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EP4462607A1 - Steckverbinder und automatisierungskomponente mit steckverbinder - Google Patents

Steckverbinder und automatisierungskomponente mit steckverbinder Download PDF

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Publication number
EP4462607A1
EP4462607A1 EP23172066.5A EP23172066A EP4462607A1 EP 4462607 A1 EP4462607 A1 EP 4462607A1 EP 23172066 A EP23172066 A EP 23172066A EP 4462607 A1 EP4462607 A1 EP 4462607A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shielding
spring
connector
contact
shielding means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23172066.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erfindernennung liegt noch nicht vor Die
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP23172066.5A priority Critical patent/EP4462607A1/de
Publication of EP4462607A1 publication Critical patent/EP4462607A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6591—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/6594—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the shield being mounted on a PCB and connected to conductive members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2464—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point
    • H01R13/2492—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point multiple contact points
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6582—Shield structure with resilient means for engaging mating connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
    • H01R12/716—Coupling device provided on the PCB
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/72—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/73—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures connecting to other rigid printed circuits or like structures

Definitions

  • the invention relates to a connector comprising a first connector element with a plurality of signal pins and a second connector element with a plurality of counter-signal pins, which are designed such that in the plugged state the signal pins are inserted into the counter-signal pins, wherein the first connector element has a first shielding means and the second connector element has a second shielding means, which make electrical contact with one another in the plugged state.
  • a connector is understood to be a shielded plug connection with a shielded socket and a shielded plug.
  • the plug has signal pins that can engage in contact forks, the mating contact pins of the socket.
  • a generic connector is, for example, from the DE 10 2005 059 990 B4 known.
  • Such connectors have two plug-in connection elements that can be brought into mutual engagement. They have a large number of electrically conductive contacts for establishing electrically conductive connections.
  • Such connectors are used in particular for SMD connectors ("surface-mounted device") and are attached to circuit boards.
  • SMD connectors surface-mounted device
  • One of the two plug-in connection elements is attached to one circuit board and the other of the two plug-in connection elements is attached to another circuit board.
  • the plug connections are used in this way to electrically connect different circuit boards.
  • the EP 2 351 163 B1 shows an angle connector with a shield and a method for producing the shield of the angle connector.
  • the first shielding means comprises a first sheet metal stamping from which a plurality of shielding springs are machined and each shielding spring is divided into a first shielding spring and a second shielding spring, which extend longitudinally to a plug-in direction, wherein the first shielding spring has a first contact point bent into the first shielding spring and the second shielding spring has a second contact point bent into the second shielding spring, wherein the second shielding spring is designed to be shorter than the first shielding spring and as a result the contact points contact the second shielding means at different points in the plug-in direction.
  • This type of connector shielding ensures that a very low-impedance ground connection is created between the components connected by the connectors.
  • a ground connection that is optimized in terms of interference can be achieved by combining a certain ratio of signal pins to ground pins in conjunction with the shielding or the optimized ground connection in the connector. Both the inherent interference immunity and the external interference immunity are improved because the shielding plates also serve as a ground connection.
  • Another advantage of this arrangement is that a contact sequence can be maintained, because the now split shield spring and the special design of the shielding contact between plug and socket not only achieves a very low shielding inductance or coupling inductance, but at the same time a defined contact sequence is maintained, so that the shielding or ground contacts first and only then the signals.
  • the new type of shielding contact with split shield springs creates contact on two levels. First the contact is made via the shielding, i.e. a ground contact, only then does the signal pins contact. This sequence must be maintained, otherwise the connected electronic components could be destroyed.
  • the first plug connection element has a first housing part in which the plurality of signal pins and the first shielding means are arranged, the first shielding means having the first sheet metal stamping part and a further second sheet metal stamping part, wherein the sheet metal stamping parts are arranged in an edge region of the first housing part parallel to the plugging direction and have a soldering side for a circuit board and a contact side for contacting the second shielding means, wherein the sheet metal stamping part is designed on the soldering side with soldering feet for soldering onto the circuit board and the respective first contact point is arranged closer to the contact side and the respective second contact point is arranged closer to the soldering side.
