EP0735624B1 - Elektrischer Verbinder - Google Patents
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- EP0735624B1 EP0735624B1 EP96103555A EP96103555A EP0735624B1 EP 0735624 B1 EP0735624 B1 EP 0735624B1 EP 96103555 A EP96103555 A EP 96103555A EP 96103555 A EP96103555 A EP 96103555A EP 0735624 B1 EP0735624 B1 EP 0735624B1
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- Y10S439/931—Conductive coating
Definitions
- the invention relates to an electrical connector according to the Preamble of claims 1.
- the electrical Connector reflection, impedance and crosstalk properties have a distortion even for the highest frequencies and enable interference-free transmission.
- EP 0 486 298 A1 describes a connector arrangement known, in which between signal contacts by one half pitch offset ground contacts are arranged, so that the signal contacts in the plugged state of ground contacts are surrounded.
- This solution is also not ideal in that than the individual contacts for grounding all individually in the circuit boards need to be contacted and the unbundling which makes the signals considerably more difficult.
- US-A-4 904 197 discloses an electrical connector in which the Connection devices in a multi-part insulating material housing are cast, the one contacting devices free of protrude from the exit surface of the insulating material housing, so that in this Area there is an increased risk of crosstalk.
- the present invention is therefore based on the object an electrical connector according to the preamble of the claim 1 in such a way that distortions and / or interference in signal transmission on simple Ways can be reduced significantly and reliably.
- the connecting devices in Channels that run between the Continuous contacting devices run are formed from a material that Contains metal.
- the interference and distortion caused by reflections can be used when using the electrical Eliminate connector completely.
- the electrical connector according to the invention thus enables that usually occur in signal transmission Distortions and / or disturbances in a simple way and can be reliably reduced significantly.
- Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a Embodiment of the electrical connector according to the invention in the connection state.
- the electrical connector 1 shown in Figure 1 is used in described embodiment as a circuit board connector element for connecting the surface of a backplane circuit board 2 and the surface of an assembly circuit board 3, the module circuit board 3 in the connected state with the interposition of the electrical connector 1 on the Surface of the backplane circuit board 2 is attached.
- the electrical connector 1 is symmetrical when connected around a contacting section of the assembly circuit board 3 laid.
- Each of the symmetrical halves (upper and lower halves according to FIG. 1) has a layered structure or sandwich construction.
- One symmetrical half i.e. the upper according to Figure 1 Half consists of one in the center of the electrical connector 1 lying bottom 11a, an outside lid Cover parts 12a, 12b and one between the bottom and the Lid lying middle piece from middle piece parts 13a, 13b.
- the other symmetrical half i.e. the lower according to Figure 1 Half consists of one in the center of the electrical connector 1 lying bottom 11b, an outside lid Cover parts 12c, 12d and one between the bottom and the Lid lying middle piece from middle piece parts 13c, 13d.
- the covers point to the backplane circuit board when it is connected 2 facing recesses 18a, 18b on which serve the housing of the electrical connector 1 via spring elements 19a, 19b or the like with a To connect the ground connection of the backplane circuit board.
- the middle piece parts 13a, 13b, 13c, 13d have in this embodiment both on the cover parts 12a, 12b, 12c, 12d side as well as on their bottom 11a, 11b facing side any number of labyrinthine Cutouts to form channels 14.
- Connection devices 15 for electrical contacting and connection of backplane and assembly circuit board.
- Figure 1 there are a total of four channels with four connecting devices 15 shown.
- the inner two according to Figure 1 Channels and connecting devices are not exactly over or under the channels and connecting devices located outside according to FIG. 1. Rather, Figure 1 shows how the offset arrangement of the channels shown in Figure 2 and connecting devices can be seen, one by different Flat sectional view.
- the channels 14 run with the connecting devices 15 initially essentially in the view shown in FIG perpendicularly away from the rear wall circuit board 2 and kink then in the direction of the assembly circuit board 3.
- FIG. 2A shows a sectional view of the upper one according to FIG symmetrical half of the electrical connector from one in the figure 1 by an arrow A direction.
- FIG. 2A it can be clearly seen how through the stacking the bottom 11a, the middle piece part 13a and Cover part 12a in the assembled connector corresponding to the labyrinthine recesses of the middle piece 13a Channels 14 for guiding the connecting devices 15 are formed.
- the channels formed in that under or on a middle piece, in which the channels correspond exactly to the channels a bottom and a lid are provided, whose surfaces facing the center piece are flat are.
- Figures 2B and 2C show two corresponding to Figure 2A Views, but only part of the lid and the section of the center piece adjacent to this is shown are.
- both the middle piece part 13a and the cover part 12a on the sides facing each other Provide recesses.
- the Middle piece part and the cover part are put together so that respective recesses in the two parts one above the other come to rest.
- the possibility of channel formation shown in FIG. 2B has the advantage that the middle piece with the same Stability of the same can be made thinner can or with the same thickness formed more stable can be and moreover because of the less deep recesses is easier to manufacture.
- the possibility for channel formation shown in FIG. 2C has the advantage that the assembly of the electrical Connector facilitates and increases the precision that can be achieved can be.
- FIG. 3 shows a sectional view of the electrical connector from an arrow B indicated in FIG Direction, the cutting plane being along the top of the Connection devices 15 shown in Figure 1 runs.
- connection devices 15 is in the channels 14 by providing those not shown everywhere in FIGS. 1 and 3, but provided for each connecting device two guide lugs 16a, 16b and a bracket 17 fixed.
- the bracket 17 ensures that the connecting device 15 at its right end according to FIGS. 1 and 3 is rigidly fixed or clamped in channel 14.
- connection device 15 here as an elastic spring element is formed, allow the connection devices 15 on her left according to Figures 1 and 3 End when not connected to the backplane 2 of the electrical connector by about 1 mm the connector 1 are pushed out while as from Figures 1 and 3 can be seen in the rear wall circuit board 2 connected state of the electrical connector be pushed back into this.
- connection device 15 a substantially frontally the backplane circuit board acting pressure force, what, how will be described in more detail later, a not inconsiderable one Importance for the reliability of the to be accomplished Has contacting.
- the guide lugs 16a, 16b and the holder 17 are each sprayed onto the connecting devices 15.
- the connecting devices 15 are used for an electrical Connection between contacting devices of the rear wall and of the assembly circuit board. Accordingly on the one hand, the connecting devices are good electrical ones Conductors, and on the other hand, they are at their ends as contacting devices with one electrical contact each enabling contact surface.
- the backplane circuit board 2 as contacting devices 21a and 21b on their surface, which for the purpose an improved contact are preferably gold-plated.
- the contact pads 21a are contacting devices for the transmission or exchange of useful signals, whereas the contact pads 21b contacting devices for Grounding the cover parts 12a and 12c and thus for grounding the entire connector housing.
- the electrical connection is also made at the same time between the cover of the electrical connector and the as Ground connection serving pads 21b of the backplane circuit board.
- the backplane circuit board 2 has guide and as an aid Stiffening walls 22, which are preferably made of metal are made.
- These guide and stiffening walls 22 have the one hand Function, the electrical connector 1 when applying to guide the backplane circuit board so that the as contacting devices serving ends of the connecting devices 15 of the electrical connector exactly on the as contacting devices the backplane circuit board serving Contact pads 21a or - in the connected state - maintain this position and precisely on this an elastic Apply pressure.
