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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet elektrischer
Verbinder und insbesondere eine Verbindungseinrichtung zum Herstellen
einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Leiterplatten.
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Hintergrund der Erfindung
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Verbindungseinrichtungen
werden zum Verbinden zweier Leiterplatten bereitgestellt, um beispielsweise
eine elektrische Verbindung zwischen einer oberen Leiterplatte und
einem Erdungsflecken einer unteren Leiterplatte herzustellen. Ein
Beispiel für eine
solche Einrichtung ist in US-Patent 6,065,977 vom 23. Mai 2000 gezeigt,
welches auf der japanischen Anmeldung 9-227250 basiert und welches zum
Umreißen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1 genutzt wurde.
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Die
in dem vorstehenden Patent gezeigte Verbindungseinrichtung weist
ein isolierendes Gehäuse
mit einem integralen Abstandhalteteil auf, das zwischen der oberen
Leiterplatte und der unteren Leiterplatte angeordnet ist. Ein elektrisch
leitfähiges, metallenes
Element weist eine obere Platte auf, die in Zwischenlage zwischen
der oberen Leiterplatte und einer Oberseite des Abstandhalteteils
angeordnet ist, sowie eine untere Platte, die in Zwischenlage zwischen
der unteren Leiterplatte und einer Unterseite des Abstandhalteteils
angeordnet ist. Eine elektrische Verbindung wird zwischen der oberen
und der unteren Platte sowie Erdungsflecken auf der oberen bzw.
unteren Leiterplatte hergestellt. Ein Befestigungsmittel in Form
eines Bolzens erstreckt sich durch die obere und die untere Leiterplatte
und den Abstandhalteteil hindurch als auch durch die obere und die
untere Platte des elektrisch leitfähigen metallenen Elements hindurch.
Daher ist der Abstandhalteteil zwischen der oberen und der unteren
Platte des leitfähigen
metallenen Elements eingespannt. Diese Verbindungseinrichtung ist
auf der unteren Leiterplatte montiert, und dafür nimmt ein ausgesparter Bereich
des Abstandhalteteils die untere Platte auf, sodass die untere Platte
allgemein mit der Unterseite des Abstandhalteteils fluchtet.
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Bei
Verbindungseinrichtungen wie vorstehend beschrieben treten Probleme
auf. Vor allem muss, da sich der Befestigungsbolzen durch Löcher in
sowohl der oberen Platte als auch der unteren Platte des leitfähigen metallenen
Elements hindurch erstreckt, eine relativ teure maschinelle Präzisionsbearbeitung
ausgeführt
werden, sodass die Durchgangslöcher
in der oberen und der unteren Platte exakt ausgerichtet sind, um
den Bolzen aufzunehmen, sodass durch die Einfügung des Bolzens die Platten nicht
fehlausgerichtet werden. Ein weiteres Problem betrifft die größenmäßige Beziehung
zwischen dem Abstandhalteteil und dem leitfähigen, metallenen Element.
Speziell können
sich, wenn der Abstandhalteteil in Bezug auf das isolierende Gehäuse auf Grund
externer Faktoren wie etwa Hitze oder dergleichen abgebogen wird,
die Platten des leitfähigen, metallenen
Elements mit dem Abstandhalteteil verschieben und die Lagebeziehung
der Platten zu den Leiterplatten mit bündigen Oberflächen zerstören, was
es unmöglich
machen würde,
eine gute elektrische Verbindung zwischen den Platten und den Erdungsflecken
der Leiterplatte bereitzustellen. Zumindest werden übermäßige Spannungen
in den Lötverbindungen
erzeugt.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf ausgerichtet, ein neues und verbessertes,
elektrisch leitfähiges,
metallenes Element in Form einer Verbindungseinrichtung wie zuvor
beschrieben bereitzustellen und die verschiedenen mit diesem verknüpften Probleme
zu vermeiden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine neue und verbesserte Verbindungseinrichtung
zum Verbinden zweier Leiterplatten zur Verfügung zu stellen.
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In
der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Verbindungseinrichtung ein dielektrisches
Gehäuse
mit einem Abstandhalteteil zur Anordnung zwischen einer oberen Leiterplatte
und einer unteren Leiterplatte. Ein leitfähiges metallenes Verbindungselement
weist einen oberen Plattenabschnitt auf, der in Zwischenlage zwischen
der oberen Leiterplatte und einer Oberseite des Abstandhalteteils
angeordnet ist, einen unteren Plattenabschnitt, der in Zwischenlage
zwischen der unteren Leiterplatte und einer Unterseite des Abstandhalteteils
angeordnet ist, sowie einen Verbindungsabschnitt, welcher den oberen
und den unteren Plattenabschnitt verbindet. Ein Befestigungselement
erstreckt sich durch die Leiterplatten und den Abstandhalteteil
hindurch. Der obere Plattenabschnitt kann an einem leitfähigen Flecken
auf der oberen Leiterplatte in Anlage gebracht werden und weist
ein Loch auf, durch welches hindurch sich das Befestigungselement
erstreckt. Der untere Plattenabschnitt kann an einem leitfähigen Flecken
auf der unteren Leiterplatte in Anlage gebracht werden und ist zu
einer Seite hin, von dem Befestigungselement entfernt angeordnet.