  • the contact position of the shield spring was moved towards the soldering points. This makes the path from the contact point of the shield to the circuit board as short as possible.
  • the upper half makes the first contact. Only then do the signal pins make contact.
  • the lower half realizes the short signal path with which the low shield inductance is achieved.
  • the improved "shield inductance" was demonstrated by measurements. compared to the connectors according to the state of the art.
  • the connector or transition contacts are further optimized by having a recess in the first and/or second curved contact point.
  • the recess creates a defined "elevation" with which a point contact is achieved. Since the springs are always slightly twisted due to manufacturing tolerances, without a recess there would be a continuous, wide, uniform shape. Then you cannot say exactly where the actual contact point is. However, if you deliberately create a "elevation", the contact point will also be at the "elevation”.
  • first shield spring and the second shield spring are bent out of the plane of the stamped sheet metal part. This creates a spring force and improves contact.
  • the second plug connection element has a second housing part in which the plurality of counter-signal pins and the second shielding means are arranged, the second shielding means is essentially flat and arranged parallel to the plugging direction such that the first shielding means can be pushed over the second shielding means.
  • the first shielding means has an expansion-bending, which is realized by the end of the contact side of the sheet metal stamping being angled by an opening angle of approximately 45 degrees.
  • the connector according to the invention enables the realization of high-quality shielding.
  • a homogeneous and very low inductance coating is achieved within the connector.
  • This connector particularly suitable for the transmission of high-frequency signals.
  • a digital signal can be transmitted with a data rate of up to 10 gigabits with high quality, while at the same time ensuring a high level of signal integrity.
  • the connector is therefore particularly suitable for signal processing arrangements in which, for example, circuit boards are to be connected to a backplane.
  • a plug connector 10 comprising a first plug connection element 1 with a plurality of signal pins 3 and a second plug connection element 2 with a plurality of counter signal pins 4, which are designed such that in the plugged state the signal pins 3 are inserted into the counter signal pins 4, wherein the first plug connection element 1 has a first shielding means 1SM (see also FIG 3 ) and the second plug connection element 2 has a second shielding means 2SM, which electrically contact each other in the plugged state.
  • the first plug connection element 1 has a first housing part 11, in which the first shielding means 1SM is arranged in an edge region RB in such a way that soldering feet LF protrude on the upper side.
  • the second shielding means 2SM are arranged in a second housing part 12; here too, soldering pins protrude downwards for fastening to a circuit board.
  • the first shielding means 1SM comprises a first sheet metal stamping part 5 and a second sheet metal stamping part 5'.
  • FIG 3 shows the connector 10 from FIG 1 without the first housing part 11 and without the second housing part 12.
  • the arrangement of the first shielding means 1SM above the second shielding means 2SM is now clear.
  • the second shielding means 2SM comprises a third sheet metal stamping part 6 and a fourth sheet metal stamping part 6'.
  • FIG 4 once again shows how the first sheet metal stamping 5 rests on the second sheet metal stamping 6 for ground contact.
  • a plurality of shield springs SF are machined out of the first sheet metal stamping 5 and each shield spring SF is divided into a first shield spring SF1 and a second shield spring SF2.
  • FIG 5 a detailed representation of the first sheet metal stamping 5 is shown.
  • the first and second shield springs SF1, SF2 extend lengthwise to a plug-in direction SR.
  • the first shield spring SF1 has a first contact point K1 bent into the first shield spring SF1 and the second shield spring SF2 has a second contact point K2 bent into the second shield spring SF2, wherein the second shield spring SF2 is designed to be shorter than the first shield spring SF1 and as a result the contact points K1, K2 contact the second shielding means 2SM at different points in the plug-in direction SR.
  • the contact position of the second contact point of the second shield spring SF2 was moved in the direction of the soldering points for the soldering feet LF. This makes the path from the contact point of the shield to the circuit board as short as possible.
  • the first shield spring SF1 or the first contact point K1 makes the first contact to ground during a plugging process in the plugging direction. Only then do the signal pins 3 make contact with the counter-signal pins 4.
