DE3925157C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Datentechnik.

Aus der DE 35 44 125 C2 ist ein Steckverbinder für Leiter­ platten mit einer flexiblen Folie als Verbindungselement zwischen den Steckerstiften und der Leiterplatte bekannt, jedoch handelt es sich dort um keine Mehrschichtfolie. Zu­ dem sollen durch diese flexible Folie auch keine besonde­ ren elektrischen Werte, wie z. B. Impedanzen, Wellenwider­ stand und dergleichen, eingehalten werden.

Die DE 36 34 491 A1 beschäftigt sich lediglich mit einer Folie, die als Verbindungsleitung zwischen einem Instru­ ment und einem zu testenden Baustein bzw. einer Sonde ver­ wendet wird. Zwar wird bei der Diskussion des Standes der Technik in dieser Offenlegungsschrift darauf hingewiesen, daß durch ungünstige Faltungen Beeinflussungen der Impe­ danz der Signalleiterbahnen erfolgen können, jedoch wird bei der dann beschriebenen Ausführungsform nirgendwo näher darauf Bezug genommen, daß neben der Impedanz vor allem auch ein bestimmter zu erzielender Wellenwiderstandswert durch die dortige Konfiguration erzielt werden soll. Es ist lediglich allgemein in der Aufgabenstellung davon die Rede, daß derartige Nachteile, wie sie im diskutierten Stand der Technik dargelegt werden, vermieden werden sol­ len, wie z. B. eine Impedanzveränderung durch Faltung, jedoch keineswegs wie bestimmte elektrische Werte durch eine geeignete Konfiguration sichergestellt werden könnten.

Datenverarbeitungsanlagen werden mit immer höheren Taktfrequen­ zen betrieben. Dadurch werden Signallaufzeiten, Übersprechen, Induktivitäten, Kapazitäten und Reflexionen an elektromechani­ schen Schnittstellen, wie Steckverbindern immer kritischer. Die bisher eingesetzten Steckverbinder stellen die Verbindung zur Leiterplatte mit Anschlußbeinchen her und haben daher lange Signalwege und hohen Platzbedarf. Die meisten Steckverbinder weisen für hohe Taktfrequenzen ungeeignete Kennwerte auf, da sie gewisse elektrische Eigenschaften, wie kontrollierten Wellenwi­ derstand, in den geforderten Werten nicht erfüllen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Steckverbinder für Leiterplatten mit definierten elektrischen Eigenschaften, wie Impedanz, Übersprechen und Wellenwiderstand zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Steckverbinder gemäß der Er­ findung derart ausgebildet, daß als Verbindungselement im Steckergehäuse zwischen den Steckerstiften und der jeweiligen Leiterplatte eine mehrlagige flexible Folie verwendet wird, die abwechselnd Ebenen für Signalleiter und Potentialleiter aufweist, die in einer für einen jeweils zu erzielenden bestimmten Wellenwider­ standswert in einer festen geometrischen Konfiguration zueinan­ der stehen, daß am einen Ende dieser mehrlagigen flexiblen Folie zwei aufeinanderliegende Versteifungsplatten auflami­ niert sind, von denen die erste durchkontaktierte Bohrungen enthält, in die die Steckerstifte oder Lötfahnen eingelötet sind, und die zweite mit Aussparungen zur Aufnahme von Löt­ zinn an den Stellen, an denen sich die Bohrungen der ersten Leiterplatte befinden, versehen ist, daß die Leiterbahnen der einzelnen Ebenen am anderen Ende der flexiblen Folie freigelegt sind und daß dort ein dritter Versteifungsbügel auflaminiert ist, der im Bereich der freigelegten Enden der Leiterbahnen eine Aussparung besitzt.

Durch diese Maßnahmen wird ein in seinen elektrischen Werten definierter Steckverbinder erhalten, wobei je nach geometri­ scher Konfiguration sich die Wellenwiderstände ändern.

Eine Lösung zur Erzielung eines definierten Wellenwiderstandes sieht vor, daß die Leiter in den Signalebenen parallel und in Längsrichtung zur flexiblen Leiterfolie verlaufen, daß die Lei­ ter in den Potentialebenen als Gitterwerk ausgebildet sind und die längs zur Folie verlaufenden Leiterbahnen so angeordnet sind, daß sie unter oder überhalb der Zwischenräume der Leiter der Signalebenen verlaufen.

