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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Steckverbinder. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Kontakt für eine elektrische
Komponente.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Elektrische
Schaltungen, wie integrierte Schaltungs(IC)-Chips müssen an
einem Substrat befestigt werden. Ein Beispiel für ein Verbindungssystem zur
Befestigung solcher Kontaktanordnungs(PGA)-Komponenten an einem
Substrat ist ein System mit Null Einführungskraft (ZIF). Bei ZIF-Systemen
dringen Kontaktstifte der PGA-Komponente in ein Zwischenverbindungsgehäuse ein,
ohne dass in Kontakte der Zwischenverbindung eingegriffen wird, die
an dem Substrat befestigt sind. Erst nachdem die PGA-Komponente
auf dem Zwischenverbindungsgehäuse
sitzt, sind die Kontakte und die Kontaktstifte im Eingriff.
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Ein
Verfahren für
das Ineinandergreifen der Kontakte und der PGA-Kontaktstifte beinhaltet die Bewegung
der PGA-Kontaktstifte seitwärts
und in Eingriff mit den Kontakten. Ein Betätigungshebel und eine Noppenfläche treiben
eine Zwischenanordnung seitlich an, um die PGA-Kontaktstifte vorwärts zu bewegen.
Die Zwischenanordnung bewegt die PGA-Kontaktstifte zu den Kontakten
und bringt sie in Verbindung mit diesen.
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Das
Gehäuse,
das für
solche ZIF-Verbindungen verwendet wird, unterliegt bei und nach
der Hebelbetätigung
Belastungen. Die Kräfte,
die für
die Verbiegung der Kontakte benötigt
werden, um die PGA-Kontaktstifte
aufzunehmen, bestimmen den Betrag der Belastung auf das Gehäuse. Je
größer die Anzahl
der Kontakte ist, desto mehr steigt die höchste oder maximale Kraft,
die notwendig ist, um die Kontakte und die PGA-Kontaktstifte zu
verbinden. Schätzungsweise
wird für
eine Verbindung mit 500 Kontakten eine Kraft von 9,072 kg (20 Pfund)
aufgebracht, um die Kontakte und die PGA-Kontaktstifte erfolgreich
zu verbinden.
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Die
EP 0 806 813 A2 beschreibt
eine weitere Technologie, bei der die Kontaktarme eines Buchsenkontakts
sich wegbiegen können,
um einen Kontaktstift aufzunehmen. Die zwei Kontaktarme sind seitlich
zueinander beabstandet angeordnet und wenn der Stift eingefügt wird,
verbiegen sich die beiden Arme. Um eine solche Verbiegung zu begrenzen, ist
ein Bereich des Arms aus der Kontaktebene versetzt und ein Bereich
mit starken Rückhaltekräften. Dieses
Design erhöht
jedoch den Abstand zwischen den Löchern des Gehäuses.
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Der
technologische Fortschritt hat die Kontaktstiftzahl und die Kontaktdichte
der PGA-Komponenten erhöht
und hat Computer-Komponenten
verkleinert (was verminderte Profilgrößen notwendig machte). Während die
verbesserte Geschwindigkeit gut für den Verbraucher ist, belasten
diese technologischen Fortschritte herkömmliche ZIF-Buchsen. Oft schließt ein Aufbau,
der einen der obigen technologischen Fortschritte kompensiert, einen
Aufbau aus, der einen anderen technologischen Fortschritt kompensiert.
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Bei
einem Beispiel einer Änderung
kann ein Hersteller die Anzahl der Löcher und den Abstand zwischen
den Löchern
vermindern, um die vergrößerte Kontaktstiftdichte
und Kontaktstiftgröße zu berücksichtigen.
Jedoch vermindert dies die Stärke
der Buchse.
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In
einem anderen Änderungsbeispiel
kann ein Hersteller den Kontakt verkürzen, um die reduzierte Profilgröße zu berücksichtigen.
Ein kürzerer Kontakt
hat jedoch eine größere Steifheit,
wodurch die benötigte
Einführungskraft
für die
Verbindung mit den PGA-Kontaktstiften
erhöht
wird.
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Diese
beiden Herstellungsziele stellen entgegenlaufende Bedürfnisse
dar, da ein steiferer Kontakt eine höhere Betätigungskraft auf den Hebel
notwendig macht. Eine größere Betätigungskraft
verstärkt
die Belastung auf die Buchse. Jedoch führt die verminderte Stärke der
Buchse (durch die größere Lochgröße und den
verminderten Abstand) dazu, dass die Buchse weniger wahrscheinlich
der verstärkten
Belastung widersteht. Die größere Kontaktdichte
beeinflusst ebenso die Möglichkeiten
der üblichen
Kontaktbildungsverfahren. Das typische Verfahren zur Bildung zweier
gegenüberliegender
Kontaktschenkel besteht aus dem Ausstanzen des Kontakts aus einer
Lage von Material. Jedoch übersteigt die
Breite der Materiallage, die zur Bildung eines einzelnen Kontakts
mit herkömmlichen
Techniken notwendig ist, die Abstandsanforderungen, die sich durch
diese fortgeschrittenen Technologien ergeben.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Steckverbinders, der eine elektrische Komponente mit einem Substrat
verbindet.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Steckverbinders für die
Verbindung einer elektrischen Komponente mit einem Substrat, der
eine geringere maximale Einführungskraft
aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
Kontakt mit zwei fluchtenden Kontaktarmen anzugeben.