  • the second shield spring SF2 creates a short signal path, with which the low coupling inductance is achieved because the second contact point K2 is arranged closer to the soldering side LS.
  • a recess A is arranged in the first and second curved contact points K1, K2.
  • the recess A creates a defined "elevation" with which a point contact is achieved. Since the springs are always slightly twisted due to manufacturing tolerances, without a recess you would have a continuous, wide, uniform shape. Then you can't say exactly where the actual contact point is. But if you deliberately add a "raised area", the contact point will also be at the "raised area”.
  • FIG 6 shows the first sheet metal stamping 5 in a side view and the first shield spring SF1 and the second shield spring SF2 are bent out of the plane of the sheet metal stamping 5 by a bending angle ⁇ .
  • An expansion offset AK is realized in that the end of the contact side KS of the sheet metal stamping 5 is angled by an opening angle ⁇ of approximately 45 degrees.
  • the FIG 7 shows the connector 10 without housing parts 11,12 in a sectional view.
  • the first and second sheet metal stampings 5,5' are each arranged with their soldering feet LF on a first circuit board 21.
  • the third and fourth sheet metal stampings 6,6' are each arranged with their associated soldering feet on a second circuit board 22.
  • a contact sequence is also maintained. This is because the now split shield spring SF and the special design of the contact of the shield between plug and socket not only achieves a very low shield inductance, but at the same time a defined contact sequence is maintained, so that first the shield or the ground and only then the signal pins 3 contact their counter-signal pins 4.
  • the new type of contact of the shield with split shield springs creates contact on two levels. First the contact is made via the shield, i.e. a ground contact, only then does the contact of the signal pins occur. This order must be followed, otherwise the connected electronic components may be destroyed.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder (10) umfassend ein erstes Steckverbindungselement (1) mit einer Vielzahl an Signalpins (3) und
ein zweites Steckverbindungselement (2) mit einer Vielzahl an Gegensignalpins (4), welche ausgestaltet sind, dass im gesteckten Zustand die Signalpins (3) in den Gegensignalpins (4) stecken, wobei das
erste Steckverbindungselement (1) ein erstes Schirmmittel (1SM) aufweist und das
zweite Steckverbindungselement (2) ein zweites Schirmmittel (2SM) aufweist, welche im gesteckten Zustand miteinander elektrisch kontaktieren,
wobei das erste Schirmmittel (1SM) ein erstes Blechstanzteil (5) umfasst, aus welchem eine Mehrzahl an Schirmfedern (SF) herausgearbeitet sind und jeweils eine Schirmfeder (SF) in eine erste Schirmfeder (SF1) und eine zweite Schirmfeder (SF2) aufgeteilt ist, welche sich längs zu einer Steckrichtung (SR) erstrecken, wobei die erste Schirmfeder (SF1) eine in die erste Schirmfeder (SF1) gebogene erste Kontaktstelle (K1) und die zweite Schirmfeder (SF2) eine in die zweite Schirmfeder (SF2) gebogene zweite Kontaktstelle (K2) aufweist, wobei die zweite Schirmfeder (SF2) kürzer als die erste Schirmfeder (SF1) ausgestaltet ist und dadurch die Kontaktstellen (K1,K2) in Steckrichtung (SR) das zweite Schirmmittel (2SM) an unterschiedlichen Stellen kontaktieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder umfassend ein erstes Steckverbindungselement mit einer Vielzahl an Signalpins und ein zweites Steckverbindungselement mit einer Vielzahl an Gegensignalpins, welche ausgestaltet sind, dass im gesteckten Zustand die Signalpins in den Gegensignalpins stecken, wobei das erste Steckverbindungselement ein erstes Schirmmittel aufweist und das zweite Steckverbindungselement ein zweites Schirmmittel aufweist, welche im gesteckten Zustand miteinander elektrisch kontaktieren.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter Steckverbinder eine geschirmte Steckverbindung mit einer Buchse mit Schirmung und einem Stecker mit Schirmung zu verstehen. Der Stecker weist Signalpins auf, welche in Kontaktgabeln, den Gegenkontaktpins der Buchse eingreifen können.
