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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplattenverbinderbaugruppe zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Leiterplatte die voneinander beabstandet sind, einen Steckverbinder, insbesondere einen Steckverbinder für eine solche Leiterplattenverbinderbaugruppe, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckverbinders gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der Hochfrequenztechnik werden häufig Verbinder von Leiterplatte zu Leiterplatte eingesetzt, um verschiedene Hochfrequenzbaugruppen, wie z. B. gedruckte Schaltungen (PCBs), die Hochfrequenzschaltungen tragen, miteinander zu verbinden. In einer typischen Anordnung sind die Leiterplatten parallel mit einem Abstand von 5 mm bis 20 mm zueinander angeordnet, wobei zwischen ihnen eine Reihe von galvanischen Hochfrequenzverbindungen bestehen.
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US20190036240A1 offenbart beispielsweise eine Leiterplattenverbinderbaugruppe mit einem koaxialen Steckverbinder und mindestens eine Steckerbuchse. Der Koaxialverbinder besteht aus einem elektrisch leitenden Innenleiter, einem elektrisch leitenden Außenleiter, der in einem Abstand um den Innenleiter angeordnet ist, und einer Hülse aus einem isolierenden Kunststoff. Dieser Koaxialverbinder ist aus einem Stück gefertigt, rohrförmig und hat einen ringförmigen Querschnitt.
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Die in diesem Dokument beschriebene Steckerbuchse umfasst außerdem einen Federkäfig und eine Federspitze. Der Federkäfig ist koaxial um die Federspitze herum angeordnet und dazu geeignet, eine elektrische Verbindung mit dem Außenleiter herzustellen. Die Federspitze hingegen ist dazu geeignet, eine elektrische Verbindung mit dem Innenleiter herzustellen. Der Federkäfig umfasst mehrere elastische Federzungen, durch die Abschnitte des Federkäfigs vorgespannt und gegen den Außenleiter des Koaxialverbinders gedrückt werden.
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Dieser Stand der Technik hat den Vorteil, dass der Steckverbinder relativ einfach aufgebaut ist und am laufenden Meter hergestellt werden kann. Er kann daher auf eine gewünschte Länge zugeschnitten werden, je nach Bedarf für einen bestimmten Abstand von Leiterplatte zu Leiterplatte. Dies ermöglicht die Herstellung und Lieferung von Steckverbindern in verschiedenen Längen, je nach aktuellem Bedarf.
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Bei der Anwendung der oben genannten Baugruppe hat sich jedoch gezeigt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Steckverbinder und der Steckerbuchse unzuverlässig ist. Insbesondere dann, wenn der Steckverbinder gegenüber der Mittelachse der Steckerbuchse verkantet oder von dieser abweicht (die Mittelachse steht in der Regel senkrecht zu einer oder beiden Leiterplatten). Die Verbindung zwischen dem Federkäfig und dem Außenleiter wird dadurch zumindest teilweise um deren Umfang herum beeinträchtigt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beheben. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplattenverbinderbaugruppe der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Steckerbuchse zu versehen. Diese Steckerbuchse soll eine zuverlässigere elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Außenleiter des Steckverbinders und dem Federkäfig der Steckerbuchse ermöglichen, auch wenn letzterer gegenüber der Mittelachse der Steckerbuchse gekippt oder versetzt ist. Darüber hinaus soll die Verbinder-Baugruppe langlebig sein, d.h. viele Steckzyklen ermöglichen, und kostengünstig in der Herstellung sein.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Probleme werden durch eine Leiterplattenverbinderbaugruppe, einen Steckverbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckverbinders mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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In einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Leiterplattenverbinderbaugruppe zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Leiterplatte, die voneinander beabstandet sind. Die Leiterplattenverbinderbaugruppe umfasst eine erste Verbinderunterbaugruppe und eine zweite Verbinderunterbaugruppe, die in einem montierten Zustand durch einen Steckverbinder miteinander verbunden sind. Der Steckverbinder umfasst:
- a. einen Innenleiter und einen Außenleiter, die sich in Richtung einer Mittelachse A1 erstrecken; und
- b. einen Abstandshalter, der zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter angeordnet ist und diesen Innenleiter in Bezug auf den Außenleiter positioniert.
