EP0735624B1 - Elektrischer Verbinder - Google Patents

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EP0735624B1
EP0735624B1 EP96103555A EP96103555A EP0735624B1 EP 0735624 B1 EP0735624 B1 EP 0735624B1 EP 96103555 A EP96103555 A EP 96103555A EP 96103555 A EP96103555 A EP 96103555A EP 0735624 B1 EP0735624 B1 EP 0735624B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
electrical connector
circuit board
devices
connection
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96103555A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0735624A3 (de
EP0735624A2 (de
Inventor
Jacques Longueville
Peter Pagnin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TE Connectivity Solutions GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics Logistics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics Logistics AG filed Critical Tyco Electronics Logistics AG
Publication of EP0735624A2 publication Critical patent/EP0735624A2/de
Publication of EP0735624A3 publication Critical patent/EP0735624A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0735624B1 publication Critical patent/EP0735624B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/72—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/721—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures cooperating directly with the edge of the rigid printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/52—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures connecting to other rigid printed circuits or like structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S439/00—Electrical connectors
    • Y10S439/931—Conductive coating

Definitions

  • the invention relates to an electrical connector according to the Preamble of claims 1.
  • the electrical Connector reflection, impedance and crosstalk properties have a distortion even for the highest frequencies and enable interference-free transmission.
  • EP 0 486 298 A1 describes a connector arrangement known, in which between signal contacts by one half pitch offset ground contacts are arranged, so that the signal contacts in the plugged state of ground contacts are surrounded.
  • This solution is also not ideal in that than the individual contacts for grounding all individually in the circuit boards need to be contacted and the unbundling which makes the signals considerably more difficult.
  • US-A-4 904 197 discloses an electrical connector in which the Connection devices in a multi-part insulating material housing are cast, the one contacting devices free of protrude from the exit surface of the insulating material housing, so that in this Area there is an increased risk of crosstalk.
  • the present invention is therefore based on the object an electrical connector according to the preamble of the claim 1 in such a way that distortions and / or interference in signal transmission on simple Ways can be reduced significantly and reliably.
  • the connecting devices in Channels that run between the Continuous contacting devices run are formed from a material that Contains metal.
  • the interference and distortion caused by reflections can be used when using the electrical Eliminate connector completely.
  • the electrical connector according to the invention thus enables that usually occur in signal transmission Distortions and / or disturbances in a simple way and can be reliably reduced significantly.
  • Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a Embodiment of the electrical connector according to the invention in the connection state.
  • the electrical connector 1 shown in Figure 1 is used in described embodiment as a circuit board connector element for connecting the surface of a backplane circuit board 2 and the surface of an assembly circuit board 3, the module circuit board 3 in the connected state with the interposition of the electrical connector 1 on the Surface of the backplane circuit board 2 is attached.
  • the electrical connector 1 is symmetrical when connected around a contacting section of the assembly circuit board 3 laid.
  • Each of the symmetrical halves (upper and lower halves according to FIG. 1) has a layered structure or sandwich construction.
  • One symmetrical half i.e. the upper according to Figure 1 Half consists of one in the center of the electrical connector 1 lying bottom 11a, an outside lid Cover parts 12a, 12b and one between the bottom and the Lid lying middle piece from middle piece parts 13a, 13b.
  • the other symmetrical half i.e. the lower according to Figure 1 Half consists of one in the center of the electrical connector 1 lying bottom 11b, an outside lid Cover parts 12c, 12d and one between the bottom and the Lid lying middle piece from middle piece parts 13c, 13d.
  • the covers point to the backplane circuit board when it is connected 2 facing recesses 18a, 18b on which serve the housing of the electrical connector 1 via spring elements 19a, 19b or the like with a To connect the ground connection of the backplane circuit board.
  • the middle piece parts 13a, 13b, 13c, 13d have in this embodiment both on the cover parts 12a, 12b, 12c, 12d side as well as on their bottom 11a, 11b facing side any number of labyrinthine Cutouts to form channels 14.
  • Connection devices 15 for electrical contacting and connection of backplane and assembly circuit board.
  • Figure 1 there are a total of four channels with four connecting devices 15 shown.
  • the inner two according to Figure 1 Channels and connecting devices are not exactly over or under the channels and connecting devices located outside according to FIG. 1. Rather, Figure 1 shows how the offset arrangement of the channels shown in Figure 2 and connecting devices can be seen, one by different Flat sectional view.
  • the channels 14 run with the connecting devices 15 initially essentially in the view shown in FIG perpendicularly away from the rear wall circuit board 2 and kink then in the direction of the assembly circuit board 3.
  • FIG. 2A shows a sectional view of the upper one according to FIG symmetrical half of the electrical connector from one in the figure 1 by an arrow A direction.
  • FIG. 2A it can be clearly seen how through the stacking the bottom 11a, the middle piece part 13a and Cover part 12a in the assembled connector corresponding to the labyrinthine recesses of the middle piece 13a Channels 14 for guiding the connecting devices 15 are formed.
  • the channels formed in that under or on a middle piece, in which the channels correspond exactly to the channels a bottom and a lid are provided, whose surfaces facing the center piece are flat are.
  • Figures 2B and 2C show two corresponding to Figure 2A Views, but only part of the lid and the section of the center piece adjacent to this is shown are.
  • both the middle piece part 13a and the cover part 12a on the sides facing each other Provide recesses.
  • the Middle piece part and the cover part are put together so that respective recesses in the two parts one above the other come to rest.
  • the possibility of channel formation shown in FIG. 2B has the advantage that the middle piece with the same Stability of the same can be made thinner can or with the same thickness formed more stable can be and moreover because of the less deep recesses is easier to manufacture.
  • the possibility for channel formation shown in FIG. 2C has the advantage that the assembly of the electrical Connector facilitates and increases the precision that can be achieved can be.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the electrical connector from an arrow B indicated in FIG Direction, the cutting plane being along the top of the Connection devices 15 shown in Figure 1 runs.
  • connection devices 15 is in the channels 14 by providing those not shown everywhere in FIGS. 1 and 3, but provided for each connecting device two guide lugs 16a, 16b and a bracket 17 fixed.
  • the bracket 17 ensures that the connecting device 15 at its right end according to FIGS. 1 and 3 is rigidly fixed or clamped in channel 14.
  • connection device 15 here as an elastic spring element is formed, allow the connection devices 15 on her left according to Figures 1 and 3 End when not connected to the backplane 2 of the electrical connector by about 1 mm the connector 1 are pushed out while as from Figures 1 and 3 can be seen in the rear wall circuit board 2 connected state of the electrical connector be pushed back into this.
  • connection device 15 a substantially frontally the backplane circuit board acting pressure force, what, how will be described in more detail later, a not inconsiderable one Importance for the reliability of the to be accomplished Has contacting.
  • the guide lugs 16a, 16b and the holder 17 are each sprayed onto the connecting devices 15.
  • the connecting devices 15 are used for an electrical Connection between contacting devices of the rear wall and of the assembly circuit board. Accordingly on the one hand, the connecting devices are good electrical ones Conductors, and on the other hand, they are at their ends as contacting devices with one electrical contact each enabling contact surface.
  • the backplane circuit board 2 as contacting devices 21a and 21b on their surface, which for the purpose an improved contact are preferably gold-plated.
