DE4217278A1 - Mit filter versehener verbinder und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit Filter versehenen Verbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft einen mit Filter versehenen Verbinder, der Hochfrequenzfilter enthält, die in integraler Weise an Kontakten des Verbinders ange­ bracht sind; im folgenden wird der mit Filter ver­ sehene Verbinder auch kurz als Filterverbinder be­ zeichnet.

Der weit verbreitete Einsatz der Elektronik zur Über­ tragung, Handhabung und Verwendung von Hochfrequenz­ signalen, einschließlich digitaler Impulse, bei Pro­ dukten, welche von Computern bis zu Kraftfahrzeugen und Geräten reichen, hat in zunehmendem Ausmaß zu der Notwendigkeit zum Herausfiltern unerwünschter Signal­ anteile geführt. Solche als Rauschen oder elektro­ magnetische Störung bezeichneten unerwünschten Signal­ anteile können nicht nur Fehler in der Information verursachen, sondern solche Fehler können ein Ausfal­ len des Geräts verursachen, wobei dies manchmal schwerwiegende Folgen für Leben und Besitz haben kann. Aus diesem Grund hat man Filter unterschiedlicher Ausbildung zum Reduzieren unerwünschter Signalanteile verschiedener Frequenzen in elektronischen Geräten und insbesondere in Verbindern eingebaut, durch die die Kabel mit derartigen Geräten verbunden werden.

Die US-PS 49 95 834 vom 26.2.1991 befaßt sich mit einem mit einem Rauschfilter versehenen Verbinder, bei dem Kondensatoren und eine Ferritplatte zur Bildung eines LC-Filters verwendet werden. Dabei ist der Verbinder, der ein äußeres Abschirmgehäuse aus Metall aufweist, mit Kondensatoren ausgestattet, die die Kontakte des Verbinders tragen, wobei die Kondensatoren in dem Gehäuse derart angebracht sind, daß sie sich innerhalb des Verbinders erstrecken, und außerdem besitzt der Verbinder eine Ferritplatte mit Stiftbereichen, die sich durch Öffnungen in der Platte hindurcherstrecken und in eine gedruckte Schaltungsplatte einführbar sowie mit dieser verlötbar sind. Bei diesem Beispiel des Standes der Technik ist die Ferritplatte außerhalb der Verbinderabschirmung angeordnet und von den Durch­ führungskondensatoren beabstandet, so daß die Kontakte externer Strahlung ausgesetzt sind und außerdem eine geringfügige Änderung der Eigenschaften des Filters aufgrund der unterschiedlichen Kontaktlängen zwischen verschiedenen Kontaktreihen, den Kondensatoren und der Ferritplatte entsteht.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten, mit Filter versehenen Verbinders, bei dem die Filterelemente in bezug auf­ einander und in bezug auf eine Erdungsebene in identi­ scher Weise körperlich angeordnet sind. Weiterhin besteht ein Ziel in der Schaffung eines mit Filter versehenen Verbinders, bei dem sich die den Verbinder bildenden Bauteile in einfacher und konsistenter Weise zusammenbauen lassen. Außerdem besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens zum Her­ stellen von mit Filter versehenen Verbindern, bei dem sich die Filterkonstruktion vereinfachen läßt.