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Mindestens eine der ersten und/oder zweiten Verbinderunterbaugruppen umfasst einen Federkäfig in Form einer rohrförmigen Hülse, die eine Seitenwand mit mehreren Öffnungen aufweist. Jede Öffnung weist mindestens ein darin angeordnetes Federelement auf, das an einem proximalen Ende mit der rohrförmigen Hülse verbunden ist und sich an einem distalen Ende über eine Innenseite der rohrförmigen Hülse erstreckt und mindestens einen Kontaktbereich bildet. Im montierten Zustand steht der mindestens eine Kontaktbereich in elektrischem Kontakt mit dem Außenleiter des Steckverbinders.
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Die Anordnung des mindestens einen Federelementes in einer Öffnung der Seitenwand ermöglicht eine höhere Gestaltungsfreiheit hinsichtlich Position, Ausrichtung und Form des Federelementes. Dadurch kann eine zuverlässigere elektrische Verbindung zwischen dem Außenleiter des Steckverbinders und dem Federelement erreicht werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Steckverbinder gegenüber der Mittelachse A1 der jeweiligen Verbinderunterbaugruppe geneigt oder versetzt ist.
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Das mindestens eine Federelement kann zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende in der Draufsicht zumindest teilweise entlang einer Sekante der rohrförmigen Hülse angeordnet sein. Die Ausrichtung entlang einer Sekante ermöglicht es dem mindestens einen Federelement, sich in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse A1 der Verbinderunterbaugruppe auszulenken. Diese Art der Kontaktanordnung ermöglicht eine einfache geometrische Form des Steckverbinders. Der Steckverbinder kann mit nur geringen Verformungen oder sogar ohne Verformung verwendet werden. Eine axiale Erfassung kann mühelos realisiert werden.
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Das mindestens eine Federelement kann zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende entlang der Sekante gebogen werden, vorzugsweise mindestens zweimal. Diese Biegung des Federelements ermöglicht einen verbesserten Kontaktwinkel zwischen dem Federelement und dem Außenleiter des Steckverbinders. Leckströme werden dadurch weitgehend vermieden.
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Das mindestens eine Federelement kann zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende entlang der Sekante breiter werden. Dies hat einerseits den Vorteil, dass das Federelement an seinem proximalen Ende, wo es mit der rohrförmigen Hülse verbunden ist, relativ schmal ist, was zu einer hohen Flexibilität des Federelements in diesem Bereich führt. Andererseits ist das Federelement an seinem distalen Ende relativ breit und damit auch steif. Dadurch kann ein großer und steifer Kontaktbereich gebildet werden, der einen besseren Kontakt ermöglicht.
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In einer Öffnung können mindestens zwei Federelemente angeordnet sein, wobei die Kontaktbereiche der mindestens zwei Federelemente nebeneinander oder an gegenüberliegenden Enden der Öffnung angeordnet sind.
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Die rohrförmige Hülse kann mindestens ein erstes Band umfassen, das die Mittelachse A1 umschließt, wobei das mindestens eine Federelement über einen Zwischensteg mit dem mindestens einen Band verbunden ist. Dies bietet dem Federkäfig ein hohes Maß an struktureller Stabilität.
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Der Zwischensteg kann eine Erstreckung in einer Richtung parallel zur Mittelachse A1 aufweisen, ist vorzugsweise parallel zur Mittelachse A1 ausgerichtet und erstreckt sich optional oberhalb einer Außenfläche der rohrförmigen Hülse. Erstreckt sich der Zwischensteg über eine Außenfläche der rohrförmigen Hülse, so kann beim Einsetzen des Federelements in eine Verbinderunterbaugruppe, insbesondere in einen hohlen Außenkontakt einer Verbinderunterbaugruppe, eine Klemmung erreicht werden. Dies führt zu einer stabilen Befestigung des Federelements in der Verbinderunterbaugruppe. Darüber hinaus wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Federelement und dem Außenkontakt erreicht. Ein Wackelkontakt wird weitgehend vermieden.