  • the contact pads 21a are contacting devices for the transmission or exchange of useful signals, whereas the contact pads 21b contacting devices for Grounding the cover parts 12a and 12c and thus for grounding the entire connector housing.
  • the electrical connection is also made at the same time between the cover of the electrical connector and the as Ground connection serving pads 21b of the backplane circuit board.
  • the backplane circuit board 2 has guide and as an aid Stiffening walls 22, which are preferably made of metal are made.
  • These guide and stiffening walls 22 have the one hand Function, the electrical connector 1 when applying to guide the backplane circuit board so that the as contacting devices serving ends of the connecting devices 15 of the electrical connector exactly on the as contacting devices the backplane circuit board serving Contact pads 21a or - in the connected state - maintain this position and precisely on this an elastic Apply pressure.
  • the backplane circuit board can be around the pads 21a, 21b have wall-shaped elevations, not shown in the figures. These bumps are made of dielectric material, preferably made by spraying plastic and serve the contact surfaces of the contacting devices of the electrical connector exactly on the contact surfaces of the contacting devices of the backplane circuit board lead and precisely defined in this by the survey Keep position or rest position permanently. So that can even when using inaccurately manufactured printed circuit boards and / or electrical connectors always a safe electrical Contact will be obtained.
  • the electrical connector 1 is before the connection is made not yet fully assembled between the circuit boards. Those facing the assembly circuit board Cover parts 12b, 12d and the corresponding center piece parts 13b, 13d have not yet been installed at this time.
  • the intended for connection to the circuit board 2 Contacting devices of the electrical connector 1 are to be used as contacting devices of the assembly circuit board serving solder joints 31 soldered.
  • the Soldering takes place in the present embodiment according to the SMT processes.
  • connection can are caused by the fact that they are in each other and on the assembly circuit board 3 are pressed.
  • the type of contact described has decisive advantages compared to conventional contacts.
  • the contacting described here takes place entirely without joints, which is the case with conventional electrical Connect by the provided in the connection path direction Contact overlap of knife and spring contacts and through pressing the knife and spring contact strips into the Printed circuit boards are formed.
  • the contact overlap regularly provided in the prior art is avoided according to the present invention or at least reduced to a negligible extent.
  • Avoiding the contact overlap causes the elimination a joint at which the signals to be transmitted in conventional electrical connectors were reflected.
  • Another significant advantage of the one described above electrical connector is that the connecting devices over the entire distance from the backplane circuit board to the assembly circuit board in all directions closed channels.
  • connection devices 15 a material for the housing parts of the electrical Connector, i.e. for floors, centerpieces and lids a metal or metal-coated materials or metal containing materials such as metallized Plastics, i.e. Plastics with metal inclusions, and if you connect them - as happened - with mass, so will the connection devices 15 similar to a coaxial line guided in shielded tunnels.
  • connection devices in channels with grounded Walls containing metal also open one easy way on the impedance of the electrical connector To influence.
  • a predefined impedance value can namely be simple can be set by a precise distance between the connecting device and at least one side wall of the channel is set.
  • the signal transmission is carried out by improper impedance or impedance fluctuations Interference and / or distortion reduced to a minimum.
  • the contacting devices of the electrical connector and contacted the assembly circuit board by soldering instead of soldering, however, one can essentially be Connection between the electrical connector and the backplane circuit board appropriate connection are used.
  • the connecting device would have to be provided of the electrical connector also on the assembly circuit board facing side as a resilient element form, which when inserting the electrical connector deflected into the connection state from its rest position is and in the connection state a pressure force on the contact point the assembly circuit board exercises.
  • FIG. 4 shows a view corresponding to FIG. 1, wherein however only the modified contact area in question between the electrical connector and the assembly circuit board is shown.
  • Figure 4 shows the state of connection between the electrical Connector 1 and the assembly circuit board 3. In this state is the connecting device from the in the Figure rest position indicated by dashed lines deflected and exerts a pressure force on the assembly circuit board out.
  • the connecting device 15 protrudes the surface of the assembly circuit board 3 facing the electrical connector.
  • the connecting device 15 against its spring force in the channel 14 pushed back.
  • the movement taking place relative to the walls of the canal the connecting device is advantageously so designed that the distance between the connecting device 15 and the impedance-determining wall of the channel remains constant.
  • FIGS. 5A and 5B are from the direction of that in FIG. 4 arrows shown sectional views. of the electrical Connector.
  • FIG. 5A shows the electrical connector in the module circuit board not connected condition.
  • Figure 5B shows the electrical connector in the with the assembly circuit board connected state.
  • the connecting device takes 15 different in the respective states Positions within the channel.
  • these different positions are chosen so that the distance of the connecting device 15 from the impedance-determining Wall of the channel, which in the present embodiment the left wall according to Figures 5A and 5B of the channel when changing the positions of the connecting device constant within the channel (in the exemplary embodiment shown remains constant equal to v).
  • Such a defined movement of the connecting device within the channel has the advantage that even if the connecting device as a result of not being processed exactly identically Contacting devices when inserting in the Connection status varies within the channel is always moved exactly for all connecting devices the desired impedance can be obtained. About that In addition, one can be extremely simple and even before installation desired impedance value of the electrical connector is set become.
  • the previous embodiments of the electrical connector always referred to the transmission of asymmetrical signals, i.e. on the transmission of the signals via an inner conductor in the form of the connecting device and an outer conductor in the form of the electrically conductive channel walls.
  • the electrical connector according to the invention can also be designed for the transmission of symmetrical signals.
  • the case would be two parallel inner conductors in the form of a channel provided by two parallel connecting devices.
  • Another advantageous development of the invention relates modification of the connection of the electrical connector with mass.
  • Figures 6A and 6B show different embodiments the contact strip in the idle state or in the connection-free state State, whereas FIG. 6C shows that shown in FIG. 6B Contact strips in one to be contacted between two Surface clamped state shows.
  • the embodiments of the contact strip according to the figures 6A and 6B have in common that they are wavy in high density Have deformations with resilient properties, which in compressed state striving to get back into their Return to rest position.
  • Another modification of the invention relates to generation the contact surfaces to be contacted in the connected state each pressing force.
  • the electrical connector described is due to the most extensive Elimination of reflections, crosstalk, and attenuation caused interference and / or distortion fully HF-compatible and yet extremely simple and cheap can be manufactured and assembled.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder nach dem Oberbegriff der Ansprüchs 1.
Derartige, zur Verbindung von Leiterplatten, aber auch zur Verbindung einzelner Kabel oder Kabelbäume verwendbare elektrische Verbinder sind in einer großen Vielfalt bekannt.
Stellvertretend sei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die von der Anmelderin hergestellte und vertriebene 2,5-mm-Steckverbinderfamilie "SIPAC" verwiesen. Beschreibungen des Basismodells und von Weiterentwicklungen dieses elektrischen Verbinders sind in "Components", 30 (1992), Heft 5, Seiten 189 - 192 sowie in "Markt und Technik - Wochenzeitung für Elektronik", Nr. 26 vom 24. Juni 1994, Seiten 36 bis 37 veröffentlicht.
Wie den genannten Veröffentlichungen entnehmbar ist, wird in letzter Zeit mit großem Aufwand versucht, die bekannten elektrischen Verbinder HF-tauglich zu machen.
