DE69307954T2

DE69307954T2 - Verbinderaufbau

Info

Publication number: DE69307954T2
Application number: DE69307954T
Authority: DE
Inventors: Randall Robert Henry; Michael Robert Sneed
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2013-06-26
Also published as: JPH0660943A; FI932962A0; CA2097895A1; MY111061A; TW311744U; EP0576032B1; FI106487B; DE69307954D1; FI932962A; EP0576032A1; KR940001491A; KR100279283B1; US5215470A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbinderanordnung, insbesondere auf einen Koaxialverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der sich als miniaturisierter UHF-Koaxialverbinder ausführen läßt.
In der US-A-5,088,937 ist eine Koaxialverbinderanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, die eine äußere metallische Abschirmung und einen Erdungsmantel aufweist, die eine Koaxialübertragungsbahn für Ultrahochfrequenz-Signale enthalten, wobei der Mantel Teile beinhaltet, die zum Abdichten des Verbinders gegen Verunreinigung und Strahlung zusammenpassen. Der Mantel und die zusammenwirkenden Metallteile minimieren die Abstrahlung von in dem Verbinder geführter Signalenergie sowie die Interferenz mit von dem Verbinder beförderten Signalen durch Abstrahlung nach außerhalb des Verbinders, und ferner schaffen sie eine Erdungsfunktion für Schaltungen, die durch den Verbinder verbunden werden. Die verschiedenen Teile, die den Mantel bilden, beinhalten Elemente, die eine Verunreinigung des Innenraums durch Flußmittel, Lötprodukte und dergleichen verhindern, wenn der Verbinder mit einer gedruckten Schaltungsplatte als Teil einer Anordnung für eine elektronische Vorrichtung verlötet wird. Der patentierte Buchsenverbinder beinhaltet relativ feine Stifte, die sich von dem rückwärtigen Boden desselben wegerstrecken und in Löcher in einer gedruckten Schaltungsplatte eingepaßt sind, um mit dieser verlötet zu werden und dadurch die Erdungsverbindung des Mantels herzustellen, der als Abschirmung dient. Der Mantel und die zugehörigen Teile sind typischerweise durch Druckgießen von Zink oder Zinklegierungen gebildet, wobei die Elemente dann geputzt werden, um die Außenflächen für die erforderliche Plattierung zum Steuern der Oxidation des Verbinders vorzubereiten. Typischerweise werden die Teile gewaschen, mechanisch oder chemisch gescheuert und dann mit verschiedenen Plattierungen versehen, die Zinn, Nickel, Gold oder in bestimmten Fällen Silber beinhalten, wobei diese verschiedenen Plattierungen kombiniert werden, um ein Wandern der Zinkbestandteile durch die Oberfläche der äußeren Plattierung hindurch zu verhindern. Ganz typisch werden die Teile in einer Trommel plattiert, so daß eine Trommelbehandlung bei dem Plattiervorgang erforderlich ist, wobei beträchtliche mechanische Belastungen auf die Teile ausgeübt werden. Man hat festgestellt, daß am häufigsten ein Verlust von Elementen während der Trommelbehandlung und/oder der Handhabung oder der anschließenden Montage der Teile erfolgt, insbesondere bei den kleinen Stiften, die in integraler Weise mit dem Mantel ausgebildet sind.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung einer Verbinderkonstruktion, die die Herstellung, einschließlich der Plattierung und der Montage erleichtert, und zwar bei minimaler Beschädigung der feinen Stifte, die zum Verlöten eines Verbindermantels mit einer gedruckten Schaltungsplatte oder dergleichen verwendet werden. Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung einer verbesserten Konstruktion und eines verbesserten Verfahrens bei der Herstellung elektrischer Verbinder im Vergleich zum Stand der Technik.
