-
Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbinder der Art, die geeignet ist, sich
durch eine gedruckte Leiterplatte hindurch zu erstrecken und mit Schaltkreisen an der unteren
Oberfläche einer solchen Platte verbunden zu werden.
-
Die Technologie der Oberflächenmontage (SMT) hat sich derart entwickelt, daß gedruckte
Leiterplatten verwendet werden, an deren Oberflächen Schaltkreise aufgedruckt oder in einer
leitfähigen Folie eingeätzt sind, um Schaltkreisbahnen zu definieren, die sich zu und von
Komponenten und Verbindern erstrecken, die an der Oberfläche der Platte montiert sind und
die zu der und von der Platte führen. Die SMT hat zu einer weit verbreiteten Packungstechnik
für eine Vielzahl von Anwendungen geführt, die elektronische Geräte für Endverbraucher
einer Art einschließen, die eine Packung mit hoher Dichte erfordern. Bei der SMT werden
Komponenten und Verbinder an der Oberfläche der Platte mit einer Lötpaste montiert, die
entweder auf die Kontakte des Verbinders oder auf die Platte selbst aufgebracht wird, wobei
ein geeignetes Flußmittel angewendet wird und wobei die Lötstelle erhitzt und veranlaßt wird,
zu fließen, um wirksam Kontakte von Verbindem und Komponenten an Schaltkreise an der
Plattenoberfläche anzulöten. Das US-Patent 4,917,614 offenbart einen solchen
SMT-Verbinder. SMT steht im Gegensatz zu früher entwickelten Techniken, bei denen gedruckte
Leiterplatten Löcher enthielten, wobei Verbinder und Komponenten, die Kontakte mit Stiften
haben, in solche Löcher eingepaßt wurden, wobei ein Anlöten an der gedruckten Leiterplatte
entweder an der Unterseite oder innerhalb der Löcher mittels eines geeigneten Löt-Flußmittels
erfolgte. Typischerweise sind die Kontakte von Komponenten und Verbindern mit einem
Zinnmaterial oder einem Zinn-Blei-Material beschichtet, das mit der Verwendung der
Lötpasten
kompatibel ist und/oder von selbst in die Lötstelle hinein oder aus dieser heraus fließen
kann.
-
Bei gewissen Anwendungen und Vorrichtungen für Endverbraucher, wie beispielsweise
Kameras, Videorekorder und dgl., werden das Gewicht und das Volumen wichtig, und die
Gesamthöhe und das Gesamtvolumen einer installierten Komponente und/oder eines
Verbinders und/oder einer gedruckten Leiterplatte können kritisch werden.
-
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Verbinder zur
Verwendung mit einer gedruckten Leiterplatte zu schaffen, der eine Verwendung der SMT
mit einer verminderten Höhe und einem vermindertem Volumen des Verbinders und der
gedruckten Leiterplatte für eine verbesserte Packung gestattet. Es ist ein weiteres Ziel, einen
elektrischen Verbinder zu schaffen, der ein Gehäuse und Kontakte hat, die so orientiert sind,
daß sie den Abstand von Mitte zu Mitte maximieren, und die zur gleichen Zeit das Anlöten
solcher Kontakte an konventionell ausgebildete Leiterbahnen an gedruckten Leiterplatten
erleichtern.
-
Gemäß einem ihrer Aspekte besteht die vorliegende Erfindung in einem elektrischen
Verbinder, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
-
Gemäß einem anderen ihrer Aspekte besteht die vorliegende Erfindung in einem an der
Oberfläche montierten elektrischen Verbinder und einer Leiterplatte in Kombination, wie in
Anspruch 4 definiert.
-
Der Gegenstand der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 4 ist offenbart in "Research
Disclosure", Nr.269, September 1986, Havant GB, Seite 516; Anonym "26902 Moldable Stackable
Surface Mount Connector".
