DE69312355T2 - Oberflächen-Steckverbinder für mit Chips zusammenwirkenden Kontakten - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen niedrig bauenden, elektrischen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wobei der Steckverbinder Kontaktfedern aufweist, die der Verwendung in Lesesystemen von IC-Chips angepaßt sind.
• Ein elektrischer Steckverbinder (US-A-4 975 086) dieser Art weist ein isolierendes Gehäuse und Federkontakte auf, die für die Verwendung in einem Lesesystern für Chipkarten entwickelt wurden. Die Federkontakte sind zur Herstellung der Verbindung mit der Chipkarte nach außen des Gehäuses vorgespannt und weisen zum Anschluß an andere, elektronische Bauteile Lötfahnen auf. Ein derartiger, elektrischer Steckverbinder ist sehr kompliziert, weshalb die Federkontakte teuer in der Herstellung sind. Die kleinen Federkontakte sind aus Metallbiech gestanzt und müssen anschließend in eine besondere Form gebracht werden, damit sie in das isolierende Gehäuse montiert werden können und aus dem Gehäuse herausragen, um ausreichende Verbindungen herzustellen.
• Steckverbinder für gedruckte Leiterplatten mit gestanzten Kontakten, deren Ebenen sich senkrecht zu den Leiterpiatten erstrecken, an welche sie anzuschließen sind, sind bekannt (US-A-3 215 968). Die Kontakte sind weder von der Bodenfläche aus montiert noch umfassen sie Montageansätze zur Verankerung in geeigneten Montageöffnungen.
• Die Erfindung ist darauf gerichtet, einen elektrischen Steckverbinder der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die Federkontakte zur Montage in das isolierende Gehäuse in einfacher Weise in ihre endgültige Form gestanzt sind und vielfältige, eindeutige Merkmalen aufweisen, ohne irgendwelche Arbeitsverfahren zur Verformung zu durchlaufen.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen neuen und verbesserten, elektrischen Steckverbinder der genannten Art zur Oberflächenmontage zu schaffen. Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert.
• In der beispielhaften Ausführung der Erfindung umfaßt der elektrische Steckverbinder zur Oberflächenmontage ein isolierendes Gehäuse mit durchgehenden Aufnahmeeinrichtungen und Einrichtungen zur Befestigung des Gehäuses auf eine gedruckte Leiterplatte. Ein Federkontakt ist in der Aufnahmeeinrichtung des Gehäuses montiert und umfaßt eine Kontaktfläche an einem Ende, die am Boden des Gehäuses zur Bildung einer flächigen Anlage mit einer Leiterbahn auf einer gedruckten Leiterplatte freiliegt, und eine Kontaktspitze am gegenüberliegenden Ende, die von der Oberseite des Gehäuse herausragt, um in Anlage mit einem komplementären Kontaktbauteil zu treten.
• Der Federkontakt ist ein ebenes, gestanztes Metallbauteil, welches in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei seine Ebene generell senkrecht zur Oberseite und Unterseite des Gehäuses liegt.
• Ein Merkmal der Erfindung umfaßt die Ausbildung des Federkontaktes mit einem Montageansatz zwischen seinen Enden, wobei das Gehäuse aus einem Kunststoffmaterial geformt ist und eine Montageöffnung aufweist, in welcher der Montageansatz gehaltert ist. Bei der Stanzung der Federkontakte werden Zacken an den Seitenflächen des Montageansatzes angebracht, um sich in den Kunststoff der Montageöffnung einzugraben.
• Wie hier beschrieben wird, umfassen die Aufnahmeeinrichtungen eine Nut auf der Unterseite des Gehäuses und einen Schlitz in dem Gehäuse, welcher an der Oberseite des Gehäuses offen ist. Die Kontaktfläche des Federkontaktes ist fest in der Nut montiert und die Kontaktspitze des Federkontaktes ist frei beweglich in dem Schlitz angeordnet.
• Ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Vorspannung der Kontaktspitze des Federkontaktes innerhalb des Gehäuses. Wie hierin beschrieben wird, umfaßt die Einrichtung zur Vorspannung eine Schulter am Gehäuse, hinter welcher das mit der Spitze versehene Ende des Federkontaktes mit Vorspannung eingreift.
• Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden, detailierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren bezeichnen. Es zeigen
• Fig. 1 eine Draufsicht des elektrischen Steckverbinders der Erfindung;
• Fig. 2 eine Seitenansicht des elektrischen Steckverbinders;
• Fig. 3 eine Bodenansicht des elektrischen Steckverbinders;