- the backplane circuit board can be around the pads 21a, 21b have wall-shaped elevations, not shown in the figures. These bumps are made of dielectric material, preferably made by spraying plastic and serve the contact surfaces of the contacting devices of the electrical connector exactly on the contact surfaces of the contacting devices of the backplane circuit board lead and precisely defined in this by the survey Keep position or rest position permanently. So that can even when using inaccurately manufactured printed circuit boards and / or electrical connectors always a safe electrical Contact will be obtained.
- the electrical connector 1 is before the connection is made not yet fully assembled between the circuit boards. Those facing the assembly circuit board Cover parts 12b, 12d and the corresponding center piece parts 13b, 13d have not yet been installed at this time.
- the intended for connection to the circuit board 2 Contacting devices of the electrical connector 1 are to be used as contacting devices of the assembly circuit board serving solder joints 31 soldered.
- the Soldering takes place in the present embodiment according to the SMT processes.
- connection can are caused by the fact that they are in each other and on the assembly circuit board 3 are pressed.
- the type of contact described has decisive advantages compared to conventional contacts.
- the contacting described here takes place entirely without joints, which is the case with conventional electrical Connect by the provided in the connection path direction Contact overlap of knife and spring contacts and through pressing the knife and spring contact strips into the Printed circuit boards are formed.
- the contact overlap regularly provided in the prior art is avoided according to the present invention or at least reduced to a negligible extent.
- Avoiding the contact overlap causes the elimination a joint at which the signals to be transmitted in conventional electrical connectors were reflected.
- Another significant advantage of the one described above electrical connector is that the connecting devices over the entire distance from the backplane circuit board to the assembly circuit board in all directions closed channels.
- connection devices 15 a material for the housing parts of the electrical Connector, i.e. for floors, centerpieces and lids a metal or metal-coated materials or metal containing materials such as metallized Plastics, i.e. Plastics with metal inclusions, and if you connect them - as happened - with mass, so will the connection devices 15 similar to a coaxial line guided in shielded tunnels.
- connection devices in channels with grounded Walls containing metal also open one easy way on the impedance of the electrical connector To influence.
- a predefined impedance value can namely be simple can be set by a precise distance between the connecting device and at least one side wall of the channel is set.
- the signal transmission is carried out by improper impedance or impedance fluctuations Interference and / or distortion reduced to a minimum.
- the contacting devices of the electrical connector and contacted the assembly circuit board by soldering instead of soldering, however, one can essentially be Connection between the electrical connector and the backplane circuit board appropriate connection are used.
- the connecting device would have to be provided of the electrical connector also on the assembly circuit board facing side as a resilient element form, which when inserting the electrical connector deflected into the connection state from its rest position is and in the connection state a pressure force on the contact point the assembly circuit board exercises.
- FIG. 4 shows a view corresponding to FIG. 1, wherein however only the modified contact area in question between the electrical connector and the assembly circuit board is shown.
- Figure 4 shows the state of connection between the electrical Connector 1 and the assembly circuit board 3. In this state is the connecting device from the in the Figure rest position indicated by dashed lines deflected and exerts a pressure force on the assembly circuit board out.
- the connecting device 15 protrudes the surface of the assembly circuit board 3 facing the electrical connector.
- the connecting device 15 against its spring force in the channel 14 pushed back.
- the movement taking place relative to the walls of the canal the connecting device is advantageously so designed that the distance between the connecting device 15 and the impedance-determining wall of the channel remains constant.
- FIGS. 5A and 5B are from the direction of that in FIG. 4 arrows shown sectional views. of the electrical Connector.
- FIG. 5A shows the electrical connector in the module circuit board not connected condition.
- Figure 5B shows the electrical connector in the with the assembly circuit board connected state.
- the connecting device takes 15 different in the respective states Positions within the channel.
- these different positions are chosen so that the distance of the connecting device 15 from the impedance-determining Wall of the channel, which in the present embodiment the left wall according to Figures 5A and 5B of the channel when changing the positions of the connecting device constant within the channel (in the exemplary embodiment shown remains constant equal to v).
- Such a defined movement of the connecting device within the channel has the advantage that even if the connecting device as a result of not being processed exactly identically Contacting devices when inserting in the Connection status varies within the channel is always moved exactly for all connecting devices the desired impedance can be obtained. About that In addition, one can be extremely simple and even before installation desired impedance value of the electrical connector is set become.
- the previous embodiments of the electrical connector always referred to the transmission of asymmetrical signals, i.e. on the transmission of the signals via an inner conductor in the form of the connecting device and an outer conductor in the form of the electrically conductive channel walls.
- the electrical connector according to the invention can also be designed for the transmission of symmetrical signals.
- the case would be two parallel inner conductors in the form of a channel provided by two parallel connecting devices.
- Another advantageous development of the invention relates modification of the connection of the electrical connector with mass.
- Figures 6A and 6B show different embodiments the contact strip in the idle state or in the connection-free state State, whereas FIG. 6C shows that shown in FIG. 6B Contact strips in one to be contacted between two Surface clamped state shows.
- the embodiments of the contact strip according to the figures 6A and 6B have in common that they are wavy in high density Have deformations with resilient properties, which in compressed state striving to get back into their Return to rest position.
- Another modification of the invention relates to generation the contact surfaces to be contacted in the connected state each pressing force.
- the electrical connector described is due to the most extensive Elimination of reflections, crosstalk, and attenuation caused interference and / or distortion fully HF-compatible and yet extremely simple and cheap can be manufactured and assembled.
Landscapes
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder nach dem
Oberbegriff der Ansprüchs 1.
Derartige, zur Verbindung von Leiterplatten, aber auch zur
Verbindung einzelner Kabel oder Kabelbäume verwendbare elektrische
Verbinder sind in einer großen Vielfalt bekannt.
Stellvertretend sei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf
die von der Anmelderin hergestellte und vertriebene 2,5-mm-Steckverbinderfamilie
"SIPAC" verwiesen. Beschreibungen des
Basismodells und von Weiterentwicklungen dieses elektrischen
Verbinders sind in "Components", 30 (1992), Heft 5, Seiten
189 - 192 sowie in "Markt und Technik - Wochenzeitung für
Elektronik", Nr. 26 vom 24. Juni 1994, Seiten 36 bis 37 veröffentlicht.
Wie den genannten Veröffentlichungen entnehmbar ist, wird in
letzter Zeit mit großem Aufwand versucht, die bekannten elektrischen
Verbinder HF-tauglich zu machen.
Der Bedarf an HF-tauglichen elektrischen Verbindern nimmt
ständig zu. Dies liegt einerseits daran, daß die über die
elektrischen Verbinder zu übertragenden Signale in zunehmenden
Maße Digitalsignale sind, deren fehlerfreie Übertragung
aufgrund der darin enthaltenen steilen Flanken selbst bei geringen
Übertragungsraten ein sich bis in den HF-Bereich erstreckendes
Frequenzband erfordert. Andererseits wachsen aber
auch die geforderten Übertragungsraten ständig an und haben
mittlerweile schon Größenordnungen von GBit/s erreicht.
Aus den vorstehend genannten Gründen müssen die elektrischen
Verbinder Reflexions-, Impedanz- und Nebensprech-Eigenschaften
aufweisen, die auch für höchste Frequenzen eine verzerrungs-
und störungsfreie Übertragung ermöglichen.
Hierzu wurden in der Vergangenheit bereits verschiedene Anstrengungen
unternommen.
