaben der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Verbinder mit null oder geringer Einsteckkraft zu schaffen,
der Leiterplatten aufnehmen kann, die in einem Ausmaß
durchgebogen sind, das von einem C- oder U-förmigen
Verbinder
mit null Einsteckkraft nicht ohne weiteres oder
angemessen aufgenommen würde.
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Die vorliegende Erfindung ist ein Verbinder mit geringer
Einsteckkraft der Art zum Verbinden einer ersten
Leiterplatte mit einer zweiten Leiterplatte, wobei die erste
Leiterplatte einen Plattenrand, eine erste und eine zweite
gegenüberliegende Plattenfläche, die an den Plattenrand
angrenzen, und zumindest einen Plattenkontakt entweder auf
der ersten oder der zweiten der gegenüberliegenden
Plattenflächen besitzt und der Verbinder in Kombination ein
Gehaüse umfaßt mit einer Abstandseinrichtung zur Aufrecht
erhaltung zumindest eines ersten und eines zweiten
Kontaktraums im Gehäuse, wobei die Abstandseinrichtung einen
Leiterplattenhohlraum besitzt, der von einer ersten
Hohlraumseite und einer gegenüberliegenden zweiten
Hohlraumseite begrenzt ist, einen ersten Kontakt, der in dem ersten
Kontaktraum angeordnet ist und nur einen ersten Kontaktarm
für einen Eingriff mit der ersten Seite der Leiterplatte
und eine erste Einrichtung zum Abstützen des ersten
Kontaktarms im Plattenhohlraum angrenzend an die erste
Hohlraumseite aufweist, und einen zweiten Kontakt, der in dem
zweiten Kontaktraum angeordnet ist und nur einen zweiten
Kontaktarm für einen Eingriff mit der zweiten Seite der
Leiterplatte und eine zweite Einrichtung zum Abstützen des
zweiten Kontaktarms im Plattenhohlraum angrenzend an die
zweite Hohlraumseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die erste vorkragende Leiste quer über die Breite des
ersten, von den Seiten des ersten Gehäusehohlraums
begrenzten Gehäusehohlraums über eine erste, von der
Verbindung der Leiste mit einer Anschlußstützbasis definierte
Strecke erstreckt und sich die weiteste Länge der ersten
Leiste zu einer der Gehäusehohlraumseiten hin erstrecken
kann, und sich die zweite vorkragende Leiste quer über die
Breite des zweiten, von den Seiten des zweiten
Gehäusehohlraums begrenzten Gehäusehohlraums über eine zweite, von der
Verbindung der Leiste mit einer Anschlußstützbasis
definierte
Strecke erstreckt und sich die weiteste Länge der
zweiten Leiste zu einer der Gehäusehohlraumseiten hin
erstrecken kann, so daß die Summe der ersten Strecke und der
zweiten Strecke größer ist als ein Abstand zwischen
gegenüberliegenden Hohlraumwänden beider Hohlräume.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist in der beigefügten Zeichnung gezeigt
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der bevorzugten
Ausführungsform des elektrischen Verbinders in einer
Verwendung zur Verbindung mit einer gedruckten Leiterplatte,
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des elektrischen
Verbinders nach Fig. 1, vorgenommen nach der Linie 2-2 der
Fig. 1, unter Veranschaulichung der rechten Kontaktleiste
in ihrem freien Zustand in dem bevorzugten elektrischen
Verbinder, und
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Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des neuartigen
elektrischen Verbinders nach Fig. 1, vorgenommen nach der Linie
3-3 der Fig. 1, unter Veranschaulichung des linken Kontakt
arms in seinem freien Zustand in dem bevorzugten
elektrischen Verbinder.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Mit Blick zunächst auf Fig. 1 der Zeichnung wird die
bevorzugte Ausführungsform des allgemein mit 10 bezeichneten
elektrischen Verbinders zum Verbinden einer allgemein mit
12 bezeichneten herkömmlichen gedruckten Leiterplatte mit
einer (nicht gezeigten) Basisleiterplatte verwendet, an der
der Verbinder 10 angebracht ist. Der elektrische Verbinder
10 ist geeignet für eine Verbindung einer einzigen
gedruckten Leiterplatte 12 oder einer Mehrzahl von zwei oder
mehr solchen gedruckten Leiterplatten mit einer
Basisleiterplatte.
