DE69209249T2

DE69209249T2 - Geschichteter Abschlusswiderstand

Info

Publication number: DE69209249T2
Application number: DE69209249T
Authority: DE
Inventors: Jon Philip Bixby; David Otis Gallusser; James Brownlow Lebaron
Original assignee: Amphenol Corp
Current assignee: Amphenol Corp
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: ES2049200T3; EP0546943A3; DE546943T1; DE69209249D1; EP0546943A2; ES2049200T1; US5196822A; CA2083237A1; CA2083237C; EP0546943B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Widerstandskomponenten und insbesondere auf eine elektrische Widerstandskomponente der Bauart, die herkömmlicherweise zur Terminierung bzw. zum Abschließen eines Datenbuskabels verwendet wird.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Es ist wohlbekannt, Widerstandselemente zum Zwecke der Terminierung eines Datenbuskabeis zu verwenden. Die Verwendung von Widerstandselementen bei der Terminierung bzw. beim Abschließen der Datenbusleitung verhindert die Reflektion von Energie zurück in die Leitung, und zwar durch Vorsehen einer Lastimpedanz, die zur charakteristischen Impedanz (Wellenwiderstand) der Leitung paßt, wobei somit die Übertragung von hohen Frequenzen mit einem Minimum an Verlust gestattet wird. Herkömmlicherweise werden solche Terminierungswiderstände von Widerstandschips gebildet, die mit den Drähten des Kabels verbunden sind, und zwar durch direktes Löten der Drähte an Schlitze in den Chips. Die Drähte werden durch Abstreifen der Kabel und Vorverzinnen der Drähte vorbereitet, um Leitungen zu bilden, die zum Tragen der Widerstandschips geeignet sind.
Solche herkömmlichen Kabelterminierungsanordnungen sind jedoch axialer Fehlausrichtung des Stapels der Widerstandschips unterworfen und auch der Trennung der Kabel und Leitungen von den Chips. Obwohl zahlreiche verschiedene Ausrichten gegenwärtig zum Stapeln und Anordnen von Widerstandselementen in anderen Zusammenhängen als der Kabelterminierung verwendet werden, hat sich keine als vollständig zufriedenstellend im speziellen Zusammenhang der Kabelterminierung erwiesen.
Darüberhinaus mangelt es zusätzlich zu den Problemen der Fehlausrichtung und des Mangels an mechanischer Integrität bzw. Zusammenhalt den herkömmlichen gestapelten Terminierungwiderstandskomponenten oft an Abschirmung und gegen die Umwelt abdichtende Anordnungen, die zur Verwendung im Zusammenhang mit der Datenbusterminierung geeignet sind. Gegenwärtige Pack- bzw. Stapelanordnungen sind, unförmig und übermäßig teuer herstellbar gewesen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung versucht, eine Alternative zum direkten Löten der Kabelleitungen in Schlitze der Kabelterminierungswiderstandselemente zu finden und eine Alternative zur Verwendung von abgestreiften bzw. abisolierten und vorverzinnten Drähten der Kabel selbst als die Leiter, mit denen die Widerstandschips elektrisch verbunden sind.
Um diese Ziele durchzuführen, fordert die Erfindung die Bildung von präzisionsplattierten bzw. präzisionsbeschichteten Durchgangslöchern bzw. durchgehenden Löchern in einem Widerstandschipstapel, wobei die Durchgangslöcher eine elektrische und strukturelle Schnittstelle zwischen den Leitern und den Chips vorsehen.
Im alternativen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung weisen die Leiter leitende Stangen auf, die anstelle der herkömmlichen abisolierten und vorverzinnten Kabelleitungen verwendet werden, wobei die leitenden Stangen getrennt mit den Kabeln des Datenbuskabels verbunden sind, und zwar durch eine Vielzahl von bekannten Verbindungsverfahren.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine verbesserte Packanordnung vor, die sowohl elektrische Abschirmung als auch eine Dichtung gegen Umwelteinflüsse bietet, und die in einer besonders einfachen und bequem herzustellenden Weise implementiert ist, und zwar durch das Eliminieren von komplizierten und teuren Ausrichtungen bzw. Befestigungen, während die Verwendung von automatisierten Löttechniken anstelle von Handlöten gestattet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig.1 ist eine perspektivische Ansicht der nicht montierten Teile, die eine Kabelterminierungswiderstandsstapelanordnung gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung bilden.
Fig. 2 ist eine aufgebrochene perspektivische Ansicht einer bevorzugten Terminierungsanordnung unter Verwendung der Teile, die in Figur 1 gezeigt sind.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung der Figur 2 zeigt.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Figur 3 einschließlich einer alternativen zusätzlichen elektrischen Abschir-mung.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Figur 3 einschließlich einer gegen die Umwelt schützenden Dichtung.
5 Die Fig. 6 bis 8 sind perspektivische Ansichten von alternativen Chipkonfigurationen für die Anordnung der Figuren 2 bis 5.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht der nicht montierten Teile, die einen alternativen Widerstandsstapel für die Anordnung der Figuren 2 bis 5 bilden.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Widerstandstapels, der aus den in den Figuren 6 und 9 gezeigten Teilen gemacht ist.
Fig. 11 ist eine Draufsicht einer weiteren Alternative zur in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Anordnung.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Klemmgliedes gemäß eines bevorzugten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Endkappe gemäß des bevorzugten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 14 ist eine Querschnittsseitenansicht der Art und Weise, in welcher die Klemme der Figur 12 in Verbindung mit einem Mantel und einem Kabelzugentlastungsglied verwendet wird.
Fig. 15 ist eine Querschnittsseitenansicht der Endkappe der Figur 13, wie in Verbindung mit einem Mantel verwendet.
Fig. 16 zeigt ein Kabel oder einen Datenbus, der an beiden Enden terminiert bzw. abgeschlossen ist und der eine eingegossene bzw. gefüllte gegen die Umwelt schützende Dichtung aufweist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung weist eine gestapelte Terminierungswiderstandsanordnung 100 ein Paar von Leitungen 1 auf, wobei die äußeren Ummantelungen 2 der individuellen Drähte des Kabels zurückgestreift sind, wie am besten in Figur 1 gezeigt, um die Drähte freizulegen und dadurch Leitungen 1 zu bilden. Die Leitungen können entweder aus einzelnen Drähten oder aus zusammenverdrehten und vorverzinnten mehrfachen Drähten des Kabels gebildet werden.
Man erkennt natürlich, daß die Erfindung auf andere elektrische Übertragungsleitungen als Datenbusse anwendbar ist. Eine Terminierung ist eine Notwendigkeit, immer wenn Information durch eine endliche bzw. finite Übertragungsleitung getragen bzw. übertragen wird, egal ob in Form eines amplituden oder frequenzmodulierten Signals oder von codierten Impulsen. Jedoch ist die Erfindung insbe sondere für Computersystemdatenbuskabel geeignet.
Die keramischen Widerstandschips 3, die einen Stapel 101 bilden, können eine Vielzahl von Konfigurationen haben, wie in den Figuren 6 bis 8 gezeigt, jedoch weist jeder ein Paar von leitend plattierten Durchgangslöchern oder im wesentlichen geschlossenen Öffnungen 4 auf, in die die Kabelleitungen eingeführt werden, und die so funktionieren, um eine positive Ausrichtung zwischen den einzelnen Chips und den Leitungen vorzusehen, und um die Trennung der Leitungen bzw. Leitern von den Chips zu verhindern. Um die notwendige strukturelle Unterstützung vorzusehen, sollten die Wände der Öffnungen mit den Leitungen in einem Winkel von mehr als 180º im Eingriff stehen.
Zwischen den Widerstandschips 3 sind Lötvorformscheiben 5 gelegen, die zylindrisch sein können, oder die aus Paaren von kegelstumpfförmigen Abschnitten gebildet sein können, und die auf die Leitungen bzw. Leiter 1 geschraubt sind, um die elektrische Verbindung zwischen der leitenden Plattierung 9 auf den Öffnungen und den Leitungen bzw. Leiter zu erleichtern.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 10 und 11 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Leitungen des Widerstandstapels anstelle aus vorverzinnten Drähten durch leitende Stangen 6 gebildet. Wie in Fiur 10 gezeigt, weisen die leitenden Stangen 6 Augen bzw. Ösen 7 auf, um die Befestigung der Drähte eines Datenbusses oder Kabels 8 zu erleichtern Die Stangen können an den Kabelleitungen über eine elektrische Verbindung befestigt sein, wie beispielsweise bekannte Schweißtechniken, wie Laser-, Elektrobindungs-, Lichtbogen- oder Stoß- bzw. Vibrationsschweißen. Die Stangen 6 bilden eine mechanisch sicherere Unterstützung für die Chips als die oben beschriebenen vorverzinnten Leitungen und vereinfachen den Anordnungs- bzw. Montageprozeß durch Eliminieren des Schrittes der Vorverzinnung, wodurch eine Vormontage bzw. Voranordnung des Widerstandsstapels vor dem Befestigen des Kabels gestattet wird.
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, ist die Stapelterminierungswiderstandsanordnung der Erfindung vorzugsweise mit einem Rohrmantel 10 in Form einer zylindrisch leitenden metallischen Umhüllung bzw. einem Gehäuse vorgesehen, und zwar für mechanische Festigkeit und EMI-Abschirmung. Alternativ kann der Mantel 10 in Form eines nichtleitenden Metalls oder eine nicht-metallische Umhüllung sein, und zwar zur Verhindern von Biegen oder physikalischer Schädigung, wobei eine zusätzliche EMI-Abschirmung optional, wie unten beschrieben, angebracht wird.
Die Widerstandsanordnung weist weiter eine nichtmetallische zylindrische Zugentlastungsklemme 11 auf, die Schlitze 24 aufweist, um die Kabelumhüllungen 2 aufzunehmen, und die zur Verdeutlichung bzw. Klarheit in Figur 2 als weggeschnitten abgebildet ist. Eine Befestigungshard ware bzw. Befestigungsmittel 12 für die Klemme 11 können Schrauben aufweisen, und zwar, wie veranschaulicht, mit herkömmlichen geschlitzten Köpfen, obwohl der Fachmann eine Vielzahl von anderen Montage-Hardware-Elementen schätzen bzw. kennen wird, die auch mit der bevorzugten Zugentlastungsklemmanordnung verwendet werden können.
Eine Endkappe 13 mit einer geschlitzten Spur bzw. Bahn bzw. Führung 14 ist vorgesehen, um die Drahtspitzen oder die Spitzen 23 der leitenden Stange über den letzten Widerstandschip im Stapel hinaus aufzunehmen. Die Endkappe 13 dient dazu, die Kabelleitungen oder leitenden Stangen zu zentrieren und parallel auszurichten, und kann aus dem gleichen Material wie die zugentlastungsklemme 11 gemacht sein. Ein Verjüngen der Endkappe 13 kann zu kosmetischen Zwecken vorgesehen sein, wie am besten in Figur 2 gezeigt.
Die Terminierungswiderstandsanordnung weist auch eine flexible Zugentlastung 15 für die Drähte auf, und zwar an der Klemme 11 durch einen Ring 16 aus Hitzeschrumpfschlauchmaterial angebracht, welches verwendet wird, um den Schulterdurchmesser der Zugentlastung zu vergrößern, wenn eine zusätzliche Abschirmung und Dichtung am Schlauch- bzw. Rohrmantel 10 und der Klemme 11 angebracht wird. Der Ring 16 aus Hitzeschrumpfschlauchmaterial ist an der Außenseite der flexiblen Zugentlastung gesichert (hitzegeschrumpft), wodurch der diametrale Spalt am Übergang zwischen der flexiblen Zugentlastung und dem ge klemmten Satz 11 gefüllt wird. Isolierschaum wird vorzugsweise durch ein Loch 17 im Mantelschlauch bzw. Mantelrohr eingespritzt, um die Widerstandschipanordnung vor mechanischen Stößen zu isolieren. Eine Entlüftung und ein Überfluß des Isolierschaums wird durch das Vorsehen eines zweiten Lochs 18 im Manteischlauch bzw. -rohr vorgesehen.
In dem Fall, in dem das Mantelrohr nicht metallisch ist, wird ein EMI-Abschirmungsband 19 über dem nichtmetallischen Abschirmungsrohr aufgebracht, um einen vollständigen Bereich von elektromagnetischer Interferenzabschirmung (EMI) zu bieten, wie in Figur 4 gezeigt. Das Abschirmungsband 19 ist nach Bedarf überlappt, um die Form der kosmetisch verjüngten Endkappe 13 zu erreichen.
Schließlich wird die abgeschirmte Widerstandschipunteranordnung vorzugsweise konform mit einer gegen die Umwelt schützenden Abschirmungsbarriere 20 beschichtet, wie in den Figuren 5 und 16 gezeigt. In Figur 16 ist die Abschirmungsbarriere den Terminierungsanordnungen an beiden Enden des Kabels hinzugefügt worden, wobei die Zugentlastung am zweiten Ende durch das Bezugszeichen 15' bezeichnet wird und die zweite Abschirmungsbarriere durch 20'. Die Abschirmungsbarrieren können durch Formen bzw. Gießen oder die Anwendung eines Hitzeschrumpfschlauchs erreicht werden, und zwar mit geeignetem Klebemittel oder Abdichtadditiv oder einer Auskleidung. Optional kann das Ende des Abschirmungsbarrierenschrumpfschlauchs über die Endkappe hinaus gefüllt werden, und zwar mit hochtemperaturformenden gummiartigen Compounds bzw. Verbundwerkstoffen 52 und, wie in Figur 16, kosmetisch getrimmt werden.
Um die Kabelterminierung der bevorzugten Erfindung herzustellen, werden Öffnungen 4 in die Chips geformt und mit einem leitenden Material 9 präzisionspiattiert. Ein Stapel der vorbereiteten Widerstandselemente wird über abisolierte und vorverzinnte Leitungen 1 oder über Stangen 6 eingeführt, und zwar mit dazwischenliegenden Lötvorformscheiben 5. Die Scheiben 5 werden dann erhitzt, um elektrisch die Leitungen oder Stangen mit dem Plattierungsmaterial 9 zu verbinden. Um die Anordnung des Stapels zu erleichtern, kann ein Halter verwendet werden, um die Chips auszurichten, während die Leitungen hinzugefügt und gelötet werden.
Der vorgeformte Stapel wird dann in dem Mantel 10 eingeführt, wobei die Drähte durch eine Klammer 11, einen Ring 16 und eine Zugentlastung 15 gesichert werden, und der Stapel wird weiter durch die Endkappe 13 gesichert und in axialer Ausrichtung gehalten, wobei sie am Mantel 10 angebracht ist, und zwar durch irgendwelche mechanischen Befestigungsmittel. Isolierschaum wird dann in das Loch 17 eingespritzt, und die Anordnung wird darauffolgend elektrisch mit Abschirmungsband 19 abgeschirmt, und zwar im Fall eines nicht leitenden oder nicht metallischen Mantels. Schließlich wird die Anordnung von der Umwelt abgedichtet, wodurch die Anordnung bzw. Montage vollendet wird.
Eine alternative Zugentlastungsklemme 11a und eine Endkappe 13a sind in den Figuren 12 bis 15 abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Notwendigkeit für den Ring 16 eliminiert worden, und zwar durch Vorsehen eines Aufnahmehohlraums 43 in der Zugentlastungsklemme 11a. Auch wird die Befestigungshardware bzw. die Befestigungsmittel 12 eliminiert, und zwar durch die Verwendung eines Ausrichtungs- bzw. Anordnungsstiftes 47, und das Rohr 10 ist verlängert worden, um die Zugentlastungsklernme 11a zu überlappen. Das Rohr 10 wird am Platz gehalten, und zwar durch Rollen von Material in eine Nut 46. Die Endkappe 13a ist weiter modifiziert worden, um am Platz gehalten zu werden, und zwar durch das Rollen von Material in die Nut 31. Dieses Ausführungsbeispiel wird bevorzugt, und zwar wegen der hinzugefügten bzw. verbesserten Einfachheit, die aus der Verwendung von weniger Komponenten resultiert. Die Widerstandsanordnung der Figuren 12 bis 15 weist eine nicht-metallische zylindrische Zugentlastungsklemme 11a auf, die Schlitze 24a aufweist zum Aufnehmen von Kabelummantelungen 2, einen flexiblen Zugentlastungsaufnahmehohlraum 43 mit Greifmerkmalen 44, ein Ausrichtungsstiftloch 45 und eine Stifteingriffsnut 46.
Eine Endkappe 13a mit einer geschlitzten Führung 14 ist vorgesehen, um die Drahtspitzen 1 über den letzten Widerstandschip im Stapel hinaus aufzunehmen. Ein zusätzliches Merkmal, das beim Sichern der Endkappe 13a am Mantelrohr verwendet wird, ist die Stifteingriffsnut 31, wie in Figur 13 abgebildet.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Widerstandsanordnung das Binden bzw. Verbinden der Zwischenflächenoberflächen der flexiblen Zugentlastungsaufnahme 15 und der Drahtummantelungen 2 auf, das Binden der zusammenpassenden bzw. Gegenoberflächen der zylindrischen Klemmhälften 11a und der Führungen 24a in der Klemme 11a mit den Drahtummantelungen 2 und das Verbinden des Rohrmantels 10 mit der Eingriffsnut 33 der Klemme 11a. Zusätzlich sind die Zwischenflächenoberflächen der Eingriffsnut 31 der Endkappen 13a und die innere Oberfläche des Rohrmantels 10 verbunden. Die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels wird durch eine Gleitpassung angeordnet bzw. montiert, und dann durch Klemmen und Verstiften entlang der Mantelober fläche bei 33 und 33', wie in den Figuren 14 und 15 abgebildet, und zwar nachdem das Abschirmungsband 19 und eine Abschirmungsbarriere 20 in der in den Figuren 4, 5 und 16 abgebildeten Weise aufgebracht ist.
Der Fachmann erkennt natürlich, daß zahlreiche Variationen der oben identifizierten bzw. beschriebenen Ausführungsbeispiele innerhalb des Umfangs der Erfindung möglich sind, die beispielsweise die Verwendung von mehr als zwei Leitungen oder leitenden Stangen vorsieht, und Verwendungen in anderen Zusammenhängen als die Kabelterminierung und folglich ist es beabsichtigt, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, sondern vielmehr allein durch die beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Widerstandsstapelkomponente zum Abschluß eines elektrischen Kabels, die folgendes umfaßt:

eine Vielzahl von elektrischen Widerstandselementen, die Mittel umfassen zum Definieren von mindestens zwei Öffnungen in jedem der Elemente und Mittel zum leitenden Plattieren der Öffnungen; und langgestreckte leitende Glieder, die elektrisch mit einem von jeden der leitenden Plattiermittel verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß Wände der Öffnungen im wesentlichen die langgestreckten leitenden Glieder umgeben, um mit den Gliedern über einen Winkel, der größer als 180º ist in Eingriff zu kommen, wobei die Wände als Stütze und zur Ausrichtung der Glieder bezüglich der Widerstandselemente dienen.

2. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente keramische Widerstandschips sind.

3. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Öffnungen nur aus zwei Öffnungen bestehen.

4. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Mittel, die eine Vielzahl von Lötvorformen umfassen, die je die langgestreckten Glieder umgeben und sandwichartig zwischen einem jeweiligen Paar von Widerstandselementen eingeschlossen sind zum elektrischen Verbinden der langgestreckten Glieder mit den entsprechenden, leitenden Plattiermitteln.

5. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Glieder entweder leitende Stangen sind, die elektrisch an einem Ende mit Leitungen eines Datenbuskabels verbunden sind oder mit gelöteten und vorverzinnten Drähten eines Datenbuskabels verbunden sind.

6. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen durchgehende Löcher in den Widerstandselementen aufweisen, wobei die Wände der Öffnungen vollständig die langgestreckten Glieder umgeben.

7. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Mittel zum Umschließen des Widerstandsstapels, wobei die Umschließungsmittel einen Metallmantel aufweisen.

8. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet duch Mittel zum Umschließen des Widerstandsstapels, wobei die Umschließungsmittel einen nicht leitenden Mantel aufweisen und Mittel, die eine Abschirmband umfassen zum elektrischen Abschirmen des Widerstandsstapels.

9. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Glieder mit Leitungen eines Datenbuskabels verbunden sind und ferner mit einem Kabelzugentlastungsglied, das an den Mitteln befestigt ist, die einen Mantel zum Umschließen des Widerstandsstapels aufweisen.

10. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Umschließungsmittel zum Umschließen des Widerstandsstapels, wobei die Umschließungsmittel eine Kabelklemme, einen zylindrischen Mantel, der den Widerstandsstapel umgibt, und eine Endkappe an einem zweiten Ende des Mantels umfassen und wobei die Endkappe eine geschlitzte Bahn oder Führung aufweist zum Aufnehmen der Spitzen der langgestreckten Glieder über einen letzten Widerstandchip in dem Stapel hinaus.

11. Widerstandsstapelkomponente nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch Mittel, die eine Öffnung in dem Mantel umfassen zum Einspritzen von Mitteln, die aus isolierendem Schaum bestehen zum Isolieren des Widerstandsstapels gegen mechanische Erschütterungen, Mittel, die eine zweite Öffnung in dem Mantel umfassen zum Aufnehmen eines Überflusses des Isolierschaumes und zum Vorsehen der Entlüftung,

Mittel, die einen konformen Überzug auf dem Mantel umfassen, zum Vorsehen einer gegen die Umwelt schützenden Abschirmbarriere, und

ein gummiartiges Hochtemperaturfüllmaterial, das einen Hohlraum hinter einer Endkappe des Mantels füllt, wobei der Raum zwischen der Endkappe und der gegen die Umwelt schützenden Abschirmbarriere angeordnet ist.