So kann zur Verringerung des Nebensprechens beispielsweise
vorgesehen werden, die zu übertragenden Kanäle nur über jeden
zweiten Kontakt zu führen, während die dazwischen liegenden
Kontakte mit Masse belegt werden. Bei einer derartigen Lösung
ist jedoch die Anzahl der für die Signalübertragung nutzbaren
Anschlüsse drastisch verringert, so daß sie für Anwendungen
mit einer hohen Signaldichte wenig brauchbar erscheint.
Aus der DE 40 40 551 C2 ist es bekannt, ein Übersprechen zwischen
einander benachbarten Anschlüssen in einander benachbarten
vertikalen Reihen durch Einfügen eines Abschirmelementes
zwischen die vertikalen Anschlußreihen einer Federleiste
zu verhindern. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß
von den fünf verfügbaren Kontaktreihen nur drei Reihen für
Signale brauchbar sind, da zwei Reihen mit Masse belegt werden.
Aus der EP 0 486 298 A1 ist andererseits eine Verbinderanordnung
bekannt, bei der zwischen Signalkontakten jeweils um eine
halbe Teilung versetzt Massekontakte angeordnet sind, so
daß die Signalkontakte im gesteckten Zustand von Massekontakten
umgeben sind. Auch diese Lösung ist insofern nicht ideal,
als die Einzelkontakte für die Masseführung alle einzeln in
die Leiterplatten kontaktiert werden müssen und die Entflechtung
der Signale dadurch erheblich erschwert wird.
Denn in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt
die US-A-4 904 197 einen elektrischen Verbinder, bei dem die
Verbindungsvorrichtungen in ein mehrteiliges Isolierstoffgehäuse
eingegossen sind, wobei die einen Kontaktierungsvorrichtungen frei von
der Austrittsfläche des Isolierstoffgehäuses wegragen, so daß in diesem
Bereich eine erhöhte Übersprech-Gefahr besteht.
Es ist außerdem bekannt (EP-A-0 273 589) bei Steckverbindern ein
metallisches oder ein Metall enthaltendes Material für ein Gehäuse zu
verwenden, in welchem mehrere Kanäle für Verbinderstifte gebildet sind,
die an einem Ende als Stiftkontakte und am anderen Ende als Buchsenoder
Gabelkontakte ausgebildet sind, und die auf ihrer Außenseite zur
Beabstandung von dem leitenden Gehäuse mit Isoliermaterial bestückt
sind. Allerdings gibt es bei jedem Kontakt - sowohl im Bereich des Stifts
als auch im Bereich der Buchse an den beiden Enden jedes
Kontaktelements einen Überlappungs-Verbindungsbereich mit
Kontaktflächen externer Anschlüsse, was aus den genannten Gründen
unerwünscht ist. Die an den Kontaktelementen außen angeordneten
Isolierstoffbereiche dienen auch zur Lagefixierung der Kontaktelemente -
zusätzlich zu der Funktion der Isolierung gegenüber dem metallischen
oder Metall haltigen Gehäusematerial. Die Ausführung des Gehäuses aus
metallischem oder Metall haltigem Material erscheint bei einem
elektrischen Verbinder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art, wie er aus der genannten US'197 bekannt ist, deshalb ungeeignet,
weil die Verbindungsrichtungen bezüglich der externen Kontakte
keinerlei Überlappungsbereich aufweisen und speziell gemäß der US'197
mit freitragenden Enden in den Isolierstoff eingegossen sind.
Aus der eingangs bereits erwähnten Druckschrift "Markt und
Technik - Wochenzeitung für Elektronik", Nr. 26 vom 24. Juni
1994, Seiten 36 bis 37 ist es bekannt, eine durchgehende
Schirmung jedes einzelnen Kontaktes mit einem dichten metallischen,
quadratischen Schacht vorzusehen. Das für diesen
Schacht erforderliche "Gefache" von Längs- und Querblechen,
die im beschriebenen Ausführungsbeispiel im Abstand von 2,5
mm angeordnet sind, ist vollständig innerhalb der Federleiste
angeordnet. An den Durchdringungsstellen der Quer- und Längsbleche
müssen deshalb in geringem Abstand Schlitze vorgesehen
werden, die gegenseitig ineinandergreifen und elektrisch
hochwertig miteinander kontaktieren; dies erfordert offensichtlich
einen erheblichen technischen Aufwand und ist mit
hohen zusätzlichen Kosten verbunden.
Die vorstehend beschriebenen bekannten Möglichkeiten zur Verringerung
von Verzerrungen und/oder Störungen bei der Signalübertragung
weisen den Nachteil auf, daß entweder eine Vielzahl
von zusätzlichen Masse-Kontakten oder aber eine komplizierte
Abschirmung der einzelnen Kontakte vorgesehen werden
muß. Dies verursacht bei der Herstellung und/oder Verwendung
der Verbinder nicht unerhebliche zusätzliche Kosten. Abgesehen
davon lassen sich selbst auf die vorstehend beschriebenen
Arten die bei der Signalübertragung auftretenden Verzerrungen
und/oder Störungen nicht vollständig eliminieren, so daß die
bisher unternommenen Anstrengungen weder in finanzieller noch
in technischer Hinsicht zufriedenstellend sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
einen elektrischen Verbinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 derart weiterzubilden, daß Verzerrungen
und/oder Störungen bei der Signalübertragung auf einfache
Weise und zuverlässig erheblich reduzierbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Demnach ist vorgesehen, daß die Verbindungsvorrichtungen in
Kanälen geführt sind, die zwischen den
Kontaktierungsvorrichtungen durchgehend
verlaufen, wobei die Wände der Kanäle
aus einem Material gebildet sind, das
Metall enthält.
Es entfällt beim bestimmungsgemäßen Einsatz des erfindungsgemäßen
elektrischen Verbinders eine bei Verwendung eines
herkömmlichen elektrischen Verbinders regelmäßig vorhandene
Stoßstelle, an welcher die zu übertragenden Signale
üblicherweise reflektiert wurden.
Dies führt dazu, daß die bei der Signalübertragung infolge
von Reflexionen auftretenden Störungen und Verzerrungen beim
erfindungsgemäßen Verbinder erheblich reduziert sind.
Die durch Reflexionen verursachten Störungen und Verzerrungen
lassen sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen
Verbinder sogar gänzlich beseitigen.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders
bietet es sich nämlich an, neben der zur bestimmungsgemäßen
Kontaktierung erforderlichen Anpassung der Form der
Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse zusätzlich
entsprechend den veränderten Umständen auch eine Modifizierung
der Befestigung derselben an der externen Leitung
vorzusehen, wodurch es ermöglicht wird, eine weitere Quelle
für Reflexionen bei der Signalübertragung zu beseitigen.
Diese durch die Erfindung zusätzlich beseitigbaren Reflexionsquellen
sind die Stellen, an denen die bislang als Kontaktierungsvorrichtungen
verwendeten Messer- bzw. Federleisten
in eine Leiterplatte oder dergleichen eingepreßt waren.
Beim Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders
mit seinen speziell ausgerichteten Kontaktflächen bietet es
sich an, die bislang als Messer- oder Federleisten ausgebildete
Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse,
welche ja gerade speziell für das gemäß der Erfindung zu vermeidende
überlappende Kontaktieren vorgesehen sind, durch
einfach ausgebildete Kontaktflecken beispielsweise in Form
von Lötaugen auf einer Leiterplatte oder dergleichen zu ersetzen.
Dieser Verzicht auf die Verwendung von Messer- und Federleisten
als Kontaktierungsvorrichtungen hat zur Folge, daß
die als Stoßstellen wirkenden Einpreßstellen derselben ebenfalls
wegfallen und damit die bei der Signalübertragung auftretenden
Reflexionen auf ein Minimum reduziert werden können.
