DE3925157C2 - - Google Patents

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DE3925157C2 DE3925157A DE3925157A DE3925157C2 DE 3925157 C2 DE3925157 C2 DE 3925157C2 DE 3925157 A DE3925157 A DE 3925157A DE 3925157 A DE3925157 A DE 3925157A DE 3925157 C2 DE3925157 C2 DE 3925157C2
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Abstract

The invention relates to a plug connector for printed-circuit boards, in particular in data technology. Since data processing installations are operated at ever higher clock frequencies, care must be taken above all to ensure that there is a defined characteristic impedance, which cannot be achieved with previous plug connections, at junction points between printed-circuit boards and plug connectors. The invention solves this problem in that a multilayer, flexible conductor film (1) has alternating planes (20) for signal conductors (10) and potential conductors (17), the conductors of the individual planes being in a fixed geometrical configuration with respect to one another for a specific characteristic impedance value which it to be achieved in each case. Laminated onto one end of the conductor film (1) are, in addition, two reinforcing plates (8, 9), resting one on top of the other, the first (8) of which contains through-plated holes into which pins (2) or solder tabs are soldered and the second (9) of which is provided with recesses for holding solder tin at the points at which the holes in the first printed-circuit board are located. The conductor tracks are additionally exposed at the other end of the film so that they can be soldered directly to a printed-circuit board. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Datentechnik.The invention relates to a connector for printed circuit boards, especially data technology.

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.DE 35 44 125 C2 is a connector for conductors plates with a flexible film as a connecting element known between the connector pins and the circuit board, however, it is not a multi-layer film. To this should not be particularly affected by this flexible film ren electrical values, such as. B. impedances, wave resistance stand and the like, are observed.

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.DE 36 34 491 A1 only deals with one Foil used as a connecting line between an instru ment and a component to be tested or a probe is applied. When discussing the state of the art Technique pointed out in this published application that the unfavorable folding influences the impe danz the signal traces can be done, however nowhere closer in the embodiment then described referred to that in addition to impedance above all also a certain wave resistance value to be achieved should be achieved by the configuration there. It is only general in the task of it Talk about such disadvantages as discussed in State of the art should be avoided len, such as B. an impedance change by folding, however, by no means like certain electrical values a suitable configuration can be ensured could.

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.Data processing systems are operating at ever higher clock frequencies zen operated. This means signal propagation times, crosstalk, Inductors, capacitors and reflections on electromechanical interfaces, such as connectors, are becoming increasingly critical. The previously used connectors provide the connection to Printed circuit board with connecting legs and therefore have a long time Signal paths and high space requirements. Most connectors have unsuitable characteristic values for high clock frequencies since they certain electrical properties, such as controlled waves the state cannot meet the required values.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Steckverbinder für Leiterplatten mit definierten elektrischen Eigenschaften, wie Impedanz, Übersprechen und Wellenwiderstand zu schaffen.The object of the present invention is a connector for printed circuit boards with defined electrical properties, like creating impedance, crosstalk and wave impedance.

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. To solve this problem, the connector according to the Er invented such that  as a connecting element in the connector housing between the Connector pins and the respective circuit board a multi-layer flexible film is used, the alternating levels for signal conductors and potential conductors, which in one for a particular wave resistance to be achieved in each case status value in a fixed geometric configuration who stand that at one end of this multilayer flexible film auflami two stiffening plates on top of each other are niert, of which the first plated-through holes contains, into which the connector pins or solder lugs are soldered are, and the second with recesses for receiving solder tin in the places where the holes of the first PCB are provided, that the conductor tracks of the individual layers at the other end of the flexible film are exposed and that there is a third stiffening bracket is laminated in the area of the exposed ends of the Conductor tracks has a recess.  

Durch diese Maßnahmen wird ein in seinen elektrischen Werten definierter Steckverbinder erhalten, wobei je nach geometri­ scher Konfiguration sich die Wellenwiderstände ändern.These measures make one in its electrical values defined connector received, depending on the geometri configuration, the wave resistances change.