Der Bedarf an HF-tauglichen elektrischen Verbindern nimmt ständig zu. Dies liegt einerseits daran, daß die über die elektrischen Verbinder zu übertragenden Signale in zunehmenden Maße Digitalsignale sind, deren fehlerfreie Übertragung aufgrund der darin enthaltenen steilen Flanken selbst bei geringen Übertragungsraten ein sich bis in den HF-Bereich erstreckendes Frequenzband erfordert. Andererseits wachsen aber auch die geforderten Übertragungsraten ständig an und haben mittlerweile schon Größenordnungen von GBit/s erreicht.
Aus den vorstehend genannten Gründen müssen die elektrischen Verbinder Reflexions-, Impedanz- und Nebensprech-Eigenschaften aufweisen, die auch für höchste Frequenzen eine verzerrungs- und störungsfreie Übertragung ermöglichen.
Hierzu wurden in der Vergangenheit bereits verschiedene Anstrengungen unternommen.
So kann zur Verringerung des Nebensprechens beispielsweise vorgesehen werden, die zu übertragenden Kanäle nur über jeden zweiten Kontakt zu führen, während die dazwischen liegenden Kontakte mit Masse belegt werden. Bei einer derartigen Lösung ist jedoch die Anzahl der für die Signalübertragung nutzbaren Anschlüsse drastisch verringert, so daß sie für Anwendungen mit einer hohen Signaldichte wenig brauchbar erscheint.
Aus der DE 40 40 551 C2 ist es bekannt, ein Übersprechen zwischen einander benachbarten Anschlüssen in einander benachbarten vertikalen Reihen durch Einfügen eines Abschirmelementes zwischen die vertikalen Anschlußreihen einer Federleiste zu verhindern. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß von den fünf verfügbaren Kontaktreihen nur drei Reihen für Signale brauchbar sind, da zwei Reihen mit Masse belegt werden.
Aus der EP 0 486 298 A1 ist andererseits eine Verbinderanordnung bekannt, bei der zwischen Signalkontakten jeweils um eine halbe Teilung versetzt Massekontakte angeordnet sind, so daß die Signalkontakte im gesteckten Zustand von Massekontakten umgeben sind. Auch diese Lösung ist insofern nicht ideal, als die Einzelkontakte für die Masseführung alle einzeln in die Leiterplatten kontaktiert werden müssen und die Entflechtung der Signale dadurch erheblich erschwert wird.
Denn in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-A-4 904 197 einen elektrischen Verbinder, bei dem die Verbindungsvorrichtungen in ein mehrteiliges Isolierstoffgehäuse eingegossen sind, wobei die einen Kontaktierungsvorrichtungen frei von der Austrittsfläche des Isolierstoffgehäuses wegragen, so daß in diesem Bereich eine erhöhte Übersprech-Gefahr besteht.
Es ist außerdem bekannt (EP-A-0 273 589) bei Steckverbindern ein metallisches oder ein Metall enthaltendes Material für ein Gehäuse zu verwenden, in welchem mehrere Kanäle für Verbinderstifte gebildet sind, die an einem Ende als Stiftkontakte und am anderen Ende als Buchsenoder Gabelkontakte ausgebildet sind, und die auf ihrer Außenseite zur Beabstandung von dem leitenden Gehäuse mit Isoliermaterial bestückt sind. Allerdings gibt es bei jedem Kontakt - sowohl im Bereich des Stifts als auch im Bereich der Buchse an den beiden Enden jedes Kontaktelements einen Überlappungs-Verbindungsbereich mit Kontaktflächen externer Anschlüsse, was aus den genannten Gründen unerwünscht ist. Die an den Kontaktelementen außen angeordneten Isolierstoffbereiche dienen auch zur Lagefixierung der Kontaktelemente - zusätzlich zu der Funktion der Isolierung gegenüber dem metallischen oder Metall haltigen Gehäusematerial. Die Ausführung des Gehäuses aus metallischem oder Metall haltigem Material erscheint bei einem elektrischen Verbinder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, wie er aus der genannten US'197 bekannt ist, deshalb ungeeignet, weil die Verbindungsrichtungen bezüglich der externen Kontakte keinerlei Überlappungsbereich aufweisen und speziell gemäß der US'197 mit freitragenden Enden in den Isolierstoff eingegossen sind.
Aus der eingangs bereits erwähnten Druckschrift "Markt und Technik - Wochenzeitung für Elektronik", Nr. 26 vom 24. Juni 1994, Seiten 36 bis 37 ist es bekannt, eine durchgehende Schirmung jedes einzelnen Kontaktes mit einem dichten metallischen, quadratischen Schacht vorzusehen. Das für diesen Schacht erforderliche "Gefache" von Längs- und Querblechen, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel im Abstand von 2,5 mm angeordnet sind, ist vollständig innerhalb der Federleiste angeordnet. An den Durchdringungsstellen der Quer- und Längsbleche müssen deshalb in geringem Abstand Schlitze vorgesehen werden, die gegenseitig ineinandergreifen und elektrisch hochwertig miteinander kontaktieren; dies erfordert offensichtlich einen erheblichen technischen Aufwand und ist mit hohen zusätzlichen Kosten verbunden.
Die vorstehend beschriebenen bekannten Möglichkeiten zur Verringerung von Verzerrungen und/oder Störungen bei der Signalübertragung weisen den Nachteil auf, daß entweder eine Vielzahl von zusätzlichen Masse-Kontakten oder aber eine komplizierte Abschirmung der einzelnen Kontakte vorgesehen werden muß. Dies verursacht bei der Herstellung und/oder Verwendung der Verbinder nicht unerhebliche zusätzliche Kosten. Abgesehen davon lassen sich selbst auf die vorstehend beschriebenen Arten die bei der Signalübertragung auftretenden Verzerrungen und/oder Störungen nicht vollständig eliminieren, so daß die bisher unternommenen Anstrengungen weder in finanzieller noch in technischer Hinsicht zufriedenstellend sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Verbinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß Verzerrungen und/oder Störungen bei der Signalübertragung auf einfache Weise und zuverlässig erheblich reduzierbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Demnach ist vorgesehen, daß die Verbindungsvorrichtungen in Kanälen geführt sind, die zwischen den Kontaktierungsvorrichtungen durchgehend verlaufen, wobei die Wände der Kanäle aus einem Material gebildet sind, das Metall enthält.
Es entfällt beim bestimmungsgemäßen Einsatz des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders eine bei Verwendung eines herkömmlichen elektrischen Verbinders regelmäßig vorhandene Stoßstelle, an welcher die zu übertragenden Signale üblicherweise reflektiert wurden.
Dies führt dazu, daß die bei der Signalübertragung infolge von Reflexionen auftretenden Störungen und Verzerrungen beim erfindungsgemäßen Verbinder erheblich reduziert sind.
Die durch Reflexionen verursachten Störungen und Verzerrungen lassen sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder sogar gänzlich beseitigen.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders bietet es sich nämlich an, neben der zur bestimmungsgemäßen Kontaktierung erforderlichen Anpassung der Form der Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse zusätzlich entsprechend den veränderten Umständen auch eine Modifizierung der Befestigung derselben an der externen Leitung vorzusehen, wodurch es ermöglicht wird, eine weitere Quelle für Reflexionen bei der Signalübertragung zu beseitigen.
Diese durch die Erfindung zusätzlich beseitigbaren Reflexionsquellen sind die Stellen, an denen die bislang als Kontaktierungsvorrichtungen verwendeten Messer- bzw. Federleisten in eine Leiterplatte oder dergleichen eingepreßt waren.