Der erfindungsgemäße elektrische Verbinder ermöglicht es mithin,
daß die üblicherweise bei der Signalübertragung auftretenden
Verzerrungen und/oder Störungen auf einfache Weise und
zuverlässig erheblich reduzierbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders im Verbindungszustand,
- Figur 2A
- eine schematische Schnittansicht der gemäß Figur 1 oberen symmetrischen Hälfte des elektrischen Verbinders aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung,
- Figur 2B
- eine im wesentlichen der Darstellung in der Figur 2A entsprechende schematische Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform,
- Figur 2C
- eine im wesentlichen der Darstellung in der Figur 2A entsprechende schematische Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform,
- Figur 3
- eine schematische Schnittansicht des elektrischen Verbinders aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung,
- Figur 4
- eine schematische Schnittansicht der Verbindung eines modifizierten elektrischen Verbinders mit einer zu kontaktierenden Leiterplatte,
- Figur 5A
- eine schematische Darstellung der Positionen einer Verbindungsvorrichtung in einem Kanal im nicht verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders,
- Figur 5B
- eine schematische Darstellung der Positionen der Verbindungsvorrichtung im Kanal im verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders,
- Figur 6A
- einen Kontaktstreifen im nicht kontaktierten Zustand,
- Figur 6B
- eine andere Ausführungsform eines Kontaktstreifens im nicht kontaktierten Zustand, und
- Figur 6C
- den in Figur 6B gezeigten Kontaktstreifen in einem zwischen zwei zu kontaktierenden Flächen eingespannten Zustand.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders
im Verbindungszustand.
Der in der Figur 1 gezeigte elektrische Verbinder 1 dient im
beschriebenen Ausführungsbeispiel als Leiterplatten-Verbinderelement
zur Verbindung der Oberfläche einer Rückwand-Leiterplatte
2 und der Oberfläche einer Baugruppen-Leiterplatte
3, wobei im Verbindungszustand die Baugruppen-Leiterplatte 3
unter Zwischenschaltung des elektrischen Verbinders 1 auf die
Oberfläche der Rückwand-Leiterplatte 2 aufgesteckt ist.
Der elektrische Verbinder 1 ist im Verbindungszustand symmetrisch
um einen Kontaktierungsabschnitt der Baugruppen-Leiterplatte
3 gelegt. Jede der symmetrischen Hälften (obere und
untere Hälften gemäß Fig. 1) weist einen geschichteten Aufbau
bzw. Sandwich-Aufbau auf.
Die eine symmetrische Hälfte, d.h. die gemäß Figur 1 obere
Hälfte besteht aus einem im Zentrum des elektrischen Verbinders
1 liegenden Boden 11a, einem außen liegenden Deckel aus
Deckelteilen 12a, 12b und einem zwischen dem Boden und dem
Deckel liegenden Mittelstück aus Mittelstückteilen 13a, 13b.
Die andere symmetrische Hälfte, d.h. die gemäß Figur 1 untere
Hälfte besteht aus einem im Zentrum des elektrischen Verbinders
1 liegenden Boden 11b, einem außen liegenden Deckel aus
Deckelteilen 12c, 12d und einem zwischen dem Boden und dem
Deckel liegenden Mittelstück aus Mittelstückteilen 13c, 13d.
Die Deckel weisen an ihrer im Verbindungszustand der Rückwand-Leiterplatte
2 zugewandten Seite Aussparungen 18a, 18b
auf, welche dazu dienen, das Gehäuse des elektrischen Verbinders
1 über Federelemente 19a, 19b oder dergleichen mit einem
Masseanschluß der Rückwand-Leiterplatte zu verbinden.
Die Mittelstückteile 13a, 13b, 13c, 13d weisen in diesem Ausführungsbeispiel
sowohl auf ihrer den Deckelteilen 12a, 12b,
12c, 12d zugewandten Seite als auch auf ihrer dem Boden 11a,
11b zugewandten Seite eine beliebige Anzahl von labyrinthartigen
Aussparungen zur Bildung von Kanälen 14 auf.
In diesen Kanälen 14 verlaufen später noch genauer beschriebene
Verbindungsvorrichtungen 15 zur elektrischen Kontaktierung
und Verbindung von Rückwand- und Baugruppen-Leiterplatte.
In der Figur 1 sind insgesamt vier Kanäle mit vier Verbindungsvorrichtungen
15 gezeigt. Die gemäß Figur 1 inneren zwei
Kanäle und Verbindungsvorrichtungen liegen nicht exakt über
bzw. unter den gemäß Figur 1 außen liegenden Kanälen und Verbindungsvorrichtungen.
Die Figur 1 stellt vielmehr, wie aus
der in der Figur 2 gezeigten versetzten Anordnung der Kanäle
und Verbindungsvorrichtungen ersichtlich ist, eine durch verschiedene
Ebenen verlaufende Schnittansicht dar.
Die Kanäle 14 mit den Verbindungsvorrichtungen 15 verlaufen
in der in der Figur 1 gezeigten Ansicht zunächst im wesentlichen
senkrecht von der Rückwand-Leiterplatte 2 weg und knikken
dann in Richtung zur Baugruppen-Leiterplatte 3 hin ab.
Zur weiteren Erläuterung von Aufbau, Anordnung und Funktion
der Mittelstückteile 13a, 13b, 13c, 13d, der Kanäle 14 und
der Verbindungsvorrichtungen 15 wird nun auf die Figuren 2A
bis 2C und 3 Bezug genommen.
Die Figur 2A zeigt eine Schnittansicht der gemäß Figur 1 oberen
symmetrischen Hälfte des elektrischen Verbinders aus einer
in der Figur 1 durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung.
In der Figur 2A ist deutlich erkennbar, wie durch das Aufeinandersetzen
des Bodens 11a, des Mittelstückteils 13a und des
Deckelteils 12a in dem fertig zusammengesetzten Verbinder die
den labyrinthartigen Aussparungen des Mittelstücks 13a entsprechende
Kanäle 14 zur Führung der Verbindungsvorrichtungen
15 gebildet werden.
Die gemäß den Figuren 1 und 2 obere Reihe von Kanälen und
Verbindungsvorrichtungen ist gegenüber der unteren Reihe
seitlich versetzt angeordnet; sie können jedoch, falls sich
dies als günstig erweisen sollte, auch ohne seitlichen Versatz
vorgesehen werden.
Gemäß dem in der Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel werden
die Kanäle dadurch gebildet, daß unter bzw. auf ein Mittelstück,
in welchem den Kanälen exakt entsprechende Aussparungen
vorgesehen sind, ein Boden und ein Deckel gesetzt werden,
deren dem Mittelstück zugewandte Flächen eben ausgebildet
sind.
Zur Bildung der Kanäle 14 im elektrischen Verbinder sind aber
auch noch andere Möglichkeiten denkbar. Zwei dieser Möglichkeiten
sind in den Figuren 2B und 2C gezeigt.
Die Figuren 2B und 2C zeigen zwei der Figur 2A entsprechende
Ansichten, wobei jedoch nur ausschnittsweise der Deckel sowie
der an diesen angrenzende Abschnitt des Mittelstücks gezeigt
sind.