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Die Leiterplattenverbinderbaugruppe kann ferner einen Außenkontakt, insbesondere einen tonnenförmigen Außenkontakt, aufweisen, in dem der Federkäfig angeordnet ist. Insbesondere wird der Federkäfig zwischen einer Innenwand des tonnenförmigen Außenkontakts eingeklemmt, wie im vorangehenden Absatz beschrieben.
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Der Zwischensteg kann sich vom ersten Band bis zu einem zweiten Band erstrecken und sich optional zwischen dem ersten und dem zweiten Band verjüngen. Dies macht den Federkäfig stabil gegen Verdrehung.
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Der mindestens eine Kontaktbereich kann linear oder punktförmig sein, vorzugsweise linear. Ein linienförmiger Kontaktbereich hat den Vorteil, dass der Steckverbinder ohne Krafteinwirkung in axialer Richtung zentriert und axial ausgerichtet werden kann, was sich positiv auf die elektrische Leistung auswirkt.
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Der mindestens eine Kontaktbereich kann mindestens eine Einlaufschräge entlang der Mittelachse A1 aufweisen. Dies erleichtert das Einführen des Steckverbinders in den Federkäfig, da so die Gefahr vermieden wird, dass der Steckverbinder in einem oder mehreren Federelementen hängen bleibt.
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Der mindestens eine Kontaktbereich kann eine Anordnung von mehreren Einlaufschrägen entlang der Mittelachse A1 umfassen. Die Einlässe können symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet sein.
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Der Federkäfig kann als Stanz- und Biegeteil hergestellt werden, das in Bezug auf die Mittelachse A1 gebogen wird. Das Stanzbiegeteil kann entlang einer Nahtstelle geschweißt oder verriegelt werden. Alternativ kann das Stanzbiegeteil auch an der Nahtstelle offen gelassen werden, wenn das Material eine ausreichende Dicke und damit Steifigkeit aufweist. Alle diese Möglichkeiten ermöglichen eine kostengünstige Massenproduktion solcher Federkäfige.
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Eine weitere Alternative ist die Herstellung des Federkäfigs im Spritzgussverfahren oder durch additive Fertigung, beispielsweise durch Lasersintern.
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Nach der Herstellung kann der Federkäfig einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die gewünschten elastischen Eigenschaften zu erzielen.
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Mindestens eine der ersten und/oder zweiten Verbinderunterbaugruppen kann einen Innenkontakt aufweisen. Der Innenkontakt kann ein Stanzteil aus einem Blech sein, das mindestens zwei Pressfinger umfasst. Im montierten Zustand können sich die mindestens zwei Pressfinger entlang der Mittelachse A1 in den Innenleiter erstrecken oder den Innenleiter umschließen. Alternativ kann der Innenkontakt ein gebogener Draht sein, der mindestens zwei Pressfinger aufweist, die sich im montierten Zustand entlang der Mittelachse A1 in den Innenleiter erstrecken oder den Innenleiter umschließen. Der Innenkontakt kann zwei, vorzugsweise genau zwei, Pressfinger umfassen, die entweder in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind oder aus einer zwischen den beiden Pressfingern liegenden Ebene heraus invers verdreht sind.
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Die erste Verbinderunterbaugruppe und/oder die zweite Verbinderunterbaugruppe kann ein Isolationselement umfassen, das eine Ausnehmung aufweist, in der der Innenkontakt angeordnet ist. Das Isolationselement isoliert den Innenkontakt elektrisch vom Federkäfig und richtet ihn zueinander aus, gegebenenfalls auch den Außenkontakt.
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Das Isolationselement kann mindestens eine Nase aufweisen, die sich in Bezug auf die Mittelachse A1 seitlich vom Isolationselement weg erstreckt. Die Nase kann im montierten Zustand in eine Ausnehmung des Außenleiters eingreifen. Auf diese Weise kann die Winkellage des Isolationselements im Außenleiter genau definiert werden. Da das Isolationselement eine Ausnehmung aufweist, in der der Innenleiter angeordnet ist, kann auch die Winkellage des Innenleiters zum Außenleiter definiert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung für die Montage der Verbinderunterbaugruppe auf einer Leiterplatte, insbesondere als oberflächenmontiertes Bauteil (SMD).