Ein mit Filter versehener Verbinder zum Filtern uner­ wünschter Signale weg von Kontakten, der auf einer gedruckten Schaltungsplatte montierbar ist und mit einem weiteren, in diesen Verbinder eingesteckten Verbinder verbindbar ist, beinhaltet ein isolierendes Gehäuse aus Kunststoffmaterial mit einer vorderen Öffnung, die zur Aufnahme des weiteren Verbinders ausgelegt ist, und einer hinteren Öffnung, die zur Aufnahme einer Filter-Unteranordnung ausgelegt ist. Die Filter-Unteranordnung beinhaltet eine Hilfsplatte, die einzelne Kondensatoren in einer voneinander beab­ standeten Anordnung hält, sowie in Verbindung mit dieser eine Erdungsplatte mit darin ausgebildeten Öffnungen, die zur Aufnahme der Kondensatoren ausge­ legt sind, welche unter Verwendung der Hilfsplatte massenweise bzw. alle gleichzeitig eingesetzt werden. Eine Ferritplatte, die in einer Innenfläche Ausspa­ rungen in einer der Anordnung der Öffnungen in der Hilfsplatte sowie der Positionierung der Kondensatoren entsprechenden Anordnung aufweist, wird in Anlage an der Erdungsplatte angebracht, wobei die in die Erdungsplatte eingeführten Kondensatoren in die Aus­ sparungen der Ferritplatte eingepaßt werden. Danach werden Kontakte durch die Kondensatoren und die Ferritplatte hindurch eingeführt, wobei diese Kontakte L-förmig ausgebildet sind und vordere Enden, die zur Verbindung mit den Kontakten des komplementären Ver­ binders ausgelegt sind, sowie Stiftbereiche aufweisen, die in die Öffnungen einer gedruckten Schaltungsplatte einpaßbar sind. Die Erdungsplatte beinhaltet eine Mehrzahl von Schenkeln, die sich von der Bodenfläche der Platte wegerstrecken und L-förmige Bereiche mit Endstiften einer derartigen Konfiguration aufweisen, daß sich wenigstens einer der Schenkel rechtwinklig zu der Ebene der Platte abbiegen läßt. Dadurch ist ermög­ licht, daß sich die Schenkel in einer Dreipunkt-Schen­ kelkonfiguration von der Platte wegerstrecken können, wobei die in Öffnungen in einer gedruckten Schaltungs­ platte eingepaßten Schenkel dadurch zum Haltern des Verbinders während der Montage desselben an einer gedruckten Schaltungsplatte sowie Vor dem Verlöten mit dieser ausgelegt sind. Die aus der Hilfsplatte, den Kondensatoren, der Erdungsplatte und der Ferritplatte gebildete Unteranordnung kann separat von dem Verbin­ der hergestellt, inspiziert sowie getestet werden, falls dies erforderlich ist, und kann dann auf eine von zwei verschiedenen Weisen in den Verbinder einge­ baut werden. Bei einer Verfahrensweise kann die Unter­ anordnung in eine Vorrichtung gesetzt werden, wobei das Verbindergehäuse dann um die Unteranordnung herum einsatzgeformt bzw. in einem Spritzgießverfahren um die als Einsatz angeordnete Unteranordnung herumge­ formt werden kann, um eine abgedichtete Version des Filterverbinders zu schaffen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Unteranordnung in ein vorge­ formtes Gehäuse gesetzt werden und unter Verwendung von Befestigungsgliedern in diesem verankert werden.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht auf eine Seite des erfindungsgemäßen Filterver­ binders;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Frontseite der er­ findungsgemäßen Erdungsplatte;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Rückseite eines alternativen Ausführungsbeispiels des Fil­ terverbinders;

Fig. 4 eine Schnittansicht des in Fig. 3 gezeigten Verbinders entlang der Linie 4-4;

Fig. 5 eine Schnittansicht des in Fig. 3 gezeigten Verbinders entlang der Linie 5-5;

Fig. 6 eine Perspektivansicht eines herkömmlichen Verbinders gesehen von der Rückseite des Verbinders her bei dessen Montage auf einer gedruckten Schaltungsplatte; und

Fig. 7 eine Schnittansicht des in Fig. 6 gezeigten Verbinders entlang der Linie 7-7 der Fig. 6.

Zuerst wird nun auf die Fig. 6 und 7 Bezug genommen, in denen ein Filterverbinder 11 des Standes der Tech­ nik dargestellt ist; dieser beinhaltet ein Kunststoff­ gehäuse 12, das innerhalb eines äußeren Abschirmungs- Erdungsmantels 13 aus Metall getragen ist, der auf der oberen Oberfläche einer gedruckten Schaltungsplatte 30 montiert ist, wobei die Schaltungsplatte nicht gezeigte Leiterbahnen auf dieser Fläche, in innerhalb der Platte befindlichen Laminaten oder an der Unterseite der Schaltungsplatte aufweist. Manche dieser Bahnen bilden Signalleiterbahnen zum Führen von Signalen zu der Schaltungsplatte hin sowie von dieser weg; andere Bahnen bilden Energieversorgungsbahnen zum Versorgen der Schaltungsplatte mit Energie. Wiederum andere Bahnen schaffen Erdungsebenen-Verbindungen. Der Ver­ binder ist typisch für einen Eingangs/Ausgangs-Verbin­ der bzw. E/A-Verbinder, wie er häufig bei elektroni­ schen Schaltungen verwendet wird, bei denen Hochfre­ quenzsignale oder digitale Signale zusammen mit geeig­ neten Erdungs- und Abschirmkreisen erforderlich sind.