Gemäß Figur 2B sind sowohl das Mittelstückteil 13a als auch
das Deckelteil 12a an den einander zugewandten Seiten mit
Aussparungen versehen. Zur Bildung eines Kanals 14 müssen das
Mittelstückteil und das Deckelteil so zusammengesetzt werden,
daß jeweilige Aussparungen in den beiden Teilen übereinander
zu liegen kommen.
Die in der Figur 2B gezeigte Möglichkeit der Kanalbildung
weist den Vorteil auf, daß das Mittelstückteil bei gleichbleibender
Stabilität desselben dünner ausgebildet werden
kann bzw. bei gleichbleibender Dicke desselben stabiler ausgebildet
werden kann und darüber hinaus wegen der weniger
tiefen Aussparungen leichter herzustellen ist.
Gemäß Figur 2C weist wieder nur das Mittelstückteil 13a Aussparungen
auf, wohingegen das Deckelteil 12a Vorsprünge aufweist,
die im zusammengebauten Zustand des elektrischen Verbinders
in die Aussparungen hineinragen.
Die in der Figur 2C gezeigte Möglichkeit zur Kanalbildung
weist den Vorteil auf, daß der Zusammenbau des elektrischen
Verbinders erleichtert und die dabei erzielbare Präzision erhöht
werden kann.
Die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht des elektrischen Verbinders
aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil B angedeuteten
Richtung, wobei die Schnittebene längs der obersten der
in der Figur 1 gezeigten Verbindungsvorrichtungen 15 verläuft.
Aus der Figur 3 ist ersichtlich, daß die Kanäle 14 und die
darin geführten Verbindungsvorrichtungen 15 in der dargestellten
Ebene im Bereich zwischen dem der Rückwand-Leiterplatte
2 zugewandten Ende des elektrischen Verbinders und der
vorstehend bereits erwähnten und in der Figur 1 gezeigten
Knickstelle der Verbindungsvorrichtung einen schlangenlinienartigen
Verlauf haben.
Jede der Verbindungsvorrichtungen 15 ist in den Kanälen 14
durch Vorsehen von in den Figuren 1 und 3 nicht überall gezeigten,
aber für jede Verbindungsvorrichtung vorgesehene
zwei Führungsnasen 16a, 16b und einer Halterung 17 fixiert.
Die Halterung 17 sorgt dabei dafür, daß die Verbindungsvorrichtung
15 an ihrem gemäß den Figuren 1 und 3 rechten Ende
starr im Kanal 14 fixiert bzw. eingeklemmt ist.
Das Vorsehen der Führungsnasen 16a, 16b, die schlangenlinienartige
Ausbildung der Kanäle 14 und der Verbindungsvorrichtungen
15 in diesem Bereich und ferner die Tatsache, daß die
Verbindungseinrichtung 15 hier als ein elastisches Federelement
ausgebildet ist, ermöglichen es, daß die Verbindungsvorrichtungen
15 an ihrem gemäß den Figuren 1 und 3 linken
Ende im nicht mit der Rückwand-Leiterplatte 2 verbundenen Zustand
des elektrischen Verbinders elastisch um ca. 1 mm aus
dem Verbinder 1 herausgedrückt werden, während sie, wie aus
den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, im mit der Rückwand-Leiterplatte
2 verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders
in diesen zurückgedrückt werden. In letzterem Zustand übt die
Verbindungseinrichtung 15 eine im wesentlichen frontal auf
die Rückwand-Leiterplatte wirkende Andruckkraft aus, was, wie
später noch genauer beschrieben werden wird, eine nicht unerhebliche
Bedeutung für die Zuverlässigkeit der zu bewerkstelligenden
Kontaktierung hat.
Die Führungsnasen 16a, 16b und die Halterung 17 sind jeweils
auf die Verbindungsvorrichtungen 15 aufgespritzt.
Die Verbindungsvorrichtungen 15 dienen dazu, eine elektrische
Verbindung zwischen Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwandund
der Baugruppen-Leiterplatte herzustellen. Dementsprechend
sind die Verbindungsvorrichtungen einerseits gute elektrische
Leiter, und andererseits sind sie an ihren Enden als Kontaktierungsvorrichtungen
mit jeweils einer eine elektrische Kontaktierung
ermöglichenden Kontaktfläche ausgestaltet.
Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, weist die Rückwand-Leiterplatte
2 als Kontaktierungsvorrichtungen Kontaktflecken
21a und 21b auf ihrer Oberfläche auf, die zum Zweck
einer verbesserten Kontaktgabe vorzugsweise vergoldet sind.
Die Kontaktflecken 21a sind Kontaktierungsvorrichtungen für
die Übertragung bzw. den Austausch von Nutzsignalen, wohingegen
die Kontaktflecken 21b Kontaktierungsvorrichtungen zur
Erdung der Deckelteile 12a und 12c und damit zur Erdung des
gesamten Verbindergehäuses sind.
Die elektrische Verbindung der Rückwand-Leiterplatte 2 mit
dem elektrischen Verbinder 1 wird durch Andrücken der Kontaktierungsvorrichtungen
des elektrischen Verbinders auf die
Kontaktflecken 21a der Rückwand-Leiterplatte bewirkt.
Hierbei erfolgt gleichzeitig auch die elektrische Verbindung
zwischen dem Deckel des elektrischen Verbinders und den als
Masseanschluß dienenden Kontaktflecken 21b der Rückwand-Leiterplatte.
Die Rückwand-Leiterplatte 2 weist als Hilfsmittel Führungsund
Versteifungswände 22 auf, welche vorzugsweise aus Metall
gefertigt sind.
Diese Führungs- und Versteifungswände 22 haben einerseits die
Funktion, den elektrischen Verbinder 1 beim Aufbringen auf
die Rückwand-Leiterplatte so zu führen, daß die als Kontaktierungsvorrichtungen
dienenden Enden der Verbindungsvorrichtungen
15 des elektrischen Verbinders genau auf die als Kontaktierungsvorrichtungen
der Rückwand-Leiterplatte dienenden
Kontaktflecken 21a treffen bzw. - im verbundenen Zustand -
diese Position beibehalten und genau auf diese eine elastische
Andruckkraft ausüben.
Andererseits haben diese Führungs- und Versteifungswände die
Funktion, der Rückwand-Leiterplatte eine höhere Steifigkeit
zu verleihen, damit diese beim Einführen und Herausziehen des
elektrischen Verbinders nicht übermäßig gebogen und dabei beschädigt
wird.
Die Rückwand-Leiterplatte kann um die Kontaktflecken 21a, 21b
in den Figuren nicht gezeigte wallförmige Erhebungen aufweisen.
Diese Erhebungen werden aus dielektrischem Material,
vorzugsweise durch Aufspritzen von Kunststoff hergestellt und
dienen dazu, die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen
des elektrischen Verbinders exakt auf die Kontaktflächen
der Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwand-Leiterplatte zu
führen und sie in dieser durch die Erhebung genau definierten
Position bzw. Raststellung dauerhaft zu halten. Damit kann
auch bei Verwendung von ungenau hergestellten Leiterplatten
und/oder elektrischen Verbindern stets ein sicherer elektrischer
Kontakt erhalten werden.
Die vorstehenden Erläuterungen betreffend die Gestaltung der
Kontaktflecken 21a und die damit verbundenen Vorteile bei der
Verbindungsherstellung gelten entsprechend auch für die als
Massekontakte dienenden Kontaktflecken 21b der Rückwand-Leiterplatte.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, weist die Baugruppen-Leiterplatte
3 als Kontaktierungsvorrichtungen sowohl auf ihrer
Oberseite als auch auf ihrer Unterseite Lötpunkte 31 auf.