Ein Koaxialverbinder gemäß der Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben. Eine Ausführungsform der Erfindung schafft eine verbesserte UHF- Verbinderanordnung sowie ein Herstellungsverfahren und/oder Ausführungsformen derselben schaffen einen Verbinder mit einem relativ schweren Erdungsabschirmungsmantel, der beispielsweise durch Druckguß aus Zink oder Zinklegierungen gebildet ist und in der Rückseite eine Öffnung aufweist, die nach hinten und vom Boden des Mantels nach unten weist. Ein Einsatz ist zum Schließen der Rückseite der Öffnung aus einem separaten Element gebildet, und ein Basiselement mit relativ leichtem Gewicht, das typischerweise z. B. durch Druckguß gebildet ist, ist zum Schließen des Bodenbereichs der Öffnung durch Eingriff mit dem Mantel vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mantelöffnung derart ausgebildet, daß sie nach innen weisende Nuten aufweist, die die äußeren Ränder des Einsatzelements in Gleiteingriff aufnehmen, um den Einsatz in der Öffnung zu positionieren, wobei sich die an dem Einsatz ausgebildeten Stifte für den Verbinder von dem Mantelboden nach unten wegerstrecken. Als nächstes werden der dielektrische Einsatz und der Signalkontakt montiert. Der rückwärtige Einsatz wird zum Schluß in seiner Position angebracht, wobei die untere Einsatzbasis in Position gebracht wird, um den rückwärtigen Einsatz in seiner Position zu verriegeln, wobei Mantelränder geprägt ausgebildet sind, um den rückwartigen Einsatz in Position zu halten. Die Erfindung faßt eine umgekehrte Anordnung der Aufnahmenuten und Vorsprünge ins Auge, so daß die Einsatzbasis Nuten beinhaltet und der Mantel Vorsprünge aufweist. Ferner faßt die Erfindung ins Auge, daß der Verbinder Einsatzbasen mit Stiften unterschiedlicher Größe oder Stifte mit unterschiedlicher Mittenbeabstandung aufweist, um verschiedenen Montageflächen auf gedruckten Schaltungsplatten Rechnung zu tragen, um auf diese Weise einen effizienteren Herstellungsvorgang für eine Familie von Verbindern zu ermöglichen. Die kleinen feinen Stifte, die an einem relativ leichten Stück ausgebildet sind, lassen sich in einem eine Trommel- Plattierung beinhaltenden Herstellungsvorgang separat behandeln, und zwar mit minimalem Verlust durch Reißen oder Brechen der Stifte im Vergleich zu den Praktiken des Standes der Technik, bei denen die relativ große, schwere Anordnung die Stifte in integraler Weise enthielt.
Die Koaxialverbinderanordnung besitzt einen metallischen Mantel mit einer zentralen Bohrung und einem rückwärts angeordneten Hohlraum, einen dielektrischen Einsatz, der entlang der zentralen Bohrung angeordnet ist und eine sich durch diesen hindurcherstreckende Innenbohrung aufweist, einen elektrischen Kontakt mit einem Kontaktabschnitt, der entlang der Innenbohrung des Einsatzes angeordnet ist, und mit einem Anschlußabschnitt, der sich außerhalb des Mantels erstreckt, einen rückwärtigen Einsatz, der in einem hinteren Ende des Mantels befestigt ist, einen weiteren dielektrischen Einsatz, der in dem Hohlraum angeordnet ist und durch den sich der Anschlußabschnitt hindurcherstreckt. Ein Kontakteinsatz ist an dem Mantel entlang des Hohlraums und des weiteren Einsatzes angebracht und beinhaltet Anschlußelemente, die sich von diesem nach außen wegerstrecken.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht unter Darstellung von Elementen in einer auseinandergezogenen Anordnung vor der Montage, und zwar gesehen von der rückwärtigen Unterseite der Verbinderanordnung her;
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenaufrißansicht der Elemente der Fig. 1 im vollständig montierten Zustand;
Fig. 3 eine rückwärtige Aufrißansicht der Anordnung der Elemente der Fig. 2.