Der Verbinder 11 beinhaltet ein LC-Netzwerk in bezug auf jeden der gezeigten Kontakte 15, die sich durch den Verbinder hindurch und im rechten Winkel in die Schaltungsplatte hineinerstrecken, um mit den darauf vorhandenen Leiterbahnen verlötet zu werden; außerdem sind einzeln für die Kontakte vorgesehene Kondensator­ einsätze 14 sowie eine gemeinsame Induktivität vorhan­ den, welche durch eine Ferritplatte 16 gebildet wird, durch die sich die Kontakte hindurcherstrecken. Die Kondensatoren 14 sind durch Öffnungen 19 in der Rück­ wand des Mantels 13 in diesen eingepaßt. Die Kontakte 15 erstrecken sich innerhalb einer Öffnung in dem Gehäuse 12 nach vorne, so daß sie mit entsprechenden Kontakten eines in den Verbinder 11 eingesteckten komplementären Verbinders in Verbindung brinbar sind. Wie in den Fig. 6 und 7 zu sehen ist, sind die Konden­ satoren 14 von der Ferritplatte 16 getrennt, wobei der Übertragungsweg zwischen den Kondensatoren und der Ferritplatte in bezug auf die obere Reihe der Kontakte 15 und die untere Reihe von Kontakten unterschiedlich ist, wodurch sich eine elektrisch unterschiedliche Bahn-Verknüpfung ergibt und außerdem ein beträcht­ licher Abschnitt des Kontakts zwischen Kondensator und Induktivität freiliegt, die durch die Ferritplatte gebildet sind.

Mit dieser Hintergrundinformation wird nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in der ein ähnlicher Verbinder 40 mit einer ähnlichen E/A-Funktion auf einer gedruckten Schaltungsplatte 60 montiert gezeigt ist, wobei Kontakte 46 durch Stiftbereiche 46b mit nicht gezeigten Schaltungsbahnen auf oder in der Schaltungsplatte 60 verbunden sind. Die vorderen Enden 46a der Kontakte 46 sind derart positioniert, daß komplementäre Kontakte eines mit dem E/A-Verbinder 40 verbundenen, komplementären Verbinders an diesen vor­ deren Enden angreifen können. Der Verbinder 40 bein­ haltet ein isolierendes Gehäuse 50 aus Kunststoff­ material mit einer inneren nach vorne weisenden Öff­ nung 52 und einer nach hinten weisenden Öffnung 53. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, trennt eine Wand aus iso­ lierendem Material 57 die Öffnung 52 und die Öffnung 53 voneinander. Wie außerdem in Fig. 1 zu sehen ist, ist eine LC-Netzwerk-Unteranordnung 62 in das Gehäuse 50 eingepaßt. Diese Unteranordnung 62 ist gebildet aus einer Erdungsplatte 42 mit einer Anzahl von in Reihen angeordneten Öffnungen 41, wobei sich mehrere Stifte 54, 55 und 56, die je allgemein L-förmig ausgebildet sind, von der Bodenseite der Erdungsplatte nach unten in eine derartige Position erstrecken, daß sie in der in Fig. 1 gezeigten Weise in Öffnungen in der Schal­ tungsplatte 60 passen. Weiterhin beinhaltet die Unter­ anordnung 62 eine Hilfsplatte 44, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Hilfsplatte 44 beinhaltet Öffnungen, die mit den Öffnungen 41 in der Erdungsplatte 42 aus­ gerichtet sind und einen Durchmesser aufweisen, der zur Aufnahme von Kondensatoren 43 ausgelegt ist, wobei es sich bei den Kondensatoren 32 um runde Elemente mit derartigen Abmessungen handelt, daß sie sich durch die Erdungsplatte 42 hindurcherstrecken und sie außerdem Öffnungen 45 aufweisen, durch die sich die Kontakte 46 hindurcherstrecken. Die Kondensatoren 43 befinden sich in der rückwärtigen Öffnung 53, und auf der entgegen­ gesetzten Seite der Erdungsplatte 42 ist eine Ferrit­ platte 47 angeordnet, die Aussparungen 49 beinhaltet, in die die Enden der Kondensatoren eingepaßt werden, und außerdem beinhaltet die Ferritplatte 47 Öffnungen 48, durch die hindurch die Kontakte 46 eingeführt werden.

