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DE102005033915A1 - Koaxialer Verbinder - Google Patents

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DE102005033915A1
DE102005033915A1 DE102005033915A DE102005033915A DE102005033915A1 DE 102005033915 A1 DE102005033915 A1 DE 102005033915A1 DE 102005033915 A DE102005033915 A DE 102005033915A DE 102005033915 A DE102005033915 A DE 102005033915A DE 102005033915 A1 DE102005033915 A1 DE 102005033915A1
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coaxial connector
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Patrick Duquerroy
Lieven Decrock
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TE Connectivity Germany GmbH
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Tyco Electronics Belgium EC BVBA
Tyco Electronics AMP GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen koaxialen Verbinder (100) zum Verbinden einer ersten Platine (1) mit einer zweiten Platine (2), der einen Innenleiter (3), einen Außenleiter (4) und ein Dielektrikum (5) aufweist. Um einen gattungsgemäßen Verbinder (100) der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Abstand zwischen zwei miteinander zu verbindenden Platinen (1, 2) reduziert werden kann, sind der Innenleiter (3), der Außenleiter (4) und das Dielektrikum (5) komprimierbar.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen koaxialen Verbinder zum Verbinden einer ersten Platine mit einer zweiten Platine, der einen Innenleiter, einen Außenleiter und ein Dielektrikum aufweist.
  • Portable elektronische Geräte, wie z.B. Mobilfunktelefone, werden immer anspruchsvolleren Miniaturisierungserfordernissen ausgesetzt. Heutzutage bieten portable elektronische Geräte immer mehr Funktionalität mit einer immer kleineren Bauform. Die Miniaturisierung von portablen elektronischen Geräten führt dazu, elektronische Bauelemente kleiner zu gestalten, und den Platz auf den diese elektronische Bauelemente aufnehmenden Platinen effizienter zu nutzen. Deshalb ist es entscheidend, Platinen mit elektronischen Bauelementen platzsparend auszulegen, aber auch den Abstand zwischen mit elektronischen Bauelementen versehenen Platinen so gering wie möglich zu halten.
  • In Mobilfunktelefonen werden Hochfrequenzsignale zwischen mit elektronischen Bauelementen versehenen Platinen übertragen. Die Übertragung solcher Hochfrequenzsignale wird üblicherweise durch einen koaxialen Hochfrequenzverbinder übernommen. Ein solcher koaxialer Verbinder stellt die Verbindung zwischen zwei Platinen her und wird aus diesem Grund auch manchmal als "Board-to-Board Connector" bezeichnet. Ein solcher Verbinder soll elektrische Hochfrequenzsignale zwischen zwei Platinen mit so wenig Interferenzen wie möglich übertragen. Idealerweise weist ein solcher koaxialer Verbinder, der zwei Platinen miteinander verbindet, eine gute elektrische Charakteristik bei hohen Frequenzen und gleichzeitig eine kleine Bauweise auf, um das Auslegen von immer kleineren portablen elektronischen Geräten zu ermöglichen.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen koaxialen Verbinder zum Verbinden von zwei Platinen eines elektronischen Geräts miteinander der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Abstand zwischen den zwei Platinen reduziert und gleichzeitig eine möglichst robuste und störsichere elektrische Verbindung gewährleistet werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen koaxialen Verbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, den Innenleiter, den Außenleiter und das Dielektrikum eines gattungsgemäßen koaxialen Verbinders komprimierbar zu gestalten. So kann der Abstand zwischen zwei Platinen flexibel gestaltet und insbesondere wesentlich reduziert werden. Durch den komprimierten Zustand nach dem Einbau ist auch eine besonders robuste und rüttelfeste elektrische Verbindung gewährleistet. Außerdem weist der erfindungsgemäße koaxiale Verbinder eine besonders gute thermische Ausdehnbarkeit.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders bestehen der Innenleiter, der Außenleiter und das Dielektrikum aus elastischem Material, vorzugsweise Elastomer. So kann ein besonders leicht komprimierbarer koaxialer Verbinder gebildet werden. Darüber hinaus, wenn der Innenleiter und der Außenleiter aus elektrisch leitendem Elastomer und das Dielektrikum aus isolierendem Elastomer bestehen, kann ein koaxialer Verbinder gebildet werden, dessen Innenleiter und Außenleiter eine gute Leitfähigkeit aufweisen. So wird auch ein elastischer Kontakt zwischen dem koaxialen Verbinder und sowohl der ersten als auch der zweiten Platine erreicht.