Die elektrische Verbindung der Baugruppen-Leiterplatte 3 mit
dem elektrischen Verbinder 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel
durch Anlöten der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen
Verbinders an die Lötpunkte 31 der Baugruppen-Leiterplatte
3 bewirkt.
Das Vorgehen bei der Herstellung der Verbindung zwischen der
Rückwand-Leiterplatte 2 und der Baugruppen-Leiterplatte 3
mittels des elektrischen Verbinders 1 sowie die Vorteile dieser
Art von Verbindung werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Der elektrische Verbinder 1 ist vor der Herstellung der Verbindung
zwischen den Leiterplatten noch nicht vollständig zusammengesetzt.
Die der Baugruppen-Leiterplatte zugewandten
Deckelteile 12b, 12d sowie die entsprechenden Mittelstückteile
13b, 13d sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht montiert.
In diesem Zustand wird, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, das
Ende der Baugruppen-Leiterplatte 2 in eine Aussparung des Bodens
11a, 11b des elektrischen Verbinders 1 gesteckt.
Die für den Anschluß an die Baugruppen-Leiterplatte 2 vorgesehenen
Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders
1 werden an die als Kontaktierungsvorrichtungen der Baugruppen-Leiterplatte
dienenden Lötstellen 31 angelötet. Das
Anlöten erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dem
SMT-Verfahren.
Während des Anlötens und nach dem Anlöten werden die zu diesem
Zeitpunkt noch nicht montierten Mittelstückteile 13b, 13d
und Deckelteile 12b, 12d des elektrischen Verbinders sukzessiv
eingesetzt und fest miteinander und der Baugruppen-Leiterplatte
3 verbunden, um die Kanäle 14 zur Führung der
Verbindungsvorrichtungen 15 bis auf die Baugruppen-Leiterplatte
3 durchzuziehen.
Auf diese Weise werden, wie in der Figur 1 gezeigt ist, von
der Oberfläche der Rückwand-Leiterplatte 2 bis zur Oberfläche
der Baugruppen-Leiterplatte 3 durchgehend verlaufende Kanäle
14 zur Aufnahme der Verbindungsvorrichtungen 15 geschaffen.
Für den Fall, daß die bei der Kontaktierung des elektrischen
Verbinders mit der Baugruppen-Leiterplatte 3 noch zu montierenden
Elemente des elektrischen Verbinders Kunststoffteile
oder Kunststoff enthaltende Teile sind, kann die Verbindung
dadurch bewirkt werden, daß diese ineinander und auf die Baugruppen-Leiterplatte
3 gepreßt werden.
Nach Fertigstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem
elektrischen Verbinder 1 und der Baugruppen-Leiterplatte 3
wird der elektrische Verbinder 1 zum Zwecke der Herstellung
der elektrischen Verbindung mit der Rückwand-Leiterplatte 2
entlang den Führungs- und Versteifungswänden 22 der Rückwand-Leiterplatte
2 auf diese aufgeschoben und dort mittels in den
Figuren nicht gezeigter Schraubbolzen befestigt.
Beim Aufschieben des elektrischen Verbinders 1 auf die Rückwand-Leiterplatte
2 werden die für den Anschluß an die Rückwand-Leiterplatte
2 vorgesehenen Kontaktierungsvorrichtungen
des elektrischen Verbinders 1 noch durch die Federkraft der
Verbindungsvorrichtungen 15 aus dem elektrischen Verbinder
hinausgedrückt. Beim weiteren Aufschieben bzw. durch Anziehen
der Schraubbolzen kommen die Kontaktierungsvorrichtungen des
elektrischen Verbinders mit den Kontaktflecken 21a der Rückwand-Leiterplatte
2 in Kontakt. Durch fortgesetztes Aufschieben
bzw. Anziehen der Schraubbolzen wird von diesem Zeitpunkt
an der aus dem elektrischen Verbinder ragende Teil der Kontaktierungsvorrichtungen
des elektrischen Verbinders gegen
die Federkraft der Verbindungsvorrichtung 15 in den Kanal 14
des elektrischen Verbinders 1 zurückgedrückt. Hierdurch wird
ein dauerhaftes frontales Andrücken der Kontaktierungsvorrichtungen
des elektrischen Verbinders auf die Kontaktflecken
der Rückwand-Leiterplatte bewirkt.
Gleichzeitig mit der Kontaktbildung zwischen den Verbindungsvorrichtungen
15 und den als Nutzsignalkontakte dienenden
Kontaktflecken 21a erfolgt über die Federelemente 19a, 19b
eine Kontaktbildung zwischen dem Gehäuse des elektrischen
Verbinders und den als Massekontakten dienenden Kontaktflecken
21b, wobei die sichere Kontaktierung im Verbindungszustand
hier ebenfalls durch ein dauerhaftes frontales Andrücken
der als Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen
Verbinders 1 dienenden Federelemente 19a, 19b auf die entsprechenden
Kontaktflecken 21b der Rückwand-Leiterplatte bewirkt
wird.
Die im Verbindungszustand des elektrischen Verbinders zwischen
den jeweiligen Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwand-Leiterplatte
2 und des elektrischen Verbinders 1 wirkenden
Anpreßkräfte sorgen auf äußerst einfache Weise für eine
feste und zuverlässige Kontaktierung.
Die beschriebene Art der Kontaktierung hat entscheidende Vorteile
gegenüber den herkömmlichen Kontaktierungen.
Die hier beschriebene Kontaktierung erfolgt nämlich völlig
ohne Stoßstellen, welche bei den herkömmlichen elektrischen
Verbindern durch die in Verbindungspfadrichtung vorgesehene
Kontaktüberlappung von Messer- und Federkontakten und durch
das Einpressen der Messer- und Federkontaktleisten in die
Leiterplatten gebildet werden.
Die beim Stand der Technik regelmäßig vorgesehene Kontaktüberlappung
wird gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden
bzw. zumindest auf einen vernachlässigbaren Umfang verringert.
Die Vermeidung der Kontaktüberlappung bewirkt die Beseitigung
einer Stoßstelle, an welcher die zu übertragenden Signale in
herkömmlichen elektrischen Verbindern reflektiert wurden.
Die zur Vermeidung der Kontaktüberlappung erfindungsgemäß
veränderte Form und Ausrichtung der die Kontaktierung bewirkenden
Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des
elektrischen Verbinders legen es nahe, die bisher verwendeten
als Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse verwendeten
Messer- und Federleisten durch an die veränderten
Umstände angepaßte Kontaktierungsvorrichtungen zu ersetzen,
denn die Messer- und Federleisten sind ja gerade für das zu
vermeidende überlappende Kontaktieren ausgelegt.
Die in der vorstehenden Beschreibung beschriebene Ersetzung
der Messer- und Federleisten durch Kontaktflecken schafft einerseits
die Voraussetzungen für den optimalen Einsatz des
erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders, und hat darüber
hinaus den erheblichen Vorteil, daß fortan die ebenfalls als
Reflexionsquellen wirkenden Einpreßstellen der Messer- oder
Federleisten entfallen können.
Die bei der Signalübertragung durch Reflexionen verursachten
Störungen und/oder Verzerrungen können durch den beschriebenen
elektrischen Verbinder also auf ein Minimum reduziert
werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des vorstehend beschriebenen
elektrischen Verbinders liegt darin, daß die Verbindungsvorrichtungen
über die gesamte Strecke von der Rückwand-Leiterplatte
bis zur Baugruppen-Leiterplatte in nach allen Seiten
geschlossenen Kanälen geführt werden.