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Der elektrische Verbinder 10 weist ein langgestrecktes
Gehäuse 14 auf, das von einem geeigneten isolierenden
thermoplastischen Kunststoff gebildet ist und ein Paar
langgestreckter, voneinander beabstandeter glatter
Zugangshohlräume 16, 18 auf der Zugangsseite 20 einer langgestreckten
Basis 22 im Gehäuse 14 besitzt. Vier aufrechte
Leiterplattenhaltepfosten 24, 26, 28, 30 ragen von der
Zugangsseite 20 nach außen. Zwei der Pfosten 24, 28 befinden sich
an den gegenüberliegenden Enden des ersten Zugangshohlraums
16, und die anderen beiden 26, 30 befinden sich an den
gegenüberliegenden Enden des zweiten Zugangshohlraums 18.
Jeder der Pfosten 24, 26, 28, 30 weist eine einstückig
geformte elastische bzw. federnde Plattenklinke 32, 34, 36
38 auf, die am oberen Ende des jeweiligen Pfostens 24, 26,
28 30 gebildet ist. Die Plattenklinken 32, 34, 36, 38
halten elastisch eine gedruckte Leiterplatte in einer
Montagekontaktposition zwischen zugehörigen Paaren der
Pfosten 24, 28 und 26, 30.
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Im einzelnen hat jede Klinke z.B. 36 eine langgestreckte
verjüngte Oberfläche 40, die an ihrem freien Ende gegenüber
der Zugangsseite 20 der langgestreckten Basis 22 gebildet
ist. Die verjüngte Fläche 40 ist bei Berührung mit einem
der gegenüberliegenden Seitenränder 42, 44 der gedruckten
Leiterplatte 12 nach außen biegbar. Die verjüngte Fläche 40
endet in einem verdickten Abschnitt 41, der an einen sich
über die Länge des Pfostens 28 erstreckenden
Plattenrandhalteraum 44 anstößt. Wenn die gedruckte Leiterplatte 12 in
den Plattenrandhalteräumen 44, 46 montiert ist, die in dem
Paar gegenüberliegender Pfosten 28, 24 gebildet sind,
kehren die zugehörigen elastischen Klinken 36, 32 in ihre
nichtausgelenkte Position zurück, um die gedruckte
Leiterplatte 12 in ihrer in den Figuren 2 und 3 strichpunktiert
gezeigten Montagekontaktposition zu halten.
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Zurückkommend auf Fig. 1 weist jeder Zugangshohlraum z.B.
16 mehrere im allgemeinen parallele, voneinander
beabstandete, quer ausgerichtete Kontaktschlitze 46, 48 auf,
die im wesentlichen auf ihrer gesamten Länge angeordnet
sind. Verbinderfederkontakte 50, 52 sind im Schlitz 48 bzw.
46 angeordnet. Ggf. kann der im zweiten Schlitz 48
angeordnete rechte Federkontakt 50 elektrisch
kurzgeschlossen sein mit dem im benachbarten ersten Schlitz 46
angeordneten linken Federkontakt 52. Dieses kann dadurch
erreicht werden, daß die benachbarten Federkontakte 50, 52
in den Schlitzen 48, 46 als einheitliche Bereiche eines
einzigen elektrisch leitenden Metallstreifens gebildet
sind, dessen Verbindungsbereich (nicht gezeigt) entlang der
Montagefläche 54 der langgestreckten Basis gegenüber der
Zugangsseite 20 der Basis 22 verlaufen würde. Statt dessen
können die Federkontakte 50, 52 elektrisch voneinander
durch Isolierungsscheiben 56, 58, 60 zwischen den Kontakten
50, 52 und die Schlitze 48, 46 im Gehäuse bildend isoliert
sein. Jeder der Schlitze z.B. 48, der von benachbarten
Scheiben 58, 60 gebildet ist, umfaßt eine Schrägschulter
61, eine langgestreckte schräge Einsteckwand 62, einen
Bodenrand 64, eine schräge Schulter 66 nach innen und eine
vertikal vorstehende abgeflachte Anschlagwand 68 zwischen
der schrägen Wand 62 und der schrägen Schulter 66.
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Mit Blick nun auf Fig. 2 ist dort der rechte Federkontakt
50 im zweiten Kontaktschlitz 48 der Fig. 1 angeordnet
gezeigt. In Fig. 3 ist der linke Federkontakt 52 im ersten
Kontaktschlitz 46 der Fig. 1 angeordnet gezeigt. Die
Kontakte 50, 52 sind einstückig stanzgeformt aus geeigneten
elastischen elektrisch leitenden Metallwerkstoffen,
vorzugsweise aus einer Kupferlegierung wie etwa einem Streifen
von Berylliumkupferphosphorbronze oder einem anderen
geeigneten Material mit einer Dicke von etwa 0,003 (0,012 Zoll)
Die Kontakte 50, 52 sind zu einem großen Teil Spiegelbilder
voneinander und somit gilt die Beschreibung des einen
insoweit auch für den anderen mit den unten beschriebenen
Ausnahmen.