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.A solution to achieve a defined wave resistance provides that the conductors in the signal levels are parallel and in Longitudinal direction to the flexible conductor film that the Lei ter are formed in the potential levels as a lattice and the conductor tracks running longitudinally to the film are arranged in this way are that they are below or above the spaces between the conductors of the signal levels.

Wieder andere Werte des Wellenwiderstandes werden erhalten, wenn man die flexible Leiterfolie derart ausbildet, daß die Po­ tentailleiter aus einer flächigen Metallage bestehen.Still other values of the wave resistance are obtained, if one forms the flexible conductor foil in such a way that the bottom tentail ladder consist of a flat metal layer.

Weiterhin kann der Steckverbinder auch so ausgebildet sein, daß sich die Signalleiterebene mit ihren Einzelleiterbahnen zwi­ schen zwei flächenhaft ausgebildeten Potentialleiterebenen be­ findet.Furthermore, the connector can also be designed such that the signal conductor level with its individual conductor paths between between two area-trained potential conductor levels finds.

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. The conductors of the signal position and the longitudinal conductors of the potential position in the individual levels can also be congruent with each other lying there. Another possibility is that the Ra distance between the potential conductors is greater than the grid spacing stood the signal conductor.  

Zur Schirmung ist es vorteilhaft, eine Lage seitlich und nach vorn über die flexible Folie 1 herausragen zu lassen und diese als Metallfläche auszubilden.For shielding, it is advantageous to have a layer protrude laterally and forward over the flexible film 1 and to form it as a metal surface.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 10 wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 10.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen kompletten Steckverbinder, der an einer Leiterplat­ te befestigt ist, Fig. 1 a complete connector which te on a printed is fixed,

Fig. 2 eine Signalebene der flexiblen Folie, Fig. 2 is a signal level of the flexible film,

Fig. 3 eine Potentialebene der flexiblen Folie, Fig. 3, a potential level of the flexible film,

Fig. 4 Signal- und Potentialebene der flexiblen Folie übereinan­ der dargestellt, Fig. 4 signal and potential level of the flexible film shown one over the other,

Fig. 5 eine Ebene der flexiblen Folie der Signal- und Potential­ leiter, die abwechselnd nebeneinander in einer Ebene angeordnet sind, Fig. 5 is a plane of the flexible sheet of the signal and potential conductors which are juxtaposed alternately in a plane,

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. 6 shows the arrangement of signal conductors and potential conductors in two levels with each other with a stairs in the jeweili gen interstices of the other conductor,

Fig. 7 eine Anordnung mit Signalleitern in der einen und Poten­ tialfläche in der darunterliegenden Ebene, Fig. 7 shows an arrangement with signal conductors in one and Poten tialfläche in the layer below,

Fig. 8 die Anordnung von Signalleitern zwischen zwei flächig an­ geordneten Potentialebenen, Fig. 8 shows the arrangement of signal conductors between two flat against parent potential levels,

Fig. 9 die Anordnung der Leiter der Signal- und der Potential­ ebene sind in zwei Ebenen, aber unmittelbar untereinander, Fig. 9 shows the arrangement of the conductors of the signal and the potential level in two levels, but directly to one another,

Fig. 10 eine Anordnung, bei der die Rasterung zwischen Signal- und Potentialleiterbahnen unterschiedlich groß ist. Fig. 10 shows an arrangement in which the grid between signal and potential conductor tracks is of different sizes.

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. 1 shows the structure of a connector according to the invention, wherein the flexible film 1 provides the connection from the circuit board 4 to the plug contacts, which are designed as pins 2 ago. The pins 2 are in the laminated stiffening strips 8 and 9 held. The plug part itself is held in a housing designed as a protective collar 3 via a cross member 30 . The third stiffening strip 6 , which is attached to the other end of the film, is fastened with a notch nail 7 in the printed circuit board 4 and serves there as strain relief. At the solder joint 5 , the contacts of the film are exposed and there can be soldered to the conductor tracks of the printed circuit board.

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. Fig. 2 shows a signal position of the flexible film 1 in the stretched state, the signal conductors 10 are guided to the holes 15 in which the connector pins 7 are located. At the same time, further conductors 11 are arranged at the rear end of the film between the signal lines, which bring the potential via vias 16 from the potential level below into the signal plane, so that potential and signal lines are in one plane in a simple manner on the conductor plate 4 can be attached. Another layer is formed as a shield plate 12 .

