DE10029925C1 - Leiterplattensteckverbindung - Google Patents

Abstract

Für die Übertragung großer Datenmengen in einem durch Steckverbinder verbundenen elektrischen System, wird eine Leiterplattensteckverbindung vorgeschlagen, deren Steckverbinder einen zusätzlichen, zweiten Steckbereich aufweisen. Der zweite Steckbereich ist dabei oberhalb des bereits vorhandenen Steckbereiches an den jeweiligen Steckverbinder angefügt, so dass der eigentliche Steckvorgang zwischen zwei Leiterplattensteckverbindern wie bisher abläuft. DOLLAR A Die Verbindung zwischen den beiden zusätzlichen Steckbereichen erfolgt mittels einer Leiterfolie, die zumindest auf einer Verbindungsseite einen direkten Kontakt zu Leiterbahnen einer Leiterplatte und auf der anderen Verbindungsseite einen direkten Kontakt zu elektrischen Kontakten des zweiten Steckbereiches aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplattensteckverbindung zur Verbindung rechtwinklig angeordneter, mit Leiterbahnen versehener Leiterplatten, be­ stehend aus einem ersten Steckverbinder mit einem Isolierkörper und einem mit Kontaktbuchsen versehenen Steckbereich und einem zweiten Steck­ verbinder mit einem Isolierkörper und einem mit Kontaktstiften versehenen Steckbereich, die jeweils auf einer Leiterplatte befestigt sind.

Die Leiterplattensteckverbindung ist vorzugsweise für den Einsatz in modu­ lar aufgebauten Signalverarbeitungssystemen mit einer Rückwand- Leiterplatte und diversen Einschubleiterplatten vorgesehen, bei denen auf­ grund eines weiteren Signalangebotes, ein erhöhter oder zusätzlicher Be­ darf an steckbaren elektrischen Kontakten erforderlich ist.

Aus der DE 198 52 290 C1 ist ein elektrischer Steckverbinder für gedruckte Leiterplatten, insbesondere Rückwandsteckverbinder, bekannt, bei dem zur Steckung einer 3-reihigen Federleiste in einem mit fünf Stiftreihen ausgebil­ deten Steckverbinder ein Adapter eingerastet wird, in den eine 3-reihige Fe­ derleiste einsetzbar ist.

Aus der DE 25 25 864 A ist für eine Anordnung zur Erhöhung der Kontakt­ anzahl bei Steckverbindern von steckbaren Flachbaugruppen bekannt, bei der Kontaktleisten aufeinandergesetzt werden, aus denen Anschlußfahnen herausragen. Zwischen diese Anschlußfahnen wird eine biegsame Folie, die um ein Füllstück herumgelegt wird, eingeschoben. Dabei sind die auf der biegsamen Folie vorhandenen gedruckten Leiterbahnen mit den Leiterbah­ nen auf einer Leiterplatte fest verlötet.

Aus der DE 89 05 434 U1 ist eine Anordnung zur Erhöhung der Kontaktzahl bei Leiterplattensteckverbindern bekannt, bei der eine Leiterplatte stirnseitig vor einem im wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Kontaktelementen angeordnet sind. Dabei sind erste und zweite Kontaktelemente mit je einer Leiterfolie verbunden, die ober- und unterhalb der Leiterplatte Kontaktierungsflächen zugeordnet sind, während dritte Kontaktelemente als Anschlußmittel direkt mittels starrer Lötfahnen an der Leiterplatte den Leiterplattensteckverbinder kontaktieren.