Wieder andere Werte des Wellenwiderstandes werden erhalten, wenn man die flexible Leiterfolie derart ausbildet, daß die Po­ tentailleiter aus einer flächigen Metallage bestehen.

Weiterhin kann der Steckverbinder auch so ausgebildet sein, daß sich die Signalleiterebene mit ihren Einzelleiterbahnen zwi­ schen zwei flächenhaft ausgebildeten Potentialleiterebenen be­ findet.

Die Leiter der Signallage und die Längsleiter der Potentiallage in den einzelnen Ebenen können auch deckungsgleich untereinan­ derliegen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Ra­ sterabstand der Potentialleiter größer ist als der Rasterab­ stand der Signalleiter.

Zur Schirmung ist es vorteilhaft, eine Lage seitlich und nach vorn über die flexible Folie 1 herausragen zu lassen und diese als Metallfläche auszubilden.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 10 wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen kompletten Steckverbinder, der an einer Leiterplat­ te befestigt ist,

Fig. 2 eine Signalebene der flexiblen Folie,

Fig. 3 eine Potentialebene der flexiblen Folie,

Fig. 4 Signal- und Potentialebene der flexiblen Folie übereinan­ der dargestellt,

Fig. 5 eine Ebene der flexiblen Folie der Signal- und Potential­ leiter, die abwechselnd nebeneinander in einer Ebene angeordnet sind,

Fig. 6 die Anordnung von Signalleitern und Potentialleitern in zwei Ebenen untereinander mit den einen Leitern in den jeweili­ gen Zwischenräumen der anderen Leiter,

Fig. 7 eine Anordnung mit Signalleitern in der einen und Poten­ tialfläche in der darunterliegenden Ebene,

Fig. 8 die Anordnung von Signalleitern zwischen zwei flächig an­ geordneten Potentialebenen,

Fig. 9 die Anordnung der Leiter der Signal- und der Potential­ ebene sind in zwei Ebenen, aber unmittelbar untereinander,

Fig. 10 eine Anordnung, bei der die Rasterung zwischen Signal- und Potentialleiterbahnen unterschiedlich groß ist.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Steckers nach der Erfindung, wobei die flexible Folie 1 die Verbindung von der Leiterplatte 4 zu den Steckkontakten, die als Stifte 2 ausgebildet sind, her­ stellt. Die Stifte 2 sind in den auflaminierten Versteifungs­ leisten 8 bzw. 9 gehalten. Das Steckerteil selbst ist in einem als Schutzkragen 3 ausgebildeten Gehäuse über eine Traverse 30 gehalten. Die dritte Versteifungsleiste 6, die am anderen Ende der Folie angebracht ist, wird mit einem Kerbnagel 7 in der Leiterplatte 4 befestigt und dient dort als Zugentlastung. An der Lötstelle 5 sind die Kontakte der Folie freigelegt und kön­ nen dort an den Leiterbahnen der Leiterplatte festgelötet wer­ den.

Fig. 2 zeigt eine Signallage der flexiblen Folie 1 in gestreck­ tem Zustand, wobei die Signalleiter 10 an die Bohrungen 15, in denen sich die Steckerstifte 7 befinden, geführt sind. Gleich­ zeitig sind am hinteren Ende der Folie zwischen den Signallei­ tern weitere Leiter 11 angeordnet, die das Potential über Durchkontaktierungen 16 aus der darunterliegenden Potentialebe­ ne in die Signalebene bringen, so daß Potential- und Signallei­ ter in einer Ebene liegend in einfacher Weise auf der Leiter­ platte 4 befestigt werden können. Eine weitere Lage ist außer­ dem als Schirmblech 12 ausgebildet.

Eine Potentiallage ist in Fig. 3 dargestellt, wobei dort die Po­ tentialleiter 17 als Gitterwerk ausgebildet sind, wobei im hin­ teren Teil das Gitter dichter ist als im vorderen. Auch die Bohrungen 15 für die Signalleiteranschlüsse sowie die Bohrungen 18 für die Potentialleiteranschlüsse sind im oberen Teil der Folie zu erkennen.