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Diese
und andere Aufgaben der Erfindung werden durch einen Kontakt gemäß Anspruch
1 gelöst.
Der Kontakt hat einen Rückhaltebereich,
einen hinteren Bereich und ein Armpaar. Der Rückhaltebereich weist sich gegenüberliegende
Enden auf und definiert eine Ebene. Der hintere Bereich erstreckt sich
von einem Ende des Rückhaltebereichs
aus. Das Armpaar erstreckt sich von dem anderen Ende des Rückhaltebereichs
aus. Jeder Arm des Armpaares hat einen ersten und einen zweiten
Bereich. Der erste Bereich versetzt den Arm aus der Ebene des Rückhaltebereichs
heraus, wobei jeder Arm in sich gegenüberliegenden Seiten der Ebene
des Rückhaltebereichs
liegt. Der zweite Bereich erstreckt sich vom ersten Bereich aus
und ist diesem gegenüber abgebogen.
Der zweite Bereich weist einen gegenseitigen Kontaktbereich auf.
Die gegenseitigen Kontaktbereiche der beiden Arme wirken zusammen, um zwischen
sich den Kontakt aufzunehmen.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Andere
Verwendungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
für den
Fachmann aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung, in der zeigen:
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1a eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Steckverbinders
in verbundenem Zustand;
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1b den
Steckverbinder gemäß 1a in
unverbundenem Zustand;
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2a eine
perspektivische Ansicht eines Bereichs des in 1a und 1b gezeigten
Steckverbinders vor der Aufnahme einer elektrischen Komponente;
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2b eine
weitere perspektivische Ansicht des in 1a gezeigten
Steckverbinders;
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3a eine
vergrößerte Sicht
des Bereichs des Steckverbinders, der in der gestrichelten Linie von 2b liegt;
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3b eine
Querschnittsansicht des Bereichs des Steckverbinders, der in 3a entlang der
Linie IIIB-IIIB erfolgt ist;
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3c eine
alternative Anordnung des Bereichs des in 3a gezeigten
Steckverbinders;
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3d eine
Querschnittsansicht des Bereichs des in 3c gezeigten
Steckverbinders entlang der Linie IIID-IIID;
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4a eine
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des in den 1a und 1b gezeigten
Steckverbinders;
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4b eine
Querschnittsansicht des Bereichs des in 4a gezeigten
Steckverbinders entlang der Linien IVB-IVB;
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4c eine
Querschnittsansicht des Bereichs des Steckverbinders in 4b,
wobei die Kontakte darin eingefügt
sind;
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5 eine
Querschnittsansicht eines Bereichs des Steckverbinders entlang der
Linie V-V von 1b;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontakts;
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7 eine
Vorderansicht des Kontakts gemäß 6 vor
der Montage;
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8 eine
Seitenansicht des in 6 gezeigten Kontakts während des
Zusammenfügens; und
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9 eine
Vorderansicht des in 6 gezeigten Kontakts.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein
elektrischer Steckverbinder 10 verbindet eine elektrische
Komponente 1 mit einem Substrat S (siehe 5).
Wie in 2a gezeigt, kann die elektrische
Komponente 1 eine PGA-Komponente, wie beispielsweise ein
IC-Chip sein, jedoch können
andere Arten von elektrischen Komponenten verwendet werden, wie
beispielsweise ein Multi-Chip-Modul (MCM). Die Komponente 1 weist
eine Vielzahl von leitenden Elementen auf, wie die Kontaktstifte 3,
die von der Komponente abstehen. Die Kontaktstifte 3 sind
in einem Gitter von Zeilen und Spalten angeordnet. Obwohl die leitenden
Elemente als runde Kontaktstifte dargestellt sind, können andere
Arten von leitenden Elementen, unter anderem Lamellen (nicht gezeigt)
verwendet werden.
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Der
Steckverbinder 10 weist zwei verbindbare Teile auf, eine
Kassette 11 und ein Gehäuse 13. 1a zeigt
die Kassette 11 und das Gehäuse 13 in verbundenem
Zustand, während 1b den
nicht verbundenen Zustand zeigt. Die Kassette 11 und das Gehäuse 13 werden
nun im Einzelnen beschrieben.