Beim Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders mit seinen speziell ausgerichteten Kontaktflächen bietet es sich an, die bislang als Messer- oder Federleisten ausgebildete Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse, welche ja gerade speziell für das gemäß der Erfindung zu vermeidende überlappende Kontaktieren vorgesehen sind, durch einfach ausgebildete Kontaktflecken beispielsweise in Form von Lötaugen auf einer Leiterplatte oder dergleichen zu ersetzen.
Dieser Verzicht auf die Verwendung von Messer- und Federleisten als Kontaktierungsvorrichtungen hat zur Folge, daß die als Stoßstellen wirkenden Einpreßstellen derselben ebenfalls wegfallen und damit die bei der Signalübertragung auftretenden Reflexionen auf ein Minimum reduziert werden können.
Der erfindungsgemäße elektrische Verbinder ermöglicht es mithin, daß die üblicherweise bei der Signalübertragung auftretenden Verzerrungen und/oder Störungen auf einfache Weise und zuverlässig erheblich reduzierbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders im Verbindungszustand,
Figur 2A
eine schematische Schnittansicht der gemäß Figur 1 oberen symmetrischen Hälfte des elektrischen Verbinders aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung,
Figur 2B
eine im wesentlichen der Darstellung in der Figur 2A entsprechende schematische Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform,
Figur 2C
eine im wesentlichen der Darstellung in der Figur 2A entsprechende schematische Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform,
Figur 3
eine schematische Schnittansicht des elektrischen Verbinders aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung,
Figur 4
eine schematische Schnittansicht der Verbindung eines modifizierten elektrischen Verbinders mit einer zu kontaktierenden Leiterplatte,
Figur 5A
eine schematische Darstellung der Positionen einer Verbindungsvorrichtung in einem Kanal im nicht verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders,
Figur 5B
eine schematische Darstellung der Positionen der Verbindungsvorrichtung im Kanal im verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders,
Figur 6A
einen Kontaktstreifen im nicht kontaktierten Zustand,
Figur 6B
eine andere Ausführungsform eines Kontaktstreifens im nicht kontaktierten Zustand, und
Figur 6C
den in Figur 6B gezeigten Kontaktstreifen in einem zwischen zwei zu kontaktierenden Flächen eingespannten Zustand.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders im Verbindungszustand.
Der in der Figur 1 gezeigte elektrische Verbinder 1 dient im beschriebenen Ausführungsbeispiel als Leiterplatten-Verbinderelement zur Verbindung der Oberfläche einer Rückwand-Leiterplatte 2 und der Oberfläche einer Baugruppen-Leiterplatte 3, wobei im Verbindungszustand die Baugruppen-Leiterplatte 3 unter Zwischenschaltung des elektrischen Verbinders 1 auf die Oberfläche der Rückwand-Leiterplatte 2 aufgesteckt ist.
Der elektrische Verbinder 1 ist im Verbindungszustand symmetrisch um einen Kontaktierungsabschnitt der Baugruppen-Leiterplatte 3 gelegt. Jede der symmetrischen Hälften (obere und untere Hälften gemäß Fig. 1) weist einen geschichteten Aufbau bzw. Sandwich-Aufbau auf.
Die eine symmetrische Hälfte, d.h. die gemäß Figur 1 obere Hälfte besteht aus einem im Zentrum des elektrischen Verbinders 1 liegenden Boden 11a, einem außen liegenden Deckel aus Deckelteilen 12a, 12b und einem zwischen dem Boden und dem Deckel liegenden Mittelstück aus Mittelstückteilen 13a, 13b. Die andere symmetrische Hälfte, d.h. die gemäß Figur 1 untere Hälfte besteht aus einem im Zentrum des elektrischen Verbinders 1 liegenden Boden 11b, einem außen liegenden Deckel aus Deckelteilen 12c, 12d und einem zwischen dem Boden und dem Deckel liegenden Mittelstück aus Mittelstückteilen 13c, 13d.
Die Deckel weisen an ihrer im Verbindungszustand der Rückwand-Leiterplatte 2 zugewandten Seite Aussparungen 18a, 18b auf, welche dazu dienen, das Gehäuse des elektrischen Verbinders 1 über Federelemente 19a, 19b oder dergleichen mit einem Masseanschluß der Rückwand-Leiterplatte zu verbinden.
Die Mittelstückteile 13a, 13b, 13c, 13d weisen in diesem Ausführungsbeispiel sowohl auf ihrer den Deckelteilen 12a, 12b, 12c, 12d zugewandten Seite als auch auf ihrer dem Boden 11a, 11b zugewandten Seite eine beliebige Anzahl von labyrinthartigen Aussparungen zur Bildung von Kanälen 14 auf.
In diesen Kanälen 14 verlaufen später noch genauer beschriebene Verbindungsvorrichtungen 15 zur elektrischen Kontaktierung und Verbindung von Rückwand- und Baugruppen-Leiterplatte.
In der Figur 1 sind insgesamt vier Kanäle mit vier Verbindungsvorrichtungen 15 gezeigt. Die gemäß Figur 1 inneren zwei Kanäle und Verbindungsvorrichtungen liegen nicht exakt über bzw. unter den gemäß Figur 1 außen liegenden Kanälen und Verbindungsvorrichtungen. Die Figur 1 stellt vielmehr, wie aus der in der Figur 2 gezeigten versetzten Anordnung der Kanäle und Verbindungsvorrichtungen ersichtlich ist, eine durch verschiedene Ebenen verlaufende Schnittansicht dar.
Die Kanäle 14 mit den Verbindungsvorrichtungen 15 verlaufen in der in der Figur 1 gezeigten Ansicht zunächst im wesentlichen senkrecht von der Rückwand-Leiterplatte 2 weg und knikken dann in Richtung zur Baugruppen-Leiterplatte 3 hin ab.
Zur weiteren Erläuterung von Aufbau, Anordnung und Funktion der Mittelstückteile 13a, 13b, 13c, 13d, der Kanäle 14 und der Verbindungsvorrichtungen 15 wird nun auf die Figuren 2A bis 2C und 3 Bezug genommen.
Die Figur 2A zeigt eine Schnittansicht der gemäß Figur 1 oberen symmetrischen Hälfte des elektrischen Verbinders aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung.
In der Figur 2A ist deutlich erkennbar, wie durch das Aufeinandersetzen des Bodens 11a, des Mittelstückteils 13a und des Deckelteils 12a in dem fertig zusammengesetzten Verbinder die den labyrinthartigen Aussparungen des Mittelstücks 13a entsprechende Kanäle 14 zur Führung der Verbindungsvorrichtungen 15 gebildet werden.
Die gemäß den Figuren 1 und 2 obere Reihe von Kanälen und Verbindungsvorrichtungen ist gegenüber der unteren Reihe seitlich versetzt angeordnet; sie können jedoch, falls sich dies als günstig erweisen sollte, auch ohne seitlichen Versatz vorgesehen werden.
Gemäß dem in der Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Kanäle dadurch gebildet, daß unter bzw. auf ein Mittelstück, in welchem den Kanälen exakt entsprechende Aussparungen vorgesehen sind, ein Boden und ein Deckel gesetzt werden, deren dem Mittelstück zugewandte Flächen eben ausgebildet sind.