• Fig. 4 einen Vertikalschnitt entlang der in Figur 1 gezeigten Linie 4-4;
• Fig. 5 einen Abschnitt eines endlosen Metallstreifens, der eine Vielzahl von gestanzten Federkontakten zeigt, die noch mit Haltestegen des Streifens verbunden sind;
• Fig. 6 eine Ansicht von einem der Federkontakte, der von einem der in Figur 5 gezeigten Haltestege abgetrennt ist;
• Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht des elektrischen Steckverbinders, der an eine gedruckte Leiterplatte montiert und in der Stellung zum Lesen eines IC-Chips angeordnet ist.
Detailierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
• Mit größerer Genauigkeit auf die Zeichnungen eingehend, und zwar zunächst auf Fig. 1 bis 4, ist die Erfindung als elektrischer Steckverbinder zur Oberflächenmontage verkörpert. Der Steckverbinder ist generell mit 10 bezeichnet und umfaßt ein isolierendes Gehäuse, das generell mit 12 bezeichnet ist, und eine Mehrzahl von Federkontakten, die generell mit 14 bezeichnet und in dem isolierenden Gehäuse befestigt sind.
• Das isolierende Gehäuse 12 umfaßt eine Mehrzahl von durchgehenden Aufnahmeeinrichtungen, wobei jede Aufnahmeeinrichtung eine Mehrzahl von Nuten 16 (Fig. 3) auf der Unterseite 11 des Gehäuses und eine Mehrzahl von durchgehenden Schlitzen 18 (Fig. 1 und 3) umfaßt, wobei die Schlitze an der Oberseite 13 des Gehäuses 12 offen sind, wie man am besten in Figur 4 sieht. Die Unterseite 11 des Gehäuses ist abgestuft oder ausgespart, wie das Bezugszeichen 20 (Fig. 2 und 4) zeigt, um einen ausgesparten Bereich zur Aufnahme einer Kante der gedruckten Leiterplatte zu schaffen, worauf später noch eingegangen wird. Das Gehäuse 12 umfaßt ferner Einrichtungen in Form von zwei Montagezapfen 22, um das Gehäuse in geeignete Bohrungen der gedruckten Leiterplatte zu befestigen. Schließlich umfaßt das isolierende Gehäuse 12 eine Montageöffnung 24 (Fig. 4), um die Federkontakte 14 auf einfache Weise fest in dem Gehäuse zu montieren, worauf ebenfalls später noch eingegangen wird. Das Gehäuse weist alle zuvor beschriebenen Merkmale auf und ist einstückig aus nichtleitendem Material, wie Kunststoff o.ä., geformt.
• Wie am besten Fig. 4 zeigt, wobei aber weiterhin auf die Fig. 1 3 verwiesen wird, umfaßt jeder Federkontakt 14 einen Abschnitt 26 mit einer Kontaktfläche an einem Ende und einen eine Spitze bildenden Federarm 28 am gegenüberliegenden Ende. Ein Montageansatz 30 ist zwischen den Enden jedes Federkontaktes gestanzt, wobei der Ansatz Zacken 32 an seinen Seitenflächen umfaßt, um sich in das Kunststoffmaterial des Gehäuses innerhalb der Montageöffnung 24 einzugraben.
• Es ist klar, daß die hierin und in den Ansprüchen verwendeten Bezeichnungen wie "Oberseite", "Boden", "Unterseite", usw. nur zur relativen Lagebestimmung verwendet werden, da der Steckverbinder richtungsunabhängig verwendbar ist. Der Gebrauch derartiger Bezeichnungen soll keine Beschränkung bedeuten.
• Der Federarmabschnitt 28 eines jedes Federkontaktes 14 endet in einem umgekehrt U-förmig gestanzten Abschnitt oder einer Spitze 34. Der freie Schenkel der Spitze endet in einem vorderen Ende 36 des Federkontaktarmes, wobei das vordere Ende einen Flansch definiert, der unter einer Schulter 38 des Gehäuses 12 anliegt.
• Bei der Montage jedes Federkontaktes 14 innerhalb seiner jeweiligen Aufnahmeeinrichtung des Gehäuses 12 fügt man den Montageansatz 30 in die Montageöffnung 24 ein, um den Federkontakt fest mit dem Gehäuse zu verbinden. Nach der Montage ist der Abschnitt 26 mit der Kontaktfläche in der jeweiligen Nut 16 im Gehäuse angeordnet, so daß der untere Rand des Kontaktes, wie Bezugszeichen 40 zeigt, eine Kontaktfläche definiert, um in Anlage mit einer Leiterbahn auf einer gedruckten Leiterplatte zu treten, die an das Gehäuse mit Hilfe von Montagezapfen 22 befestigt ist. Der Federarmabschnitt 28 des Federkontaktes ist frei beweglich im zugehörigen Schlitz 18 des Gehäuses angeordnet, so daß die Spitze 34 nach oben und nach außen des Gehäuses vorsteht. Der Federarm 28 und daher auch die Spitze 34 sind vorgespannt, indem der Flansch 36 hinter der Schulter 38 des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Flansch oder das vordere Ende des Federkontaktes mit Vorspannung in die Schulter 38 eingreift.