Für eine Beschreibung eines Verbindertyps, für den die vorliegende Erfindung durch eine Modifizierung der Anordnung von Nutzen ist, sowie eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung desselben wird auf die eingangs bereits genannte US-A-5,088,937 Bezug genommen. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, beinhaltet eine elektrische Verbinderanordnung 10 einen Erdungs- und Abschirmungsmantel 12, der einen vorderen Hülsenbereich 14 mit Zähnen aufweist, wie sie bei dem Bezugszeichen 15 dargestellt sind, die zur Verbindung mit einem komplementären Verbinder dienen, der mit der Anordnung 10 in Eingriff tritt. Das vordere Ende des Verbinders beinhaltet ein Gewinde, wie es bei dem Bezugszeichen 16 dargestellt ist, das mit dem Innengewinde des komplementären Verbinders in Eingriff tritt, sowie einen Flansch 18, der als Anschlag für einen solchen Eingriff dient. Der Mantel 12 besitzt einen hinteren Bereich 20, der einen inneren Hohlraum 22 aufweist, der von der durch Wände 25 definierten Rückseite sowie zu dem durch Wände 26 definierten Boden offen ist und sich durch den Mantel hindurcherstreckt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, beinhalten die Wände 26 jeweils innere Nuten 24, deren Funktion im folgenden noch beschrieben wird. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, beinhaltet das im Schnitt dargestellte Seitenprofil des Mantels 12 eine innere Versetzung 28, die als Anschlag dient, durch die ein dielektrischer Einsatz 30 innerhalb des Hohlraums 22 positioniert wird, der sich von der Rückseite her durch den Mantel 12 erstreckt, wie dies in der Zeichnung zu sehen ist. Der dielektrische Einsatz 30 beinhaltet eine innere Bohrung 32, die sich durch diesen hindurcherstreckt, einen Bereich 34 mit vergrößertem Außendurchmesser, der an der Versetzung 28 angreift, um den Einsatz innerhalb des Mantels 12 zu positionieren, sowie einen Bereich 36 reduzierten Durchmessers in seinem vorderen Ende. Es ist ein weiterer dielektrischer Einsatz 40 vorgesehen, der in der Bodenöffnung des Mantels 12 in einen Einsatz 60 paßt, und zwar für im folgenden noch zu beschreibende Zwecke. In den Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß der Einsatz 40 eine zentrale Öffnung 42 aufweist, die einen Bereich des Signalkontakts aufnimmt. Der Kontakt 44 beinhaltet einen sich nach unten erstreckenden Schenkel oder Stift 46, und, wie in Fig. 2 zu sehen ist, einen vorderen Bereich 48, bei dem es sich um einen buchsenartigen Kontakt handelt, der zum Aufnehmen des Signalstiftkontakts eines in diesen eingepaßten, damit verbundenen Verbinders ausgelegt ist. Wie ebenfalls in Fig. 2 zu sehen ist, weist der Kontakt 44 einen abgewinkelten Bereich 50 auf, der mehr oder weniger koaxial zu dem Innenraum innerhalb des Hohlraums 22 ist. Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen einen weiteren Einsatz 52 mit einer abgerundeten Innenfläche 54 (Fig. 1) sowie einer Konfiguration zum Einpassen desselben in den komplementären Innenraum des Mantels 12, der durch eine hintere ebene Fläche 25 dieses Mantels definiert ist. Die abgerundete Fläche 54 dient zusammen mit anderen Bereichen des Mantels zur Bildung einer im wesentlichen koaxialen Bahn. Energie, die sich den Signalkontakt 44 entlang durch den Verbinder ausbreitet, wird zum Teil durch den ein Dielektrikum enthaltenden Einsatz 30, den die Enden des Einsatzes 30 umschließenden Luftraum sowie den dielektrischen Einsatz 40 übertragen.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, beinhaltet der Einsatz 52 Kantenaussparungen 58, die zum axialen Verriegeln des Einsatzes 52 an dem Mantel 12 durch eine leichte Verformung der Kante des Materials von 25 verwendet werden können, wobei diese Verformung gerade ausreichend ist, um die Verriegelung zu bewerkstelligen, ohne daß es dabei zu einem Brechen der Plattierung des Mantels kommt. Alternativ hierzu kann Lötmaterial oder ein anderes Mittel zum Verriegeln des Einsatzes 52 an dem Mantel 12 verwendet werden. Der bei dem Bezugszeichen 60 in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Einsatz ist relativ zu dem Mantel 20 vergleichsweise klein und leicht. Der Einsatz 60 beinhaltet eine untere Fläche oder Bodenfläche 62, von dem sich