-
Hier wird ein elektrischer Verbinder offenbart, der ein Kunststoffgehäuse hat, das in sich
elektrische Kontakte enthält, wobei das Gehäuse und die Kontakte eine Gestalt haben, daß sie
durch eine Öffnung in einer gedruckten Leiterplatte passen und sich oberhalb und unterhalb
der oberen und unteren Oberflächen der Platte erstrecken. Die Kontakte weisen erste
Abschnitte auf, die senkrecht zu der Oberfläche der Platte orientiert und geeignet sind, mit den
Kontakten eines anzufügenden Verbinders eine Verbindung herzustellen, sowie zweite
Abschnitte, die sich im wesentlichen in einer Ebene parallel zu derjenigen der gedruckten
Leiterplatte erstrecken, mit oberen Oberflächen, die Leiterbahnen berühren, die von der
unteren Oberfläche der Platte getragen werden. Auf diese Weise wird die Gesamthöhe der
Platte und des Verbinders um die Dicke der Platte vermindert, durch die das
Verbindergehäuse eingesetzt ist. Dies steht im Gegensatz zu der konventionellen Montage von
Verbindem an gedruckten Leiterplatten zur Verwendung der SMT; hierbei ruhten konventionelle
Verbinder an der oberen Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte, wobei die Kontakte
Abschnitte parallel zu dieser Oberfläche haben, und wobei ein Aufschmelzen an einer solchen
Oberfläche zwischen deren Stromkreisen und den Kontaktabschnitten auftritt, die auf diesen
Stromkreisen ruhen, wobei die Dicke der Anordnung die Gesamthöhe des Verbinders und der
Kontakte und die Dicke der gedruckten Leiterplatte aufweist. Da die Größen der Verbinder
häufig Dimensionen haben, bei denen die Höhe des Verbinders 0,635 cm (0,250 Zoll) ist und
die Platten eine Dicke in der Größenordnung von 0,16002 cm (0,063 Zoll) haben, kann die
durch die Erfindung dargestellte Verbesserung als bedeutsam eingestuft werden.
-
Die Kontakte des Verbinders werden aus dünnem, flachem Metallmaterial ausgestanzt und
geformt, vorzugsweise mit einer Federeigenschaft und einer Härte, um die Bildung einer
nachgiebigen Berührung zu ermöglichen, die in dem oberen Abschnitt des Kontakts
vorgesehen ist. Die oberen Abschnitte der Kontakte sind so geformt, daß sie sich in einer Reihe
oder in Reihen und parallel zu einer Achse erstrecken, die schräg zu der Längsachse des
Gehäuses verläuft. Dies ermöglicht eine Verbesserung in der Dichte der Kontaktabstände
durch Verminderung der wirksamen Breite der Kontakte in dem Gehäuse. Die Kontakte
weisen jeweils untere Abschnitte au{ die sich unter rechten Winkeln zu der Längsachse des
Gehäuses erstrecken, um so bequem in bezug auf standardisierte X- und Y-Muster von
Flecken und Leiterbahnen an gedruckten Leiterplatten orientiert zu werden. Die Kontakte sind
an die Kanten gesetzt, um weiter den zulässigen Abstand von Mitte zu Mitte solcher Kontakte
in dem Gehäuse zu minimieren. Die oberen Oberflächen der zweiten Abschnitte der Kontakte
sind abgerundet, um ein Anlöten an Stromkreise an der unteren Oberfläche der gedruckten
Leiterplatte zu erleichtern.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbinders gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Fig. 2 ist eine teilweise Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Verbinder.
-
Fig. 3 ist eine Seitenansicht nach den Linien 3-3 von Fig. 2.
-
Fig. 4 ist eine seitliche Draufsicht eines Kontakts des Verbinders.
-
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine gedruckte Leiterplatte von der Unterseite her und zeigt
deren Stromkreise und eine darin vorgesehene Öffnung.
-
Fig. 6 ist eine seitliche und teilweise geschnittene Draufsicht, die den Verbinder
installiert in einer Öffnung einer gedruckten Leiterplatte zeigt.