Es ist allgemein bekannt eine elektrische Signalverteilung mittels Leiterplat­ tensteckverbindern in den verschiedensten Ausführungen mit entsprechend geführten Leiterbahnen, die in einer Busstruktur auf einer rückwärtigen Lei­ terplatte als Busplatine zusammengefaßt sind, vorzunehmen. Trotz zunehmender Integration der elektronischen Bauteile nehmen jedoch auch die zu verteilenden und zu verarbeitenden Signale zu. Des Weiteren sind immer höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten gefordert, die mit einem reinen elektrischen System nicht mehr zu bewältigen sind. Insofern bietet sich für eine Signalverteilung auch eine Kombination von e­ lektrischen und optischen Signalen an. Dazu müssen aber optoelektrische Wandler in die Signalverteilung eingefügt werden, die in der Regel eine zusätzliche optoelektrische Steckverbindung erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leiter­ plattensteckverbindung der eingangs genannten Art dahingehend auszubil­ den, dass neben den Signalleitungen für einen Einsatz mit herkömmlichen, bekannten Steckverbindern zusätzliche elektrische Signale von einer Leiterplatte zu einer weiteren Leiterplatte übermittelt werden müssen, wobei kein zusätzlicher Steckverbinder benötigt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf dem Isolierkörper des ersten Steckverbinders auf der Leiterplatte, auf der von der Leiterplatte abge­ wandten Seite eine mit einem ersten Anschlussende versehene, beabstan­ det gehaltene Leiterfolie angeordnet ist, deren zweites Anschlussende um eine Anformung des Isolierkörpers herumgeführt und zwischen der Auflage­ fläche des Steckverbinders und der Leiterplatte angeordnet ist, wobei Kon­ taktbahnen am zweiten Anschlussende der Leiterfolie zu Kontaktflächen der Leiterbahnen auf der Leiterplatte weisen, und dass auf dem Isolierkörper des zweiten Steckverbinders auf der Leiterplatte, ein Isoliergehäuse mit ei­ nem Schlitz vorgesehen ist, in dem elektrische Kontakte angeordnet sind, wobei beim Zusammenstecken der Steckverbinder das erste Anschlussende der Leiterfolie in den Schlitz eintaucht und die elektrischen Kontakte mit den Kontaktbahnen der Leiterfolie in elektrischen Kontakt gelangen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-7 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass neben dem normalen bekannten Steckbereich bei Leiterplattensteckverb­ indern ein zusätzlicher Steckbereich genutzt wird, um zusätzliche elektri­ sche Signale zu übertragen, so dass eine höhere Datenübertragungsrate erzielbar ist, wobei bereits bestehende Stecksysteme mit dieser Leiterplatten­ steckverbindung nachträglich ausgerüstet werden können. Weiterhin ist von Vorteil, dass dieser zweite, zusätzliche Steckbereich gleichzeitig mit dem ersten Steckbereich steckbar ist. Ein weiter Vorteil ergibt sich durch die Nutzung einer beidseitig mit Kontakt­ bahnen versehenen Leiterfolie zur Signalübertragung, so dass auf der steckbaren Leiterplatte keine zusätzlichen Kontaktbahnen zu den Kontakten des regulären und eventuell mit einer höheren Kontaktanzahl versehen Steckverbinders vorgesehen werden müssen.

Die elektrischen Signale werden durch eine spezielle für Leiterfolien opti­ mierte Kontaktierungsart direkt von den Leiterbahnen der Leiterplatte auf die Kontaktbahnen der Leiterfolie übertragen, wobei ein gegenseitiger Andruck der Leiterbahnen und deren elektrische Kontaktierung mittels eines Kontak­ telementes erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist, dass im Isoliergehäuse des zweiten Steckberei­ ches optoelektrische Elemente vorsehbar sind, die elektrisch steckbar sind und deren optische Eigenschaften, die ein Vielfaches der Datenübertragung eines reinen elektrischen Systems aufweisen, über entsprechend vorgese­ hene optische Datenleitungen und weiterer optischer Elemente optimal zu nutzen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer gesteckten Leiterplattensteckverbin­ dung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Leiterfolie,

Fig. 3 eine isometrische Darstellung eines ersten Steckverbinders,

Fig. 4 eine isometrische Darstellung eines zweiten Steckverbinders, und

Fig. 5 eine isometrische Darstellung eines oberen Isoliergehäuses.

In der Fig. 1 ist in einer Schnittansicht eine gesteckte Leiterplattenverbin­ dung dargestellt, die aus einem gewinkelten Steckverbinder 1 und einem geraden Steckverbinder 2 gebildet wird.