Zur Bildung der Kanäle 14 im elektrischen Verbinder sind aber auch noch andere Möglichkeiten denkbar. Zwei dieser Möglichkeiten sind in den Figuren 2B und 2C gezeigt.
Die Figuren 2B und 2C zeigen zwei der Figur 2A entsprechende Ansichten, wobei jedoch nur ausschnittsweise der Deckel sowie der an diesen angrenzende Abschnitt des Mittelstücks gezeigt sind.
Gemäß Figur 2B sind sowohl das Mittelstückteil 13a als auch das Deckelteil 12a an den einander zugewandten Seiten mit Aussparungen versehen. Zur Bildung eines Kanals 14 müssen das Mittelstückteil und das Deckelteil so zusammengesetzt werden, daß jeweilige Aussparungen in den beiden Teilen übereinander zu liegen kommen.
Die in der Figur 2B gezeigte Möglichkeit der Kanalbildung weist den Vorteil auf, daß das Mittelstückteil bei gleichbleibender Stabilität desselben dünner ausgebildet werden kann bzw. bei gleichbleibender Dicke desselben stabiler ausgebildet werden kann und darüber hinaus wegen der weniger tiefen Aussparungen leichter herzustellen ist.
Gemäß Figur 2C weist wieder nur das Mittelstückteil 13a Aussparungen auf, wohingegen das Deckelteil 12a Vorsprünge aufweist, die im zusammengebauten Zustand des elektrischen Verbinders in die Aussparungen hineinragen.
Die in der Figur 2C gezeigte Möglichkeit zur Kanalbildung weist den Vorteil auf, daß der Zusammenbau des elektrischen Verbinders erleichtert und die dabei erzielbare Präzision erhöht werden kann.
Die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht des elektrischen Verbinders aus einer in der Figur 1 durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung, wobei die Schnittebene längs der obersten der in der Figur 1 gezeigten Verbindungsvorrichtungen 15 verläuft.
Aus der Figur 3 ist ersichtlich, daß die Kanäle 14 und die darin geführten Verbindungsvorrichtungen 15 in der dargestellten Ebene im Bereich zwischen dem der Rückwand-Leiterplatte 2 zugewandten Ende des elektrischen Verbinders und der vorstehend bereits erwähnten und in der Figur 1 gezeigten Knickstelle der Verbindungsvorrichtung einen schlangenlinienartigen Verlauf haben.
Jede der Verbindungsvorrichtungen 15 ist in den Kanälen 14 durch Vorsehen von in den Figuren 1 und 3 nicht überall gezeigten, aber für jede Verbindungsvorrichtung vorgesehene zwei Führungsnasen 16a, 16b und einer Halterung 17 fixiert.
Die Halterung 17 sorgt dabei dafür, daß die Verbindungsvorrichtung 15 an ihrem gemäß den Figuren 1 und 3 rechten Ende starr im Kanal 14 fixiert bzw. eingeklemmt ist.
Das Vorsehen der Führungsnasen 16a, 16b, die schlangenlinienartige Ausbildung der Kanäle 14 und der Verbindungsvorrichtungen 15 in diesem Bereich und ferner die Tatsache, daß die Verbindungseinrichtung 15 hier als ein elastisches Federelement ausgebildet ist, ermöglichen es, daß die Verbindungsvorrichtungen 15 an ihrem gemäß den Figuren 1 und 3 linken Ende im nicht mit der Rückwand-Leiterplatte 2 verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders elastisch um ca. 1 mm aus dem Verbinder 1 herausgedrückt werden, während sie, wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, im mit der Rückwand-Leiterplatte 2 verbundenen Zustand des elektrischen Verbinders in diesen zurückgedrückt werden. In letzterem Zustand übt die Verbindungseinrichtung 15 eine im wesentlichen frontal auf die Rückwand-Leiterplatte wirkende Andruckkraft aus, was, wie später noch genauer beschrieben werden wird, eine nicht unerhebliche Bedeutung für die Zuverlässigkeit der zu bewerkstelligenden Kontaktierung hat.
Die Führungsnasen 16a, 16b und die Halterung 17 sind jeweils auf die Verbindungsvorrichtungen 15 aufgespritzt.
Die Verbindungsvorrichtungen 15 dienen dazu, eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwandund der Baugruppen-Leiterplatte herzustellen. Dementsprechend sind die Verbindungsvorrichtungen einerseits gute elektrische Leiter, und andererseits sind sie an ihren Enden als Kontaktierungsvorrichtungen mit jeweils einer eine elektrische Kontaktierung ermöglichenden Kontaktfläche ausgestaltet.
Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, weist die Rückwand-Leiterplatte 2 als Kontaktierungsvorrichtungen Kontaktflecken 21a und 21b auf ihrer Oberfläche auf, die zum Zweck einer verbesserten Kontaktgabe vorzugsweise vergoldet sind. Die Kontaktflecken 21a sind Kontaktierungsvorrichtungen für die Übertragung bzw. den Austausch von Nutzsignalen, wohingegen die Kontaktflecken 21b Kontaktierungsvorrichtungen zur Erdung der Deckelteile 12a und 12c und damit zur Erdung des gesamten Verbindergehäuses sind.
Die elektrische Verbindung der Rückwand-Leiterplatte 2 mit dem elektrischen Verbinder 1 wird durch Andrücken der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders auf die Kontaktflecken 21a der Rückwand-Leiterplatte bewirkt.
Hierbei erfolgt gleichzeitig auch die elektrische Verbindung zwischen dem Deckel des elektrischen Verbinders und den als Masseanschluß dienenden Kontaktflecken 21b der Rückwand-Leiterplatte.
Die Rückwand-Leiterplatte 2 weist als Hilfsmittel Führungsund Versteifungswände 22 auf, welche vorzugsweise aus Metall gefertigt sind.
Diese Führungs- und Versteifungswände 22 haben einerseits die Funktion, den elektrischen Verbinder 1 beim Aufbringen auf die Rückwand-Leiterplatte so zu führen, daß die als Kontaktierungsvorrichtungen dienenden Enden der Verbindungsvorrichtungen 15 des elektrischen Verbinders genau auf die als Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwand-Leiterplatte dienenden Kontaktflecken 21a treffen bzw. - im verbundenen Zustand - diese Position beibehalten und genau auf diese eine elastische Andruckkraft ausüben.
Andererseits haben diese Führungs- und Versteifungswände die Funktion, der Rückwand-Leiterplatte eine höhere Steifigkeit zu verleihen, damit diese beim Einführen und Herausziehen des elektrischen Verbinders nicht übermäßig gebogen und dabei beschädigt wird.
Die Rückwand-Leiterplatte kann um die Kontaktflecken 21a, 21b in den Figuren nicht gezeigte wallförmige Erhebungen aufweisen. Diese Erhebungen werden aus dielektrischem Material, vorzugsweise durch Aufspritzen von Kunststoff hergestellt und dienen dazu, die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders exakt auf die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwand-Leiterplatte zu führen und sie in dieser durch die Erhebung genau definierten Position bzw. Raststellung dauerhaft zu halten. Damit kann auch bei Verwendung von ungenau hergestellten Leiterplatten und/oder elektrischen Verbindern stets ein sicherer elektrischer Kontakt erhalten werden.