  • Ein gattungsgemäßer Steckverbinder ist beispielsweise aus der DE 10 2005 059 990 B4 bekannt geworden. Derartige Steckverbinder weisen zwei Steckverbindungselemente auf, die in wechselseitigen Eingriff bringbar sind. Sie verfügen über eine Vielzahl elektrisch leitfähiger Kontakte zur Herstellung elektrisch leitfähiger Verbindungen. Solche Steckverbinder werden besonders für SMD-Stecker ("surface-mounted-device") verwendet und auf Leiterplatten befestigt. Dabei werden auf einer Leiterplatte eines der beiden Steckverbindungselemente und auf einer anderen Leiterplatte das andere der beiden Steckverbindungselemente befestigt. Die Steckverbindungen dienen auf diese Weise zum elektrischen Verbinden unterschiedlicher Leiterplatten.
  • Die EP 2 351 163 B1 zeigt einen Winkel-Steckverbinder mit einer Abschirmung und ein Verfahren zur Herstellung der Abschirmung des Winkel-Steckverbinders.
  • Zur Führung von hochfrequenten Signalen bei Automatisierungssystemen mit Rückwandbussystemen werden besondere Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften von Steckverbindern gestellt, da diese Systeme beispielsweise in Schaltschränken mit erhöhter EMV-Störbelastung eingesetzt werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die bereits bekannten Steckverbinder hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften zu optimieren und so, insbesondere für Automatisierungssysteme, bessere Übertragungseigenschaften von Signalen zu erreichen bzw. die Störfestigkeit hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird für die eingangs genannte Steckverbindung dadurch gelöst, dass das erste Schirmmittel ein erstes Blechstanzteil umfasst, aus welchem eine Mehrzahl an Schirmfedern herausgearbeitet sind und jeweils eine Schirmfeder in eine erste Schirmfeder und eine zweite Schirmfeder aufgeteilt ist, welche sich längs zu einer Steckrichtung erstrecken, wobei die erste Schirmfeder eine in die erste Schirmfeder gebogene erste Kontaktstelle und die zweite Schirmfeder eine in die zweite Schirmfeder gebogene zweite Kontaktstelle aufweist, wobei die zweite Schirmfeder kürzer als die erste Schirmfeder ausgestaltet ist und dadurch die Kontaktstellen in Steckrichtung das zweite Schirmmittel an unterschiedlichen Stellen kontaktieren.
  • Durch diese Art der Steckerschirmung wird erreicht, dass eine sehr niederimpedante Masseverbindung zwischen den durch die Steckverbinder verbundenen Baugruppen erfolgt. Zusätzlich kann noch durch eine Kombination eines bestimmten Verhältnisses von Signalpins zu Masse-Pins in Verbindung mit der Schirmung bzw. der optimierten Masseverbindung im Stecker eine hinsichtlich der Störungen optimierte Masseverbindung erreicht werden. Es wird sowohl eine Eigenstörfestigkeit als auch eine Fremdstörfestigkeit verbessert, da die Schirmbleche gleichzeitig als eine Masseverbindung dienen.
  • Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist es, dass eine Kontaktier-Reihenfolge eingehalten werden kann, denn durch die nun aufgeteilte Schirmfeder und die besondere Gestaltung der Kontaktierung der Schirmung zwischen Stecker und Buchsen wird nicht nur eine sehr geringe Schirminduktivität bzw. Kopplungsinduktivität erreicht, sondern gleichzeitig wird eine definierte Kontaktier-Reihenfolge beibehalten, so dass zuerst die Schirmung bzw. die Masse und danach erst die Signale kontaktieren. Die neue Art der Kontaktierung der Schirmung mit geteilten Schirmfedern stellt in zwei Ebenen einen Kontakt her. Zuerst erfolgt der Kontakt über die Schirmung, also ein Massekontakt, danach erst erfolgt der Kontakt der Signalpins. Diese Reihenfolge muss eingehalten werden, sonst können die angeschlossenen elektronischen Bauteile zerstört werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Steckverbindungselement ein erstes Gehäuseteil aufweist in dem die Vielzahl an Signalpins und das erste Schirmmittel angeordnet sind, dabei weist das erste Schirmmittel das erste Blechstanzteil und ein weiteres zweites Blechstanzteil auf, wobei die Blechstanzteile in einem Randbereich des ersten Gehäuseteils parallel zur Steckrichtung angeordnet sind und eine Lötseite für eine Platine und eine Kontaktseite für die Kontaktierung mit dem zweiten Schirmmittel aufweisen, wobei das Blechstanzteil an der Lötseite mit Lötfüßen zum Auflöten auf die Platine ausgestaltet ist und die jeweils erste Kontaktstelle näher zur Kontaktseite angeordnet ist und die jeweils zweite Kontaktstelle näher zur Lötseite angeordnet ist.