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Die 2a und 2b zeigen
eine Kassette 11, die vorzugsweise aus einem geeigneten
Plastik, wie beispielsweise einem Flüssigkristallpolymer (LCP) hergestellt
ist. Die Kassette 11 kann eine Basis 15 aufweisen,
die durchgehend als Platte beschrieben ist, die die Komponente 1 aufnimmt.
Jedoch sind andere Anordnungen möglich,
um unterschiedliche Arten von elektrischen Komponenten 1 anzuordnen.
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Durch
die Basis 16 erstreckt sich zumindest eine Öffnung 17.
In der in den 2a und 2b dargestellten
Ausführungsformen
weist die Basis 15 mehrere Öffnungen 17 auf. Die Öffnungen 17 sind auf
der Basisplatte 15 angeordnet, um entsprechende Kontaktstifte 3 der
elektrischen Komponente 1 aufzunehmen. Somit ist die Anordnung
der Öffnungen 17 auf
der Basis 15 durch die Standorte der Kontaktstifte 3 auf
der elektrischen Komponente 1 bestimmt.
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Wie
in den 3a und 3b gezeigt,
können
die Öffnungen 17 konische
Einführungen
aufweisen, um bei der Einführung
der Kontaktstifte 3 zu helfen. Wenn die elektrische Komponente 1 richtig
auf der Kassette 11 positioniert ist, erstrecken sich die Kontaktstifte 3 über die
untere Fläche
der Basisplatte 15 hinaus, wie es in 1b gezeigt
ist.
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Die
Basisplatte 15 kann eine Wand 19 aufweisen, die
sich an ihrem äußeren Umfang
erstreckt. Wie in der Ausführungsform
von 2b gezeigt, erstreckt sich die Wand 19 bis
unterhalb der Fläche
der Basisplatte 15, beispielsweise, um Kontaktstifte 3 vor Beschädigung zu
schützen.
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Vorzugsweise
entlang der Seiten erstrecken sich von der Basisplatte 15 Verriegelungen 21.
Die Verriegelungen 21 weisen einen Flanschabschnitt (siehe 2a)
auf, der im Allgemeinen senkrecht von der Basisplatte 15 absteht.
Die distalen Enden der Flanschabschnitte weisen einen Befestigungsabschnitt 23 auf,
der sich von dem Flanschabschnitt aus erstreckt. Die Fläche zwischen
dem Befestigungsbereich 23 und der oberen Fläche der
Basisplatte 15 nimmt die elektrische Komponente 1 auf.
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Bei
der Einführung
der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 in
die Öffnungen 17, biegt
die elektrische Komponente 1 die biegsamen Verriegelungen 21 nach
außen.
Wenn die elektrische Komponente 1 vollständig auf
der Kassette 11 sitzt, kehren die Abschnitte 23 in
ihre ursprüngliche,
nicht verbogene Position zurück
und greifen in die obere Fläche
der elektrischen Komponente 1 ein, wie in 1b gezeigt.
Die Befestigungsabschnitte 23 verhindern, dass sich die
elektrische Komponente 1 unvorhergesehen von der Kassette 11 löst. Die
elektrische Komponente 1 kann von der Kassette 11 abgelöst werden,
indem die Befestigungsbereiche 23 von der oberen Fläche der
elektrischen Komponente 1 gelöst werden. Wenn die elektrische
Komponente 1 richtig in der Kassette 11 sitzt,
kann die elektrische Komponente 1 mit den Kontakten 100 verbunden werden.
Die Kassette 11 rotiert relativ zum Gehäuse 13, so dass nur
eine begrenzte Anzahl von Kontaktstiften 3 zu einem Zeitpunkt
mit den Kontakten 100 in Berührung kommen. Die Kassette 11 rotiert
relativ zum Gehäuse 13,
so dass nacheinander die Spalten der Kontaktstifte 3 mit
aufeinander folgenden Spalten der Kontakte 100 verbunden
werden. Die Wand 19 weist einen Ansatz 25 auf
der Führungskante
der Basisplatte 15 auf, um der Bedienperson bei der Rotation
der Kassette 11 behilflich zu sein. Die Verbindung der
Kontaktstifte 3 mit den Kontakten 100 wird nachfolgend
genauer beschrieben.
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Die
Wand 19 weist eine Gelenkanordnung 27 bei der
Hinterkante der Basisplatte 15 auf. Die Gelenkanordnung 27 ermöglicht in Verbindung
mit der Gelenkanordnung auf dem Gehäuse die Rotation der Kassette 11 relativ
zum Gehäuse 13 und
stellt die richtige Anordnung der Kontakte 3 der elektrischen Komponente 1 mit
den Kontakten 100 des Gehäuses 13 beim Verbindungsprozess
sicher. Die Gelenkanordnung 27 erstreckt sich im Allgemeinen
parallel zur Ebene der Kassette 11. Eine Beschreibung der
Komponenten der Gelenkanordnung 27 folgt.