Die vorstehenden Erläuterungen betreffend die Gestaltung der Kontaktflecken 21a und die damit verbundenen Vorteile bei der Verbindungsherstellung gelten entsprechend auch für die als Massekontakte dienenden Kontaktflecken 21b der Rückwand-Leiterplatte. Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, weist die Baugruppen-Leiterplatte 3 als Kontaktierungsvorrichtungen sowohl auf ihrer Oberseite als auch auf ihrer Unterseite Lötpunkte 31 auf.
Die elektrische Verbindung der Baugruppen-Leiterplatte 3 mit dem elektrischen Verbinder 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch Anlöten der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders an die Lötpunkte 31 der Baugruppen-Leiterplatte 3 bewirkt.
Das Vorgehen bei der Herstellung der Verbindung zwischen der Rückwand-Leiterplatte 2 und der Baugruppen-Leiterplatte 3 mittels des elektrischen Verbinders 1 sowie die Vorteile dieser Art von Verbindung werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Der elektrische Verbinder 1 ist vor der Herstellung der Verbindung zwischen den Leiterplatten noch nicht vollständig zusammengesetzt. Die der Baugruppen-Leiterplatte zugewandten Deckelteile 12b, 12d sowie die entsprechenden Mittelstückteile 13b, 13d sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht montiert.
In diesem Zustand wird, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, das Ende der Baugruppen-Leiterplatte 2 in eine Aussparung des Bodens 11a, 11b des elektrischen Verbinders 1 gesteckt.
Die für den Anschluß an die Baugruppen-Leiterplatte 2 vorgesehenen Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders 1 werden an die als Kontaktierungsvorrichtungen der Baugruppen-Leiterplatte dienenden Lötstellen 31 angelötet. Das Anlöten erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dem SMT-Verfahren.
Während des Anlötens und nach dem Anlöten werden die zu diesem Zeitpunkt noch nicht montierten Mittelstückteile 13b, 13d und Deckelteile 12b, 12d des elektrischen Verbinders sukzessiv eingesetzt und fest miteinander und der Baugruppen-Leiterplatte 3 verbunden, um die Kanäle 14 zur Führung der Verbindungsvorrichtungen 15 bis auf die Baugruppen-Leiterplatte 3 durchzuziehen.
Auf diese Weise werden, wie in der Figur 1 gezeigt ist, von der Oberfläche der Rückwand-Leiterplatte 2 bis zur Oberfläche der Baugruppen-Leiterplatte 3 durchgehend verlaufende Kanäle 14 zur Aufnahme der Verbindungsvorrichtungen 15 geschaffen.
Für den Fall, daß die bei der Kontaktierung des elektrischen Verbinders mit der Baugruppen-Leiterplatte 3 noch zu montierenden Elemente des elektrischen Verbinders Kunststoffteile oder Kunststoff enthaltende Teile sind, kann die Verbindung dadurch bewirkt werden, daß diese ineinander und auf die Baugruppen-Leiterplatte 3 gepreßt werden.
Nach Fertigstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Verbinder 1 und der Baugruppen-Leiterplatte 3 wird der elektrische Verbinder 1 zum Zwecke der Herstellung der elektrischen Verbindung mit der Rückwand-Leiterplatte 2 entlang den Führungs- und Versteifungswänden 22 der Rückwand-Leiterplatte 2 auf diese aufgeschoben und dort mittels in den Figuren nicht gezeigter Schraubbolzen befestigt.
Beim Aufschieben des elektrischen Verbinders 1 auf die Rückwand-Leiterplatte 2 werden die für den Anschluß an die Rückwand-Leiterplatte 2 vorgesehenen Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders 1 noch durch die Federkraft der Verbindungsvorrichtungen 15 aus dem elektrischen Verbinder hinausgedrückt. Beim weiteren Aufschieben bzw. durch Anziehen der Schraubbolzen kommen die Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders mit den Kontaktflecken 21a der Rückwand-Leiterplatte 2 in Kontakt. Durch fortgesetztes Aufschieben bzw. Anziehen der Schraubbolzen wird von diesem Zeitpunkt an der aus dem elektrischen Verbinder ragende Teil der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders gegen die Federkraft der Verbindungsvorrichtung 15 in den Kanal 14 des elektrischen Verbinders 1 zurückgedrückt. Hierdurch wird ein dauerhaftes frontales Andrücken der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders auf die Kontaktflecken der Rückwand-Leiterplatte bewirkt.
Gleichzeitig mit der Kontaktbildung zwischen den Verbindungsvorrichtungen 15 und den als Nutzsignalkontakte dienenden Kontaktflecken 21a erfolgt über die Federelemente 19a, 19b eine Kontaktbildung zwischen dem Gehäuse des elektrischen Verbinders und den als Massekontakten dienenden Kontaktflecken 21b, wobei die sichere Kontaktierung im Verbindungszustand hier ebenfalls durch ein dauerhaftes frontales Andrücken der als Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders 1 dienenden Federelemente 19a, 19b auf die entsprechenden Kontaktflecken 21b der Rückwand-Leiterplatte bewirkt wird.
Die im Verbindungszustand des elektrischen Verbinders zwischen den jeweiligen Kontaktierungsvorrichtungen der Rückwand-Leiterplatte 2 und des elektrischen Verbinders 1 wirkenden Anpreßkräfte sorgen auf äußerst einfache Weise für eine feste und zuverlässige Kontaktierung.
Die beschriebene Art der Kontaktierung hat entscheidende Vorteile gegenüber den herkömmlichen Kontaktierungen.
Die hier beschriebene Kontaktierung erfolgt nämlich völlig ohne Stoßstellen, welche bei den herkömmlichen elektrischen Verbindern durch die in Verbindungspfadrichtung vorgesehene Kontaktüberlappung von Messer- und Federkontakten und durch das Einpressen der Messer- und Federkontaktleisten in die Leiterplatten gebildet werden.
Die beim Stand der Technik regelmäßig vorgesehene Kontaktüberlappung wird gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden bzw. zumindest auf einen vernachlässigbaren Umfang verringert.
Die Vermeidung der Kontaktüberlappung bewirkt die Beseitigung einer Stoßstelle, an welcher die zu übertragenden Signale in herkömmlichen elektrischen Verbindern reflektiert wurden.
Die zur Vermeidung der Kontaktüberlappung erfindungsgemäß veränderte Form und Ausrichtung der die Kontaktierung bewirkenden Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders legen es nahe, die bisher verwendeten als Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse verwendeten Messer- und Federleisten durch an die veränderten Umstände angepaßte Kontaktierungsvorrichtungen zu ersetzen, denn die Messer- und Federleisten sind ja gerade für das zu vermeidende überlappende Kontaktieren ausgelegt.
Die in der vorstehenden Beschreibung beschriebene Ersetzung der Messer- und Federleisten durch Kontaktflecken schafft einerseits die Voraussetzungen für den optimalen Einsatz des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders, und hat darüber hinaus den erheblichen Vorteil, daß fortan die ebenfalls als Reflexionsquellen wirkenden Einpreßstellen der Messer- oder Federleisten entfallen können.
Die bei der Signalübertragung durch Reflexionen verursachten Störungen und/oder Verzerrungen können durch den beschriebenen elektrischen Verbinder also auf ein Minimum reduziert werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des vorstehend beschriebenen elektrischen Verbinders liegt darin, daß die Verbindungsvorrichtungen über die gesamte Strecke von der Rückwand-Leiterplatte bis zur Baugruppen-Leiterplatte in nach allen Seiten geschlossenen Kanälen geführt werden.