  • Um geringe Werte bei der Schirminduktivität zu erreichen, wurde die Kontaktposition der Schirmfeder in Richtung der Lötstellen verschoben. Damit wird der Weg vom Kontaktpunkt der Schirmung zur Leiterplatte möglichst kurz. Die obere Hälfte stellt den ersten Kontakt her. Danach erst kontaktieren die Signalpins. Die untere Hälfte realisiert den kurzen Signalweg, mit dem die geringe Schirminduktivität erreicht wird. Mittels Messungen konnte die verbesserte "Schirminduktivität" gegenüber den Steckverbindern nach dem Stand der Technik ermittelt werden.
  • Der Steckverbinder beziehungsweise die Übergangskontakte werden weiter optimiert dadurch, dass in der ersten und oder in der zweiten gebogenen Kontaktstelle eine Ausnehmung angeordnet ist. Mit der Ausnehmung wird eine definierte "Erhöhung" geschaffen, mit welcher ein punktueller Kontakt erreicht wird. Da die Federn durch Fertigungstoleranzen in sich immer etwas verdreht sind hätte man ohne Ausnehmung eine durchgängige breite gleichförmige Ausformung. Dann kann man nicht genau sagen, wo der tatsächliche Kontaktpunkt liegt. Wenn man aber gezielt eine "Erhöhung" einbringt, ist der Kontaktpunkt dann auch bei der "Erhöhung".
  • Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die erste Schirmfeder und die zweite Schirmfeder aus der Ebene des Blechstanzteils herausgebogen sind. So wird eine Federkraft erreicht und die Kontaktierung verbessert.
  • In einer Ausgestaltung weist das zweite Steckverbindungselement ein zweites Gehäuseteil auf in dem die Vielzahl an Gegensignalpins und das zweite Schirmmittel angeordnet sind, das zweite Schirmmittel ist im Wesentlichen flächig ausgebildet und derart parallel zur Steckrichtung angeordnet, dass das erste Schirmmittel über das zweite Schirmmittel schiebbar ist.
  • Für ein leichteres Schieben bzw. Einführen weist das erste Schirmmittel eine Aufweitung-Kröpfung auf, welche dadurch realisiert ist, dass das Ende der Kontaktseite des Blechstanzteils um einen Öffnungswinkel von annährend 45 Grad abgewinkelt ist.
  • Der erfindungsgemäße Steckverbinder ermöglicht die Realisierung einer hochwertigen Abschirmung. Erreicht wird insbesondere ein homogener und sehr geringer Induktivitätsbelag innerhalb des Steckverbinders. Dadurch ist dieser Steckverbinder besonders geeignet zur Führung von hochfrequenten Signalen. Beispielsweise kann ein Digitalsignal bei einer Datenrate bis zu 10 Gigabit mit hoher Güte geführt werden, wobei gleichzeitig eine hohe Signalintegrität sichergestellt ist. Der Steckverbinder eignet sich daher insbesondere für signalverarbeitende Anordnungen, bei denen beispielsweise Platinen mit einer Backplane verbunden werden sollen.
