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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
elektrischen Verbinder mit Schutz gegenüber
elektrostatischer Entladung.
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Bei der Miniaturisierung elektronischer
Bauelemente, wie sie in Vorrichtungen wie beispielsweise
integrierten Schaltungen anzutreffen sind, findet man
extrem kleine leitfähige Leiterbahnen mit ihren Mitten so
dicht beieinander angeordnet, daß derartige Bauelemente
durch Spannungsspitzen oder Spannungsstöße beschädigbar
werden. Diese Spannungsstöße treten in vielen Formen auf,
einschließlich einer gewöhnlichen Form, die durch einen
Aufbau elektrostatischer Ladung auf Bedienpersonal oder
Geräten hervorgerufen wird. In Gebieten mit trockenem
Klima beispielsweise kann ein Bediener eine statische
Ladung von bis zu 15.000 Volt führen, was zur
elektrostatischen Entladung von dem Bediener führt, wenn
er beispielsweise die Tastatur eines Rechners berührt,
oder einen Verbinder oder ein beliebiges Geräteteil, das
derart berührt werden kann. Eine resultierende
Spannungsspitze kann auf leitfähige Elemente überspringen
und ihren Weg auf die Schaltungen einer Leiterplatte
finden und so darauf enthaltene empfindliche Bauelemente
zerstören oder beschädigen. Eine Lösung für dieses
Problem hat bisher darin bestanden, zwischen denjenigen
Bauelementen, die eine elektrostatische Entladung
erhalten können, und denjenigen Bauelementen, die für
elektrische Überbeanspruchung empfindlich sind, Filter
vorzusehen. In derartigen Fällen werden elektrostatische
Entladungsspitzen gegen Masse abgefiltert oder von
Filtern absorbiert, ehe sie Schaden anrichten können. Die
Verwendung von Filtern ist ein zusätzlicher Kostenfaktor
bei Bauelementen. Außerdem sind es Unkosten, die
regelmäßig eine Änderung am Entwurf von Bauelementen
erfordern, um das zusätzliche Volumen der Filter zu
berücksichtigen, Volumen in Verbindern oder auf teuren
Leiterplatten, die in jedem Fall erforderlich sind.
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Es ist infolgedessen eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Schutz gegenüber
elektrostatischer Entladung für Verbinder zu schaffen
bzw. für Teile von Verbindern, die für Bedienpersonal
oder Geräte, die statische Spannungsladungen führen,
zugänglich sind. Eine weitere Aufgabe besteht in der
Schaffung eines Schutzes gegenüber elektrostatischer
Entladung für einen Verbinder ohne die Verwendung von
Filtern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in
der Schaffung eines Schutzes gegenüber elektrostatischer
Entladung für Verbinder mit mehreren Reihen von
Kontakten, und eine letzte Aufgabe besteht darin, eine
verbesserte Bauweise zum Schutz gegenüber
elektrostatischer Entladung, zur Erdung und Abschirmung
elektrischer Verbinder und darin enthaltener Signalwege zu
schaffen.
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Die vorliegende Erfindung besteht aus einem
elektrischen Verbinder nach Anspruch 1. US-A-4,824,377
offenbart einen Verbinder gemäß des Oberbegriffs von
Anspruch 1. US-A-4,568,133 offenbart einen elektrischen
Verbinder mit einer einstückigen Metallabschirmung.
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Es wird hier ein elektrischer Verbinder
beschrieben, der ein Kunststoffgehäuse enthält, das
mehrere, in Reihen innerhalb des Gehäuses angeordnete
Kontakte trägt, um Kontakte eines Gegenverbinders
aufzunehmen, der in Steckeingriff mit den Kontakten des
Verbinders eingesetzt wird. Das Verbindergehäuse enthält
ein vorderes Teil, das die Kontakte trägt, die
zusammengesteckt werden, wobei das vordere Teil von einem
Gehäuse oder Schrank aus nach außen vorspringt. Das
Gehäuse enthält ein rückwärtiges Teil, das an einer
Schaltung wie beispielsweise einer Leiterplatte befestigt
ist, die Pfostenteile der Kontakte trägt, die an die
Platine angelötet oder auf andere Weise an dieser
abgeschlossen sind. Signale, die durch den Verbinder zu
der Platine und von der Platine durch den Verbinder
geführt werden, bilden die Eingangs-/Ausgangssignalwege
für funktionelle Vorrichtungen wie beispielsweise einen
Rechner, Kommunikationsgeräte oder dergleichen. Über
diese Wege können durch elektrostatische Entladung
hervorgerufene Stoßspannungswellen auftreten, wobei
Spannungsspitzen zu Kontakten an der freiliegenden Seite
des Verbinders laufen, entlang derartiger Kontakte und in
eine in Gebrauch befindliche Platine, wo sie die
Überbeanspruchung von empfindlichen Bauelementen darauf
bewirken. Es wird hier eine Verwendung mit Verbindern
beschrieben, die mehrere Reihen aufweisen, mit Verbindern
mit Schlitzen in den Gehäusen, wobei die Kontakte
notwendigerweise in der Nähe derartiger Schlitze liegen.