Dabei ist der Steckverbinder 2 als U-förmiger Isolierkörper 20 mit asymme­ trischen Seitenschenkeln ausgebildet, in dessen Steckbereich 21 in Spalten und Reihen angeordnete Stiftkontakte 22 vorgesehen sind, die auf ihrer ent­ gegengesetzten Seite in Bohrungen auf einer Leiterplatte 8 eintauchen. Auf dem verlängerten Seitenschenkel des Isolierkörpers 20 des Steckver­ binders 2 ist ein Isoliergehäuse 23 vorgesehen, das einstückig am Isolier­ körper 20 angeformt sein kann oder auch als zusätzlicher Isolierkörper mit dem Isolierkörper 20 verbunden sein kann.

Der elektrische Kontakt der Leiterplattensteckverbindung wird mittels der Stiftkontakte 22 des Steckverbinders 2 und hier nicht gezeigter Federkon­ takte im Steckverbinder 1 sichergestellt.

In Richtung der Leiterplatte ist der Steckverbinder 1 mit einer Anformung 12 versehen, in der Kontaktelemente 4 vorgesehen sind, die eine elektrische Verbindung von Leiterbahnen 6 der Leiterplatte 5 auf Kontaktbahnen 33 ei­ ner flexiblen Leiterfolie 3 ermöglichen.

Die Anzahl der Kontaktelemente 4, die in Ausnehmungen 13 geführt sind, entsprechen der Anzahl der Kontaktbahnen auf der flexiblen Leiterfolie 3.

Die flexible Leiterfolie 3, in der Fig. 2 vergrößert dargestellt, besteht aus ei­ ner biegsamen Trägerfolie 30, auf der beidseitig ebenfalls biegsame Kon­ taktbahnen 33, 35 zur Übertragung elektrischer Signale aufgebracht sind, wobei die Leiterfolie, in diesem Beispiel kreisförmig gebogen, eine zweite elektrische Signalübertragungsebene zum oberen Isoliergehäuse 23 des Steckverbinders 2 bildet.

Der in der Fig. 1 weiterhin gezeigte senkrechte Schenkel 41 des Kontakte­ lementes 4 innerhalb der Anformung 12, ist mit einem über den waagrecht gezeigten Federschenkel 42 hinausgehenden stiftförmigen Ende 44 verse­ hen, welches in eine Bohrung auf der Leiterplatte 5 eintaucht und dort elek­ trisch leitend mit der Leiterbahn 7 verbunden ist.

Der waagrechte Federschenkel 42 ist an seinem Ende mit einer zur Leiter­ platte weisenden Verrundung 43 versehen.

Aufgrund der Hebelwirkung des mit dem stiftförmigen Ende 44 versehenen Schenkels 41, durch die Befestigung des stiftförmigen Endes 44 in der Boh­ rung der Leiterplatte und des senkrechten Schenkels 41 in der Ausnehmung 13, wird die Verrundung 43 des waagrechten Federschenkels 42 ständig in Richtung auf die Oberfläche der Leiterplatte 5 gedrückt.

Zwischen den Kontaktelementen 4 und der Leiterplatte 5 ist die flexible Leiterfolie 3 angeordnet.

Die Leiterfolie ist unmittelbar vor dem Anschlussende 32 mit runden Öff­ nungen 34 versehen, durch die die stiftförmigen Enden 44 der Kontaktele­ mente 4 hindurchgreifen, so dass beim Eintauchen der Enden 44 in ent­ sprechende Bohrungen in der Leiterplatte 5, das Anschlussende 32 der Leiterfolie am Steckverbinderteil 1 gehalten ist.

Mittels der Kontaktelemente 4 wird die Leiterfolie 3 mit den beidseitig auf­ gebrachten Kontaktbahnen 33, 35 an die Leiterplatte 5 angepreßt. Dabei kontaktieren die äußeren Kontaktbahnen 33 durch den Andruck der Verrundungen 43 der Kontaktelemente 4 die entsprechend angeordneten Leiterbahnen 6 oberhalb der Leiterplatte 5, während die innen liegenden Kontaktbahnen 35 direkt mit den Verrundungen 43 des waagrechten Schen­ kels kontaktieren und mittels der stiftförmigen Enden 44 des Kontaktele­ mentes 4 eine elektrische Verbindung zu den Leiterbahnen 7 unterhalb der Leiterplatte 5 hergestellt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine isometrische Darstellung des Steckverbinders 1 im nicht gesteckten Zustand, so dass neben dem normalen Steckbereich 11 des Steckverbinders, deutlich die zweite durch die Leiterfolie 3 gebildete, aufgesetzte Steckebene erkennbar ist.