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In einer Leiterplattenverbinderbaugruppe der vorliegenden Erfindung kann der äußere Kontakt und/oder das Federelement der ersten Verbinderunterbaugruppe die gleiche Ausdehnung entlang der Mittelachse A1 aufweisen wie der äußere Kontakt und/oder das Federelement der zweiten Verbinderunterbaugruppe.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Steckverbinder mit der zweiten Verbinderunterbaugruppe in Bezug auf eine Bewegung entlang ihrer Mittelachse verriegelt ist, während der Steckverbinder sich frei entlang der Mittelachse der ersten Verbinderunterbaugruppe bewegen kann. Dabei kann der Außenkontakt und/oder das Federelement der ersten Verbinderunterbaugruppe auch eine größere Ausdehnung entlang der Mittelachse A1 aufweisen als der Außenkontakt und/oder das Federelement der zweiten Verbinderunterbaugruppe.
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In einer solchen Ausführungsform kann der Außenleiter des Steckverbinders eine Ausnehmung aufweisen, in die das Federelement, insbesondere das Federelement der zweiten Verbinderunterbaugruppe, im montierten Zustand eingreift. Dies ermöglicht eine Verriegelung des Steckverbinders in dem Federkäfig entlang der Mittelachse A1 im montierten Zustand. Eine solche Verriegelung kann vorteilhaft sein, wenn die Leiterplattenverbinderbaugruppe zerlegt wird. Insbesondere verbleibt der Steckverbinder in einer solchen Konfiguration bei der Verbinderunterbaugruppe, mit der er verriegelt ist. Insbesondere wenn zwei Leiterplatten mit mehreren Leiterplattenverbinderbaugruppen getrennt werden, kann dies für die Handhabung von Vorteil sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann am Außenleiter des Steckverbinders ein Kragen angeordnet sein, der sich radial vom Steckverbinder weg erstreckt, um im montierten Zustand mit der ersten Verbinderunterbaugruppe oder der zweiten Verbinderunterbaugruppe, insbesondere mit einem Federelement davon, in Eingriff zu kommen, um den Steckverbinder entlang der Mittelachse A1 zu sichern.
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In einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Steckverbinder, insbesondere einen Steckverbinder für eine Leiterplattenverbinderbaugruppe, wie oben beschrieben. Der Steckverbinder umfasst:
- a. einen Innenleiter und einen Außenleiter, die sich in Richtung einer Mittelachse A1 erstrecken; und
- b. einen Abstandshalter, der zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter angeordnet ist und den Innenleiter in Bezug auf den Außenleiter positioniert.
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Der Abstandshalter des Steckverbinders ist eine Schicht aus Isoliermaterial, die über den Innenleiter extrudiert ist.
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Ein solcher Steckverbinder hat den Vorteil, dass er relativ einfach aufgebaut ist und als Meterware hergestellt werden kann. So kann er auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden, wie sie für einen bestimmten Abstand von Platine zu Platine benötigt wird. Dies ermöglicht die Herstellung und Lieferung von Steckverbindern in unterschiedlichen Längen, je nach aktuellem Bedarf. In diesem Zusammenhang ermöglicht das Extrudieren des Abstandshalters als Isolierschicht auf den Innenleiter eine effiziente Herstellung des Steckverbinders. Außerdem hat das extrudierte Material gute Isolationseigenschaften.
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Der Innenleiter kann ein hohles Rohr oder ein zylindrischer Stift sein, der gegebenenfalls Einbuchtungen aufweist. Das hohle Rohr kann aus einem gebogenen Metallblech hergestellt werden, das entlang einer Nahtstelle zusammengeschweißt wird. Der zylindrische Stift kann durch ein Ziehverfahren hergestellt werden.
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Der Außenleiter kann rohrförmig sein und aus metallischem Material bestehen. Der Außenleiter kann durch einen Ziehvorgang auf den endgültigen Durchmesser gebracht werden.
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Die Leiterplattenverbinderbaugruppe, wie hierin oben beschrieben, kann einen Steckverbinder, wie derzeit beschrieben, umfassen.