Die vorliegende Erfindung erwägt ein Einbringen der Kondensatoren 43 in die Hilfsplatte 44, wobei die die Kondensatoren tragende Hilfsplatte dann als ganzes in die Erdungsplatte 42 eingebracht wird, wonach die Ferritplatte 47 in Anlage an der Erdungsplatte derart positioniert wird, daß die Enden der Kondensatoren in die Aussparungen 49 eingepaßt werden. Danach können der Unteranordnung aus den Kondensatoren, der Hilfs­ platte, der Erdungsplatte und der Ferritplatte die Kontakte 46 hinzugefügt werden. Die Kontakte, Konden­ satoren, die Hilfsplatte, die Erdungsplatte sowie die Ferritplatte können z. B. durch einen Klebstoff mitein­ ander verbunden werden und danach getestet werden und sodann auf eine von zwei verschiedenen Weisen in einen Verbinder integriert werden. Das Verbindergehäuse 50 der Fig. 1 ist um die Unteranordnung 62 herum einsatz­ geformt (insert molded) worden, wobei man beim Formungs- oder Spritzvorgang die Wand 57 um die Kontakte 46 herum sowie um die äußeren Teile der Erdungsplatte 42 herumfließen läßt, um das Gehäusematerial durch den Eingriff mit den Kontakt­ stiften und der Wand 57 fest mit der Unteranordnung zu verbinden und die innere Öffnung 52 gegenüber dem Äußeren in wirksamer Weise abzudichten.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Stift 55 der Erdungsplatte von der Ebene der Erdungsplatte nach außen weggebogen ist, um in Verbindung mit den Stiften 54 und 56 eine Dreipunkt-Halterung des Verbinders zu schaffen, durch die sich der Verbinder in Verbindung mit den Stiftbereichen 46b der Kontakte 46 vor dem Verlöten der Stifte mit der Schaltungsplatte 60 halten läßt. Die Stifte 54, 55 und 56 werden normalerweise mit den nicht gezeigten Erdungsebenen-Kreisen der Schaltungsplatte 60 verlötet, um die Erdungsplatte 42 in wirksamer Weise zu erden und wenigstens eine rück­ wärtige Abschirmung des vorderen Teils der Zuleitungen zu schaffen. Es ist an dieser Stelle auf die eng be­ nachbarte Anordnung der Kondensatoren, der Erdungs­ platte und der Ferritplatte hinzuweisen, wodurch sich ein mit konzentrierten Bauelementen aufgebauter LC- Schwingkreis für die Arbeitsweise mit jedem Kontakt ergibt.

Eine alternative Konstruktion ist unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 dargestellt, wobei ein E/A-Verbin­ der 70 ein vorgeformtes Gehäuse 71 aufweist, in das ein das erfindungsgemäße Filter bildendes LC-Netzwerk zu einem späteren Zeitpunkt eingebracht und in diesem befestigt wird. Wie in den Fig. 3, 4 und 5 zu sehen ist, erfolgt dies durch Befestigungsglieder, wie z. B. Schrauben 72, die in das Material des Gehäuses 71 und durch mit den Befestigungsgliedern ausgerichtete Öff­ nungen in der Erdungsplatte 42a eingeschraubt werden. Das Gehäuse 71 beinhaltet eine nach vorne weisende Öffnung 74 ähnlich der Öffnung 52 bei dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 und 2 sowie eine nach hinten wei­ sende Öffnung, die von der Unteranordnung 62a ausge­ füllt wird. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, ist die nach vorne weisende Fläche der Ferritplatte 47a in Anlage an einer Innenwand 76 des Gehäuses 71 einge­ paßt, und die Kontakte 46a erstrecken sich durch diese Wand hindurch in das Innere der Öffnung 74 hinein. Wie in Fig. 4 und 5 zu sehen ist, ist der obere Rand der Platte 42a derart umgebogen, daß er in eine Ausnehmung 78 des Gehäuses 71 eingreift. Der Stift 54a ist in den Fig. 4 und 5 zu sehen. Wie in der Zeichnung zu erken­ nen ist, wird die Unteranordnung 62a derart in die hintere Aussparung eingepaßt, daß sich die Kontakte 46a zum Eingriff mit einem komplementären Verbinder nach vorne wegerstrecken und sich die Stiftbereiche der Kontakte nach unten erstrecken, um in eine nicht gezeigte gedruckte Schaltungsplatte eingepaßt und mit dieser verlötet zu werden.