Daher erstreckt sich das Befestigungselement nicht durch beide Plattenabschnitte,
den oberen und den unteren, hindurch, und es werden viele Probleme
des Standes der Technik vermieden.
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Wie
vorliegend offenbart wird, umfasst das Befestigungselement einen
Bolzen. Das leitfähige, metallene
Verbindungselement ist allgemein C-förmig. Das Gehäuse, das
den Abstandhalteteil umfasst, weist eine Bodenfläche zur Montage an der unteren
Leiterplatte auf, und der Abstandhalteteil weist einen ausgesparten
Bereich zur Aufnahme des unteren Plattenabschnitts auf, wobei eine
Unterseite desselben allgemein mit der Bodenfläche des Abstandhalteteils fluchtet.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung umfasst komplementär ineinandergreifende
Verrastungsmittel zwischen dem Verbindungselement und dem Gehäuse an dem
Abstandhalteteil. Die Verrastungsmittel werden dabei durch ein Verrastungsloch
in dem oberen oder dem unteren Plattenabschnitt zur Aufnahme eines
an dem Abstandhalteteil des Gehäuses vorgesehenen
Verrastungsvorsprungs bereitgestellt. Bei der vorliegend dargestellten
Ausführungsform weisen
beide Plattenabschnitte, der obere und der untere, Verrastungslöcher zur
Aufnahme von auf der Oberseite und der Unterseite des Abstandhalteteils vorgesehenen
Verrastungsvorsprüngen
auf.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
genommen, ersichtlich werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neuartig erachtet
werden, sind eingehend in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt. Die
Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten
unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung verstanden werden,
die in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente in den Figuren bezeichnen und in welchen:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung
an einem Ende eines fragmentarisch und im Schnitt gezeigten Verbindergehäuses ist;
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2 eine
Aufsicht eines Verbinders ist, in den an einem Ende die Verbindungseinrichtung
integriert ist;
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3 ein
Aufriss des Verbinders aus 2 von vorn
ist;
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4 ein
Aufriss des Verbinders von der linken Seite aus ist;
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5 ein
Aufriss des Verbinders von der rechten Seite aus ist;
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6 ein
vergrößerter fragmentarischer Schnitt
durch den Abstandhalteteil ist, der die Verrastungsvorsprünge für die Verbindungseinrichtung
der Erfindung zeigt;
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7 eine
vergrößerte Ansicht
des Abstandhalteteils von oben ist;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
des Abstandhalteteils von unten ist;
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9 eine
etwas schematische Darstellung ist, die einen Schnitt durch den
Abstandhalteteil in Verbindung mit dem C-förmigen metallenen Verbindungselement
zeigt, um die Größenbeziehungen zwischen
diesen zu erklären;
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10 eine
Ansicht ähnlich
der aus 9 zum Zwecke näherer Erklärungen ist;
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11 ein
vergrößerter vertikaler
Schnitt durch die Verbindungseinrichtung an einem Ende des Verbinders
in Verbindung mit zwei Leiterplatten ist; und
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12 eine
Ansicht ähnlich
der aus 11 ist, aber allgemein im rechten
Winkel zu dieser aufgenommen.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Nehmen
wir detaillierter auf die Zeichnungen und zunächst auf 1 Bezug,
so ist die Erfindung in einer generell mit 14 bezeichneten
Verbindungseinrichtung zum Verbinden zweier Leiterplatten, nämlich einer
oberen Leiterplatte 16 und einer unteren Leiterplatte 18,
verkörpert.
Die Verbindungseinrichtung ist an einem Ende eines Verbindergehäuses 20 angeordnet,
welches einen Abstandhalteteil 22 aufweist, der zwischen
den Leiterplatten angeordnet ist.