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Von
der Hinterkante der Kassette 11 stehen Verlängerungen 29 nach
außen,
bevorzugt auf gegenüberliegenden
Seiten der Hinterkante. Jede Verlängerung 29 weist ein
gekrümmtes
Element 31 auf, das von einem Paar Armen 33 flankiert
ist. Die gekrümmten
Elemente 31 weisen eine erste Fläche 67 auf, die so
geformt ist, dass ein Gelenkstift auf dem Gehäuse 13 eingreifen
kann, sowie eine zweite Fläche 69 gegenüber der
ersten Fläche 67,
die derart geformt ist, dass sie mit einem Block 65 auf
dem Gehäuse 13 zusammenwirkt.
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Jeder äußerste Arm 33 weist
eine nach außen
ausgerichtete bzw. äußere Fläche 35 auf,
die mit der entsprechenden Fläche
auf der Gelenkanordnung des Gehäuses 13 zusammenwirkt,
um die richtige seitliche Anordnung der Kontaktstifte auf der elektrischen
Komponente 1 und der Kontakte auf dem Gehäuse 13 bei
der Verbindung sicherzustellen.
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Von
der Hinterkante des Gehäuses 13 verläuft eine
weitere Verlängerung 39 nach
außen.
Die Verlängerung 39 erstreckt
sich bevorzugt von einem mittleren Ort entlang der Hinterkante des
Gehäuses 13 zwischen
den Verlängerungen 29,
sie verläuft
jedoch entgegengesetzt der Richtung zu den Verlängerungen 29. Die
mittlere Verlängerung 39 weist
ein gekrümmtes
Element 71 auf, das von zwei Armen 73 flankiert
ist. Die gekrümmten
Elemente 71 weisen eine erste Fläche 75 auf, die so
geformt ist, dass sie einen Gelenkstift auf dem Gehäuse umgreift
sowie eine zweite Fläche 77 gegenüber der
ersten Fläche 75,
die für
ein Zusammenwirken mit dem Block 65 auf dem Gehäuse 13 ausgebildet
ist.
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Die 3a und 3b zeigen
einen Abschnitt der unteren Fläche
der Basisplatte 15. Bei dieser Anordnung können die
Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 frei
aus den Öffnungen 17 vorstehen
und über
die Bodenplatte der Basisplatte überstehen.
Die Basisplatte 15 bildet einen seitlichen Halt für die Bereiche
der Kontaktstifte 3, die innerhalb der Platte 15 liegen.
Jedoch sind die distalen Enden der Kontaktstifte 3 (d.h.
die Bereiche der Kontaktstifte), die über die untere Oberfläche der
Basisplatte 15 überstehen,
seitlich nicht unterstützt.
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Die 3c und 3d zeigen
eine alternative Anordnung, bei der die Basisplatte 15' seitlich die Kontaktstifte 3' über eine
größere Länge stützt, als bei
der anderen Ausführungsform.
Die 3c und 3d zeigen
speziell eine alternative Anordnung der unteren Fläche der
Basisplatte 15',
die Brücken 79' aufweist, die
zwischen jeder Öffnung 17' angeordnet
sind. Die Brücke 79' kann gekrümmte Seiten 81' und vertiefte
Enden 83' aufweisen.
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Die
vertieften Enden 83' entsprechen
der Form der Kontaktstifte 3'.
Wie in 3c gezeigt, haben die vertieften
Enden 83' und
die elektrische Komponente 1 runde Kontaktstifte 3' verwendet,
eine runde konkave Form für
die Aufnahme eines Abschnitts des Kontaktstifts 3'. Die Brücken 79' sind so auf
der Basisplatte 15' angeordnet,
dass sie nicht mit den Kontakten 100' interferieren. Wie in 3c gezeigt, sind
die Schenkel 101' jedes
Kontaktes 100' in
einer Spalte angeordnet, während
die Brücken 79' in Reihen angeordnet
sind. Somit beeinflusst das Vorliegen der Brücken 79' die Verbiegung der Schenkel 101' nicht. Die
Brücken 79' können einstückig mit
der Basisplatte 15' geformt
sein.
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Die 4a bis 4c zeigen
das Gehäuse 13,
das bevorzugt aus einem geeigneten Plastikmaterial hergestellt wird.
Das Gehäuse 13 weist
eine Basis 41 mit mehreren Öffnungen 43 durch
die Basis auf. Wie die Basis 15 kann die Basis 41 eine
im Allgemeinen flache Konfiguration haben, jedoch sind andere Orientierungen
möglich.