In bezug auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 5 sieht die Erfindung ein Gehäuse 71 vor, das zuerst durch Formen gebildet wird, wonach dann die separat gebildete Unteranordnung 62a in dem Gehäuse unter Verwendung von Befestigungsgliedern montiert wird, während bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Ein­ satzformen des Gehäuses um die Unteranordnung 62 herum erfolgt.

Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein kompakter, unempfindlicher sowie einfach handhabbarer und herstellbarer Filterverbinder bei einem verbesser­ ten LC-Netzwerk gelehrt, das aus einzelnen Kondensato­ ren und einer gemeinsamen Induktivität in Form einer Ferritplatte gebildet ist.

Claims (8)

1. Filter aufweisender Verbinder mit einem dielek­ trischen Gehäuse (50, 70), einer Erdungsplatte (42, 42a) mit darin ausgebildeten Öffnungen, in denen Kon­ densatoren (43) angeordnet sind, einer Ferritplatte (47, 47a) und mit sich durch die Kondensatoren und die Ferritplatte hindurcherstreckenden elektrischen Kon­ takten (46), dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsplatte (42, 42a) an dem Gehäuse (50, 70) befestigt ist, wobei die Ferritplatte (47, 47a) innerhalb von der Ferritplatte benachbarten Begrenzungen des Gehäuses angeordnet ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Erdungsplatte (42), die Kondensatoren (43), die Ferritplatte (47) und die Kontakte (46) eine Unteranordnung (62) definieren, die durch Einsatzfor­ men in dem Gehäuse (50) angebracht ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Erdungsplatte (42a), die Kondensatoren (43a), die Ferritplatte (47a) und die Kontakte (46a) eine Unteranordnung (62a) definieren, die im Inneren des Gehäuses (71) anliegend an einer Innenwand (76) desselben positioniert ist, und daß die Unteranordnung (62) mittels Befestigungsgliedern (72) an dem Gehäuse (71) befestigt ist.

4. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfs­ platte (44, 44a) im Abstand von der Erdungsplatte (42, 42a) vorgesehen ist und Öffnungen aufweist, in denen die Kondensatoren (43, 43a) angeordnet sind.

5. Verbinder nach einem der vorausgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsplatte (42, 42a) Erdungsstifte (54 bis 56, 54a bis 56a) auf­ weist, die sich aus dem Gehäuse (50, 70) herauser­ strecken.

6. Verfahren zum Herstellen eines Filter aufweisenden Verbinders, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Positionieren von Kondensatoren (43, 43a) in Öffnungen einer Erdungsplatte (42, 42a);
Anordnen einer Ferritplatte (47, 47a) benachbart der Erdungsplatte in einer derartigen Weise, daß Öffnungen der Ferritplatte mit den Öffnungen der Erdungsplatte ausgerichtet sind;
Einführen elektrischer Kontakte (46, 46a) in die Kon­ densatoren, wobei sich Abschnitte der Kontakte durch die Öffnungen der Ferritplatte hindurcherstrecken, wodurch eine Unteranordnung (62, 62a) gebildet wird; und
Anbringen der Unteranordnung (62, 62a) an einem di­ elektrischen Gehäuse (50, 71).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Anbringen des Gehäuses (50) an deren Unteranordnung (62) das Gehäuse durch Einsatzformen an der Erdungsplatte (42) angebracht wird und in dem Gehäuse (50) eine innere Wand (57) gebildet wird, an der die Ferritplatte (47) anliegt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Anbringen des Gehäuses (71) an der Unteranordnung (62a) die Unteranordnung in einem Hohlraum des Gehäuses (71) plaziert wird und die Erdungsplatte (42a) an dem Gehäuse befestigt wird.