  • Sieht man den Innenleiter, den Außenleiter und das Dielektrikum als einen einteiligen elastischen Block, vorzugsweise aus Elastomer, vor, wobei der einteilige elastische Block mindestens eine von dem Innenleiter isolierte Außenschicht aufweist, kann ein koaxialer Verbinder mit besonders geringen Abmessungen gebildet werden. Darüber hinaus kann die Herstellung des koaxialen Verbinders vereinfacht werden, da die Anzahl der bildenden Elemente des koaxialen Verbinders reduziert werden kann.
  • Wenn der einteilige elastische Block im Wesentlichen quaderförmig ist und mindestens zwei elektrisch leitende Platten umfasst, die an zwei Seitenflächen des einteiligen elastischen Blocks angeordnet sind, wobei die mindestens zwei elektrisch leitenden Platten in einer montierten Position die erste Platine mit der zweiten Platine verbinden, kann auf einfache Weise eine elektrische Verbindung durch den Außenleiter zwischen den zwei Platinen erreicht werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, das Dielektrikum zwischen den mindestens zwei elektrisch leitenden Platten anzuordnen, wobei der Innenleiter das Dielektrikum durchdringt und in einer montierten Position die erste Platine mit der zweiten Platine verbindet. So ist die elektrische Verbindung der zwei Platinen durch den Außenleiter getrennt von der elektrischen Verbindung der zwei Platinen durch den Innenleiter.
  • Wenn der koaxiale Verbinder einen Hohlleiter umfasst, der den einteiligen elastischen Block umschließt und mit dem einteiligen elastischen Block verbunden ist, kann der einteilige elastische Block auf der ersten Platine positioniert und befestigt werden.
  • Darüber hinaus ist der Hohlleiter so ausgebildet, dass er auf die erste Platine lötbar ist, so dass ein fester Kontakt zwischen der ersten Platine und dem koaxialen Verbinder garantiert werden kann. Den koaxialen Verbinder mit einem Hohlleiter vorzusehen, ist besonders vorteilhaft, wenn der einteilige elastische Block aus einem elastischen Material besteht, vorzugsweise Elastomer, das kein lötbares Material ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des koaxialen Verbinders weist der Hohlleiter eine konusförmige Innenfläche zum Einführen des einteiligen elastischen Blocks auf. So kann der einteilige elastische Block sehr leicht in den Hohlleiter eingeführt werden, vorzugsweise durch Einpressen.
  • Wenn der Hohlleiter mit einer Hülse, die auf der zweiten Platine montiert ist, verbindbar ist, insbesondere, wenn der Hohlleiter mindestens eine Rastausnehmung aufweist, die mit mindestens einem Rastvorsprung verrastbar ist, der auf der Hülse angeordnet ist, kann die zweite Platine präzise mit Bezug auf die erste Platine positioniert werden.
  • Darüber hinaus, wenn der Hohlleiter mit einem Kabelstecker verbindbar ist, insbesondere, wenn der Hohlleiter mindestens eine Rastausnehmung aufweist, die mit mindestens einem Rastvorsprung verrastbar ist, der auf dem Kabelstecker angeordnet ist, kann ein Messgerät auf einfache Weise über den Kabelstecker mit der ersten Platine verbunden werden.
    •
  • Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Einzelheiten des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen koaxialen Verbinder;
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines Schnittes des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders;
  • 3 eine perspektivische Darstellung eines elastischen Blocks gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Der erfindungsgemäße koaxiale Verbinder 100 zum Verbinden einer ersten Platine 1 mit einer zweiten Platine 2 weist, wie aus der 1 ersichtlich, einen einteiligen elastischen Block 20, der vorzugsweise aus Elastomer besteht, auf. Zwei elektrisch leitende Platten 4a, 4b sind an zwei Seitenflächen des einteiligen elastischen Blocks 20 angeordnet. Diese zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b bestehen vorzugsweise aus elektrisch leitendem Elastomer, sodass sie sowohl komprimierbar als auch leitfähig sind. In einer montierten Position des koaxialen Verbinders 100 verbinden die zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b die erste Platine 1 mit der zweiten Platine 2 elektrisch. Die zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b dienen als Außenleiter des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders 100 und bilden einen komprimierbaren Außenleiter 4a, 4b.