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Jede Öffnung 43 weist
bevorzugterweise drei Abschnitte auf. Der erste Abschnitt 45 ist
eine relativ weite Öffnung,
um die Biegung der zwei Schenkel 101 des Kontakts 100 bei
der Verbindung aufzunehmen. Der zweite Abschnitt 47 nimmt
den Endabschnitt 103 des Kontakts 100 auf, und
wie unten beschrieben einen Abschnitt eines schmelzbaren Elements 105.
Der dritte Abschnitt 49 nimmt schließlich den Zwischenabschnitt 107 des
Kontakts 100 in der Öffnung 43 auf.
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Wie
in 4b gezeigt, liegt der Schenkelaufnahmeabschnitt 45 am
Befestigungsende des Gehäuses 13 und
weist konische Seitenwände 41 auf, die
eine Einführung
bilden. Die konischen Seitenwände 51 ermöglichen
die einfache Einführung
der Kontakte 100 in die Öffnung 43 und ermöglichen
das Verbiegen der Schenkel 101 durch die Kontaktstifte 3 ohne
Beschränkung.
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Der
Endaufnahmeabschnitt 47 liegt am Befestigungsende des Gehäuses 13.
Da das Gehäuse 13 auf
dem Substrat S auf der Oberfläche
befestigt wird, vorzugsweise unter der Verwendung der Gitteranordnungstechnologie
(Ball Grid Array) (BGA), kann der Endaufnahmeabschnitt 47 eine
geeignete Form haben, um die BGA-Merkmale
aufzunehmen. In einem Beispiel der BGA-Technologie wird ein schmelzbares
Element, wie beispielsweise eine Lötkugel 105 am Endabschnitt 103 des
Kontakts 100 befestigt. Zumindest ein Abschnitt der Lötkugel 105,
die an einem Endabschnitt 103 des Kontaktes 100 befestigt
ist, kann im Endaufnahmeabschnitt 47 der Aufnahme 43 liegen.
Die internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 98/15989 (internationale
Anmeldenummer PCT/US97/10866) beschreibt ein Verfahren zur Befestigung
einer Lötkugel
an einen Kontakt und zur Befestigung einer Lötkugel an ein Substrat.
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Der
Zwischenabschnitt 49 erstreckt sich zwischen dem Schenkelaufnahmeabschnitt 45 und
dem Endaufnahmeabschnitt 47. Gegenüberliegende Wände des
Zwischenabschnitts 49 weisen jeweils einen Vorsprung 43 auf,
die zueinander ausgerichtet sind. Wie in 4b gezeigt,
kann der Vorsprung 53 eine Rippe sein, die sich axial entlang
der Öffnung 43 erstreckt.
Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Wänden
des Zwischenbereichs 49 übertrifft die Breite des Kontakts 100,
um sicherzustellen, dass der Kontakt 100 die Öffnung 43 passiert.
Jedoch übersteigt
die Breite des Kontakts 100 den Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Vorsprüngen 53. Im
Ergebnis liegt der Kontakt 100 in einer Presspassung zwischen
den Vorsprüngen 53 für die Befestigung
in der Öffnung 43.
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Die
Basisplatte 41 kann ebenso eine Wand 55 entlang
ihrem äußeren Rand
aufweisen. Ähnlich wie
die Wand 19 der Kassette 11 erstreckt sich die Wand 55 von
der Platte 41 und schützt
die Kontakte 100 vor Beschädigung. Wenn die Kassette 11 und das
Gehäuse 13 miteinander
verbunden werden, liegt die Wand 19 der Kassette 11 zwischen
der Wand 55 und den Kontakten 100. Wie in 4a gesehen, weist
die Führungskante
der Wand 15 eine Einkerbung 57 für die Aufnahme
der Verlängerung 25 der Kassette 11 auf,
wenn der Steckverbinder 10 zusammengesteckt ist. Dies ermöglicht eine
vollständige Rotation
der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13, damit alle
Kontaktstifte 3 und Kontakte 100 miteinander verbunden
werden. Um ein Zusammentreffen mit den Gelenkanordnungen 27, 59 zu
verhindern, ist die Wand 55 im Bereich der hinteren Kante
der Basis 41 unterbrochen.
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Die
hintere Kante der Basisplatte 41 weist eine Gelenkanordnung 59 auf,
die mit der Gelenkanordnung 27 der Kassette 11 zusammenwirkt
und die Rotation der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13 ermöglicht.
Die Gelenkanordnung 59 erstreckt sich im Allgemeinen parallel
zur Ebene des Gehäuses 13 und
weist einen Gelenkstift 61 auf, der durch eine Reihe von
Trägern 63 entlang
der Hinterkante des Gehäuses 13 verankert
ist.