  • Insbesondere für Automatisierungssysteme werden bessere Übertragungseigenschaften von Signalen erreicht bzw. die Störfestigkeit hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit wird verbessert, wenn bei einer Automatisierungskomponente aufweisend eine Rückwandbusplatine auf der Automatisierungsmodule angeordnet sind, die Rückwandbusplatine und die Automatisierungsmodule jeweils mit einem erfindungsgemäßen Steckverbinder verbunden sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1
    einen Steckverbinder mit Gehäuse in einer dreidimensionalen Ansicht,
    FIG 2
    den Steckverbinder aus FIG 1 in einer dreidimensionalen Ansicht auf die Schirmmittel,
    FIG 3
    den Steckverbinder aus FIG 1 in einer dreidimensionalen Ansicht ohne Gehäuse,
    FIG 4
    ein erstes und zweites Schirmmittel,
    FIG 5
    das erste Schirmmittel im Detail,
    FIG 6
    ein Blechstanzteil in einer Seitenansicht und die
    FIG 7
    den Steckverbinder ohne Gehäuseteile in einer Schnittdarstellung.
  • Gemäß FIG 1 ist ein Steckverbinder 10 dargestellt umfassend ein erstes Steckverbindungselement 1 mit einer Vielzahl an Signalpins 3 und ein zweites Steckverbindungselement 2 mit einer Vielzahl an Gegensignalpins 4, welche ausgestaltet sind, dass im gesteckten Zustand die Signalpins 3 in den Gegensignalpins 4 stecken, wobei das erste Steckverbindungselement 1 ein erstes Schirmmittel 1SM (siehe auch FIG 3) aufweist und das zweite Steckverbindungselement 2 ein zweites Schirmmittel 2SM aufweist, welche im gesteckten Zustand miteinander elektrisch kontaktieren.
  • Das erste Steckverbindungselement 1 weist ein erstes Gehäuseteil 11 auf, im welchen in einem Randbereich RB das erste Schirmmittel 1SM derart angeordnet ist, dass an der Oberseite Lötfüße LF herausragen. In einem zweiten Gehäuseteil 12 sind die zweiten Schirmmittel 2SM angeordnet auch hier ragen nach unten Lötpins zur Befestigung auf einer Platine heraus.
  • Mit der FIG 2 ist der Steckverbinder 10 aus FIG 1 ohne das erste Gehäuseteil 11 dargestellt. Das erste Schirmmittel 1SM umfasst ein erstes Blechstanzteil 5 und ein zweites Blechstanzteil 5'.
  • Die FIG 3 zeigt den Steckverbinder 10 aus FIG 1 ohne das erste Gehäuseteil 11 und ohne das zweite Gehäuseteil 12. Die Anordnung des ersten Schirmmittels 1SM über dem zweiten Schirmmittel 2SM wird nun deutlich. Das zweite Schirmmittel 2SM umfasst ein drittes Blechstanzteil 6 und ein viertes Blechstanzteil 6'.
  • Die FIG 4 verdeutlich noch einmal, wie das erste Blechstanzteil 5 auf dem zweiten Blechstanzteil 6 zur Masse-Kontaktierung aufliegt. Aus dem ersten Blechstanzteil 5 sind eine Mehrzahl an Schirmfedern SF herausgearbeitet und jeweils eine Schirmfeder SF ist in eine erste Schirmfeder SF1 und eine zweite Schirmfeder SF2 aufgeteilt.
  • In FIG 5 ist eine Detaildarstellung des ersten Blechstanzteils 5 dargestellt. Die erste und zweite Schirmfeder SF1,SF2 erstecken sich längs zu einer Steckrichtung SR. Die erste Schirmfeder SF1 weist eine in die erste Schirmfeder SF1 gebogene erste Kontaktstelle K1 und die zweite Schirmfeder SF2 eine in die zweite Schirmfeder SF2 gebogene zweite Kontaktstelle K2 auf, wobei die zweite Schirmfeder SF2 kürzer als die erste Schirmfeder SF1 ausgestaltet ist und dadurch die Kontaktstellen K1,K2 in Steckrichtung SR das zweite Schirmmittel 2SM an unterschiedlichen Stellen kontaktieren.