Wenn man beide Lagen übereinander legt, so zeigt sich ein Bild nach Fig. 4, wobei jeweils Signalleiter 10 der einen Ebene neben den Potentialleitern 17 der anderen Ebene zu liegen kommen. Die Potentialleiter sind, wie bereits erläutert, über Durchkontak­ tierungen an die Leiter 11 geführt, so daß Potential- und Sig­ nalleiter in einer Ebene verlötbar sind.

Verschiedene Möglichkeiten der geometrischen Anordnung von Sig­ nal- und Potentialleitern sind in den nachfolgenden Figuren ge­ zeigt. So sind beispielsweise in Fig. 5 die Signalleiter 10 und die Potentialleiter 17 nebeneinander in einer Ebene angeordnet. Bei der Anordnung nach Fig. 6 befinden sich die Signalleiter in der einen Ebene, die Potentialleiter in einer zweiten Ebene, aber so versetzt, daß sie in den Zwischenräumen zwischen den Signalleitern 10 zu liegen kommen. In der Anordnung nach Fig. 7 sind die Signalleiter in der einen Ebene angeordnet, während die Potentialleiter als metallische Fläche 19 ausgebildet sind. Eine andere Konfiguration zeigt Fig. 8, bei der zwischen zwei flächig ausgebildeten Potentialebenen die Signalleiter in einer eigenen Ebene angeordnet sind.

Die Anordnung nach Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der sich Signalleiter 10 und Potentialleiter 17 in zwei Ebenen befinden, wobei jedoch die Signal- und Potentialleiter deckungsgleich übereinander angeordnet sind, und in Fig. 10 ist eine Anordnung gezeigt, bei der die Rasterung von Signal- und Potentialleitern unterschiedlich groß ist, wobei aber auch die Potentialleiter immer in einem Zwischenraum zwischen zwei Signalleitern liegen.

Je nach Ausbildung erhält man einen anderen Wellenwiderstand, so daß dadurch praktisch jeder gewünschte Wellenwiderstand her­ stellbar ist. Über die Potentialverbindungen lassen sich dyna­ mische und statische Ströme führen.

Claims (7)

1. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselement im Steckergehäuse zwischen den Stecker­ stiften und der jeweiligen Leiterplatte (4) eine mehrlagige flexible Folie (1) verwendet wird, die abwechselnd Ebenen für Signalleiter (10) und Potentialleiter (17) aufweist, die in einer für einen jeweils zu erzielenden bestimmten Wellenwider­ standswert in einer festen geometrischen Konfiguration zueinan­ der stehen, daß am einen Ende dieser mehrlagigen flexiblen Folie zwei aufeinanderliegende Versteifungsplatten (8, 9) auflami­ niert sind, von denen die erste (8) durchkontaktierte Bohrungen enthält, in die die Steckerstifte (2) oder Lötfahnen eingelötet sind, und die zweite (9) mit Aussparungen zur Aufnahme von Löt­ zinn an den Stellen, an denen sich die Bohrungen der ersten Leiterplatte (8) befinden, versehen ist, daß die Leiterbahnen der einzelnen Ebenen am anderen Ende der flexiblen Folie (1) freigelegt sind und daß dort ein dritter Versteifungsbügel (6) auflaminiert ist, der im Bereich der freigelegten Enden (5) der Leiterbahnen (10, 17) eine Aussparung besitzt.

2. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leiter (10) in den Signalebenen parallel und in Längsrichtung zur flexiblen Leiterfolie (1) verlaufen, daß die Leiter (17) in den Potentialebenen als Git­ terwerk ausgebildet sind und die längs zur Folie verlaufenden Leiterbahnen so angeordnet sind, daß sie unter- oder oberhalb der Zwischenräume der Leiter (10) der Signalebenen verlaufen.

3. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialleiter (17) aus einer flächigen Metallage bestehen.

4. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Signalleiterebene mit ihren Einzelleiterbahnen zwischen zwei flächenhaft ausge­ bildeten Potentialleiterebenen befindet.

5. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (10) der Signal­ lage und die Längsleiter der Potentiallagen in den einzelnen Ebenen deckungsgleich untereinander liegen.

6. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasterabstand der Po­ tentialleiter (17) größer ist als der Rasterabstand der Signal­ leiter (10).

7. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Lage seit­ lich und nach vorn über die flexible Folie (1) herausragt und als Metallfläche (12) ausgebildet ist.