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In einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders, insbesondere eines Steckverbinders wie oben beschrieben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines Innenleiters;
- - Extrudieren eines Abstandshalters in Form einer Schicht auf den Innenleiter;
- - Einsetzen des Innenleiters und des Abstandshalters in einen Außenleiter in Form eines rohrförmigen Halbzeugs aus metallischem Werkstoff;
- - Verformen des Außenleiters, um den Durchmesser des rohrförmigen Halbzeugs auf den endgültigen Durchmesser zu bringen;
- - Zuschneiden des Steckverbinders auf die gewünschte Länge.
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Das Einsetzen des Innenleiters und des Abstandshalters in einen Außenleiter kann durch Aufschieben des Außenleiters auf den Abstandshalter erfolgen. Alternativ kann der Außenleiter auch aus einer Richtung senkrecht zur Mittelachse von Außenleiter und Abstandshalter um den Abstandshalter gerollt werden. Der Außenleiter kann dann entlang einer axialen Nahtstelle verschweißt werden.
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Die Formgebung des Außenleiters kann durch ein Ziehverfahren erfolgen. Alternativ dazu kann der Außenleiter auch rollgeformt werden. Anschließend kann der Außenleiter entlang der axialen Nahtstelle verschweißt werden.
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In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Metallteile des Steckverbinders und/oder der Verbinderunterbaugruppen mit einem anderen Metall beschichtet werden, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Gold und Zinn. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf plattierte Metallteile und insbesondere nicht auf die genannten Plattierungsmaterialien beschränkt ist.
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Es versteht sich von selbst, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung Ausführungsformen darstellen und dazu dienen, einen Überblick oder einen Rahmen für das Verständnis der Art und des Charakters der Offenbarung zu schaffen. Die beiliegenden Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis und sind Bestandteil dieser Beschreibung und werden in diese aufgenommen. Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien und die Funktionsweise der offengelegten Konzepte zu erläutern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebene Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nicht als einschränkend für die in den beigefügten Ansprüchen beschriebene Erfindung angesehen werden sollten, besser verstanden werden. Die Zeichnungen zeigen:
- 1: Perspektivische Explosionsdarstellung einer Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2: Perspektivische Ansicht der unteren Verbinderunterbaugruppe der Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß 1;
- 3: Perspektivische Ansicht einer alternativen Verbinderunterbaugruppe;
- 4: Perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Verbinderunterbaugruppe;
- 5: Ansicht der Verbinderunterbaugruppe nach 4 von unten;
- 6: Perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Verbinderunterbaugruppe;
- 7: Ansicht der Verbinderunterbaugruppe nach 6 von unten;
- 8a: Seitenansicht der Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß 1;
- 8b: Schnittdarstellung der Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß 1;
- 8c: Teilweise vergrößerte Ansicht von 8b;
- 9: Perspektivische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 10: Perspektivische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 11: Explosionsschnittdarstellung einer Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 12: Perspektivische Schnittdarstellung der Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß 11;
- 13: Perspektivische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 14: Perspektivische Ansicht eines Federkäfigs einer Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 15: Draufsicht auf den Federkäfig gemäß 14;
- 16: Perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Federkäfigs für eine Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 17: Perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Federkäfigs für eine Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 18: Perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Federkäfigs für eine Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 19: Perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Federkäfigs für eine Leiterplattenverbinderbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird im Detail auf bestimmte Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen einige, aber nicht alle Merkmale gezeigt werden. In der Tat können die hier offengelegten Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt sind; vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenlegung den geltenden rechtlichen Anforderungen genügt. Wann immer möglich, werden gleiche Referenznummern verwendet, um auf gleiche Komponenten oder Teile zu verweisen.
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1 zeigt eine Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Baugruppe 1 umfasst eine erste Verbinderunterbaugruppe 2 und eine zweite Verbinderunterbaugruppe 3, die durch einen Steckverbinder 4 verbunden sind. Die Verbinderbaugruppe 1 dient zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Leiterplatte (PCB), die zueinander beabstandet sind. Zu diesem Zweck sind die erste Verbinderunterbaugruppe 2 und die zweite Verbinderunterbaugruppe 3 als oberflächenmontierte Bauelemente (SMD) auf je einer Leiterplatte montiert.