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Eine
Reihe von Nocken oder Blöcken 65 erstreckt
sich von der Hinterkante zwischen benachbarten Trägern 63.
Die Blöcke 65 haben
gekrümmte Oberflächen 75,
die den zweiten Flächen 69, 77 der Verlängerung 33 und
der mittleren Verlängerung 35 entsprechen.
Die gekrümmten
Flächen 75 der
Blöcke 65 können rund
sein und haben vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Krümmungsradius
wie die zweiten gekrümmten
Flächen 69, 77 der
Verlängerungen 33 und
der mittleren Verlängerung 35.
Dies kann die richtige Längsanordnung
und die Anordnung zur Z-Achse (d.h. senkrecht zur Ebene des Gehäuses 13)
der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 und
der Kontakte 100 im Gehäuse
zur Verbindung sicherstellen.
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Jeder äußerste Träger 63 weist
eine nach innen gerichtete bzw. innere Fläche 85 auf, die mit
den Flächen 35 der
Gelenkanordnung 27 zusammenwirkt, um die richtige Anordnung
der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente E und der
Kontakte 100 bei der Verbindung sicherzustellen. Die Fläche 35 der
Kassette 11 liegen genauer gesagt auf den Flächen 85 des
Gehäuses 13 auf,
um die Kassette 11 und das Gehäuse 13 seitlich für die Verbindungskontaktstifte 3 und
die Kontakte 100 auszurichten.
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Das
Verbinden der Kassette 11 und des Gehäuses 13 wird nachfolgend
beschrieben. Zuerst sind die Kassette 11 und das Gehäuse 13 getrennt oder
nicht verbunden. In diesem Zustand kann das Gehäuse 13 an einem Substrat
S befestigt werden. Wie oben erläutert,
kann das Gehäuse 13 auf
dem Substrat S oberflächenbefestigt
werden, bevorzugt unter Verwendung der BGA-Technologie. Ebenso können auch
andere Verfahren verwendet werden. Im Folgenden wird die elektrische
Komponente 1 an der Kassette 11 befestigt. In
der oben beschriebenen Ausführungsform
gelangen die Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 in
die Öffnungen 17, bis die
Verriegelung 21 die elektrische Komponente 1 an der
Kassette 11 festhält.
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Zur
Verbindung der Kassette 11 mit dem Gehäuse 13 müssen die
Gelenkanordnungen 27, 59 wie in den 1b und 5 gezeigt,
ineinander greifen. Die Merkmale der Gelenkanordnung 27, 59 der
Kassette 11 und des Gehäuses 13 verbessern
das vereinfachte blinde Treffen der Kassette 11 und des
Gehäuses 13.
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Beschreibt
man die Verbindung genauer, so greifen die Verlängerungen 29 und die
mittlere Verlängerung 39 in
die Öffnungen
ein, die zwischen dem Gelenkstift 61, den Trägern 63 und
der Hinterkante des Gehäuses
gebildet werden. Die Einführung
erfolgt in die Richtung, die durch den Pfeil A in 5a gezeigt
ist. Die Arme 33, 73 der Gelenkanordnung 27 kommen
in die Bereiche, die die Blöcke 65 der
Gelenkanordnung 59 flankieren. Die äußeren Flächen 35 der Arme 33 liegen
auf den Flächen 85 der
Halterung 63 auf. Das Zusammenwirken der äußeren Flächen 35 mit
den inneren Flächen 85 richtet
die Kontaktstifte 3 und die Kontakte 100 seitlich
entlang einer Achse parallel zur Hinterkante der Kassette 11 und des
Gehäuses 13 aus.
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In
verbundenem, offenen Zustand, wie in 1b gezeigt,
beginnen die Flächen 75 des
Blocks 65 an den zwei Flächen 69, 77 der
Verlängerungen 29 und
der mittleren Verlängerung
anzustehen, wenn die Kassette 11 in Pfeilrichtung B von 5 rotiert wird.
Die Flächen 68, 75, 77 helfen
dabei, die Kassette 11 und die Aufnahme 13 entlang
einer Achse parallel zu den Seiten der Kassette 11 und
des Gehäuses 13 auszurichten.
Vorzugsweise haben die anderen benachbarten Flächen der Arme 33,
der Halterung 63 und der Blöcke 65 dazwischen
ein Spiel, um die für
die Rotation der Kassette 11 benötigte Kraft zu vermindern.
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Die
Verlängerung 29 und
die mittlere Verlängerung 39 ermöglichen
aufgrund der gegenüberliegenden
Anordnung des mittleren Elements 39 relativ zu den Verlängerungen 29 eine
Rückhaltekraft
auf gegenüberliegenden
Seiten des Gelenkstifts 61, wie in 5 gezeigt
ist. Die Rückhaltekräfte verhindern zusammen
mit der Anordnung der Verlängerungen 29 und
der mittleren Verlängerung 39 zwischen
dem Gelenkstift 61 und dem Gehäuse 13 die Trennung der
Kassette 11 vom Gehäuse 13.