-
Unter Bezugnahme nun auf Fig. list dort ein elektrischer Verbinder 10 der SMT-Art gezeigt,
der ein Kunststoffgehäuse 12 aufweist, das einen oberen Teil 13 und einen unteren Teil 14 in
der Form von Flügeln hat, die sich quer zu dem Gehäuse 12 erstrecken. Zu Fig. 1 ist zu
bemerken, daß durch die Richtung des gezeigten Pfeils die Fügeachse für den Verbinder 10
parallel zu der Höhe des Gehäuses und quer zu der Erstreckung der Vorsprünge 14 ist. Ein
nicht gezeigter anzufügender Verbinder würde verwendet, um an dem Verbinder 10
anzugreifen und diesen Verbinder mit weiteren Schaltkreisen zu verbinden, wie gedruckten
Leiterplatten oder flexiblen Schaltkreisen oder Drähten und Kabeln. Das Gehäuse 12 würde
typischerweise aus einem Ingenieur-Kunststoff geformt, der geeignete dielektrische Qualitäts
eigenschaften hat. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist das Gehäuse 12 eine Serie von Öffnungen
16 auf, die sich durch die Höhe des Gehäuses hindurch erstrecken. Abschrägungen 18, wie in
den Fig. 2 und 3 gezeigt, führen Pfosten- oder Stiftabschnitte eines anzufügenden Verbinders,
damit diese sich innerhalb des Gehäuses erstrecken und darin Kontakte 20 berühren. Wie in
den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind die Kontakte 20 gegabelt und weisen einen U-förmigen
Abschnitt 22 auf, der innen abgerundete Oberflächen 21 hat, die in Fig. 4 gezeigt sind, wobei
die Oberflächen 21 an Pfosten oder Stiften von anzufügenden Verbindern angreifen und die
Arme 22 bewirken, daß eine normale Federkraft ausgeübt wird, die adaquat ist, um eine
stabile elektrische Schnittstelle mit geringem Widerstand mit diesen anzufügenden
Stiftabschnitten sicherzustellen. In Fig. 4 ist auch gezeigt, daß die Kontakte 20 einen Vorsprung
23 aufweisen, der sich seitlich erstreckt, um die Kontakte innerhalb des Gehäuses zu verrasten
oder zu verriegeln, indem nicht gezeigte innere Oberflächen des Gehäuses berührt werden.
Die Kontakte haben einen Fußabschnitt 24 und einen eingezogenen Halsabschnitt 25, der sich
an den oberen Abschnitt 22 anschließt. Der Halsabschnitt 25 dient dazu, geringfügige
Bewegungen zu erleichtern, die durch Toleranzschwankungen in bezug auf die Kontakte 20 und die
anzufügenden Kontakte auftreten. Von dem Fußabschnitt 24 erstreckt sich ein unterer
Kontaktabschnitt 26, der eine abgerundete obere Oberfläche 28 hat, wobei sich der Abschnitt 26
von dem Fußabschnitt nach außen unter einem Winkel in der in Fig. 2 gezeigten Weise
relativ zu dem oberen Abschnitt 22 erstreckt. Die Abschnitte 26 erstrecken sich durch
Schlitze 15 in den Flügelabschnitten 14 des Gehäuses 12. Wie am besten aus Fig. 1 zu sehen
ist, erstrecken sich die Abschnitte 26 oberhalb der vorragenden Abschnitte 14 des Gehäuses
12, so daß die abgerundeten oder abgeschrägten Oberflächen 28 sich in einer parallelen Ebene
erstrecken.