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. A potential position is shown in Fig. 3, where there is the potential conductor 17 are formed as a latticework, the rear part of the grid is denser than in the front. The holes 15 for the signal conductor connections and the holes 18 for the potential conductor connections can also be seen in the upper part of the film.

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.If the two layers are placed one on top of the other, an image according to FIG. 4 is shown, signal conductors 10 on one level each lying next to potential conductors 17 on the other level. As already explained, the potential conductors are guided through vias to the conductors 11 , so that potential and signal conductors can be soldered in one plane.

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.Different possibilities of the geometric arrangement of signal and potential conductors are shown in the following figures. For example, in FIG. 5 the signal conductors 10 and the potential conductors 17 are arranged next to one another in one plane. In the arrangement according to FIG. 6, the signal conductors are in one level, the potential conductors in a second level, but offset such that they come to lie in the spaces between the signal conductors 10 . In the arrangement of FIG. 7, the signal conductors are arranged in one plane, while the potential conductors are formed as a metallic surface 19. Another configuration is shown in FIG. 8, in which the signal conductors are arranged in a separate plane between two flat potential planes.

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.The arrangement according to FIG. 9 shows an arrangement in which the signal conductors 10 and potential conductors 17 are in two planes, but the signal and potential conductors are arranged congruently one above the other, and in FIG. 10 an arrangement is shown in which the rasterization of Signal and potential conductors are of different sizes, but the potential conductors are also always in a space between two signal conductors.

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.Depending on the training you get a different wave resistance, so that practically any desired wave resistance is adjustable. The dyna lead mixed and static currents.

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.1. Connector for printed circuit boards, in particular the data technology, characterized in that a multi-layer flexible film ( 1 ) is used as a connecting element in the connector housing between the plug and the respective circuit board ( 4 ), the alternating levels for signal conductors ( 10 ) and potential conductors ( 17 ), which are in a fixed geometric configuration for a specific wave resistance value to be achieved in each case, that at one end of this multilayer flexible film two superimposed stiffening plates ( 8 , 9 ) are laminated, of which the first ( 8 ) contains plated-through holes into which the plug pins ( 2 ) or soldering lugs are soldered, and the second ( 9 ) is provided with cutouts for receiving solder at the locations where the holes of the first printed circuit board ( 8 ) are located that the conductor tracks of the individual levels at the other end of the flexible film ( 1 ) fr are inserted and that a third stiffening bracket ( 6 ) is laminated there, which has a recess in the area of the exposed ends ( 5 ) of the conductor tracks ( 10, 17 ). 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. 2. Connector for printed circuit boards, in particular the data technology according to claim 1, characterized in that the conductors ( 10 ) in the signal planes run parallel and in the longitudinal direction to the flexible conductor film ( 1 ), that the conductors ( 17 ) in the potential levels as Git terwerk are formed and the longitudinally extending to the foil conductor tracks are arranged so that they run below or above the spaces between the conductors ( 10 ) of the signal planes. 3. Steckverbinder für Leiterplatten, insbesondere der Daten­ technik nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialleiter (17) aus einer flächigen Metallage bestehen.3. Connector for printed circuit boards, in particular the data technology according to claim 1, characterized in that the potential conductors ( 17 ) consist of a flat metal layer. 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.4. Connectors for printed circuit boards, especially data technology according to claim 1, characterized characterized in that the signal conductor level with their single tracks between two areas formed potential conductor levels. 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.5. Connectors for printed circuit boards, in particular the data technology according to claim 1, characterized in that the conductor ( 10 ) of the signal position and the longitudinal conductor of the potential layers in the individual levels are congruent with each other. 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).6. Connector for printed circuit boards, in particular the data technology according to claim 1, characterized in that the grid spacing of the potential conductor ( 17 ) is greater than the grid spacing of the signal conductor ( 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.7. Connector for printed circuit boards, in particular the data technology according to one of the preceding claims, characterized in that a layer protrudes from the side and forward over the flexible film ( 1 ) and is designed as a metal surface ( 12 ).
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