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Der rechte Federkontakt 50 nach Fig. 2 z.B. hat eine quer
verlaufende Stützbasis 70, die sich über die Breite des
zweiten Kontaktschlitzes 48 angrenzend an den Bodenrand 64
der langgestreckten Basis 22 erstreckt. Ein erster und ein
zweiter Gehäuseverriegelungsarm 72, 74 erstreckt sich vom
jeweils gegenüberliegenden Ende 76, 78 der Stützbasis 70 zu
den gegenüberliegenden schrägen Schultern 66, 61. Eine
vorkragende Kontaktleiste 80 geht von einer Verbindung 82 mit
der Stützbasis 70 zwischen den Verriegelungsarmen 72, 74,
aber angrenzend an den ersten bzw. linken Kontaktarm 72,
aus. Die vorkragende Leiste 80 erstreckt sich von der
Verbindung 82 parallel zur Stützbasis 70 zum rechten
Verriegelungsarm 74. Eine Kontaktleiste 84 verläuft senkrecht
von der vorkragenden Leiste 80 angrenzend an den rechten
Verriegelungsarm 74, und ein schräger Kontaktarm 86
erstreckt sich vom Ende der Kontaktleiste 84 entgegen der
vorkragenden Leiste 80 zum linken Verriegelungsarm 72 mit
einem spitzen Winkel zur Kontaktleiste 84. Die
Kontaktleiste 84 verschmälert sich im Querschnitt von dem
breiteren Verbindungsabschnitt mit der vorkragenden Leiste
80 zum Verbindungsabschnitt mit dem einheitlich schmaleren
Kontaktarm 86.
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Auf einer Seite der Stützbasis 70 gegenüber der
vorkragenden Leiste 80 erstreckt sich ein erster
Plattenkontakt bzw. Ansatz 90 senkrecht von der Basis 70 am rechten
Ende 92 der Basis 70. Ein wahlweiser zweiter Plattenkontakt
bzw. Ansatz 94 kann ebenfalls von der Stützbasis 70
parallel zum ersten Plattenkontakt 90 verlaufen. Die
Plattenkontakte 90, 94 bewirken eine elektrische und
mechanische Verbindung mit einer gedruckten Leiterbasisplatte
(nicht gezeigt) bei Anbringung und Verlötung mit der
Basisplatte in dem Fachmann allgemein bekannter Weise.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, hat der linke Kontakt 52 die
identische spiegelbildliche Ausbildung mit einer Ausnahme.
Anstatt eines geneigten und schmalen Kontaktarms 86 wie in
Fig. 2 hat der linke Kontakt 52 einen verdickten Kontakt
88, der im wesentlichen senkrecht zur Kontaktleiste 84
verläuft.
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Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 2 hat der erste
Zugangs- bzw. Montagehohlraum 16 eine tiefe Verengung 96 zum
Einstecken des kontakttragenden Endes 98 der gedruckten
Leiterplatte 12. Die Verengung 96 ist auf der rechten Seite
von einem ersten ebenen Seitenrand 100 begrenzt, der sich
zu der schrägen Einsteckwand 62 der zweiten
Isolierungsscheibe 58 hin erstreckt und an diese anschließt, und auf
der linken Seite durch einen zweiten ebenen Seitenrand 102,
der sich zu der Anschlagwand 68 hin erstreckt und senkrecht
an diese anschließt. Ein abgerundeter Verengungsboden 104
verbindet den ersten und den zweiten Seitenrand 100, 102
miteinander. Die gegenüberliegenden ebenen Ränder 100, 102
verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Stützbasis 70 des
rechten Kontakts 50.
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Eine Verstärkungswand 106 erstreckt sich senkrecht zur
Scheibe 58 zur starren Verbindung der Scheibe 58 mit der
anschließenden Scheibe 60, wie in Fig. 1 gezeigt. Außerdem
durchsetzen eingeformte Ausnehmungen 108, 110 den Bodenrand
64 der Scheibe 58 zur Minimierung des Materials, das zur
Bildung der Scheibe 58 notwendig ist, und zwar unter
Aufrechterhaltung einer ausreichenden Festigkeit im Körper
der Scheibe 58.