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Nehmen
wir Bezug auf die 2 – 5 in Verbindung
mit 1, so ist die Verbindungseinrichtung 14 an
einem Ende eines generell mit 24 bezeichneten elektrischen
Verbinders angeordnet, welcher das Gehäuse 20 umfasst. Der
Verbinder weist einen Buchsenteil 26 zum Zusammenfügen mit
einem komplementär
zu paarenden Verbinder auf. In dem Gehäuse 20 ist eine Mehrzahl
von Anschlusskontakten 28 montiert, welche Endabschnitte 28a aufweisen,
die an der Rückseite
des Gehäuses 20 vorstehen
und in Lötfahnen 28b für eine Lötverbindung
mit geeigneten Schaltungsspuren auf der unteren Leiterplatte 18 enden.
Das Gehäuse
weist Leiterplattenmontagezapfen 30 an seiner Unterseite
zum Einfügen
in geeignete Montagelöcher
in der unteren Leiterplatte 18 auf, und mindestens ein
Montagezapfen 32 ragt von der Oberseite desselben zum Einfügen in ein
geeigntes Montageloch in der oberen Leiterplatte 16 vor.
Ein metallenes Niederhalteelement 34 ragt ebenfalls von
der Unterseite des Gehäuses vor,
und zwar zum Einfügen
in ein geeignetes Loch in der unteren Leiterplatte 18.
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Nehmen
wir Bezug auf die 6 – 8 in Verbindung
mit 1, so weist der Abstandhalteteil 22 des
Gehäuses 20 eine
Oberseite 22a und eine Unterseite 22b auf. Ein
ausgesparter Bereich 22c ist in der Unterseite 22b ausgebildet.
Ein Verrastungsvorsprung 36 mit einer schrägen Oberfläche 36a ragt von
dem Abstandhalteteil 22 aus nach oben, und ein Verrastungsvorsprung 38 mit
einer schrägen
Oberfläche 38a ragt
von dem Abstandhalteteil 22 aus nach unten. Ein Durchgangsloch 40 erstreckt
sich vertikal durch den gesamten Abstandhalteteil hindurch.
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Kommen
wir auf 1 zurück, so weist die obere Leiterplatte 16 ein
Durchgangsloch 42 auf, das auf einer Unterseite 16a der
Leiterplatte von einem Erdungsflecken 44 umgeben ist. Die
untere Leiterplatte 18 weist ein Durchgangsloch 46 mit
einem auf der Oberseite 18a der Leiterplatte an dieses
angrenzenden Erdungsflecken 48 auf.
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Wie
am besten in 1 zu sehen ist, weist die Verbindungseinrichtung 14 ein
leitfähiges,
metallenes Verbindungselement auf, das generell mit 50 bezeichnet
ist.
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Das
metallene Verbindungselement ist allgemein C-förmig, wie durch einen oberen
Plattenabschnitt 50a, einen unteren Plattenabschnitt 50b und einen
verbindenden Plattenabschnitt 50c, der den oberen und den
unteren Plattenabschnitt verbindet, bestimmt wird. Der obere Plattenabschnitt 50a weist ein
rechteckiges Verrastungsloch 52 und ein rundes Befestigungsloch 54 auf.
Der Umfangsrand des Befestigungslochs 54 ist eingeschlitzt,
wie bei 54a, und die kuchenstückförmigen Abschnitte, die durch
die Schlitze gebildet werden, sind abgebogen, sodass Vorsprünge 56 ( 11 und 12)
gebildet sind, um eine sichere Anlage an dem Erdungsflecken 44 auf
der Unterseite 16a der oberen Leiterplatte 16 herzustellen.
Der untere Plattenabschnitt 50b des leitfähigen, metallenen
Verbindungselements 50 weist ein rechteckiges Verrastungsloch 58 auf.
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Die
Verbindungseinrichtung 14 wird folgendermaßen zusammengebaut:
Das leitfähige,
metallene Verbindungselement 50 wird an dem Abstandhalteteil 22 in
Richtung des Pfeils "A" (1)
angebaut. Während
des Anbaus kommen der obere Plattenabschnitt 50a und der
untere Plattenabschnitt 50b in Anlage an die schrägen Oberflächen 36a und 38a (6)
der Verrastungsvorsprünge 36 bzw. 38,
wodurch die schrägen
Oberflächen
die Plattenabschnitte auseinanderdrücken, bis die Verrastungsvorsprünge 36 und 38 zu
den Verrastungslöchern 52 bzw. 58 ausgerichtet
sind. Die Plattenabschnitte schnappen dann aufeinander zu zurück, wobei
die Verrastungsvorsprünge 36 und 38 sicher
in den Verrastungslöchern 52 bzw. 58 des
oberen bzw. unteren Plattenabschnitts 50a und 50b verrasten.
Wenn das Verbindungselement 50 an dem Abstandhalteteil 22 angebaut
ist, wird das Befestigungsloch 54 in dem oberen Plattenabschnitt 50a mit
dem Durchgangsloch 40 in dem Abstandhalteteil ausgerichtet
sein.
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Die
obere Leiterplatte 16 und die untere Leiterplatte 18 werden
dann wie in den 11 und 12 gezeigt
derart angebaut, dass das Loch 42 in der oberen Leiterplatte
und das Loch 46 in der unteren Leiterplatte mit dem Durchgangsloch 40 ausgerichtet
sind, welches sich vertikal durch den Abstandhalteteil 22 hindurch
erstreckt. Ein längliches
Befestigungselement 60 (11 und 12)
wird dann nach unten, durch das Loch 42 in der oberen Leiterplatte 16,
durch das Loch 54 in dem oberen Plattenabschnitt 50a,
durch das Loch 40 in dem Abstandhalteteil 22 und
durch das Loch 46 in der unteren Leiterplatte 18 hindurch
eingefügt.
Obwohl verschiedene Arten von Befestigungselementen verwendet werden können, wie
etwa Nieten oder dergleichen, stellt das Befestigungselement 60 in
der bevorzugten Ausführungsform
einen Bolzen mit Außengewinde
dar, der ein Außengewinde 60a zum
Einschrauben in eine Mutter 62 aufweist, um die gesamte
Anordnung aus oberer und unterer Leiterplatte 16 bzw. 18 auf
der Oberseite und Unterseite der Verbindungseinrichtung 14,
welche den oberen und den unteren Plattenabschnitt des metallenen
Verbindungselements 50 sowie den Abstandhalteteil 22 des
Gehäuses 20 umfasst,
einzuspannen. Es ist zu sehen, dass das Befestigungselement 60 nicht
durch den unteren Plattenabschnitt 50b des leitfähigen, metallenen
Verbindungselements 60 hindurchreicht, und dadurch werden
die Probleme nach dem Stand der Technik, die zuvor detailliert im "Hintergrund" diskutiert worden sind,
vermieden. Eine elektrische Verbindung wird zwischen dem Erdungsflecken 44 auf
der Unterseite der oberen Leiterplatte 16 über das
metallene Verbindungselement 50 zu dem Erdungsflecken 48 auf
der Oberseite der unteren Leiterplatte 18 hergestellt.
Der obere Plattenabschnitt 50a liegt an dem Erdungsflecken 44 an
und der untere Plattenabschnitt 50b liegt an dem Erdungsflecken 48 an.
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Schließlich zeigen
die 9 und 10 ein Merkmal der Erfindung,
durch welches ein Verbiegen des Abstandhalteteils 22 nicht
das metallene, leitfähige
Verbindungselement 50 beeinträchtigt. Speziell stellt die
Abmessung 64 in 9 den Abstand zwischen den innenseitigen
Oberflächen
des oberen Plattenabschnitts 50a und des unteren Plattenabschnitts 50b dar.
Die Abmessung 66 stellt den Abstand zwischen der Oberseite 22a des
Abstandhalteteils 22 und der Oberfläche im Inneren des ausgesparten
Bereichs 22c in der Unterseite 22b des Abstandhalteteils
dar. Die Abmessung 64 zwischen den Plattenabschnitten ist
etwas größer als
die Abmessung 66, welche die Dicke des von den Plattenabschnitten
umschlossenen Abstandhalteteils darstellt. Dieser Unterschied in
den Abmessungen schafft eine Lücke 68,
um zu gestatten, dass der Abstandhalteteil zwischen den metallenen
Plattenabschnitten etwas schwimmt. Die Lücke ist an der Unterseite des
Abstandhalteteils in 9 und an der Oberseite des Abstandhalteteils
in 10 gezeigt. Die Größe der Lücke kann unter Berücksichtigung
des möglichen
Betrags, um welchen sich ein bestimmter Abstandhalteteil eines bestimmten
dielektrischen Gehäuses 20 abbiegen
könnte,
bestimmt werden. Bei einer tatsächlichen
Ausführungsform
wurde die Lücke
auf 0,13 mm festgelegt. Mit dieser Lücke, die eine gewisse schwimmende
Bewegung zwischen dem Abstandhalteteil und dem oberen und unteren
Plattenabschnitt ermöglicht,
wird eine Abbiegung des Abstandhalteteils die Verbindungen zwischen
dem leitfähigen,
metallenen Verbindungselement 50 und den Erdungsflecken 44 und 48 auf
der oberen und unteren Leiterplatte 16 bzw. 18 nicht
beeinträchtigen.
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Man
wird verstehen, dass die Erfindung in anderen speziellen Formen
verkörpert
sein kann, ohne dass von dem Schutzumfang abgewichen wird, wie er
in den anhängenden
Ansprüchen
definiert ist. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind
daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht als
einschränkend
zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die vorliegend angegebenen
Details beschränkt.