Verwendet man nun als Material für die Gehäuseteile des elektrischen
Verbinders, d.h. für Böden, Mittelstücke und Deckel
ein Metall oder metallbeschichtete Materialien oder Metall
enthaltende Materialien wie beispielsweise metallisierte
Kunststoffe, d.h. Kunststoffe mit Metalleinlagerungen, und
verbindet man diese - wie geschehen - mit Masse, so werden
die Verbindungsvorrichtungen 15 ähnlich wie bei einer Koaxial-Leitung
in abgeschirmten Tunneln geführt.
Durch diese Maßnahmen werden bei der Signalübertragung durch
Nebensprechen verursachte Störungen und/oder Verzerrungen auf
ein Minimum reduziert.
Die Führung der Verbindungsvorrichtungen in Kanälen mit geerdetes
Metall enthaltenden Wänden eröffnet darüber hinaus eine
einfache Möglichkeit, auf die Impedanz des elektrischen Verbinders
Einfluß zu nehmen.
Ein vorgegebener Impedanzwert kann nämlich auf einfache Weise
dadurch eingestellt werden, daß ein genauer Abstand zwischen
der Verbindungsvorrichtung und mindestens einer Seitenwand
des Kanals eingestellt wird.
An Stellen, wo die elastisch ausgebildete Verbindungsvorrichtungen
im Verbindungszustand aus ihrer Ruhelage ausgelenkt
sind, um die Kontaktierung mittels einer auf die Kontaktflächen
wirkenden Andruckkraft sicher und zuverlässig zu gestalten,
ist hier jedoch darauf zu achten, daß sich die Verbindungsvorrichtung
dabei in einer Ebene bewegt, die parallel
zur impedanzbestimmenden Wand verläuft.
Die Einhaltung des gewünschten Abstandes zur impedanzbestimmenden
Wand des jeweiligen Kanals ist durch eine entsprechende
Ausbildung des Verlaufs des Kanals und/oder durch eine
entsprechende Ausbildung und Positionierung der die Verbindungseinrichtungen
in den Kanälen fixierenden Führungsnasen
und/oder Halterungen realisierbar.
Beachtet man dies, so werden bei der Signalübertragung durch
eine ungeeignete Impedanz oder Impedanzschwankungen verursachte
Störungen und/oder Verzerrungen auf ein Minimum reduziert.
Die durch die vorliegende Erfindung erzielte Reduzierung von
Störungen und/oder Verzerrungen bei der Signalübertragung
geht nicht zu Lasten der Sicherheit und Zuverlässigkeit der
Verbindung. Das durch die elastische Federkraft der Verbindungsvorrichtung
des elektrischen Verbinders bewirkte frontale
Aneinanderpressen der zu kontaktierenden Kontaktflächen
sorgt für Verbindungseigenschaften, die denen von herkömmlichen
Verbindern in nichts nachstehen.
Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen ermöglichen sowohl
einzeln als auch in Kombination, die in herkömmlichen elektrischen
Verbindern bei der Signalübertragung auftretenden
Störungen und/oder Verzerrungen auf äußerst einfache Weise
auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines ganz konkreten
Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es sind jedoch viele Modifikationen denkbar, die dieses Ausführungsbeispiel
vorteilhaft weiterzubilden vermögen.
Einige davon sollen im folgenden abschließend noch kurz erläutert
werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden
die Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders
und der Baugruppen-Leiterplatte durch Verlöten kontaktiert.
Anstelle des Verlötens kann jedoch eine im wesentlichen der
Verbindung zwischen dem elektrischen Verbinder und der Rückwand-Leiterplatte
entsprechende Verbindung zum Einsatz kommen.
Zu diesem Zweck müßte vorgesehen werden, die Verbindungsvorrichtung
des elektrischen Verbinders auch auf der der Baugruppen-Leiterplatte
zugewandten Seite als federndes Element
auszubilden, welches bei Einbringen des elektrischen Verbinders
in den Verbindungszustand aus seiner Ruhelage ausgelenkt
wird und im Verbindungszustand eine Andruckkraft auf die Kontaktierungsstelle
der Baugruppen-Leiterplatte ausübt.
Zur Erläuterung dessen wird nun auf die Figur 4 Bezug genommen.
Die Figur 4 zeigt eine der Figur 1 entsprechende Ansicht, wobei
jedoch nur der in Rede stehende abgewandelte Kontaktierungsbereich
zwischen dem elektrischen Verbinder und der Baugruppen-Leiterplatte
dargestellt ist.
Die Figur 4 zeigt den Verbindungszustand zwischen dem elektrischen
Verbinder 1 und der Baugruppen-Leiterplatte 3. In
diesem Zustand ist die Verbindungsvorrichtung aus der in der
Figur durch gestrichelte Linien angedeuteten Ruhestellung
ausgelenkt und übt auf die Baugruppen-Leiterplatte ein Andruckkraft
aus.
In der Ruhestellung ragt die Verbindungsvorrichtung 15 aus
der der Baugruppen-Leiterplatte 3 zugewandten Oberfläche des
elektrischen Verbinders heraus. Beim Verbinden wird die Verbindungsvorrichtung
15 gegen dessen Federkraft in den Kanal
14 zurückgedrückt.
Die dabei relativ zu den Wänden des Kanals erfolgende Bewegung
der Verbindungsvorrichtung ist vorteilhafter Weise so
ausgelegt, daß der Abstand zwischen der Verbindungsvorrichtung
15 und der impedanzbestimmenden Wand des Kanals hierbei
konstant bleibt.
Dies ist in den Figuren 5A und 5B veranschaulicht.
Die Figuren 5A und 5B sind aus Richtung der in der Figur 4
gezeigten Pfeile gesehene Schnittansichten. des elektrischen
Verbinders.
Die Figur 5A zeigt den elektrischen Verbinder im mit der Baugruppen-Leiterplatte
nicht verbundenen Zustand. Die Figur 5B
zeigt den elektrischen Verbinder im mit der Baugruppen-Leiterplatte
verbundenen Zustand.
Wie aus den Figuren 5A und 5B ersichtlich ist, nimmt die Verbindungseinrichtung
15 in den jeweiligen Zuständen unterschiedliche
Positionen innerhalb des Kanals ein.
Diese unterschiedlichen Positionen sind jedoch so gewählt,
daß der Abstand der Verbindungsvorrichtung 15 von der impedanzbestimmenden
Wand des Kanals, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die gemäß den Figuren 5A und 5B linke Wand
des Kanals ist, beim Wechsel der Positionen der Verbindungsvorrichtung
innerhalb des Kanals konstant (im gezeigten Ausführungsbeispiel
konstant gleich v) bleibt.
Eine derartige definierte Bewegung der Verbindungsvorrichtung
innerhalb des Kanals hat den Vorteil, daß selbst dann, wenn
die Verbindungsvorrichtung infolge nicht exakt identisch verarbeiteter
Kontaktierungsvorrichtungen beim Einbringen in den
Verbindungszustand innerhalb des Kanals unterschiedlich weit
verschoben wird, stets für alle Verbindungsvorrichtungen exakt
die gewünschte Impedanz erhalten werden kann. Darüber
hinaus kann äußerst einfach und bereits vor dem Einbau ein
gewünschter Impedanzwert des elektrischen Verbinders eingestellt
werden.