eine Anzahl relativ feiner Stifte 64 wegerstreckt, die in der bei dem Bezugszeichen 66 dargestellten Weise abgerundet sind, um das Einführen der Stifte in die Löcher einer gedruckten Schaltungsplatte zu erleichtern, wobei die Stifte zum Verlöten mit diesen Löchern sowie in diesen Öffnungen enthaltenen Leiterbahnen ausgelegt sind, um den Verbindermantel elektrisch und mechanisch mit der gedruckten Schaltungsplatte zu verriegeln, und ferner in bestimmten Fällen als partielle Montageeinrichtung für den Verbinder dienen. Wie in Fig. 1 durch die im Umriß dargestellten Kreise 64' gezeigt ist, ist ins Auge gefaßt, daß die Stifte 64 an anderen Stellen vorgesehen sein können, wobei drei exemplarische Positionen für einen Stift dargestellt sind. Die Erfindung faßt die Verwendung von Stiften mit anderen Größen als den gezeigten ins Auge, wobei einige der Stifte einen größeren Durchmesser oder eine größere oder kleinere Länge als andere Stifte aufweisen können, so daß sie für das spezielle, verwendete Einbaukonzept passend ausgebildet sind. Der Einsatz 60 beinhaltet Vorsprünge 68, die sich von der Fläche 62 wegerstrecken und als Abstandselemente dienen, die die Fläche 62 geringfügig über der gedruckten Schaltungsplatte halten, um nach dem Lötvorgang eine Reinigung von jeglichem Material zu ermöglichen, das unter der Fläche 62 eingeschlossen sein könnte. Der Einsatz 60 weist an den äußeren Kanten Vorsprünge 72 auf, die in der bei dem Bezugszeichen 74 dargestellten Weise mit Nuten mit derartiger Dimension und Geometrie ausgebildet sind, daß diese in die Nuten 24 in der Nähe einer unteren Fläche 26 des Mantels 12 passen. Dieser Eingriff ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt.
Gemäß der Erfindung können verschiedene Einsätze 60 mit unterschiedlich zentrierten Stiften oder unterschiedlichen Größen von Stiften zur Verwendung mit demselben Mantel 12 sowie anderen Montageelementen hergestellt werden, um dadurch eine Familie von Verbindern fertigzustellen, die sich für verschiedene Montageflächen auf gedruckten Schaltungsplatten von elektronischen Anordnungen passend ausbilden lassen. Der Einsatz 60 beinhaltet eine zentrale Öffnung 70 mit einem Schlitz 71 an dem hinteren Rand des Einsatzes. Wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, wird der Verbinder dadurch montiert, daß man einen Kontakt 44 in den Einsätzen 30 und 40 vormontiert und man die Einsätze in den Mantel 12 paßt, nachdem der Einsatz 60 in dem Boden montiert worden ist, wonach der Einsatz 52 durch Aufschieben an der Rückseite des Mantels 12 positioniert wird. Anschließend wird der Einsatz 52 in der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Weise in seiner Position verriegelt und an dem Mantel befestigt, um die Anordnung miteinander zu verriegeln.
Die Erfindung faßt durchaus auch eine Umkehr der Vorsprünge und Nuten in bezug auf den Einsatz 60 und den Mantel 12 oder andere Mittel zum Befestigen des Einsatzes an dem Mantel ins Auge. Wenn die Anordnung 10 fertiggestellt ist, ist der Signalweg, der durch den Kontakt 44 und das umgebende Kunststoffmaterial und dielektrische Material gebildet ist, im wesentlichen gegen eine Abstrahlung nach außen abgedichtet, und zwar unter der Annahme, daß ein komplementärer Verbinder mit dem vorderen Ende des Mantels im Eingriff steht und daß dieser Verbinder an einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht ist. Signale, die eine ungewollte Abstrahlung nach außerhalb des Mantels 12 darstellen, können somit nicht durch Induktion das von dem Verbinder übermittelte Signal verändern, und sich durch den Verbinder fortpflanzende Signale können nicht nach außen abgestrahlt werden und Probleme mit zugehörigen Schaltungen oder Gerätschaften verursachen. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß der Verbinder in seinem montierten Zustand gemäß Fig. 2 und 3 im wesentlichen abgedichtet ist, so daß Verunreinigungen nicht in das Innenvolumen des Verbinders eindringen oder ihren Weg dorthin finden können, um eine Veränderung der Impedanz, einen Kurzschluß oder dergleichen zu verursachen. Die Verbinderanordnung 10 läßt sich in der geschilderten Weise herstellen, montieren und zum Versand bringen und als integrale Anordnung verwenden.