Verwendet man nun als Material für die Gehäuseteile des elektrischen Verbinders, d.h. für Böden, Mittelstücke und Deckel ein Metall oder metallbeschichtete Materialien oder Metall enthaltende Materialien wie beispielsweise metallisierte Kunststoffe, d.h. Kunststoffe mit Metalleinlagerungen, und verbindet man diese - wie geschehen - mit Masse, so werden die Verbindungsvorrichtungen 15 ähnlich wie bei einer Koaxial-Leitung in abgeschirmten Tunneln geführt.
Durch diese Maßnahmen werden bei der Signalübertragung durch Nebensprechen verursachte Störungen und/oder Verzerrungen auf ein Minimum reduziert.
Die Führung der Verbindungsvorrichtungen in Kanälen mit geerdetes Metall enthaltenden Wänden eröffnet darüber hinaus eine einfache Möglichkeit, auf die Impedanz des elektrischen Verbinders Einfluß zu nehmen.
Ein vorgegebener Impedanzwert kann nämlich auf einfache Weise dadurch eingestellt werden, daß ein genauer Abstand zwischen der Verbindungsvorrichtung und mindestens einer Seitenwand des Kanals eingestellt wird.
An Stellen, wo die elastisch ausgebildete Verbindungsvorrichtungen im Verbindungszustand aus ihrer Ruhelage ausgelenkt sind, um die Kontaktierung mittels einer auf die Kontaktflächen wirkenden Andruckkraft sicher und zuverlässig zu gestalten, ist hier jedoch darauf zu achten, daß sich die Verbindungsvorrichtung dabei in einer Ebene bewegt, die parallel zur impedanzbestimmenden Wand verläuft.
Die Einhaltung des gewünschten Abstandes zur impedanzbestimmenden Wand des jeweiligen Kanals ist durch eine entsprechende Ausbildung des Verlaufs des Kanals und/oder durch eine entsprechende Ausbildung und Positionierung der die Verbindungseinrichtungen in den Kanälen fixierenden Führungsnasen und/oder Halterungen realisierbar.
Beachtet man dies, so werden bei der Signalübertragung durch eine ungeeignete Impedanz oder Impedanzschwankungen verursachte Störungen und/oder Verzerrungen auf ein Minimum reduziert.
Die durch die vorliegende Erfindung erzielte Reduzierung von Störungen und/oder Verzerrungen bei der Signalübertragung geht nicht zu Lasten der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Verbindung. Das durch die elastische Federkraft der Verbindungsvorrichtung des elektrischen Verbinders bewirkte frontale Aneinanderpressen der zu kontaktierenden Kontaktflächen sorgt für Verbindungseigenschaften, die denen von herkömmlichen Verbindern in nichts nachstehen.
Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen ermöglichen sowohl einzeln als auch in Kombination, die in herkömmlichen elektrischen Verbindern bei der Signalübertragung auftretenden Störungen und/oder Verzerrungen auf äußerst einfache Weise auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines ganz konkreten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es sind jedoch viele Modifikationen denkbar, die dieses Ausführungsbeispiel vorteilhaft weiterzubilden vermögen.
Einige davon sollen im folgenden abschließend noch kurz erläutert werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden die Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders und der Baugruppen-Leiterplatte durch Verlöten kontaktiert. Anstelle des Verlötens kann jedoch eine im wesentlichen der Verbindung zwischen dem elektrischen Verbinder und der Rückwand-Leiterplatte entsprechende Verbindung zum Einsatz kommen.
Zu diesem Zweck müßte vorgesehen werden, die Verbindungsvorrichtung des elektrischen Verbinders auch auf der der Baugruppen-Leiterplatte zugewandten Seite als federndes Element auszubilden, welches bei Einbringen des elektrischen Verbinders in den Verbindungszustand aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird und im Verbindungszustand eine Andruckkraft auf die Kontaktierungsstelle der Baugruppen-Leiterplatte ausübt.
Zur Erläuterung dessen wird nun auf die Figur 4 Bezug genommen.
Die Figur 4 zeigt eine der Figur 1 entsprechende Ansicht, wobei jedoch nur der in Rede stehende abgewandelte Kontaktierungsbereich zwischen dem elektrischen Verbinder und der Baugruppen-Leiterplatte dargestellt ist.
Die Figur 4 zeigt den Verbindungszustand zwischen dem elektrischen Verbinder 1 und der Baugruppen-Leiterplatte 3. In diesem Zustand ist die Verbindungsvorrichtung aus der in der Figur durch gestrichelte Linien angedeuteten Ruhestellung ausgelenkt und übt auf die Baugruppen-Leiterplatte ein Andruckkraft aus.
In der Ruhestellung ragt die Verbindungsvorrichtung 15 aus der der Baugruppen-Leiterplatte 3 zugewandten Oberfläche des elektrischen Verbinders heraus. Beim Verbinden wird die Verbindungsvorrichtung 15 gegen dessen Federkraft in den Kanal 14 zurückgedrückt.
Die dabei relativ zu den Wänden des Kanals erfolgende Bewegung der Verbindungsvorrichtung ist vorteilhafter Weise so ausgelegt, daß der Abstand zwischen der Verbindungsvorrichtung 15 und der impedanzbestimmenden Wand des Kanals hierbei konstant bleibt.
Dies ist in den Figuren 5A und 5B veranschaulicht.
Die Figuren 5A und 5B sind aus Richtung der in der Figur 4 gezeigten Pfeile gesehene Schnittansichten. des elektrischen Verbinders.
Die Figur 5A zeigt den elektrischen Verbinder im mit der Baugruppen-Leiterplatte nicht verbundenen Zustand. Die Figur 5B zeigt den elektrischen Verbinder im mit der Baugruppen-Leiterplatte verbundenen Zustand.
Wie aus den Figuren 5A und 5B ersichtlich ist, nimmt die Verbindungseinrichtung 15 in den jeweiligen Zuständen unterschiedliche Positionen innerhalb des Kanals ein.
Diese unterschiedlichen Positionen sind jedoch so gewählt, daß der Abstand der Verbindungsvorrichtung 15 von der impedanzbestimmenden Wand des Kanals, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel die gemäß den Figuren 5A und 5B linke Wand des Kanals ist, beim Wechsel der Positionen der Verbindungsvorrichtung innerhalb des Kanals konstant (im gezeigten Ausführungsbeispiel konstant gleich v) bleibt.
Eine derartige definierte Bewegung der Verbindungsvorrichtung innerhalb des Kanals hat den Vorteil, daß selbst dann, wenn die Verbindungsvorrichtung infolge nicht exakt identisch verarbeiteter Kontaktierungsvorrichtungen beim Einbringen in den Verbindungszustand innerhalb des Kanals unterschiedlich weit verschoben wird, stets für alle Verbindungsvorrichtungen exakt die gewünschte Impedanz erhalten werden kann. Darüber hinaus kann äußerst einfach und bereits vor dem Einbau ein gewünschter Impedanzwert des elektrischen Verbinders eingestellt werden.
Die bisherigen Ausführungsformen des elektrischen Steckers bezogen sich stets auf die Übertragung asymmetrischer Signale, d.h. auf die Übertragung der Signale über einen Innenleiter in Form der Verbindungsvorrichtung und einen Außenleiter in Form der elektrisch leitenden Kanalwände.