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Außerdem verlaufen auch Verriegelungsrampen 112, 114
senkrecht von der Oberfläche der Scheibe 58, um, wie es
ebenfalls in Fig. 1 gezeigt ist, benachbarte Scheiben 58, 60
miteinander zu verbinden. Die Verriegelungsrampen 112, 114
vermitteln dem Verbinder 10 und den Scheiben z.B. 58
Festigkeit und Starrheit, wobei sie gleichzeitig auch
Verriegelungsflächen
116, 118 für Verriegelungsgegenhaken 120
und 122 an den Verriegelungsarmen 72, 74 darbieten. Die
inneren geneigten Rampenf lächen 128, 129 an den Rampen 112,
114 drücken die Verriegelungsgegenarme 72, 74 jeweils nach
innen, um den Kontakt 50 im Zugangshohlraum 16 zu
zentrieren, wobei gleichzeitig der Kontakt 50 für den
Eingriff mit der (nicht gezeigten) Leiterbasisplatte
druckbeaufschlagt wird.
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Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, ist der Aufbau jedes
Kontakts 50, 52 der gleiche. Daher wird das kontakttragende
Ende 98 einer Leiterplatte 12 im Verbinder 10 dadurch
montiert, daß das kontakttragende Ende 98 in die tiefe
Verengung 96 mit einem spitzen Winkel zu den parallelen Ebenen
der ebenen Seitenränder 100, 106 der Verengung 96 zwischen
einen Montagespalt 130 zwischen dem schmalen Kontaktarm 86
und dem verdickten Kontaktarm 88 am rechten bzw.
benachbarten linken Kontakt 50, 52 eingesteckt wird. Der
Montagespalt 130 ist an seinem engsten Punkt wesentlich weiter als
die Breite des Einsteckrandes 132 der Platte 12. Die Platte
12 wird dann in der Verengung 96 in Position gedreht, so
daß, wie strichpunktiert gezeigt, die gegenüberliegenden
Seiten 140, 142 der Platte 12 parallel zu den
gegenüberliegenden Seitenrändern 100, 102 der Verengung 96
verlaufen.
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Bei einer derartigen Montage in der Verengung 96 wird der
schmale Kontaktarm 86 etwas zum rechten Verriegelungsarm 74
hin gebogen. Gleichzeitig wird der verdickte Kontaktarm 88
an einem benachbarten Kontakt 52, wie strichpunktiert in
Fig. 2 gezeigt, zum linken Verriegelungsarm 72 hin gebogen.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung
liegt die größere Kontaktbiegefähigkeit der Kontaktbereiche
des Federkontakts in der außermittigen Abstützung der
vorkragenden Leisten, die im Resultat erheblich verlängert
werden können. Außerdem kann, da der einseitige Kontakt nur
mit einer Seite der Platte in Eingriff kommt, anstatt mit
beiden Seiten der Platte, wie es bei herkömmlichen C- und
U-förmigen Kontakten der Fall ist, der kleinste Abstand
zwischen den Kontakten um bis zu 50% reduziert werden,
während der gleiche Minimumabstand zwischen Kontaktstellen
auf jeder Seite der Platte beibehalten wird.
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Auf diese Weise ist ein neuer und verbesserter elektrischer
Verbinder mit null bzw. niedriger Einsteckkraft zur
Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer effektiven
und zuverlässigen hohen Kontaktkraf t mit einer gedruckten
Leiterplatte mit der Fähigkeit einer größeren
Leistenbiegung und der Nutzung der vorhandenen
Plattenabgriffdichten für Verbinder mit einfacher und doppelter Dichte
geschaffen. Eine einfache Dichte nutzt Kontaktstellen auf
nur einer Seite der Platte. Eine doppelte Dichte nutzt
Stellen auf beiden Seiten der Platte. Vierfache Dichten
werden erreicht durch Nutzung von Stellen auf beiden Seiten
der Platte, wobei jede solche Stelle einen gesonderten
einseitigen Kontakt mit zusammengelegten Beabstandung
kontaktiert, die durch die einseitigen Kontaktarme
ermöglicht wird.
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Ersichtlich sind zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen
der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren
möglich. Zum Beispiel kann die genaue Form der Federkontakte
54, 73 so abgewandelt werden, daß die gewünschten
Federund Kontaktcharakteristika erreicht werden. Es versteht
sich somit, daß innerhalb des Rahmens der anliegenden
Ansprüche die Erfindung auf andere Weise als oben im
einzelnen beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.