  • Zwischen den zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b ist ein Dielektrikum 5 vorgesehen, das aus elastischem Material besteht, vorzugsweise Elastomer. Das Dielektrikum 5 besteht aus isolierendem Elastomer, im Gegensatz zu den zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b, die vorzugsweise aus elektrisch leitendem Elastomer bestehen. Ein Innenleiter 3, der vorzugsweise aus elektrisch leitendem Elastomer besteht, durchdringt das Dielektrikum 5 von einer Seitenfläche des einteiligen elastischen Blocks 20 zu einer gegenüber liegenden Seitenfläche des einteiligen elastischen Blocks 20, wobei eine Längsachse des Innenleiters 3 im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b verläuft.
  • Der koaxiale Verbinder 100 weist darüber hinaus einen Hohlleiter 6, der auf die erste Platine 1 lötbar ist, auf. Der Hohlleiter 6 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist eine konusförmige Innenfläche auf. Auf der unteren, der ersten Platine 1 zugewandten Seite des Hohlleiters 6 sind Lötfüße 10 vorgesehen, die auf die erste Platine 1 lötbar sind. Andere Ausgestaltungen der Verbindung zwischen dem Hohlleiter 6 und der ersten Platine 1 sind aber auch möglich, insbesondere kann der Hohlleiter 6 auch Positionierfüße aufweisen, die angepasst sind, in entsprechende Öffnungen der ersten Platine 1 eingeführt zu werden, bevor sie gelötet werden.
  • Obwohl der in den 1 und 2 gezeigte Hohlleiter 6 in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ringförmig dargestellt wird, sind andere Ausgestaltungen selbstverständlich möglich, wie beispielsweise eine quaderförmige Ausgestaltung. Darüber hinaus kann der Hohlleiter 6 ohne Lötfüße vorgesehen und direkt auf die erste Platine 1 gelötet werden.
  • Der einteilige elastische Block 20 ist im Wesentlichen in Form eines quaderförmigen elastischen Blocks vorgesehen, der in den Hohlleiter 6 eingeführt werden kann. Der einteilige elastische Block 20 ist in dem Hohlleiter 6 so angeordnet, dass der Innenleiter 3 in einer montierten Position des koaxialen Verbinders 100 die erste Platine 1 mit der zweiten Platine 2 elektrisch verbindet.
  • Obwohl der einteilige elastische Block 20 in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als aus Elastomer, beispielsweise Silicon, bestehend beschrieben wird, kann selbstverständlich der einteilige elastische Block 20 aus anderen elastischen Materialien, wie Federn oder dergleichen bestehen, vorausgesetzt, dass diese Materialien es ermöglichen, einen elastischen Block herzustellen, sodass ein komprimierbarer koaxialer Verbinder gebildet wird.
  • Darüber hinaus kann der elastische Block 20 nicht nur in Form eines im Wesentlichen quaderförmigen Blocks hergestellt werden, sondern auch beispielsweise in Form eines Zylinders oder einer Kugel. Bei einer solchen kugelförmigen Ausgestaltung des einteiligen elastischen Blocks wird eine von dem Innenleiter isolierte Außenschicht vorgesehen, die auf zwei gegenüber liegenden Seitenflächen des kugelförmigen Blocks oder um den vollständigen Umfang des kugelförmigen Blocks angeordnet ist.
  • Bei einer quaderförmigen Ausgestaltung des einteiligen elastischen Blocks 20 können nicht nur zwei elektrisch leitende Platten an zwei Seitenflächen des Blocks angeordnet, sondern auch beispielsweise vier elektrisch leitende Platten an vier aufeinander folgenden Seitenflächen des Blocks vorgesehen werden, sodass der elastische Block um seinen vollständigen Umfang eine elektrisch leitende Außenschicht aufweist, die darüber hinaus von dem Innenleiter isoliert ist.