Der erfindungsgemäße elektrische Verbinder kann jedoch auch zur Übertragung symmetrischer Signale ausgelegt sein. In diesem Fall wären pro Kanal zwei parallele Innenleiter in Form von zwei parallel laufenden Verbindungsvorrichtungen vorzusehen.
Das Vorsehen von zwei im Kanal parallel laufenden Verbindungsvorrichtungen erfordert eine veränderte Einstellung und Einhaltung des Impedanzwertes. Dieser ergibt sich in diesem Fall aus dem Abstand zwischen den beiden Verbindungsvorrichtungen und den Abständen zwischen den Leitern und den Kanalwänden.
Sämtliche zur Einstellung und Beibehaltung der Impedanz gemachten Ausführungen gelten unabhängig von der Wahl der Kontaktierung für alle Ausführungsformen, bei denen eine Verbindungsvorrichtung in einem eine freie Positionierung derselben erlaubenden Kanal geführt wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung betrifft die Modifikation der Verbindung des elektrischen Verbinders mit Masse.
Anstelle der Verbindung des Gehäuses mit dem in der Figur 1 gezeigten, als Masseanschluß dienenden Kontaktflecks 21b kann eine zwischen den zu kontaktierenden Punkte oder Flächen eingefügter Kontaktstreifen gemäß den Figuren 6A bis 6C zum Einsatz kommen.
Die Figuren 6A und 6B zeigen verschiedene Ausführungsformen des Kontaktstreifens im Ruhezustand bzw. im verbindungsfreien Zustand, wohingegen die Figur 6C den in der Figur 6B gezeigten Kontaktstreifen in einem zwischen zwei zu kontaktierenden Flächen eingespannten Zustand zeigt.
Den Ausführungsformen des Kontaktstreifens gemäß den Figuren 6A und 6B ist gemeinsam, daß sie in hoher Dichte wellenartige Verformungen mit federnden Eigenschaften aufweisen, welche im zusammengepreßten Zustand das Bestreben haben, wieder in ihre Ruhestellung zurückzukehren.
Wie insbesondere aus der Figuren 6C ersichtlich ist, ergibt sich beim Zusammendrücken des Kontaktstreifens zwischen den zu kontaktierenden Flächen eine Vielzahl von elastisch angedrückten Kontaktpunkten, welche eine gute und zuverlässige Kontaktierung ermöglichen.
Sieht man den Kontaktstreifen so vor, daß dieser jeden der Kanäle ringförmig umgibt, so wird damit die Erzeugung von Nebensprechen an dieser Stelle verhindert, und die bei der Signalübertragung auftretenden Störungen und/oder Verzerrungen lassen sich mithin noch weiter reduzieren.
Eine weitere Abwandlung der Erfindung betrifft die Erzeugung der die zu kontaktierenden Kontaktflächen im Verbindungszustand jeweils aufeinanderpressenden Kraft.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde stets davon ausgegangen, daß diese Kraft von den jeweiligen Verbindungsvorrichtungen selbst erzeugt wird.
Stattdessen oder ergänzend hierzu kann jedoch auch vorgesehen werden, die Kraft von den jeweiligen Kontaktierungsvorrichtungen der externen Anschlüsse oder durch an beliebiger Stelle angeordnete Hilselemente aufzubringen.
Der beschriebene elektrische Verbinder ist aufgrund der weitestgehenden Eliminierung der durch Reflexionen, Nebensprechen, und Dämpfung verursachten Störungen und/oder Verzerrungen voll HF-tauglich und dennoch äußerst einfach und billig herstell- und montierbar.

Claims (14)

  1. Elektrischer Verbinder (1) mit
    Kontaktierungsvorrichtungen zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit Kontaktierungsvorrichtungen (21a,21b,31) externer Anschlüsse, wobei
    an den Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) vorgesehene Kontaktflächen eine eine im wesentlichen überlappungsfreie Verbindung mit Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der externen Anschlüsse ermöglichende Gestalt aufweisen und
    zum elektrischen Verbinden von einander zugeordneten Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) Verbindungsvorrichtungen (15). vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtungen (15) in Kanälen (14) geführt sind, die im Verbindungszustand des elektrischen Verbinders (1) von Kontaktierungsvorrichtung zu Kontaktierungsvorrichtung durchgehend verlaufen und
    die Wände der Kanäle (14) aus Metall enthaltendem Material gebildet sind.
  2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Leiterplattenverbinder zum elektrischen Verbinden einer ersten und einer zweiten Leiterplatte (2, 3) ausgebildet ist.
  3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß dieser derart ausgebildet ist, daß er im wesentlichen senkrecht auf die Oberseite oder die Unterseite der ersten und/oder der zweiten Leiterplatte (2, 3) aufsteckbar ist.
  4. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß dieser derart ausgebildet ist, daß er im wesentlichen parallel zur Oberseite und/oder zur Unterseite der ersten und/oder der zweiten Leiterplatte (2, 3) auf dieselben aufsteckbar ist.
  5. Elektrischer Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) eine Gestalt aufweisen, deren Ausdehnung in einer ersten Richtung größer ist als deren Ausdehnung in einer zweiten Richtung, wobei die erste Richtung eine zur im Kontaktflächenbereich und dessen Umgebung vorherrschenden Stromflußrichtung senkrechte Richtung ist, und wobei die zweite Richtung eine zur im Kontaktflächenbereich und dessen Umgebung vorherrschenden Stromflußrichtung parallele Richtung ist.
  6. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) eine eine großflächige Kontaktierung ermöglichende Gestalt in Form eines im wesentlichen ebenen oder gekrümmten Flächenabschnittes aufweisen.
  7. Elektrischer Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) mit elastischen Elementen in Verbindung stehen, welche im Verbindungszustand aus ihrer Ruhelage ausgelenkt sind und somit die Ausübung einer Andruckkraft der Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders auf die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der externen Anschlüsse bewirken.
  8. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die von jeder Kontaktfläche der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) ausgeübte Andruckkraft eine die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtung (21a, 21b, 31) des jeweils zugeordneten externen Anschlusses vom elektrischen Verbinder wegdrückende Kraft ist.
  9. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkraft jeder Kontaktfläche der Kontaktierungsvorrichtungen des elektrischen Verbinders (1) eine die Kontaktflächen der Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der zugeordneten externen Anschlüsse vom elektrischen Verbinder (1) in die im wesentlichen selbe Richtung wegdrückende Kraft ist.
  10. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsvorrichtungen (21a, 21b, 31) der externen Anschlüsse im wesentlichen ebene Kontaktflecken auf der Oberfläche der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (2, 3) sind.
  11. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kanäle (14) elektrisch mit Masse verbunden sind.
  12. Elektrischer Verbinder nach einem Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß Führungsnasen (16a, 16b) vorgesehen sind, durch die entsprechende Abschnitte der Verbindungsvorrichtungen (15) in den Kanälen (14) verschiebbar fixiert sind.
  13. Elektrischer Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß Halterungen (17) vorgesehen sind, durch die entsprechende Abschnitte der Verbindungsvorrichtungen (15) in den Kanälen (14) starr fixiert sind.
  14. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtungen (15) in den Kanälen (14) so fixiert sind, daß bei der beim Einbringen des elektrischen Verbinders (1) in den Verbindungszustand stattfindenden Bewegung der Verbindungsvorrichtung (15) deren Abstand zu einer impedanzbestimmenden Wand des Kanals (14) konstant gehalten wird.
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