Mit anderen Worten kann die Kassette 11 nur vom Gehäuse 13 getrennt
werden, wenn der Verbindungsprozess rückgängig gemacht wird (d.h. durch
Drehen der Kassette 11 weg vom Gehäuse 13).
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Durch
das Drehen der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13 wird
die Verbindung der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 und
der Kontakte 100 im Gehäuse 13 begonnen.
Wie in 5 zu erkennen ist, treffen sich die Spalten der
Kontaktstifte 3 und die Kontakte 100, die am nächsten zur
Hinterkante der Kassette 11 und des Gehäuses 13 angeordnet
sind, zuerst. Die Verbindung wird mit jeder nachfolgenden Spalte
weg von der Hinterkante der Kassette 11 und des Gehäuses 13 fortgeführt. Die aufeinander
folgende Verbindung der Kontaktstifte 3 und der Kontakte 100 vermindert
die Spitzeneinführungskraft
im Vergleich zu ZIF-Buchsen.
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Die
Spalte der Kontaktstifte 3 und der Kontakte 100,
die am nächsten
bei den Hinterkanten der Kassette 11 liegen, verbinden sich
zuerst. Die Verbindung wird mit jeder nachfolgenden Spalte weg von den
Hinterkanten der Kassette 11 und des Gehäuses 13 fortgeführt.
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Die
Rotation der Kassette 11 startet die Verbindung der Kontaktstifte 3 und
der Kontakte 100. Jeder Kontaktstift 3 kommt bei
der Rotation nach und nach in den Raum zwischen den gegenüberliegenden
Armen der zweischenkligen Kontakte. Die beiden Schenkel halten den
Kontaktstift 3 fest. Der Bereich zwischen den beiden Schenkeln
ist im Allgemeinen parallel zur Verbindungsachse der Kassette 11 und
des Gehäuses 13 orientiert.
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1a zeigt
den Steckverbinder 10 in voll verbundenem und geschlossenem
Zustand. Bei der Verbindung umgibt die Wand 55 des Gehäuses 13 die
Kassette 11, und der Vorsprung 25 kann in den Einschnitt 57 in
der Führungskante
des Gehäuses 13 eindringen.
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Obwohl
der Verbinder 10 jeden beliebigen Kontakttyp verwenden
kann, folgt eine detaillierte Diskussion eines bevorzugten Kontakts 100.
Wie man in 6 erkennt, ist der Kontakt 100 ein
Kontakt mit zwei miteinander fluchtenden Armen. Der Kontakt 100 weist
einen mittleren Bereich 107 auf, der zwischen dem Paar
von Armen 101 liegt und einen hinteren Bereich 103.
Vorzugsweise ist der mittlere Bereich 107 im Wesentlichen
eben. Bei der Montage im Gehäuse 13 berührt der
mittlere Bereich 107 Vorsprünge 53 und sitzt im
Presssitz in den Öffnungen 43 der
Basisplatte 41. Dieses Rückhaltemerkmal ist ebenso in
der oben erwähnten
internationalen Patentanmeldung WO 98/15989 beschrieben.
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Jeder
Arm 101 weist einen gebogenen Bereich 109 auf,
der sich von dem mittleren Bereich 107 aus erstreckt. Wie
in 8 gezeigt, heben die gebogenen Bereiche 109 die
Arme 101 aus der Ebene des mittleren Bereichs 107 heraus.
Jeder gebogene Bereich 109 liegt in sich gegenüberliegenden
Seiten der Ebene des mittleren Bereichs 107. Dies ermöglicht eine
räumliche
Trennung zwischen den Armen 101, um den Stift 3 zwischen
sich aufzunehmen.
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Der
Armbereich 111 erstreckt sich vom distalen Ende des gebogenen
Bereichs 109. Die distalen Enden der Armbereiche 111 umfassen
einen nach innen gebogenen Bereich 113 und Einführungen 115. Wie
in den 6 und 8 zu sehen, konvergieren die
gebogenen Bereiche 113 auf die Ebene des mittleren Bereichs 107 zu.
Der Abstand zwischen sich gegenüberliegenden
nach innen gebogenen Bereichen 113 (wie man in 8 sieht)
ist kleiner als die Dicke der Stifte 3. Das heißt, die
Stifte 3 müssen
die Arme 101 bei ihrer Einführung voneinander trennen. Die
Elastizität
der Arme 101 beim Auseinanderspreizen durch die Stifte 3 erzeugt
einen guten Oberflächenkontakt
zwischen den Kontakten 100 und den Stiften 3 und
erzeugt hinreichende Kontaktquerkräfte der Arme 101 gegen
die Seiten der Stifte 3.