-
Unter Bezugnahme nunmehr auf Fig. 5 ist dort eine gedruckte Leiterplatte 30 gezeigt, die
eine sich durch diese hindurch erstreckende Öffnung 32 aufweist, wobei sich
Schaltungsflecken 34 an der unteren Oberfläche der Platte 30 erstrecken, beachte Fig. 6, und zwar
auswärts von den Kantenflächen der Öffnung 32. Das Querschnittsprofil des Gehäuses 12 des
Verbinders ist gestrichelt in Fig. 5 gezeigt. Die Flecken 34 sollen mit weiteren
Schaltungsbahnen innerhalb der Platte 30 oder an den gegenüberliegenden Seiten derselben verbunden
werden, die sich derart erstrecken, daß sie mit Komponenten oder anderen Verbindern oder
dergleichen eine Verbindung herstellen. Festzuhalten ist die Orientierung der Flecken 34 quer
zu der Längsachse der Öffnung 32 und daher zu der Längsachse des Gehäuses 12, wenn
dieses innerhalb der Öffnung montiert ist. Das Vorhandensein der Masse der
Schaltungsbahnen und -flecken an gedruckten Leiterplatten längs konventioneller X- und Y-Achsen wird
somit durch die Anordnung der Bahnen, wie in Fig. 5 gezeigt, aufgenommen. Auch zu
bemerken ist die Orientierung der Abschnitte 26, die in konventioneller Weise angeordnet
sind, quer zu der Längsachse des Gehäuses 12 und zu der Längsachse der Öffnung 32.
Andererseits sind die Kontakte 20 und deren obere Abschnitte schräg zu dieser Achse
orientiert. Dies erleichtert eine Anordnung in einer Beziehung Seite an Seite, die einen
engeren Abstand von Mitte zu Mitte ermöglicht, sowohl in einem Sinn relativ zu der Breite
des Gehäuses 12, als auch in bezug auf die Länge des Gehäuses.
-
Wie aus Fig. 6 zu erkennen ist, weist die gedruckte Leiterplatte 30 eine obere Oberfläche 31
und eine untere Oberfläche 33 auf, die durch die Öffnung 32 miteinander verbunden sind,
wobei die Schaltungsflecken 34 an der unteren Oberfläche 33 ausgebildet sind. Der Verbinder
10 ist so hergestellt, daß er in die Öffnung hineinpaßt, wobei der obere Abschnitt 13 sich
nach oben durch die Öffnung oberhalb der Oberfläche 31 erstreckt und wobei die
Flügelabschnitte 14, die die Abschnitte 26 der Kontakte tragen, sich unterhalb der Oberfläche 33
erstrecken, um es den oberen Oberflächen 28 zu ermöglichen, die Flecken 34 zu berühren
und daran durch ein Anschmelzen der Lötpaste angelötet zu werden, die entweder auf die
Kontakte oder auf die Flecken aufgebracht ist. Befestigungsmittel können verwendet werden,
um den Verbinder an der Leiterplatte zu befestigen, bevor die Kontaktabschnitte 26 an die
Flecken 34 angelötet werden, falls erwünscht.
-
Eine alternative potentielle Verwendung des Verbinders besteht darin, die Kontaktabschnitte
26 unterhalb der Abschnitte 14 verlaufen zu lassen. Bei einem solchen alternativen
Ausführungsbeispiel könnte der Verbinder 10 auf die obere Oberfläche der Platte 30 aufgesetzt
und daran angelötet werden, wobei die Kontaktabschnitte 26 auf dieser Oberfläche und auf
den darauf befindlichen Flecken ruhen würden. Auf diese Weise könnte der gleiche Verbinder
in gewissen Bereichen auf gedruckten Leiterplatten verwendet werden, um die gesamte
Packungshöhe zu minimieren, und könnte in anderen Bereichen auf die Platte aus
Gestaltungsgründen aufgesetzt werden, wie z. B. längs einer Kante der Platte, um eine I/O-Funktion
zu schaffen. Die unteren Oberflächen der Abschnitte 26 würden vorzugsweise abgerundet.
-
Es wurde ein SMT-Verbinder geschaffen, der bezüglich der Höhe Vorteile aufweist, indem
er sich durch die Dicke der Platte hindurch erstreckt, um die erforderliche
Gesamtpackungshöhe zu vermindern, und der durch das Vorhandensein der Kontakte und deren Orientierung
eine Dichte der Kontakte in bezug auf deren Abstand von Mitte zu Mitte maximiert.