  • Um geringe Werte bei einer Kopplungsinduktivität des Steckverbinders 10 zu erreichen, wurde die Kontaktposition der zweiten Kontaktstelle der zweiten Schirmfeder SF2 in Richtung der Lötstellen für die Lötfüße LF verschoben. Damit wird der Weg vom Kontaktpunkt der Schirmung zur Leiterplatte möglichst kurz. Die erste Schirmfeder SF1 bzw. die erste Kontaktstelle K1 stellt bei einem Steckvorgang in Steckrichtung den ersten Kontakt zur Masse her. Danach erst kontaktieren die Signalpins 3 mit den Gegensignalpins 4. Die zweite Schirmfeder SF2 realisiert einen kurzen Signalweg, mit dem die geringe Kopplungsinduktivität erreicht wird, weil die zweite Kontaktstelle K2 näher zur Lötseite LS angeordnet ist. Zur besseren Kontaktierung sind in der ersten und in der zweiten gebogenen Kontaktstelle K1,K2 eine Ausnehmung A angeordnet. Mit der Ausnehmung A wird eine definierte "Erhöhung" geschaffen, mit welcher ein punktueller Kontakt erreicht wird. Da die Federn durch Fertigungstoleranzen in sich immer etwas verdreht sind hätte man ohne Ausnehmung eine durchgängige breite gleichförmige Ausformung. Dann kann man nicht genau sagen, wo der tatsächliche Kontaktpunkt liegt. Wenn man aber gezielt eine "Erhöhung" einbringt, ist der Kontaktpunkt dann auch bei der "Erhöhung".
  • Die FIG 6 zeigt das erste Blechstanzteil 5 in einer Seitenansicht und die erste Schirmfeder SF1 und die zweite Schirmfeder SF2 sind aus der Ebene des Blechstanzteils 5 um einen Biegewinkel β herausgebogen. Eine Aufweitungs-Kröpfung AK ist dadurch realisiert, dass das Ende der Kontaktseite KS des Blechstanzteils 5 um einen Öffnungswinkel α von annährend 45 Grad abgewinkelt ist.
  • Die FIG 7 zeigt den Steckverbinder 10 ohne Gehäuseteile 11,12 in einer Schnittdarstellung. Das erste und das zweite Blechstanzteil 5,5' sind jeweils mit ihren Lötfüßen LF auf einer ersten Platine 21 angeordnet. Das dritte und das vierte Blechstanzteil 6,6' sind jeweils mit ihren zugehörigen Lötfüßen auf einer zweiten Platine 22 angeordnet. Durch die verschiebung der Kontaktstellen K1,K2 wird zusätzlich eine Kontaktier-Reihenfolge eingehalten. Denn durch die nun aufgeteilte Schirmfeder SF und die besondere Gestaltung der Kontaktierung der Schirmung zwischen Stecker und Buchsen wird nicht nur eine sehr geringe Schirminduktivität erreicht, sondern gleichzeitig wird eine definierte Kontaktier-Reihenfolge eingehalten, so dass zuerst die Schirmung bzw. die Masse und danach erst die Signalpins 3 mit ihren Gegensignalpins 4 kontaktieren. Die neue Art der Kontaktierung der Schirmung mit geteilten Schirmfedern stellt in zwei Ebenen einen Kontakt her. Zuerst erfolgt der Kontakt über die Schirmung, also ein Massekontakt, danach erst erfolgt der Kontakt der Signalpins. Diese Reihenfolge muss eingehalten werden, sonst können die angeschlossenen elektronischen Bauteile zerstört werden.