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Das Gehäuse der ersten Verbinderunterbaugruppe 2 umfasst einen tonnenförmigen Außenkontakt 31, der aus einem elektrisch leitenden Material, in der Regel einem Metall, hergestellt ist. In einer Ausnehmung 28 des Außenkontakts 31 ist ein Federkäfig 8a angeordnet. Der Federkäfig 8a ist in der Ausnehmung 28 eingeklemmt. Außerdem ist er durch ein Isolationselement 24, das die Ausnehmung 28 verschließt, formschlüssig verriegelt. Dieses Isolationselement 24 umfasst eine Ausnehmung 25, die einen inneren Kontakt 22 trägt.
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Die zweite Verbinderunterbaugruppe 3 ist im Wesentlichen identisch aufgebaut wie die erste Verbinderunterbaugruppe 2. Ein wesentlicher Unterschied besteht in der Konstruktion des Federkäfigs 8b. Der Federkäfig 8b hat die Form einer rohrförmigen Hülse. Er umfasst mehrere Federelemente 12b, die parallel zu einer Mittelachse A1 der Unterbaugruppe 3 ausgerichtet sind. Die Federelemente 12b sind durch Bänder 17b verbunden. Im Gegensatz zum Federkäfig 8a ist der Federkäfig 8b nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Der Steckverbinder 4 umfasst einen Innenleiter 5 sowie einen Außenleiter 6, die durch einen Abstandshalter 7 getrennt sind. Der Außenleiter 6 weist eine Ausnehmung 27, vorliegend in Form einer umlaufenden Nut, auf, in die ein Federelement der ersten Verbinderunterbaugruppe 2 im montierten Zustand eingreift. Dies ermöglicht die Verriegelung des Steckverbinders 4 in der ersten Verbinderunterbaugruppe 2.
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2 zeigt die untere zweite Verbinderunterbaugruppe 3 der Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 gemäß 1 in montiertem Zustand. Es ist zu erkennen, dass das Isolationselement 24 eine Nase 26 aufweist, die sich seitlich vom Isolationselement 24 in Bezug auf dessen Mittelachse weg erstreckt. Die Nase greift in eine Ausnehmung 28 des Außenleiters 31 ein. Dies ermöglicht eine arretierende Relativdrehung zwischen dem Isolationselement 24 und dem Außenleiter 31. Die Festlegung der relativen Winkellage zwischen diesen beiden Teilen ist wichtig, da der innere Kontakt 22 in einer Ausnehmung 25 des Isolationselements 24 gehalten wird. Der Innenkontakt 22 muss für die Montage der Verbinderunterbaugruppe 3 auf einer Leiterplatte richtig ausgerichtet sein. In dieser Ausführungsform ist der Innenkontakt 22 eine flach gestanzte Blechplatte. Außerdem hat der Außenkontakt 31 einen trichterförmigen Rand, um das Einführen des Steckverbinders 4 in die Verbinderunterbaugruppe 3 zu erleichtern.
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3 zeigt eine alternative Version einer unteren zweiten Verbinderunterbaugruppe 3. Es ist zu erkennen, dass der innere Kontakt 22 die Form eines gebogenen Drahtes hat, der zwei Pressfinger 23 umfasst. Die Federn 23 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Außerdem ragt die Nase 26 über die Außenfläche des Außenleiters 31 hinaus. Dadurch kann die Verbinderunterbaugruppe 3 drehbar ausgerichtet werden, wenn sie mit einem Bestückungsautomaten auf eine Leiterplatte gesetzt wird.
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4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer unteren zweiten Verbinderunterbaugruppe 3. Auch hier ist der Innenkontakt 22 in Form eines gebogenen Drahtes ausgebildet. Im Gegensatz zu 3 ist dieser Innenkontakt 22 jedoch nicht flach, d.h. die Federn 23 liegen nicht in einer gemeinsamen Ebene, sondern sind verdreht angeordnet. Wie insbesondere in 5 zu sehen ist, sind die beiden Pressfinger 23 aus einer dazwischen liegenden Ebene heraus gegeneinander verdreht (5 zeigt eine Perspektive entlang dieser Ebene). In der unteren Ansicht von 5 ist auch die Nase 26 zu erkennen, die über die Außenfläche des Außenleiters 31 hinausragt.