  • Der Hohlleiter 6 des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders 100 weist eine Rastausnehmung 8, die sich um den vollständigen Umfang des Hohlleiters 6 erstreckt, auf. Die Rastausnehmung 8 ist mit einem Rastvorsprung 9 verrastbar, der auf einer Hülse 7 angeordnet ist, die auf der zweiten Platine 2 montiert ist. Vorzugsweise ist die Hülse 7 in Form eines Hohlleiters vorgesehen, der Lötfüße 11 aufweist, die auf der zweiten Platine 2 gelötet sind. Die Hülse 7 der zweiten Platine 2 dient als Positionierhilfe, um die zweite Platine 2 mit der ersten Platine 1 präzise zu verbinden.
  • Obwohl die Rastausnehmung 8 des Hohlleiters 6 als sich um den vollständigen Umfang des Hohlleiters 6 erstreckend beschrieben wird, kann sich die Rastausnehmung selbstverständlich um einen Anteil des vollständigen Umfangs erstrecken oder an einer bestimmten Stelle um den Umfang des Hohlleiters angeordnet sein. Es können auch mehrere Rastausnehmungen am Hohlleiter vorgesehen werden, die mit entsprechenden Rastvorsprüngen der auf der zweiten Platine montierten Hülse verrastbar sind.
  • Die auf der zweiten Platine 2 vorgesehene Hülse 7, die mit dem Hohlleiter 6 des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders 100 verrastbar ist, dient als Positionierhilfe und ist nicht notwendig, um die mechanische und elektrische Verbindung zwischen den zwei Platinen 1, 2 herzustellen.
  • Die Rastausnehmung des Hohlleiters 6 kann auch mit einem Rastvorsprung eines externen Kabelsteckers verrastet werden. Die Rastausnehmung dient als Befestigungselement für den externen koaxialen Test-Connector, der an einem Messgerät angeschlossen und mit dem erfindungsgemäßen koaxialen Verbinder zu Testzwecken verbunden ist.
  • Aus der 2 ist ein Schnitt des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders 100 ersichtlich. Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des einteiligen elastischen Blocks 20 gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt eine quaderförmige Ausgestaltung des einteiligen elastischen Blocks 20.
  • Im Folgenden wird die Montage eines erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders 100 auf die erste Platine 1 und die Verbindung der ersten Platine 1 mit der zweiten Platine 2 näher erläutert.
  • Der einteilige elastische Block 20 wird zunächst in den Hohlleiter 6 eingeführt. Dabei hilft die konusförmige Innenfläche des Hohlleiters 6, den elastischen Block 20 in den Hohlleiter 6 einzuführen. Durch Einpressen des elastischen Blocks 20 verformt sich die Außenfläche des Blocks 20 an einem Ende der konusförmigen Innenfläche des Hohlleiters 6, sodass die Außenfläche des elastischen Blocks 20 sich an die Form der Innenfläche des Hohlleiters 6 anpasst. Diese Verformung der Außenfläche des einteiligen elastischen Blocks 20 ist nicht aus den 1 bis 3 ersichtlich.
  • Nachdem der einteilige elastische Block 20 in den Hohlleiter 6 eingeführt wurde, wird der Hohlleiter 6 des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders 100 auf die erste Platine 1 montiert, vorzugsweise werden die Lötfüße 10 des Hohlleiters 6 auf die erste Platine 1 gelötet. Danach wird eine vorzugsweise mit einer Hülse 7 versehene zweite Platine 2 auf die obere, aus dem Hohlleiter 6 herausragende Fläche des einteiligen elastischen Blocks 20 gedrückt. So wird der elastische Block 20 noch weiter in den Hohlleiter 6 eingepresst, bis sowohl der Innenleiter 3 als auch die zwei elektrisch leitenden Platten 4a, 4b die erste Platine 1 mit der zweiten Platine 2 verbinden. Somit wird die mechanische und elektrische Verbindung der zwei Platinen 1, 2 hergestellt. Die auf der zweiten Platine 2 versehene Hülse 7 hilft dabei, die zweite Platine 2 mit der ersten Platine 1 präzise zu verbinden.
  • Der koaxiale Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, zwei Platinen eines elektronischen Geräts, die mit einem sehr kleinen Abstand beabstandet sind, elektrisch zu verbinden, indem der Innenleiter, Außenleiter und das Dielektrikum des erfindungsgemäßen koaxialen Verbinders komprimierbar gestaltet sind. Darüber hinaus weist ein elektronisches portables Gerät, in dem zwei Platinen durch den erfindungsgemäßen koaxialen Verbinder miteinander verbunden sind, nicht nur den Vorteil auf, dass es besonders platzsparend ist, sondern auch, dass es durch diese flexible Verbindung zwischen den zwei Platinen besonders schockbeständig ist. Außerdem weist diese Verbindung eine besonders gute thermische Ausdehnbarkeit.

Claims (18)

  1. Koaxialer Verbinder (100) zum Verbinden einer ersten Platine (1) mit einer zweiten Platine (2), der folgendes aufweist: einen Innenleiter (3), einen Außenleiter (4a, 4b), und ein Dielektrikum (5), wobei der Innenleiter (3), der Außenleiter (4a, 4b) und das Dielektrikum (5) komprimierbar sind.
  2. Koaxialer Verbinder (100) nach Anspruch 1, wobei der Innenleiter (3), der Außenleiter (4a, 4b) und das Dielektrikum (5) aus elastischem Material bestehen, vorzugsweise Elastomer.
  3. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Innenleiter (3) und der Außenleiter (4a, 4b) aus elektrisch leitendem Elastomer und das Dielektrikum (5) aus isolierendem Elastomer bestehen.
  4. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenleiter (3), der Außenleiter (4a, 4b) und das Dielektrikum (5) als ein einteiliger elastischer Block (20), vorzugsweise aus Elastomer, ausgebildet sind.
  5. Koaxialer Verbinder (100) nach Anspruch 4, wobei der einteilige elastische Block (20) mindestens eine von dem Innenleiter (3) isolierte Außenschicht (4a, 4b) aufweist.
  6. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der einteilige elastische Block (20) im Wesentlichen quaderförmig ist.
  7. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der einteilige elastische Block (20) mindestens zwei elektrisch leitende Platten (4a, 4b) umfasst, die an zwei Seitenflächen des einteiligen elastischen Blocks (20) angeordnet sind.
  8. Koaxialer Verbinder (100) nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei elektrisch leitenden Platten (4a, 4b) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  9. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die mindestens zwei elektrisch leitenden Platten (4a, 4b) angepasst sind, in einer montierten Position die erste Platine (1) mit der zweiten Platine (2) zu verbinden.
  10. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Dielektrikum (5) zwischen den mindestens zwei elektrisch leitenden Platten (4a, 4b) angeordnet ist.
  11. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Innenleiter (3) das Dielektrikum (5) durchdringt und angepasst ist, in einer montierten Position die erste Platine (1) mit der zweiten Platine (2) zu verbinden.
  12. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, der einen Hohlleiter (6) umfasst, der den einteiligen elastischen Block (20) umschließt und mit dem einteiligen elastischen Block (20) elektrisch leitend verbunden ist.
  13. Koaxialer Verbinder (100) nach Anspruch 12, wobei der Hohlleiter (6) auf die erste Platine (1) lötbar ist.
  14. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei der Hohlleiter (6) eine konusförmige Innenfläche zum Einführen des einteiligen elastischen Blocks (20) aufweist.
  15. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Hohlleiter (6) mit einer Hülse (7), die auf der zweiten Platine (2) montiert ist, verbindbar ist.
  16. Koaxialer Verbinder (100) nach Anspruch 15, wobei der Hohlleiter (6) mindestens eine Rastausnehmung (8) aufweist, die mit mindestens einem Rastvorsprung (9) verrastbar ist, der auf der Hülse (7) angeordnet ist.
  17. Koaxialer Verbinder (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der Hohlleiter (6) mit einem Kabelstecker verbindbar ist.
  18. Koaxialer Verbinder (100) nach Anspruch 17, wobei der Hohlleiter (6) mindestens eine Rastausnehmung (8) aufweist, die mit mindestens einem Rastvorsprung verrastbar ist, der auf dem Kabelstecker angeordnet ist.
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