Oberhalb des Isolierkörpers 10 sind drei blockartige Abstandhalter 14 auf der der Leiterplatte abgewandten Seite des Steckverbinders 1 vorgesehen, auf denen die flexible Leiterfolie 3 mit nietähnlichen Befestigungsmitteln 15 gehalten ist.

In den zwischen den Abstandhaltern liegenden Freiräumen sind auf der Leiterfolie 3 die Kontaktbahnen 33, 35 angeordnet, wobei das Anschlußen­ de 31 beim Zusammenstecken in den Schlitz 24 des komplementären Steck­ verbinders 2 eingefügt wird.

In der Fig. 4 ist eine isometrische Darstellung des Steckverbinders 2 ge­ zeigt, bei dem der Isolierkörper 20 mit asymmetrischen U-förmigen Schen­ keln ausgebildet ist, innerhalb derer der Steckbereich 21 mit den Kontakt­ stiften 22 vorgesehen ist.

Im bzw. oberhalb des verlängerten Schenkels des Isolierkörpers 20 ist das Isoliergehäuse 23 mit einem durch Ausnehmungen 26 unterbrochenen und begrenzten Schlitz 24 vorgesehen, in dem mindestens federnde Kontakte 25 sowie weitere elektrische Kontakte 29 angeordnet sind. Für die Abstandhalter 14 auf dem Isolierkörper 10 des Steckverbinders 1 sind im Isoliergehäuse 23 und im Isolierkörpers 20 entsprechende Ausneh­ mungen 26 vorgesehen, die ein Einfügen des Anschlussendes 31 der Lei­ terfolie 3 in den Schlitz 24 des Steckverbinders 2 ermöglichen. Während des Steckvorganges wird das Anschlussende 31 der Leiterfolie 3 in den Schlitz 24 eingeschoben, wobei die unterhalb der Leiterfolie ange­ ordneten, federnden Kontakte 25 auf die Kontaktbahnen 35 zugreifen und gleichzeitig die oberen Kontaktbahnen 33 gegen die elektrischen Kontakte 29 gedrückt werden.

Der Schlitz 24 ist zum leichteren Einfügen der Leiterfolie durch eine beidsei­ tige, trichterförmige Einführöffnung aufgeweitet.

Die Funktionsweise der Kontaktierung zwischen den Kontakten und den Kontaktbahnen der Leiterfolie ist ähnlich der bereits bei der Leiterplatte 5 beschriebenen Kontaktierung.

Die Kontaktelemente 25 unterhalb der flexiblen Leiterfolie 3 übernehmen die Signale der unteren Kontaktbahnen 35, während oberhalb angeordneten elektrischen Kontakte 29 die Signale der oberen Kontaktbahnen 33 über­ nehmen und weiterleiten.

In dem Beispiel ist vorgesehen, die unteren Kontaktbahnen 35 der Leiterfolie 3 zur Abschirmung vorzusehen, wobei die über die Kontaktelemente 25 ausgekoppelten Signale mittels eines innerhalb des Isoliergehäuses 23 ein­ gelassenen flächigen Abschirmbleches 27 und mittels daran angeformter Federkontakte 28, an eine dafür vorgesehene Leiterbahn auf der Leiterplatte 8 weitergeleitet werden.

Die Fig. 5 zeigt in einer isometrischen Darstellung das vom Isolierkörper 20 entfernte Isoliergehäuse 23 des Steckverbinders 2 in dem die hier sichtba­ ren elektrischen Kontakte 29 angeordnet sind.