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Wie
in 9 zu erkennen, ist jeder Armbereich 111 bezüglich der
Längsachse
abgewinkelt. Der spezifische Winkel hängt von der Größe und der Form
des Kontakts 100 ab. Die Orientierung der Armbereiche 111 orientiert
die nach innen gebogenen Bereiche 113 fluchtend. Das heißt, die
nach innen gebogenen Bereiche 113 erzeugen zwischen sich
eine Stiftaufnahmelücke,
wobei die Arme 101 die gegenüberliegende Seite der Stifte 3 in
ausgerichteter Position angreifen. Anders gesagt: die nach innen
gebogenen Bereiche sind im Wesentlichen entlang einer Mittellängslinie
des Kontakts 100 angeordnet, wie in 9 zu sehen
ist.
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Genauer
gesagt, erstrecken sich die Armbereiche 111 mit Winkeln α1, α2 gegenüber der
Längsachse
des Kontakts 100 zwischen etwa 5° bis 20° bei einem typisch dimensionierten
Kontakt. Höchst
vorzugsweise liegen die α1, α2 bei einem
typisch dimensionierten Kontakt bei etwa 12,5°. Obwohl die Arme 111 gegenüber der
Längsachse
abgewinkelt sind, zeigt 8, dass die Arme 111 vorzugsweise
im Wesentlichen parallel zu der Ebene des mittleren Bereichs 107 angeordnet
bleiben. Die Arme 111 können jedoch
gegenüber
der Ebene des mittleren Bereichs um bis etwa 10° abgewinkelt sein (nicht gezeigt).
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Die
Einführbereiche 115 erstrecken
sich von den nach innen gebogenen Bereichen 113 in einer Richtung
weg von der Ebene des mittleren Bereichs 107. Die Einführbereiche 115 helfen,
die Stifte 3 mit nach innen gebogenen Bereichen 113 während des Steckvorgangs
auszurichten.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Kontakts 100 beschrieben.
Ein Blechmaterial wird gestanzt, um einen Trägerstreifen 119 des Kontakts 100 herzustellen,
wie in 7 gezeigt. Der Abstand zwischen benachbarten Kontakten 100 auf dem
Trägerstreifen 119 ist
gleich dem Abstand der Kontakte im Gehäuse 13. Zu diesem
Zeitpunkt ist der Kontakt 100 noch in ebener Form.
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Ein
Formgebungsschritt biegt die Arme 101 aus der Ebene des
mittleren Bereichs 107, erzeugt nach innen gebogene Bereiche 113 und
stellt den Einführbereich 115 her,
wie in 8 gezeigt. Die Formgebungsschritte sind konventionell
und bedürfen
keiner weiteren Diskussion.
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Der
letzte Schritt kantet die Arme 111 bezüglich der Längsachse des Kontakts 100,
wie in 9 zu sehen ist. Obwohl es viele Verfahren zum
Kanten der Arme 111 bezüglich
der Längsachse
gibt, ist das bevorzugte Verfahren jedes bekannte Stanzverfahren.
Der Stanzschritt bildet einen deformierten Bereich 117 an
der Außenkante
der sich gegenüberliegenden
Arme 101. Genauer gesagt entzieht der Stanzprozess einen
Teil des Materials aus dem Bereich 117. Die ausgestanzte
Menge steuert das Verkanten der Arme 110 bezüglich der
Längsachse
des Kontakts 100. Der Stanzschritt ermöglicht die Bildung des ausgerichteten
Armpaarkontakts, der die Anforderungen an den Kontaktabstand der
eingangs erwähnten
Technologiefortschritte genüge
tut. Nach dem Stanzen der Arme 101 kann der Kontakt von dem
Trägerstreifen 119 zur
Einfügung
in das Gehäuse 13 getrennt
werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, den Kontakten 100 länger am
Trägerstreifen 119 während des
Kontaktformungsprozesses zu verbleiben als bei herkömmlichen
Techniken. Durch das längere
Verbleiben am Kontaktstreifen 119 eignet sich der Formungsprozess
nach der vorliegenden Erfindung besser für die automatisierte bzw. halbautomatisierte
Techniken.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen
in den verschiedenen Figuren beschrieben wurde, ist es selbstverständlich,
dass ähnliche
andere Ausführungsformen
verwendet werden können,
oder dass Änderungen
und Zusätze
zu der beschriebenen Ausführungsform
erfolgen können,
um die gleiche Funktion wie die vorliegende Erfindung zu erfüllen, ohne
davon abzuweisen. Folglich sollte die vorliegende Erfindung nicht
auf eine einzelne Ausführungsform
beschränkt sein,
sie sollte vielmehr im Bereich der nachfolgenden Ansprüche liegen.