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Die 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform einer unteren zweiten Verbinderunterbaugruppe 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ähnlich wie bei der Baugruppe nach 2 ist auch hier der Innenkontakt 22 ein gestanztes Blechteil. Allerdings ist dieser Innenkontakt 22 nicht flach, sondern ein dreidimensionales Stanz- und Biegeteil, bei dem die Blechplatte U-förmig gebogen wurde. Obwohl dieser Innenkontakt 22 eine komplexere Geometrie aufweist als der in 2 gezeigte und daher auch aufwändiger in der Herstellung ist, kann eine größere Flexibilität der Pressfinger 23 erreicht werden, was zu einem verbesserten Kontakt führt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Steckverbinder gegenüber der Mittelachse der Steckerbuchse geneigt oder versetzt ist.
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Aus den 8a bis 8c werden weitere Einzelheiten der Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 gemäß 1 ersichtlich. Insbesondere aus der vergrößerten Ansicht von 8c ist zu erkennen, dass der Innenkontakt 22 zwei Pressfinger 23 aufweist, die sich entlang der Mittelachse A1 der Verbinderunterbaugruppe 2 erstrecken. Im dargestellten montierten Zustand umschließen die Pressfinger 23 den Innenleiter 5 des Steckverbinders 4. Weiterhin ist der Eingriff der Federelemente 12 des Federkäfigs 8 in die Ausnehmung 27 des Steckverbinders 4 besser zu erkennen.
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9 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der Innenleiter des Steckverbinders 4 ein zylindrischer Stift 5b mit scheibenförmigen Anschlagflächen 34, die den Abstandshalter 7 entlang der Mittelachse A1 begrenzen. Auch in 10 ist der Innenleiter ein zylindrischer Stift 5b, der jedoch Einbuchtungen 29 aufweist.
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Die 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weisen die beiden Verbinderunterbaugruppen 2 und 3 jeweils einen Federkäfig 8a im Sinne der vorliegenden Erfindung auf. Der Steckverbinder 4 ist im Wesentlichen zylindrisch mit einem hohlen Rohr 5a als Innenleiter. Auch der Außenleiter 6 ist rohrförmig und weist an seinem oberen Rand einen Kragen 30 auf, der sich radial von dem Steckverbinder 4 weg erstreckt, um im montierten Zustand mit einem Federelement 12 der ersten Verbinderunterbaugruppe 2 in Eingriff zu kommen, um den Steckverbinder 4 entlang der Mittelachse A1 zu sichern. Der untere Rand des Außenleiters 6 ist gecrimpt.
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13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst der Federkäfig 8 Lötfahnen 9, die direkt auf eine Leiterplatte gelötet werden.
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14 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Federkäfigs 8 einer Leiterplattenverbinderbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Federkäfig 8 hat die Form einer rohrförmigen Hülse. Er umfasst ein Paar von Bändern 17 an seinen Rändern, die durch Zwischenstege 18 verbunden sind. Die Zwischenstege 18 verlaufen parallel zur Mittelachse. Die Seitenwand 10 der Hülse weist eine Vielzahl von Öffnungen 11 auf, die von den Bändern 17 und den Zwischenstegen 18 begrenzt werden. Die Federelemente 12 sind in den Öffnungen 11 angeordnet, wobei sich in jeder Öffnung 11 zwei Federelemente 12 befinden. Für jedes Federelement 12 ist ein proximales Ende 13 mit der rohrförmigen Hülse, d.h. den Zwischenstegen 18, verbunden. Jedes Federelement 12 hat außerdem ein distales Ende 14. Die Federelemente 12 verbreitern sich von ihren proximalen Enden 13 zu ihren distalen Enden 14. Die distalen Enden 14 der Federelemente bilden jeweils einen Kontaktbereich 16. Im vorliegenden Beispiel sind die Kontaktbereiche 16 linienförmig. