DE69111107T2

DE69111107T2 - Leiterplattenrandverbinder hoher Kontaktdichte mit zwei Ebenen.

Info

Publication number: DE69111107T2
Application number: DE69111107T
Authority: DE
Inventors: Rocco Noschese; Heinz Piorunneck
Original assignee: Burndy Corp
Current assignee: FCI USA LLC
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2011-03-26
Also published as: CA2039757A1; EP0450447A1; CA2039757C; DE69111107D1; EP0450447B1; JPH05242937A; US5024609A; ES2074186T3; BR9101338A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Verbinder ist aus der US 4,095,866 bekannt. Insbesondere betrifft die Erfindung einen 2-fach-Kartensteckverbinder.
In der Elektrotechnik ist die Verwendung eines Verbinders zur mechanischen und elektrischen Kupplung einer gedruckten Mutterleiterplatte mit einer beispielsweise vertikal einsteckbaren gedruckten Tochterleiterplatte allgemeine Praxis. Hierbei erfolgte eine Entwicklung zu einer zunehmend engeren Anordnung von Kontakten unter Beibehaltung einer hohen konstanten Belastung zwischen den elektrischen Kontakten und den Kontaktbereichen. Bei einer näheren Anordnung der Kontakte zueinander, beispielsweise bis zu 20 Kontakten pro linearem Zoll, muß die Breite jedes Kontakts abnehmen. Ein derartiger Verbinder ist in dem US- Patent 4,846,734 mit dem Titel "Vertical Edge Card Connectors" von Thomas G. Lytle zu finden, das dem gleichen Bevollmächtigten wie vorliegendes Dokument übertragen wurde und durch Bezugnahmen in seiner Gesamtheit im Vorliegenden enthalten ist.
Es wurde ebenso eine besondere Art von Verbinder entwikkelt, die in der Technik als 2-fach-Verbinder bekannt ist; d.h. ein Verbinder mit zwei Arten von Kontakten, die an zwei Stellen bzw. auf zwei Niveaus einen Kontakt mit einer gedruckten Tochterleiterplatte herstellen. Die beiden Arten von Kontakten sind im allgemeinen gemischt oder abwechselnd in zwei einander gegenüberliegenden Reihen angeordnet. Die erste Art von Kontakten ist mit einem vorbestimmten Abstand, wie 2,54 mm (100 mils), zwischen der ersten Art von Kontakten angeordnet. Die zweite Art von Kontakten ist ebenfalls mit einem vorbestimmten Abstand, wie 2,54 mm (100 mils), zwischen der zweiten Art von Kontakten angeordnet, so daß ein Abstand von 1,27 mm (50 mils) zwischen den nebeneinanderliegenden ersten und zweiten Kontakten besteht. Ein derartiger Verbinder ist in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung Seriennr. 07/287,765, eingereicht am 21. Dezember 1988, mit dem Titel "Bi-Level Card Edge Connector And Method of Making The Same", Piorunneck et al. beschrieben, die dem gleichen Bevollmächtigten wie Vorliegendes übertragen wurde und durch Bezugnahmen in seiner Gesamtheit im Vorliegenden enthalten ist.
Das US-Patent 4,045,114 für Dechelette offenbart ein zweiteiliges Gehäuse für einen elektrischen Verbinder, wobei die zwei Teile verbunden sind, um die Kontakte in den erforderlichen Positionen festzulegen. Das US-Patent 4,842,538 für Nochese offenbarte einen Kartensteckverbinder mit einer Körperhülle und einem dazwischen angeordneten Eingriffsglied mit 2-fach-Kontakten. Das US-Patent 4,179,177 für Lapraik offenbart einen Kartensteckverbinder mit einem äußeren und einem inneren Gehäuse. Das US-Patent 4,298,237 für Griffith et al. offenbart einen Kartensteckverbinder mit in Reihen ausgerichteten Kontakten in drei Ebenen.
Obwohl die Technik über eine Fülle von verschiedenen Verbindern verfügt, besteht jedoch nach wie vor ein Problem in bezug auf das Schaffen eines Kartensteckverbinders mit einer ausreichend engen Kontaktbeabstandung und einer hinreichend dichten Anordnung zum Ermöglichen einer schnelleren Kommunikation zwischen gedruckten Mutter- und Tochterleiterplatten bei der Verwendung zahlreicherer Kontakte, die dennoch nach wie vor für praktischen Anwendungen, wie bei verhältnismäßig kleinen Desktop-Computern, geeignete Abmessungen aufweisen. Ein Problem diesbezüglich ist, daß Verbinder nach dem Stand der Technik lediglich 8-, 16- und 32-Bit-Verbinder waren. Hingegen könnten Verbinder für mehr Bit, wie 128 oder 256 Bit oder mehr, offensichtlich Signale mit einem höheren Geschwindigkeitsgrad als die herkömmlichen Verbinder übermitteln. Eines der Hauptprobleme bei Verbindern mit eng beabstandeten Kontakten ist jedoch das Problem der Kreuzkopplung und Induktion zwischen den Kontakten aufgrund elektromagnetischer Kräfte. Ein weiteres Problem besteht darin, daß schnellere Signale größere elektrische Spitzen aufweisen, die stärkere elektromagnetische Impulse erzeugen. Zudem ist ein weiteres Problem bei Verbindern, daß die Kontakte einen verhältnismäßigen kurzen oder direkten Pfad zwischen der Tochterleiterplatte und der Mutterleiterplatte bilden müsen, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden, und daß das durch die Kontakte gesendete Signal impedanzangepaßt sein muß, um Reflexionswellen zu vermeiden.
Das Dokument US-A-4,095,866 nach dem Stand der Technik offenbart eine gedruckte Leiterplatte und eine Kartensteckverbinderanordnung mit hoher Dichte. Der auf einer gedruckten Leiterplatte zu befestigende Verbinder weist mehrere elektrische Kontakte auf. Die Kontakte sind parallel zu der Kante einer weiteren gedruckten Leiterplatte ausgerichtet, die von dem Verbinder aufgenommen werden soll. Die Kontakte stehen mit der gedruckten Leiterplatte in Kontakt, die von beiden Seiten aufgenommen werden soll, und weisen auf beiden Seiten der aufzunehmenden Platte eine obere und eine untere Reihe von Kontakten auf.
Das Dokument Wo-A-85/02499 nach dem Stand der Technik offenbart eine Verbinderanordnung zum Einsetzen einer Leiterplatte mit geringem Kraftaufwand. Auf beiden Seiten einer aufzunehmenden gedruckten Leiterplatte sind jeweils höhere und niederere Reihen elektrischer Kontakte angeordnet. Die einzelnen Kontaktelemente sind jedoch in bezug auf einander gestaffelt angeordnet, so daß die unteren Kontaktelemente nicht direkt unter den höheren Kontaktelementen angeordnet sind. Der Aufbau weist ferner ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Kunststoffbauteil auf, das die Kontaktelemente von der gedruckten Leiterplatte wegbiegt, um den Einführungsvorgang zu erleichtern.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Verbinder zu schaffen, der eine verbesserte mechanische Verbindung der beteiligten gedruckten Leiterplatten sowie eine verbesserte Isolierung zwischen den einzelnen Kontakten aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Verbinder zur mechanischen und elektrischen Verbindung einer gedruckten Mutterleiterplatte mit einer entfernbaren gedruckten Tochterleiterplatte der steckkartenartigen Art geschaffen. Der Verbinder verfügt über ein Gehäuse, mehrere Kontakte einer ersten Art und mehrere Kontakte einer zweiten Art. Das Gehäuse weist ein erstos Gehäusebauteil und ein zweites Gehäusebauteil auf. Das erste Gehäusebauteil besteht aus einem elektrisch isolierenden Material und weist eine obere Oberfläche mit einem ersten Schlitz, eine erste Reihe von Kontaktkammern, die mit dem ersten Schlitz in Verbindung stehen, und eine Unterseitenöffnung auf, die mit dem ersten Schlitz in Verbindung steht. Das zweite Gehäusebauteil besteht aus einem elektrisch isolierenden Material und weist einen zweiten Schlitz und eine zweite Reihe von Kontaktkammern auf, die mit dem zweiten Schlitz in Verbindung stehen. Das zweite Gehäusebauteil ist, zumindest teilweise, in der Unterseitenöffnung des ersten Gehäusebauteils angeordnet, wobei der erste Schlitz zur Aufnahme eines Abschnitts einer gedruckten Tochterleiterplatte mit dem zweiten Schlitz ausgerichtet ist. Die erste Art von Kontakten ist in zumindest einigen der ersten Reihe von Kontaktkammern angeordnet und weist darin eine verhältnismäßig große Höhe auf. Die zweite Art von Kontakten ist in zumindest einigen der zweiten Reihe von Kontaktkammern angeordnet und weist in bezug auf die erste Art von Kontakten eine verhältnismäßig geringe Höhe auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht eines hochdichten 2-fach-Kartensteckverbinders gemäß dein Stand der Technik;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten Verbinders;
Fig. 2a ist eine Querschnittsansicht eines Erdungskontakttrenners für die Verwendung mit den Kontakten und dem äußeren Gehäuse nach Fig. 2;
Fig. 3 ist eine seitliche Draufsicht eines Verbinders gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4 ist eine Teilquerschnittsansicht des Signalmoduls des in Fig. 2 dargestellten Verbinders aus dem Inneren des Kartenaufnahmeschlitzes;
Fig. 5 ist eine Teilquerschnittsansicht des Stellabschnitts des in Fig. 3 dargestellten Verbinders aus dem Inneren des Kartenaufnahmeschlitzes;
Fig. 6 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbinders mit einer gedruckten Mutterleiterplatte und einer gedruckten Tochterleiterplatte;
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 6 dargestellten Verbinders;
Fig. 8 sind schematische Ansichten eines äußeren Gehäuses und zweier verschiedener Arten von inneren Gehäusen nach einer verwandten Technik von unten;
Fig. 8a ist eine schematische Ansicht des Abstands der Kontakte bei einem Verbinder mit dem äußeren Gehäuse und dem ersten inneren Gehäuse nach Fig. 8;
Fig. 8b ist eine schematische Ansicht des Abstands der Kontakte bei einem Verbinder mit dem äußeren Gehäuse und dem zweiten inneren Gehäuse nach Fig. 8.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht eines hochdichten 2-fach-Kartensteckverbinders gemäß dem Stand der Technik.
Der in Fig. 1 dargestellte Verbinder 10 verfügt allgemein über ein Signalmodul 12 und ein Stellsystem 14. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung muß das Stellsystem 14 jedoch nicht vorgesehen sein. Zudem muß das Signalmodul 12 nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, ein für das Zusammenpassen mit dem Stellsystem 14 abgestimmtes Ende aufweisen, sondern kann statt dessen, wie in Fig. 3 dargestellt, als Einzelform von Verbinder vorgesehen sein. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht das Signalmodul allgemein aus einem Gehäuse 16, mehreren elektrischen Kontakten 18 der oberen bzw. ersten Art, mehreren elektrischen Kontakten 10 der unteren bzw. zweiten Art und einen Kontakttrenner 22. Das Gehäuse 16 besteht allgemein aus einem elektrisch isolierenden dielektrischen Material und weist allgemein eine große Länge mit einer Oberseite 24, einer Unterseite 26, zwei Seiten 28 und 30 und zwei Enden 32 auf (wobei in Fig. 1 lediglich eines der Enden dargestellt ist).
Das Gehäuse 16 ist allgemein ein rechteckiges bzw. kastenförmiges Bauteil und weist eine ausgedehnte Länge auf, die im wesentlichen durch die Anzahl der darin zu haltenden Kontakte bestimmt wird. Der Hauptteil des Gehäuses 16 besteht im wesentlichen aus den parallelen Seitenwänden 28 und 30, die sich über die gesamte Länge des Gehäuses 16 erstrecken. Die Endwände 32 sind allgemein einstückig an den Enden der Seitenwände 28 und 30 ausgebildet und weisen eine hinreichende Dicke auf, um zur Starrheit des Gehäuses 16 beizutragen. In Fig. 2 ist ebenso eine Querschnittsansicht des Signalmoduls 12 dargestellt. Das Gehäuse 16 weist allgemein einen Schlitz 34 auf, der sich von der Oberseite 24 in das Gehäuse erstreckt. Der Schlitz 34 erstreckt sich im wesentlichen entlang seiner gesamten Höhe nach unten in das Gehäuse 16 und ist allgemein dafür vorgesehen, einen Abschnitt einer gedruckten Tochterleiterplatte aufzunehmen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse 16 ebenso einen Kartenanhalteabschnitt 36, der an der Unterseite des Schlitzes 34 angeordnet ist, der sich zwischen den Endwänden des Gehäuses 32 und erstreckt, und Trennwände 46 und 48 an einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 16 auf. Der Kartenanhalteabschnitt 36 ist allgemein dazu vorgesehen, die größte Einführtiefe einer Tochterplatte zu begrenzen und wirkt bei der dargestellten Ausführungsform ebenso als Vorbelastung für die unteren bzw. zweiten Art von Kontakten 20. Das Gehäuse 16 kann ebenso (nicht dargestellte) Zwischenwände zwischen den beiden Seitenwänden 28 und 30 aufweisen, die zur Starrheit des Gehäuses 16 beitragen und ebenso als Polarisierungseinrichtungen zum Bilden mehrerer Schlitze 34 in dem Gehäuse 16 wirken, wie in der Technik bekannt. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse 16 ebenso geeignete 2-fach-Verkeilungsvorsprünge 38 zum Anordnen verschiedener Arten von Tochterplatten auf verschiedenen Niveaus in dem Gehäuse 16 beim Einsetzen auf, wie in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung Seriennr. 07/287,765, jetzt US-Patent Nr. ... offenbart. Zwei Reihen von Kontaktkammern 40 und 42 sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes 34 im inneren des Gehäuses 16 angeordnet und stehen mit dem Schlitz 34 in Verbindung. Obwohl in bezug auf die dargestellten Ausführungsform Kontaktkammern beschrieben wurden, wird darauf hingewiesen, daß jede geeignete Einrichtung vorgesehen sein kann, um nebeneinanderliegende Kontakte voneinander getrennt zu halten. Vorbelastungsabschnitte 44 zum Vorbelasten der ersten Art von Kontakten 18 sind an der Oberseite 24 des Gehäuses angeordnet und erstrecken sich nach unten in die Kontaktkammern 40 und 42. Trennwände 46 und 48 des Gehäuses 16, die dazu beitragen, die Kontakte in einer Kontaktkammer davon abhalten, mit Kontakten in einer danebenliegenden Kontaktkammer in Kontakt zu gelangen, sind zwischen nebeneinanderliegenden Kontaktkammern angeordnet und bilden diese zumindest teilweise. Trennschlitze 50 und 52, die sich von der Unterseite 26 in das Gehäuse 16 erstrecken, verlaufen senkrecht zu den Kontaktkammern 40 und 42 und stehen mit diesen in Verbindung. Die Trennschlitze 50 und 52 sind allgemein rechteckig geformt, können sich jedoch zu ihren Spitzen hin leicht verjüngen. Bei der dargestellten Ausführungsform durchqueren die Trennschlitze 50 und 52 im wesentlichen die gesamte Länge des Gehäuses 16. Bei einer alternativen Ausführungsform kann jedoch jeder der Trennschlitze 50 und 52 aus mehreren einzelnen und getrennten Schlitzen bestehen. Die Trennschlitze 50 und 52 dienen allgemein der Aufnahme der Trenneinrichtung 12, wie im folgenden weiter beschrieben wird.
Wie oben dargelegt, weist das Signalmodul 12 zwei Arten von Kontakten auf; obere Kontakte 18 und untere Kontakte 20. Die Kontakte 18 und 20 bestehen im allgemeinen aus einem elektrisch leitenden Material und weisen jeweils Tochterplatten- Kontaktabschnitte 54 und 55 und Mutterplatten-Kontaktabschnitte 56 und 57 auf. Die die Tochterplatten-Kontaktabschnitte 54 der oberen Kontakte 18 sind in einem Abschnitt angeordnet, der näher an der Oberseite des Schlitzes 34 liegt als die Tochterplatten- Kontaktabschnitte 55 der unteren Kontakte. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sowohl die oberen als auch die unteren Kontakte 18 und 20 Federkontakte mit Zwischenabschnitten 19 und 21, die mit Hilfe (nicht dargestellter) geeigneter Widerhaken oder ähnlichem in dem Gehäuse 16 befestigt sind. Die Tochterplatten- Kontaktabschnitte 54 und 55 ragen aus den Kontaktkammern 40 und 42 in den Kartenaufnahmeschlitz 34 und sind derart vorgesehen, daß sie von einer eingeführten Tochterplatte zumindest teilweise von dem Schlitz weggedrückt werden und mit leitenden Spuren auf der Tochterplatte in Kontakt gelangen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Mutterplatten-Kontaktabschnitte 56 und 57 als Lötfortsätze vorgesehen. Es kann jedoch jede geeignete Einrichtung zur elektrischen Verbindung der Kontakte 18 und 20 mit einer Mutterplatte, einschließlich einer Oberflächenbefestigung, vorgesehen sein. Wie bei dieser Ausführungsform dargestellt, ist jeder obere Kontakt 18 einem weiteren oberen Kontakt in einer gegenüberliegenden Kontaktkammer zugewandt. Bei dieser Ausführungsform ist ebenso jeder untere Kontakt 20 einem weiteren unteren Kontakt in einer gegenüberliegenden Kontaktkammer zugewandt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß nicht jeder obere bzw. untere Kontakt einem gegenüberliegenden oberen bzw. unteren Kontakt zugewandt sein muß. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sowohl die oberen als auch die unteren Kontakte 18 und 20 in den gleichen Kontaktkammern angeordnet. Daher sind in jeder Kontaktkammer in den beiden Reihen 40 und 42 zwei Kontakte untergebracht; ein unterer Kontakt 20 und ein oberer Kontakt 18. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß nicht jede Kontaktkammer 40 und 42 sowohl einen oberen als auch einen unteren Kontakt enthalten muß.
Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist die Trenneinrichtung 22 bei der dargestellten Ausführungsform ein einziges aus einem geeigneten dielektrischen Material hergestelltes Bauteil, das eine erste Seite 58, eine zweite Seite 59 und zwei (nicht dargestellte) Endabschnitte aufweist, die die erste und die zweite Seite 58 und 59 verbinden und ein im allgemeinen offenes Inneres bilden. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jedoch die Trenneinrichtung 22 in Form von zwei oder mehr getrennten Bauteilen vorgesehen sein. Die Seiten 58 und 59 der Trenneinrichtung 22 weisen im wesentlich die gleiche Querschnittsgröße und -form auf wie die Trennschlitze 50 und 52. Zudem kann die Trenneinrichtung 22 eine geeignete Einrichtung zum verriegeln der Trenneinrichtung in ihrer Position in den Schlitzen 50 und 52 aufweisen und ebenso geeignet geformt sein, um als Verriegelungskeil zu wirken, wenn sie in die Schlitze 50 und 52 eingeführt wird.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Gehäuse- und Trenneinrichtungsaufbau ist im allgemeinen vorgesehen, um die folgenden drei Funktionen auszuführen. Erstens ermöglicht er ein verhältnismäßig leichtes Einführen sowohl der oberen als auch der unteren Kontakte 18 und 20 in das Gehäuse 16. Zweitens schafft er eine zusätzliche Einrichtung zum Halten der Kontakte 18 und 20 in dem Gehäuse 16. Drittens hilft er, die oberen und unteren Kontakte, die sich in den gleichen Kontaktkammern befinden, elektrisch voneinander isoliert zu halten.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verfahren zur Herstellung des Signalmoduls umfaßt im allgemeinen zunächst das Einführen der oberen Kontakte 18 in das Gehäuse 16. Danach werden die unteren Kontakte 20 in das Gehäuse 16 eingeführt. Anschließend wird die Trenneinrichtung 22 in die Trennschlitze 50 und 52 zwischen den oberen und unteren Kontakten eingeführt und darin befestigt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Seiten 58 und 59 der Trenneinrichtung einen keilförmigen Querschnitt auf und werden durch Druck in die Trennschlitze 50 und 52 eingepaßt. Es kann jedoch jede geeignete Einrichtung verwendet werden, um die Trenneinrichtung 22 an dem Gehäuse 16 zu befestigen.
Ebenso ist in Fig. 2A eine alternative Ausführungsform eines Trennbauteils 22a dargestellt. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht das Trennbauteil 22a aus einem elektrisch leitenden Bauteil 60 mit einer Beschichtung 62 aus einem dielektrischen Material und mehreren Lötfortsätzen 64, die sich von dessen Unterseite erstrecken. Zusätzlich dazu, daß sie die oberen und unteren Kontakte 18 und 20 in den gleichen Kontaktkammern elektrisch voneinander isoliert hält, kann die Trenneinrichtung 22a ebenso über ihre Lötfortsätze 64 mit einer Erdung in einer gedruckten Mutterleiterplatte verbunden sein. Daher kann das elektrisch leitende Bauteil 60, obwohl es aufgrund der dielektrischen Beschichtung 62 elektrisch von den Kontakten 18 und 20 isoliert ist, durch den Stromfluß durch die Kontakte 18 und 20 in selbigen erzeugte elektromagnetische Impulse zumindest teilweise auffangen und die aufgefangenen elektromagnetischen Impulse an die Erdung in der gedruckten Mutterleiterplatte übertragen, um dadurch eine Kreuzkopplung zwischen den Kontakten zu verhindern.
Der oben beschriebene 2-fach-Kartensteckverbinder mit hoher Dichte ist im allgemeinen für Hochgeschwindigkeitsanwendungen vorgesehen. Er kann jedoch offensichtlich ebenso für Anwendungen mit normaler Geschwindigkeit verwendet werden. Anders als die in der Technik bekannten gewöhnlichen 2-fach-Verbinder, bei denen jede Kontaktkammer lediglich einen Kontakt aufweist und obere und untere Kontakte abwechselnd auf beiden Seiten des Gehäuses angeordnet sind, verdoppelt die vorliegende Erfindung auf im wesentlichen dem gleichen Raum wie bei anderen in der Technik bekannten Verbindern die Anzahl der Kontakte in seinem Gehäuse nahezu. Daher kann die vorliegende Erfindung aufgrund der gesteigerten Dichte bzw. Anzahl der Kontakte zum Steigern der Anzahl von Signalen verwendet werden, die gleichzeitig durch das Signalmodul 12 gesendet werden. Zudem kann anstelle der Verwendung der gesteigerten Dichte der Kontakte zum gleichzeitigen Senden von mehr Signalen entlang verschiedener Pfade die gesteigerte Anzahl an Kontakten mit jedem weiteren Paar einander gegenüberliegender Kontakte 20 und jedem weiteren Paar einander gegenüberliegender oberer Kontakte, die mit einer Erdung in der gedruckten Mutterleiterplatte verbunden sind, zu Erdungszwecken verwendet werden. Die geerdeten, einander gegenüberliegenden Paare oberer und unterer Kontakte 18 und 20 könnten abwechselnd in den Kontaktkammern angeordnet werden, so daß lediglich etwa die Hälfte der Kontakte Signalkontakte und die weiteren Kontakte Erdungen wären. Damit hätten, wie in Fig. 4 dargestellt, die Signalkontakte S eine abwechselnde Anordnung, wobei jedoch die Erdungskontakte G über und an beiden Seiten der unteren Signalkontakte S sowie unter und auf beiden Seiten der oberen Signalkontakte S angeordnet wären.
Wie oben beschrieben erzeugen Hochgeschwindigkeitssignale eine verhältnismäßig hohe Spitze eines elektromagnetischen Impulses. Je schneller das Signal ist, desto größer ist er elektromagnetische Impuls. Je größer der elektromagnetische Impuls ist, desto größer ist die Möglichkeit, daß magnetische Kräfte von einem Kontakt eine Kreuzkopplung oder ein Interferenzsignal in einem angrenzenden oder nahegelegenen Kontakt erzeugen. Durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung ist jeder der Signalkontakte im wesentlichen auf zwei Seiten und entweder seiner Oberseite oder seiner Unterseite von Erdungskontakten umgeben, die elektromagnetische Impulse abfangen und im wesentliche verhindern, daß die Impulse weitere Signalkontakte beeinträchtigen. Daher können im wesentlichen ohne eine erhebliche Zunahme von Kreuzkopplungen zwischen den Signalkontakten schnellere Signale durch das Signalmodul 12 gesendet werden. Da schnellere Signale gesendet werden können, können in einer gegebenen Zeitspanne mehr Signale als bei den herkömmlichen Verbindern gesendet werden, wodurch eine schnellere Kommunikation zwischen den gedruckten Mutter- und Tochterleiterplatten ermöglicht wird.
Das Stellsystem 14 der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ähnelt, mit mehreren unterschiedlichen Ausnahmen, dem Signalmodul 12. Zunächst weist das Ende 32 des Signalmodulgehäuses 16 eine T-förmige Öffnung 88 auf. Das Stellsystem 14 weist ein Gehäuse 90 mit einem T-förmigen Ende 92 mit zur Aufnahme in die T-förmige Öffnung 88 des Signalmoduls geeigneter Größe und Form auf. Die Verwendung der passenden Enden der beiden Module 12 und 14 verriegelt die Module 12 und 14 in mindestens zwei Richtungen miteinander, und eine (nicht dargestellte) geeignete Zusatzeinrichtung kann ebenso vorgesehen sein, um das Stellsystem 14 in sämtlichen Richtungen an dem Signalmodul 12 zu verriegeln. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der der Verbinder 10 einen einstückig ausgebildeten Signalabschnitt 13 und einen einstückig ausgebildeten Stellabschnitt 15 aufweist. Erneut nach den Figuren 1 und 2 weist das Gehäuse 90 einen Kartenaufnahmeschlitz 94, der sich von dessen Oberseite in dieses erstreckt, und geeignete Kontaktkammern 96 auf beiden Seiten des Schlitzes 94 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform weist jede Kontaktkammer 96 lediglich einen darin angeordneten Kontakt mit oberen Kontakten 18 in den mittleren Kontaktkammern 96 und unteren Kontakten 20 in den Endkontaktkammern 96 auf beiden Seiten der oberen Kontakte 18 auf. Das Stellsystem 14 und der Grund für diese bevorzugte Anordnung der Kontakte werden im folgenden genauer beschrieben.
In Fig. 6 sind eine auseinandergezogene, teilweise perspektivische Ansicht einer Mutterplatte 2, einer Tochterplatte 4 und einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verbinders 10 gezeigt. Die Tochterplatte 4 weist zwei Reihen von Kontaktspuren auf jeder Seite auf; eine obere Reihe 66 und eine untere Reihe 67. Dieser Abschnitt der Tochterplatte 4 ist im allgemeinen zum Einführen in den Steckkartenaufnahmeschlitz 34 des Signalmoduls 12 vorgesehen. Auf der dargestellten Karte ist die obere Reihe von Spuren 66 mit der unteren Reihe von Spuren 67 ausgerichtet, die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso mit Tochterplatten verwendet werden, deren obere und untere Reihen von Spuren nicht aneinander ausgerichtet sich, wie im folgenden weiter beschrieben wird. Die Tochterplatte 4 weist ebonso eine Ausnehmung 68 zur Aufnahme der Endwand 32 des Signalmoduls 12 beim Einführen der Tochterplatte in den Verbinder 10 auf. Am Ende der Tochterplatte 4 ist ein Stellabschnitt 70 mit Stellkontaktstreifen oder -spuren 72 auf jeder Seite angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform weisen die Stellkontaktspuren jeweils einen nach unten verlaufenden Abschnitt bzw. Dorn 74 auf.
Die gedruckte Mutterleiterplatte 2 weist im allgemeinen mehrere erste Öffnungen 76 auf, die zur Aufnahme der Lötfortsätze 56 und 57 der Kontakte in dem Signalmodul 12 vorgesehen sind. Die Mutterplatte 2 weist ebenso mehrere zweite Öffnungen 77 auf, die zur Aufnahme der Lötfortsätze 56 und 57 der Kontakte in dem a Stellsystem 14 vorgesehen sind. An der Mutterplatte 92 ist eine geeignete elektrisch leitende Platte 78 vorgesehen, die die mehreren zweiten Öffnungen 77 miteinander verbindet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung kein Stellsystem bzw. keine andere Einrichtung zum Übertragen großer Energiemengen von der Mutterplatte 2 an die Tochterplatte 4 aufweisen muß.
In Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 6 gezeigten Verbinders dargestellt. Bei der gezeigten Ausführungsfrom besteht das Signalmodul 12 im allgemeinen aus einem äußeren Gehäuse 80, einem inneren Gehäuse 82, einer oberen Reihe von Kontakten 84 auf beiden Seiten des Moduls und eine untere Reihe von Kontakten 86 auf beiden Seiten des Moduls. Sowohl das äußere als auch das innere Gehäuse bestehen aus einem dielektrischen Material. Das äußere Gehäuse 80 weist im allgemeinen eine erste Reihe von Kontaktkammern 98 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 80, einen zentralen Kartenaufnahmeschlitz 100 und einen Hohlraum 102 auf, der sich von der Unterseite des äußeren Gehäuses 80 in dessen Inneres erstreckt. Der Hohlraum 102 steht in der dargestellten Ausführungsfrom mit sowohl mit den beiden Reihen von Kontaktkammern 98 als auch mit dem äußeren Gehäuseschlitz 100 in Verbindung.
Das innere Gehäuses weist im allgemeinen eine zweite Reihe von Kontaktkammern 104, einen zentralen Kartenaufnahmeschlitz 106, der durch die Oberseite 108 des inneren Gehäuses verläuft, und eine Kartenkantenanhalteeinrichtung 110 auf, die an der Unterseite des Schlitzes 106 angeordnet ist. Die Oberseite 108 weist bei der dargestellten Ausführungsform ebenso auf beiden Seiten des Schlitzes 106 einen oberen Kontaktvorbelastungsabschnitt 112 und einen unteren Kontaktvorbelastungsabschnitt 114 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform stimmt das äußere Profil des inneren Gehäuses 82 im wesentlichen mit der Form des Hohlraums 102 des äußeren Gehäuses überein, so daß das innere Gehäuse 82 in den Hohlraum 102 eingeführt und durch eine (nicht dargestellte) geeignete Einrichtung fest mit dem äußeren Gehäuse 80 verbunden werden kann. Wenn das innere Gehäuse 82 in das äußere Gehäuse 80 eingeführt wird, wird der Schlitz 106 des inneren Gehäuses mit dem Schlitz 100 des äußeren Gehäuses ausgerichtet, um den Modulkartenaufnahmeschlitz 34 zu bilden.
Wenn das Signalmodul 12, wie in Fig. 7 dargestellt, zusammengesetzt wird, werden die oberen Kontakte 84 zumindest teilweise in den Kontaktkammern 98 des äußeren Gehäuses untergebracht und zumindest teilweise durch den oberen Kontaktvorbelastungsabschnitt 112 vorbelastet. Die unteren Kontakte sind zumindest teilweise in den Kontaktkammern 104 des inneren Gehäuses untergebracht und werden zumindest teilweise von dem unteren Kontaktvorbelastungsabschnitt 114 vorbelastet. Sowohl die oberen als auch die unteren Kontakte 84 und 86 weisen geeignete Widerhaken oder ähnliches auf, um sie jeweils fest mit dem äußeren und dem inneren Gehäuse zu verbinden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die oberen und unteren Kontakte 84 und 86 miteinander ausgerichtet. Wie im folgenden weiter beschrieben, ist dies jedoch kein Erfordernis der vorliegenden Erfindung.
Die in Fig. 7 dargestellte Zusammensetzung des Signalmoduls 12 kann in verschiedenen wechselnden Schritten erfolgen, bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Signalmoduls 12 werden jedoch zunächst die oberen Kontakte in dem äußeren Gehäuse 80 in die Kontaktkammern 98 des äußeren Gehäuses eingeführt und darin befestigt. Anschließend werden die unteren Kontakte 86 in dem inneren Gehäuse 82 in die Kontaktkammern 104 des inneren Gehäuses 82 eingeführt und darin befestigt Danach wird das innere Gehäuse 82 in den Hohlraum 102 des äußeren Gehäuses 80 eingeführt und darin befestigt. Das inneren Gehäuse 82 isoliert in geeigneter Weise die unteren Kontakte 86 von den oberen Kontakten 84 und verkeilt ebenso die Zwischenabschnitte der oberen Kontakte 84 in bezug auf das äußere Gehäuse, um die oberen Kontakte 84 sicherer in dem Modul 12 zu befestigen.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform weist der Verbinder 10 ein Stellsystem 14 auf. Wie oben dargelegt, muß jedoch kein Stellsystem für den Verbinder vorgesehen sein. Das Stellsystem 14 ist im allgemeinen vorgesehen, um der Tochterplatte 4 Strom von der Mutterplatte 2 zuzuführen. Das in den Zeichnungen dargestellte Stellsystem 14 ist insbesondere derart beschaffen, daß es eine Heißverbindung oder energieaktive Verbindung der Tochterplatte 4 in dem Verbinder 10 ermöglicht, d.h. das Einführen der Tochterplatte 4 in das Stellsystem 14, wenn die Kontakte in dem Stellsystem mit einer Stromzufuhr von der Mutterplatte 2 verbunden sind. Ein Problem bei dem Versuch, eine Verbindung einer Tochterplatte 4 mit einem Verbinder herzustellen, der aktiv mit einer Energiequelle verbunden ist, war beim Stand der Technik, daß ein Überschlag oder Übersprung von Elektrizität von den Kontakten in den Verbindern zur Tochterplatte aufgrund einer Grübchenbildung und Verbrennung wegen der durch einen Überschlag erzeugten hohen Temperaturen eine Verschlechterung oder Destraktion der Kontaktoberflächen verursachen würde. Aufgrund der geringen Größe der Kontakte und Kontaktoberflächen führte die Grübchenbildung und Verbrennung zur Verhinderung einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontakten in den Verbindern und der Tochterplatte. Die vorliegende Erfindung kann ein Stellsystem, wie oben beschrieben, oder einen Verbinder in Form einer Einheit mit einem Stellabschnitt einschließen, das das von der Grübchenbildung und der Verbrennung verursachte Problem überwindet. Obwohl das Stellsystem 14 den Überschlag zwischen den Kontakten in dem Stellsystem 14 und dem Kontaktstreifen 72 nicht beseitigt, kombinieren der 2-fach-Aufbau der Kontakte 18 und 20 und die Verbindung der Kontakte 18 und 29 untereinander an der leitenden Platte 78 auf der Mutterplatte 2, die ermöglicht, daß die Kontakte 18 und 20 das gleiche Potential aufweisen, Funktionen mit dem Stellstreifen 72 und seinem Dorn 74, um zu erzwingen, daß der Überschlag zwischen den oberen Kontakten und dem Dorn 74 auftritt. Dies führt dazu, daß die unteren Kontakte 20 und der größte Teil des Stellstreifens 72 aufgrund der Verbindung der oberen und unteren Kontakte 18 und 20 an der leitenden Platte 78, die dazu führt, daß sämtliche Kontakte 18 und 20 in dem Stellsystem 14 das gleiche elektrische Potential wie der Stellstreifen 72 aufweisen, wenn einmal eine elektrische Verbindung zwischen den oberen Kontakten und den Stellstreifen 72 hergestellt ist, von Überschlägen nicht betroffen sind, und daher tritt zwischen den unteren Kontakten 20 und dem Stellstreifen 72 kein Überschlag auf, wenn die Tochterplatte weiter eingeführt wird. Daher ermöglicht das erfindungsgemäße Stellsystem eine wiederholte Verbindung und Entnahme einer Tochterplatte mit bzw. aus einem Kartensteckverbinder, wenn die Energiezufuhr zu der Mutterplatte aktiv ist. In Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht des Stellabschnitts 15 des in Fig. 3 dargestellten Verbinders gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Stellabschnitt einstückig mit dem Stellabschnitt 13 ausgebildet, es wurde jedoch ein Abschnittstrenner in 116 den Kartenaufnahmeschlitz eingeführt, um die Kontakte des Signalabschnitts von den Kontakten des Stellabschnitts zu trennen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Stellabschnitt 15 einen mittleren oberen Kontakt 18 auf jeder Seite und drei untere Kontakte 20 auf jeder Seite auf. Es kann jedoch jede geeignete Anordnung vorgesehen sein.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 8, 8A und 8B wird ein weiteres Merkmal einer verwandten Technik beschrieben. Fig. 8 zeigt allgemein schematische Ansichten eines äußeren Gehäuses 120, eines ersten inneren Gehäuses 122 und eines zweiten inneren Gehäuses 124 von unten. Das äußere Gehäuse 120 ähnelt dem in Fig. 6 dargestellten äußeren Gehäuse 80, weist jedoch zwei Reihen von Verkeilungsschlitzen 126 und 128 sowie einen Endverkeilungsschlitz 130 auf. Die Verkeilungsschlitze 126, 128 und 130 sind im allgemeinen vorgesehen, um ein ordnungsgemäßes Einführen und Ausrichten der inneren Gehäuse in der Unterseitenöffnung 102 zu gewährleisten. Das äußere Gehäuse 120 ist derart beschaffen, daß entweder das erste innere Gehäuse 122 oder das zweite innere Gehäuse 124 aufgenommen wird. Das erste innere Gehäuse 122 weist geeignete Verkeilungsverlängerungen 132 und eine Endverkeilungsverlängerung 134 auf. Die Verkeilungsverlängerungen 132 sind geeignet an dem ersten inneren Gehäuse 122 angeordnet, so daß sie, wenn das erste innere Gehäuse 122 in die Unterseitenöffnung 102 des äußeren Gehäuses eingeführt wird, von der zweiten Reihe von Verkeilungsschlitzen 128 aufgenommen werden und das erste innere Gehäuse 122 in bezug auf das äußere Gehäuse 120 an der genauen Längsposition anordnen. Ist das erste innere Gehäuse 122 geeignet angeordnet und an dem äußeren Gehäuse 120 befestigt, kann die Beziehung der in dem äußeren Gehäuse 120 angeordneten oberen Kontakte 84 (siehe Fig. 6) in bezug auf die in dem ersten inneren Gehäuse 122 angeordneten unteren Kontakte (siehe Fig. 6) eine Ausrichtung zwischen den Kontakten mit einem Abstand von ca. 1,27 mm (0,05 Zoll) zwischen Paaren von Kontakten, sowohl oberen als auch unteren, sein, wie in Fig. 8A schematisch dargestellt. Die Endverkeilungsverlängerung 134 ist lediglich als Polarisierungseinrichtung vorgesehen, um zu gewährleisten, daß das erste innere Gehäuse nicht versehentlich in einer um 180º gedrehten Ausrichtung in das äußere Gehäuse 102 eingeführt wird.
Das zweite innere Gehäuse 124 ähnelt dem ersten inneren Gehäuse 122 mit Ausnahme der Positionen seiner Verkeilungsverlängerungen 132 und der Längsposition seiner unteren Kontakte 86 (siehe Fig. 6) in dem zweiten inneren Gehäuse 124. Wird das zweite innere Gehäuse 124 in die Unterseitenöffnung 102 des äußeren Gehäuses eingeführt, werden die Verkeilungsverlängerungen 132 in die erste Reihe von verkeilungsschlitzen 126 aufgenommen und ordnen das zweite innere Gehäuse 124 an der genauen Längsposition in dem äußeren Gehäuse 120 an. Ist das zweite innere Gehäuse 124 geeignet angeordnet und an dem äußeren Gehäuse 120 befestigt, kann die Beziehung der in dem äußeren Gehäuse 120 angeordneten oberen Kontakte in bezug auf die in dem zweiten inneren Gehäuse 124 angeordneten unteren Kontakte, wie in Fig. 8B schematisch dargestellt, versetzt sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zwischen oberen und unteren Kontakten 0,64 mm (0,025 Zoll), wobei die oberen Kontakte in dem äußeren Gehäuse 120 einen Abstand von 1,27 mm (0,05 Zoll) aufweisen, die unteren Kontakte in dem inneren Gehäuse 124 einen Abstand von 1,27 mm (0,05 Zoll) aufweisen und die unteren Kontakte in bezug auf die oberen Kontakte versetzt sind. Wo Kartensteckverbinder nach dem Stand der Technik aufgrund von Herstellungstoleranzen und Materialfestigkeiten auf einen vorbestimmten Abstand von 1,27 mm (0,05 Zoll) zwischen den Kontakten beschränkt waren, kann daher die Erfindung den Abstand zwischen den Kontakten in einem Kartensteckverbinder erheblich verringern. Obwohl oben das Beispiel eines Abstands von 0,64 mm (0,025 Zoll) offenbart ist, ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung, im Bereich von keinem Abstand bei einer Ausrichtung bis zu einem so niedrigen Abstand wie von 0,00254 mm (0.0001 Zoll) bis über 0,64 mm (0,025 Zoll) oder wie entsprechend den Toleranzen möglich, jeden geeigneten Abstand zwischen oberen und unteren Kontakten aufweisen kann. Obwohl oben zur Erzeugung von zwei verschiedenen Arten von Kontaktabständen zwei verschiedene innere Gehäuse beschrieben wurden, ist ebenso darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung mit nur einer Art von innerem Gehäuse verwendet werden kann, wobei das äußere Gehäuse eine geeignete Einrichtung, wie die beiden Reihen von Verkeilungsschlitzen 126 und 128, zur Aufnahme des einzigen inneren Gehäuses an zwei verschiedenen möglichen Positionen in der Unterseitenöffnung des äußeren Gehäuses aufweist. Zudem kann die vorliegende Erfindung drei oder mehr Gehäuse oder jede geeignete Kombination von Gehäusen und Trenneinrichtungen einschließen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorangehende Beschreibung die Erfindung lediglich veranschaulicht. Verschiedene Alternativen und Modifikationen können ohne Abweichung vom Rahmen der Erfindung von Fachleuten ersonnen werden. Dementsprechend zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, sämtliche derartigen Alternativen, Modifikationen und Variationen einzuschließen, die in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Elektrischer Verbinder zum mechanischen und elektrischen Verbinden einer gedruckten Mutterleiterplatte (2) und einer entfernbaren steckkartenartigen gedruckten Tochterleiterplatte (4), wobei der Verbinder aufweist:

- ein Gehäuse (80, 82), das aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und das die Kante einer entfernbaren gedruckten Leiterplatte (4) aufnimmt, und

- mehrere elektrisch leitende Kontakte (84, 86), wobei die Kontakte parallel zur Kante der entfernbaren gedruckten Leiterplatte angeordnet sind und eine erste Art elektrisch leitender Kontakte (84) relativ großer Höhe und eine zweite Art elektrisch leitender Kontakte (86) relativ niedriger Höhe aufweist, die in Bewegungsrichtung der entfernbaren gedruckten Leiterplatte unterhalb der ersten Art von Kontakten angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (80, 82) aufweist

- ein erstes Gehäusebauteil (80), das eine obere Oberfläche mit einem ersten Schlitz (34) zur Aufnahme der Kante der entfernbaren gedruckten Leiterplatte sowie eine erste Reihe von Kontaktkammern (98) aufweist, die mit dem ersten Schlitz (34) zur Aufnahme der ersten Art von Kontakten (84) in Verbindung stehen, und

- ein zweites Gehäusebauteil (82), das eine obere Oberfläche mit einem zweiten Schlitz (100) hat, der auf den ersten Schlitz (34) ausgerichtet ist, sowie eine zweite Reihe von Kontaktkammern (104), die mit dem zweiten Schlitz (100) in Verbindung stehen, um die zweite Art von Kontakten (86) aufzunehmen, wobei das zweite Gehäusebauteil (82) zumindest teilweise im ersten Gehäusebauteil (80) angebracht ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Art von Kontakten (84) am ersten Gehäusebauteil (80) angebracht ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Art von Kontakten (86) am zweiten Gehäusebauteil (82) angebracht ist.

4. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäusebauteil (82) die erste und zweite Art von Kontakten (84, 86) im wesentlichen voneinander trennt.

5. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der zweiten Art von Kontakten (86) mit der ersten Art von Kontakten (84) ausgerichtet sind.

6. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenachsen der zweiten Art von Kontakten (86) linear gegen die Mittenachsen der ersten Art von Kontakten (84) im Bereich zwischen 0,0025 bis etwa 0,625 mm (etwa 0,0001 bis 0,025 Inch) verschoben sind.

7. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäusebauteil (80) eine Einrichtung zum Aufnahmen des zweiten Gehäusebauteils (82) in einer Öffnung in verschiedenen Positionen aufweist, um dadurch den Abstand zwischen den Mittenachsen der ersten und zweiten Art von Kontaken (84, 86) zu bilden.

8. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäusebauteil (80) eine Einrichtung zum Vorspannen der ersten Art von Kontakten (84) hat.

9. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäusebauteil (82) eine Einrichtung zum Vorspannen der ersten Art von Kontakten (84) hat.

10. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum festen Verbinden des ersten Gehäusebauteils (80) mit dem zweiten Gehäusebauteil (82).