Innerhalb des Isoliergehäuses 23 sind hier nicht gezeigte optoelektrische Wandler vorgesehen, deren elektrische Anschlüsse mit den elektrischen Kontakten 29 verbunden sind und deren optischer Anschluss mit aus dem Isoliergehäuse herausgeführten Lichtwellenleitern 9 verbunden ist. Das Isoliergehäuse 23 kann einstückig mit dem Isolierkörper 20 verbunden sein, kann aber auch - wie in diesem Beispiel gezeigt - getrennt auf den Isolierkörper 20 aufsetzbar ausgebildet sein.

Claims (7)

1. Leiterplattensteckverbindung zur Verbindung rechtwinklig angeord­ neter mit Leiterbahnen versehener Leiterplatten (5, 8), bestehend aus einem ersten Steckverbinder (1) mit einem Isolierkörper (10) und ei­ nem mit Kontaktbuchsen versehenen Steckbereich (11) und einem zweiten Steckverbinder (2) mit einem Isolierkörper (20) und einem mit Kontaktstiften versehenen Steckbereich (21), die jeweils auf einer Leiterplatte befestigt sind, dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Isolierkörper (10) des ersten Steckverbinders (1) auf der Leiterplatte (5), auf der von der Leiterplatte abgewandten Seite eine mit einem ersten Anschlussende (31) versehene, beabstandet gehaltene Leiterfolie (3) angeordnet ist, deren zweites Anschlussende (32) um eine Anformung (12) des Isolierkörpers (10) herumgeführt und zwischen der Auflagefläche des Steckverbinders (1) und der Leiterplatte (5) angeordnet ist, wobei Kontaktbahnen (33) am zweiten Anschlussende (32) der Leiterfolie (3) zu Kontaktflächen der Leiter­ bahnen (6) auf der Leiterplatte (5) weisen, und
dass auf dem Isolierkörper (20) des zweiten Steckverbinders (2) auf der Leiterplatte (8), ein Isoliergehäuse (23) mit einem Schlitz (24) vor­ gesehen ist, in dem elektrische Kontakte (25, 29) angeordnet sind, wobei beim Zusammenstecken der Steckverbinder (1, 2) das erste Anschlussende (31) der Leiterfolie (3) in den Schlitz (24) eintaucht und die elektrischen Kontakte (25, 29) mit den Kontaktbahnen (35, 33) der Leiterfolie (3) in elektrischen Kontakt gelangen.

2. Leiterplattensteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in Ausnehmungen (13) der Anformung (12) des Isolierkörpers (10) Kontaktelemente (4) angeordnet sind, wobei die Kontaktelemente (4) einen Federschenkel (42) mit einem abgerundeten Ende (43) auf­ weisen, der beim montierten Steckverbinder (1) die Kontaktbahnen (33) der Leiterfolie (3) auf Kontaktflächen der Leiterbahnen (6) der Leiterplatte (5) drückt, wobei die Kontaktbahnen (33) in elektrischen Kontakt mit Kontaktflächen der Leiterbahnen (6) gelangen.

3. Leiterplattensteckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Leiterfolie (3) beidseitig Kontaktbahnen (33, 35) aufweist.

4. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Isolierkörper (10) Abstandhalter (14) vorgesehen sind, an denen das erste Anschlußende (31) der Leiterfolie (3) befestigt ist.

5. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (3) über an den Kontaktelementen (4) angeformte stiftförmige Enden (44), die durch Öffnungen (34) am Anschlussende (32) in der Leiterfolie (3) geführt sind, an der zur Leiterplatte weisen­ den Montagefläche des Steckverbinders (1) gehalten ist.

6. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (29) im Isoliergehäuse (23) des zwei­ ten Steckverbinders (2) gegenüber den Kontaktstiften (22) im Isolier­ körper (20) durch ein zwischengelegtes Abschirmblech (27) abge­ schirmt sind, wobei am Abschirmblech angeformte, federnde Kontakte (28) zur Montageseite der Leiterplatte (8) weisen.

7. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass im Isoliergehäuse (23) mindestens ein optoelektrischer Wandler vorgesehen ist, wobei elektrische Anschlüsse des Wandlers mit den Kontakten (29) im Schlitz (24) verbunden sind, und wobei der opti­ sche Anschluss des Wandlers mit Lichtwellenleitern (9) verbunden ist.