Gemäß der Erfindung werden bei einer bevorzugten Ausführungsform der Mantel 12, der Einsatz 52 und der Einsatz 60 durch Druckguß aus Zink oder Zinklegierungen hergestellt, wobei anschließend ein leichtes Stoß- Putzen beispielsweise durch Trommelbehandlung oder von Hand, ein Waschen oder eine Behandlung für eine Plattierung erfolgen, wobei der Einsatz 60 separat z. B. durch Trommel-Plattierung plattiert wird, ohne daß dabei ein Risiko besteht, daß die relativ schweren Lasten des Mantels 12 ein Brechen von Stiften verursachen.
Die Erfindung schafft somit eine Verbinderanordnung, die zur Handhabung von ultrahohen Frequenzen, und zwar Frequenzen in der Größenordnung von 1 oder 2 GHZ verwendbar ist, sowie ein Herstellungsverfahren, das die Handhabung und Verarbeitung von Elementen erleichtert, die im Vergleich zu den Mantelbereichen des Verbinders relativ klein und fein sowie zerbrechlich sind.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein separater Kontakteinsatz, an dem Anschließkontaktelemente vorhanden sind und der in lösbarer Weise in einen metallischen Mantel eines elektrischen Verbinders eingesetzt ist, so daß sich der Mantel von dem Kontakteinsatz trennen und so reinigen und plattieren läßt, daß eine Beschädigung der Anschließkontaktelemente verhindert ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Ausbildung einer gekrümmten Innenfläche eines an dem Metallmantel angebrachten, hinteren Verschlußeinsatzes zum besseren Definieren einer koaxialen Bahn entlang eines gekrümmten Abschnitts des elektrischen Kontakts.

Claims

1. Koaxialverbinderanordnung mit einem metallischen Mantel (12), der eine zentrale Bohrung (22) und einen rückwärts angeordneten Hohlraum (22) aufweist, einem dielektrischen Einsatz (30), der entlang der zentralen Bohrung (22) angeordnet ist und eine sich durch diesen hindurcherstreckende Innenbohrung (32) aufweist, einem elektrischen Kontakt (44), der einen entlang der Innenbohrung (32) des Einsatzes (30) angeordneten Kontaktabschnitt (48) sowie einen sich außerhalb des Mantels (12) erstreckenden Anschlußabschnitt (46) aufweist, einem rückwärtigen Einsatz (52), der an einem hinteren Ende des Mantels (12) befestigt ist, einem weiteren dielektrischen Einsatz (40), der in dem Hohlraum (22) angeordnet ist und durch den sich der Anschlußabschnitt (46) hindurcherstreckt, und mit Anschlußelementen (64), die sich von dem metallischen Mantel (12) nach außen erstrecken,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakteinsatz (60) an dem Mantel (12) entlang des Hohlraums (22) und des weiteren dielektrischen Einsatzes (40) angebracht ist sowie die Anschlußelemente (64) beinhaltet, die sich von diesem nach außen wegerstrecken.

2. Koaxialverbinderanordnung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakteinsatz (60) eine geschlitzte Öffnung (70) aufweist, durch die sich der Kontaktanschlußabschnitt (46) hindurcherstreckt.

3. Koaxialverbinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (44) einen gekrümmten Abschnitt (50) aufweist, der den Kontaktabschnitt (48) und den Anschlußabschnitt (46) miteinander verbindet.

4. Koaxialverbinderanordnung nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenfläche (54) des rückwärtigen Einsatzes (52) eine gekrümmte Fläche aufweist.