Claims (7)

  1. Steckverbinder (10) umfassend
    ein erstes Steckverbindungselement (1) mit einer Vielzahl an Signalpins (3) und
    ein zweites Steckverbindungselement (2) mit einer Vielzahl an Gegensignalpins (4), welche ausgestaltet sind, dass im gesteckten Zustand die Signalpins (3) in den Gegensignalpins (4) stecken, wobei das
    erste Steckverbindungselement (1) ein erstes Schirmmittel (1SM) aufweist und das
    zweite Steckverbindungselement (2) ein zweites Schirmmittel (2SM) aufweist, welche im gesteckten Zustand miteinander elektrisch kontaktieren,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schirmmittel (1SM) ein erstes Blechstanzteil (5) umfasst, aus welchem eine Mehrzahl an Schirmfedern (SF) herausgearbeitet sind und jeweils eine Schirmfeder (SF) in eine erste Schirmfeder (SF1) und eine zweite Schirmfeder (SF2) aufgeteilt ist, welche sich längs zu einer Steckrichtung (SR) erstrecken, wobei die erste Schirmfeder (SF1) eine in die erste Schirmfeder (SF1) gebogene erste Kontaktstelle (K1) und die zweite Schirmfeder (SF2) eine in die zweite Schirmfeder (SF2) gebogene zweite Kontaktstelle (K2) aufweist, wobei die zweite Schirmfeder (SF2) kürzer als die erste Schirmfeder (SF1) ausgestaltet ist und dadurch die Kontaktstellen (K1,K2) in Steckrichtung (SR) das zweite Schirmmittel (2SM) an unterschiedlichen Stellen kontaktieren.
  2. Steckverbinder (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Steckverbindungselement (1) ein erstes Gehäuseteil (11) aufweist in dem die Vielzahl an Signalpins (3) und das erste Schirmmittel (1SM) angeordnet sind, dabei weist das erste Schirmmittel (1SM) das erste Blechstanzteil (5) und ein weiteres zweites Blechstanzteil (5') auf, wobei die Blechstanzteile (5,5') in einem Randbereich (RB) des ersten Gehäuseteils (11) parallel zur Steckrichtung (SR) angeordnet sind und eine Lötseite (LS) für eine Platine (21) und eine Kontaktseite (KS) für die Kontaktierung mit dem zweiten Schirmmittel (2SM) aufweisen, wobei das Blechstanzteil (5,5') an der Lötseite (LS) mit Lötfüßen (LF) zum Auflöten auf die Platine (21) ausgestaltet ist und die jeweils erste Kontaktstelle (K1) näher zur Kontaktseite (KS) angeordnet ist und die jeweils zweite Kontaktstelle (K1) näher zur Lötseite (LS) angeordnet ist.
  3. Steckverbinder (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der ersten und/oder in der zweiten gebogenen Kontaktstelle (K1,K2) eine Ausnehmung (A) angeordnet ist.
  4. Steckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Schirmfeder (SF1) und eine zweite Schirmfeder (SF2) aus der Ebene des Blechstanzteils (5,5') herausgebogen sind.
  5. Steckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Steckverbindungselement (2) ein zweites Gehäuseteil (12) aufweist in dem die Vielzahl an Gegensignalpins (4) und das zweite Schirmmittel (2SM) angeordnet sind, das zweite Schirmmittel (2SM) ist im Wesentlichen flächig ausgebildet und derart parallel zur Steckrichtung (SR) angeordnet, dass das erste Schirmmittel (1SM) über das zweite Schirmmittel (2SM) schiebbar ist.
  6. Steckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das erste Schirmmittel (1SM) eine Aufweitungs-Kröpfung (AK) aufweist, welche dadurch realisiert ist, dass das Ende der Kontaktseite (KS) des Blechstanzteils (5) um einen Öffnungswinkel (α) von annährend 45 Grad abgewinkelt ist.
  7. Automatisierungskomponente aufweisend eine Rückwandbusplatine auf der Automatisierungsmodule angeordnet sind, wobei die Rückwandbusplatine und die Automatisierungsmodule jeweils mit einem Steckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verbunden sind.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005059990B4 (de) 2005-12-13 2008-03-20 Erni Electronics Gmbh Steckverbinder zur Verbindung elektronischer Bauelemente
EP2351163B1 (de) 2008-11-10 2012-09-19 ERNI Electronics GmbH Winkel-steckverbinder mit einer abschirmung und verfahren zur herstellung der abschirmung des winkel-steckverbinders
KR101904088B1 (ko) * 2012-09-17 2018-10-05 로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게 접촉 요소를 포함하는 시스템
DE102018222267A1 (de) * 2017-12-26 2019-06-27 Hirose Electric Co., Ltd. Elektrischer l-steckverbinder für eine leiterplatte und herstellungsverfahren dafür

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