• Beim Zusammenbau werden die Federkontakte 14 in das Gehäuse 12 in Richtung des Pfeiles "A" (Figur 1) eingefügt, wobei die Montageansätze 30 der Federkontakte in die jeweiligen Montageöf fnungen 24 des Gehäuses eintreten. Dabei treten die Kontaktflächenabschnitte 26 der Kontakte in die Nuten 16 des Gehäuses ein, wobei die Federarme 28 und Spitzen 34 in die Schlitze 18 des Gehäuses eintreten. Die Flansche 36 greifen in die Schultern 38 des Gehäuses ein, um die Federarme vorzubelasten und in Richtung des Pfeiles "B" vor zuspannen.
• Fig. 5 zeigt, wie die Federkontakte 14 aus einem flachen Metallblechmaterial in ihre endgültige Form gestanzt werden, wobei die Federkontakte alle zuvor beschriebenen Merkmale aufweisen. Die gezeigten Kontakte sind noch an den gegenüberliegenden Enden an Haltestegen 42 verbunden, wie es beim kontinuierlichen Stanzbetrieb üblich ist. Alle Merkmale jedes Kontaktes einschließlich des Montageansatzes 30, des Kontaktflächenabschnittes 26, des Federarmes 28, der Spitze 34 und des Flansches 36 zum Vorspannen sind illustriert. Punktierte Linien 44 zeigen an, wo die Kontakte von den Haltestegen 42 abzutrennen sind, um die Kontakte in das Gehäuse 12 einzufügen, wie bezüglich Figur 4 beschrieben ist.
• Fig. 6 zeigt einen der Federkontakte 14, der von einem der Haltestege 42 abgetrennt und losgelöst vom Gehäuse 12 dargestellt ist. Wie in dieser Figur zu sehen, ist die Spitze 34 schattiert dargestellt, um anzudeuten, daß die Spitze mit einem hochleitendem und nichtkorrosiven Material, wie beispielsweise Gold, beschichtet sein kann. Das Beschichten kann sowohl dann ausgeführt werden, wenn die Kontakte noch mit einem der Haltestege 42 (Fig. 5) verbunden sind, oder nach dem Abtrennen von den Stegen.
• Fig. 7 zeigt den elektrischen Steckverbinder 10, wie er an eine gedruckte Leiterplatte 46 montiert ist, und zwar mit Hilfe einer Einrichtung zur Einführung von Montagezapfen 22 in geeignete Bohrungen 48 einer gedruckten Leiterplatte. Die Leiterplatte kann an ein Substrat oder einen Grundkörper 50 eines geeigneten Gerätes befestigt sein. Wie zu sehen, ist der Steckverbinder 10 an die gedruckte Leiterplatte enlang ihres Randes 52 befestigt, wobei der Rand der gedruckten Leiterpiatte in demjenigen Bereich der Unterseite des Gehäuses 12 anliegt, den man durch die zuvor beschriebene, abgestufte Formgebung 20 erhält. Die Kontaktflächen 40, die durch die unteren Ränder der Kontaktflächenabschnitte 26 der Federkontakte 14 definiert sind, liegen an geeigneten Leiterbahnen auf der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 46 an. Eine LCD-Anzeige 54 ist oberhalb des Steckverbinders 10 im Bereich der gedruckten Leiterplatte 46 angeordnet, wobei die LCD-Anzeige an der Unterseite einer Platte 56 des Gerätes angebracht ist, mit dem der Steckverbinder 10 benutzt wird. Die Platte definiert zusammen mit der Stimseite der LCD-Anzeige 54 eine Aufnahme 58, in welche ein IC-Chip 60 eingefügt ist. Die Oberseite und Stimseite des Chips ist von einem Kunststoffhalter 62 umgeben, wobei der Halter und der Chip zu einem Rahmen montiert sind, von dem der Chip zum Einstecken in die Aufnahme 58 vorsteht. Nach dem Einstecken, liegen die Leiterbahnen des Chips in Anlage mit den vorgespannten Spitzen 34 der Federkontakte 14.
• Das zuvor in Verbindung mit Fig. 7 beschriebene Gerät kann beispielsweise in einer Anordnung zur Bestimmung des Blutzuckergehalts verwendet werden. Auf Einzelheiten eingehend, werden Untersuchungsdaten der Blutprobe von dem IC-Chip 60 in Form von elektronischen Signalen der gedruckten Leiterplatte 46 übertragen, und zwar über den erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder 10. Die gedruckte Leiterpiatte ist an die LCD-Anzeige 54 angeschlossen, um den Zuckergehalt des Blutes anzuzeigen. Die Platte 56 kann durchsichtig sein, um eine visuelle Überwachung der LCD-Anzeige zu ermöglichen.
• Es ist klar, daß die Erfindung in anderen speziellen Ausbildungen verkörpert sein kann, ohne den Umfang der vorliegenden Patentansprüche zu verlassen. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungen sind daher in jeder Hinsicht als illustrierend und nicht als einschränkend zu verstehen. Ferner ist die Erfindung nicht aufgrund der hier vorgelegten Detailinformationen eingeschränkt.