Die bisherigen Ausführungsformen des elektrischen Steckers
bezogen sich stets auf die Übertragung asymmetrischer Signale,
d.h. auf die Übertragung der Signale über einen Innenleiter
in Form der Verbindungsvorrichtung und einen Außenleiter
in Form der elektrisch leitenden Kanalwände.
Der erfindungsgemäße elektrische Verbinder kann jedoch auch
zur Übertragung symmetrischer Signale ausgelegt sein. In diesem
Fall wären pro Kanal zwei parallele Innenleiter in Form
von zwei parallel laufenden Verbindungsvorrichtungen vorzusehen.
Das Vorsehen von zwei im Kanal parallel laufenden Verbindungsvorrichtungen
erfordert eine veränderte Einstellung und
Einhaltung des Impedanzwertes. Dieser ergibt sich in diesem
Fall aus dem Abstand zwischen den beiden Verbindungsvorrichtungen
und den Abständen zwischen den Leitern und den Kanalwänden.
Sämtliche zur Einstellung und Beibehaltung der Impedanz gemachten
Ausführungen gelten unabhängig von der Wahl der Kontaktierung
für alle Ausführungsformen, bei denen eine Verbindungsvorrichtung
in einem eine freie Positionierung derselben
erlaubenden Kanal geführt wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung betrifft
die Modifikation der Verbindung des elektrischen Verbinders
mit Masse.
Anstelle der Verbindung des Gehäuses mit dem in der Figur 1
gezeigten, als Masseanschluß dienenden Kontaktflecks 21b kann
eine zwischen den zu kontaktierenden Punkte oder Flächen eingefügter
Kontaktstreifen gemäß den Figuren 6A bis 6C zum Einsatz
kommen.
Die Figuren 6A und 6B zeigen verschiedene Ausführungsformen
des Kontaktstreifens im Ruhezustand bzw. im verbindungsfreien
Zustand, wohingegen die Figur 6C den in der Figur 6B gezeigten
Kontaktstreifen in einem zwischen zwei zu kontaktierenden
Flächen eingespannten Zustand zeigt.
Den Ausführungsformen des Kontaktstreifens gemäß den Figuren
6A und 6B ist gemeinsam, daß sie in hoher Dichte wellenartige
Verformungen mit federnden Eigenschaften aufweisen, welche im
zusammengepreßten Zustand das Bestreben haben, wieder in ihre
Ruhestellung zurückzukehren.
Wie insbesondere aus der Figuren 6C ersichtlich ist, ergibt
sich beim Zusammendrücken des Kontaktstreifens zwischen den
zu kontaktierenden Flächen eine Vielzahl von elastisch angedrückten
Kontaktpunkten, welche eine gute und zuverlässige
Kontaktierung ermöglichen.
Sieht man den Kontaktstreifen so vor, daß dieser jeden der
Kanäle ringförmig umgibt, so wird damit die Erzeugung von Nebensprechen
an dieser Stelle verhindert, und die bei der Signalübertragung
auftretenden Störungen und/oder Verzerrungen
lassen sich mithin noch weiter reduzieren.
Eine weitere Abwandlung der Erfindung betrifft die Erzeugung
der die zu kontaktierenden Kontaktflächen im Verbindungszustand
jeweils aufeinanderpressenden Kraft.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde stets
davon ausgegangen, daß diese Kraft von den jeweiligen Verbindungsvorrichtungen
selbst erzeugt wird.
Stattdessen oder ergänzend hierzu kann jedoch auch vorgesehen
werden, die Kraft von den jeweiligen Kontaktierungsvorrichtungen
der externen Anschlüsse oder durch an beliebiger Stelle
angeordnete Hilselemente aufzubringen.
Der beschriebene elektrische Verbinder ist aufgrund der weitestgehenden
Eliminierung der durch Reflexionen, Nebensprechen,
und Dämpfung verursachten Störungen und/oder Verzerrungen
voll HF-tauglich und dennoch äußerst einfach und billig
herstell- und montierbar.
Claims (14)
- Elektrischer Verbinder (1) mit
Kontaktierungsvorrichtungen zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit Kontaktierungsvorrichtungen (21a,21b,31) externer Anschlüsse, wobeidadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtungen (15) in Kanälen (14) geführt sind, die im Verbindungszustand des elektrischen Verbinders (1) von Kontaktierungsvorrichtung zu Kontaktierungsvorrichtung durchgehend verlaufen undan den Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) vorgesehene Kontaktflächen eine eine im wesentlichen überlappungsfreie Verbindung mit Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der externen Anschlüsse ermöglichende Gestalt aufweisen undzum elektrischen Verbinden von einander zugeordneten Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) Verbindungsvorrichtungen (15). vorgesehen sind,
die Wände der Kanäle (14) aus Metall enthaltendem Material gebildet sind. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Leiterplattenverbinder zum elektrischen Verbinden einer ersten und einer zweiten Leiterplatte (2, 3) ausgebildet ist. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dieser derart ausgebildet ist, daß er im wesentlichen senkrecht auf die Oberseite oder die Unterseite der ersten und/oder der zweiten Leiterplatte (2, 3) aufsteckbar ist. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dieser derart ausgebildet ist, daß er im wesentlichen parallel zur Oberseite und/oder zur Unterseite der ersten und/oder der zweiten Leiterplatte (2, 3) auf dieselben aufsteckbar ist. - Elektrischer Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) eine Gestalt aufweisen, deren Ausdehnung in einer ersten Richtung größer ist als deren Ausdehnung in einer zweiten Richtung, wobei die erste Richtung eine zur im Kontaktflächenbereich und dessen Umgebung vorherrschenden Stromflußrichtung senkrechte Richtung ist, und wobei die zweite Richtung eine zur im Kontaktflächenbereich und dessen Umgebung vorherrschenden Stromflußrichtung parallele Richtung ist. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) eine eine großflächige Kontaktierung ermöglichende Gestalt in Form eines im wesentlichen ebenen oder gekrümmten Flächenabschnittes aufweisen. - Elektrischer Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) mit elastischen Elementen in Verbindung stehen, welche im Verbindungszustand aus ihrer Ruhelage ausgelenkt sind und somit die Ausübung einer Andruckkraft der Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders auf die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der externen Anschlüsse bewirken. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die von jeder Kontaktfläche der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) ausgeübte Andruckkraft eine die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtung (21a, 21b, 31) des jeweils zugeordneten externen Anschlusses vom elektrischen Verbinder wegdrückende Kraft ist. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkraft jeder Kontaktfläche der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) eine die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der zugeordneten externen Anschlüsse vom elektrischen Verbinder (1) in die im wesentlichen selbe Richtung wegdrückende Kraft ist. - Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der externen Anschlüsse im wesentlichen ebene Kontaktflecken auf der Oberfläche der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (2, 3) sind. - Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kanäle (14) elektrisch mit Masse verbunden sind. - Elektrischer Verbinder nach einem Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß Führungsnasen (16a, 16b) vorgesehen sind, durch die entsprechende Abschnitte der Verbindungsvorrichtungen (15) in den Kanälen (14) verschiebbar fixiert sind. - Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß Halterungen (17) vorgesehen sind, durch die entsprechende Abschnitte der Verbindungsvorrichtungen (15) in den Kanälen (14) starr fixiert sind. - Elektrischer Verbinder nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtungen (15) in den Kanälen (14) so fixiert sind, daß bei der beim Einbringen des elektrischen Verbinders (1) in den Verbindungszustand stattfindenden Bewegung der Verbindungsvorrichtung (15) deren Abstand zu einer impedanzbestimmenden Wand des Kanals (14) konstant gehalten wird.
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