Bisher konnte der Finger eines Bedieners oder ein
Werkzeug, wie beispielsweise ein Schraubendreher oder ein
Stift, die Entladung einer statischen Ladung durch den
Schlitz auf den Kontakt gestatten, selbst wenn der Finger
oder das Werkzeug nicht eigentlich den Kontakt berührte,
wobei dessen Nähe zu dem von dem Kontakt gebildeten
elektrischen Weg zu einem Funken führte, wobei die
Stoßspannungswelle auf den Kontakt übersprang und Schaden
hervorrief. Der Verbinder enthält eine dünne, leitfähige
Abdeckung über dem vorderen Teil des Verbindergehäuses,
die auf geeignete Weise geerdet ist, um etwaige
elektrostatische Entladung von einem Gegenstand, der sich
in der Nähe des vorderen Teils des Verbindere befindet
oder dieses berührt, abzuleiten. Es wird eine dünne
Metallhülle in Form eines gestanzten oder gezogenen Teils
eingesetzt, das die mehreren Schlitze des Verbinders
entlang der Länge der Schlitze und an den Enden und
zwischen derartigen Schlitzen umgibt. Das metallische
Element ist so ausgebildet, daß die Entfernung zwischen
einem Gegenstand in der Nähe des Vorderendes eines
Verbinders und einem Kontakt innerhalb des Verbinders
länger ist als die Entfernung zwischen einem derartigen
Gegenstand und dem metallischen Element, wodurch
sichergestellt wird, daß die Entladung zu dem geerdeten
metallischen Element erfolgt. Die Offenlegung beinhaltet
die Ausführungsformen, die mehrere Schlitze wie
beispielsweise zwei oder drei oder mehr in Verbindern
berücksichtigen.
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Es werden nunmehr Ausführungsformen der Erfindung
beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
Verbinders gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene
Seitenansicht entlang der Linien 2-2 von Fig. 1.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist
ersichtlich, daß ein Verbinder 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ein aus Kunststoff bestehendes
und isolierendes Gehäuse 20 mit einer von diesem Gehäuse
getragenen Erdungsabschirmung 40 und Kontakten 30 hat.
Die Abschirmung 40 ist über nicht gezeigte geeignete
Mittel, wie beispielsweise die Erdschleife auf einer
Platine, mit der zusammen der Verbinder verwendet wird,
mit Erdungswegen verbunden. Das rückwärtige Teil 21 ist
in der Regel innerhalb eines Schrankes oder dergleichen
abgesenkt, wobei das Teil 23 zum Zugang nach außen
vorspringt. Das Gehäuse 20 enthält ein rückwärtiges Teil
21, das sich über die nicht gezeigte Leiterplatte, an der
der Verbinder befestigt ist, erstreckt. Wie in Fig. 1
und 2 zu sehen ist, enthält das Gehäuse 20 ein weiteres,
hochstehendes Teil 22 und ein vorspringendes Teil 23. Das
vorspringende Teil 23 enthält ein Paar Schlitze 27a und
27b, die sich über die Vorderseite des vorspringenden
Teils erstrecken. Zwischen diesen Schlitzen befinden
sich, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Nut 26, die sich über
die Vorderseite des vorspringenden Teils erstreckt, und
innere Durchgänge, die die vorderen Kontaktenden 31 von
Kontakten 30 tragen. Die Kontakte 30 enthalten Teile 32,
die die Kontakte in dem Gehäuse befestigen, und Teile 33,
die rechtwinklige Biegungen bilden, die in Pfostenteilen
34 enden, die in Löcher einer nicht gezeigten
Leiterplatte eingesetzt und an leitfähige Leiterbahnen darauf
gelötet werden, um die Kontakte mit
Schaltungsbauelementen zusammenzuschalten. Wie in Fig. 2 zu sehen
ist, enthalten die Kontakte Federfingerkonstruktionen,
die bei Einsetzen eines Gegenkontakts ausgelenkt werden,
einen Stiftpfosten oder ein Stiftmesser, der bzw. das
sich innerhalb der Schlitze 27a und 27b erstreckt, um die
Kontaktenden 31 in der Nähe solcher Schlitze in Eingriff
zu nehmen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist bezüglich der
Vorderseite des Verbinders eine Quelle elektrostatischer
Entladung ESD gezeigt, wobei die Entladungsweglängen P&sub1;
und P&sub2; bezüglich der Verbindervorderseite und dem Ende 31
eines Kontaktes 30 gezeigt sind. Wie zu sehen ist, ist
die Weglänge P&sub1; zu der Seite 43 der Abschirmungsmasse 40
kürzer als P&sub2;, zu dem Ende 31 des Kontaktes 30. Wenn ESD
nach unten bewegt würde, würden sich diese Weglängen
dahingehend verändern, daß sie gleich wären oder daß P&sub2;
kürzer wäre als P&sub1;; in einem derartigen Fall aber würde
die Weglänge zu dem Querstück 45 der Abschirmung 40 eine
Entladung zu der Abschirmungsmasse anstatt zu dem Ende
eines Kontaktes sicherstellen.
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Wie in Fig. 1 und 2 zu sehen ist, enthält die
Erdungsabschirmung 40 eine Vorderseite 41 und ein
vorspringendes Teil 42, das sich von dort aus nach außen
erstreckt, um das vorspringende Teil 23 des Gehäuses 20
zu überdecken. Das Teil 42 erstreckt sich, um die Seite
43 zu definieren, wobei sich die Spalten 44a und 44b über
die Seite 43 erstrecken, um Zugang zu den Schlitzen 27a
und 27b und Zugang zu den innerhalb des Gehäuses
enthaltenen Kontakten zu gestatten. Zwischen den Spalten 44a
und 44b befindet sich ein Querstück 45, das so
ausgebildet ist, daß es in die Nut 26 des Gehäuses paßt und
die oben erwähnte Funktion bezüglich der
elektrostatischen Entladung von einer Quelle mehr oder weniger
in der Mitte der Verbindervorderseite erfüllt.
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Wie erkennbar ist, können Aperturen wie
beispielsweise 46 von Einschnappelementen am Gehäuse in
Eingriff genommen werden, um die Abschirmungsmasse 40 mit
dem Gehäuse zu verrasten. Außerdem können Aperturen 47
vorgesehen sein, um Befestigungsvorrichtungen
aufzunehmen, die den Verbinder an einer Abdeckplatte, einer
Tafel, einer Fassade oder einem Gerät befestigen, oder
aber auch, um Befestigungsvorrichtungen aufzunehmen, die
den Verbinder 10 mit einem daran angesteckten Verbinder
verriegeln. Ein angesteckter Verbinder würde in der Regel
mit Adern oder Kabeln von Geräten verbunden sein, die von
den Bauelementen auf einer mit dem Verbinder 10
verbundenen Leiterplatte versorgt werden. Ein derartiger
angesteckter Verbinder würde in der Regel ebenfalls eine
metallische Erdungsabschirmung aufweisen, die das
Vorderende des Verbinders umgibt und dimensioniert ist,
die Erdungsabschirmung 40 in der Nähe des Teils 42 in
Eingriff zu nehmen, um zu verhindern, daß Aufbau von
Statik, die von dem Verbinder, dem Kabel oder der Hand
eines Bedieners, die die Verbinder zusammensetzt, kommt,
sich auf einen Kontakt innerhalb des Verbinders 10
entlädt und so ein Problem hervorruft.
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Bei einer Version der Erdungsabschirmung kann der
Schirm rückwärtige Teile enthalten, die über das
Verbindergehäuse passen, und ein vorderes Teil 42, das
ein vorderes Teil des Gehäuses umgeben würde, das eine
Seite 43, Schlitze 44a und 44b und ein Querstück 45
enthält. Das rückwärtige Teil kann umschlossen sein,
wobei sich das Querstück vollständig über das vordere
Teil 42 erstreckt, um eine geringfügig unterschiedliche
Art von Verbinder zu berücksichtigen, dennoch ungeachtet
aber für Kontakte, die innerhalb eines Gehäuses innerhalb
einer Abschirmung enthalten sind, für Schutz gegenüber
elektrostatischer Entladung zu sorgen. Eine andere
Version einer Erdungsabschirmung könnte drei Spalten
enhalten, die durch Elemente getrennt sind, um einen
Verbinder mit drei Schlitzen im Gehäuse und drei Reihen
von Kontakten aufzunehmen.
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Wie aus Obigem ersichtlich ist, ist eine über
einem Verbinder angebrachte Erdungsabschirmungsstruktur
mit darin angebrachten Spalten vorgesehen, die leitfähige
Wege zu Masse definiert und Oberflächenränder aufweisen,
die unweigerlich näher an der Quelle einer
elektrostatischen Entladung sind als innerhalb eines Gehäuses
und innerhalb einer derartigen Erdungsabschirmung
enthaltene Kontakte. Es sind verschiedene
unterschiedliche Konstruktionen möglich, einschließlich einer, die
der offengelegten ähnlich ist und wo die
Erdungsabschirmung aus dünnem metallischem Material ausgebildet
ist, gestanzt, geformt oder gezogen, sowie
Erdungsabschirmungen mit ähnlicher geometrischer Konfiguration,
die auf andere Art ausgebildet sind, wie beispielsweise
durch Plattieren des Kunststoffgehäuses über seinen
vorderen Teilen, wobei ein derartiges Gehäuse auf
geeignete Weise geerdet ist.