Claims (6)

1. Niedrig bauender elektrischer Steckverbinder (10) zur elektrischen Verbindung von leitenden Elementen auf einer ebenen Oberfläche eines ersten elektrischen Bauteils (46) in großer Nähe und parallel zu einer ebenen Oberfläche eines zweiten elektrischen Bauteils (60), mit folgenden Merkmalen:

ein erstes isolierendes Gehäuse (12) weist eine erste Oberfläche (11), benachbart dem ersten elektrischen Bauteil (46),

eine zweite Oberfläche (13) benachbart dem zweiten elektrischen Bauteil (60) und

eine Mehrzahl von Schlitzen (18) auf, die in das Gehäuse (12) von der zweiten Gehäuseoberfläche (13) hineinreichen und in einer Ebene senkrecht zu der ersten und zweiten Gehäuseoberfläche (11,13) angeordnet sind; eine Befestigungseinrichtung (22) zur Montage des Gehäuses (12) auf der ebenen Oberfläche des ersten Bauteils (46), wobei die erste und zweite Gehäuseoberfläche (11,13) parallel zu der ebenen Oberfläche des ersten Bauteils ausgerichtet sind;

eine Mehrzahl von generell länglichen Federkontakten (14), die jeweils zwei parallele und Hauptebenen bestimmende Seiten aufweisen und in einem jeweiligen Schlitz (18) des Gehäuses (12) montiert sind und ein Kontaktelement (26) an einem Ende umfassen, welches an der ersten Oberfläche (11) des Gehäuses (12) mit einem Ende freiliegt, um an einem leitenden Element der ebenen Oberfläche des erten Bauteils (46) anzuliegen, und

eine Kontaktspitze (34) am entgegengesetzten Ende besitzt, die von der zweiten Oberfläche (13) des Gehäuses (12) vorsteht, um mit einem leitenden Element auf der ebenen Oberfläche des zweiten Bauteils (60) anzuliegen,

dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Befestigung des Federkontakts (14) von der ersten Oberfläche (11) des Gehäuses (12) vorgesehen sind und

eine Mehrzahl von Nuten (16), die in das Gehäuse (12) von der ersten Gehäuseoberfläche (11) hineinreichen und

eine Mehrzahl von Montageöffnungen (24) umfassen, wobei die Nuten (16) mit den Schlitzen (18) in Verbindung stehen,

und daß die Hauptebenen der Federkontakte (14) generell senkrecht zur ebenen Oberfläche des ersten Bauteils (46) ausgerichtet sind und die Federkontakte jeweils einen Montageansatz (30) umfassen, der zur zweiten Oberfläche (13) des Gehäuses (12) in eine zugeordnte Montageöffnung (24) ausgerichtet ist, in welche der Montageansatz (30) befestigt wird und daß die Kontaktelemente (26) als Kontaktflecken (40) ausgebildet sind, um an dem ersten elektrischen Bauteil (46) oberflächenmontiert zu werden.

2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) ein gegossenes Kunststoffbauteil darstellt und der Federkontakt (14) ein gestanztes Metallbauteil ist und daß jeder Montageansatz (30) Zähne oder Zacken (32) umfaßt, um sich in das Kunststoffmaterial innerhalb der zugeordneten Montageöffnung (24) einzugraben.

3. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktspitzen (34) der jeweiligen Federkontakte (14) frei beweglich in einem der Schlitze (18) angeordnet sind.

4. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend eine Einrichtung zur Vorspannung der Kontaktspitze (34) des Federkontakts (14) innerhalb des Gehäuses (12).

5. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung eine Schulter (38) am Gehäuse umfaßt, hinter welcher das entgegengesetzte Ende (36) des Federkontakts (14) mit Vorspannung eingreift.

6. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (22) zur Montage des Gehäuses (12) an dem ersten Bauteil (46) Montageklauen oder -zapfen zum Eingriff in geeignete Bohrungen (48) des ersten elektrischen Bauteils (46) aufweist.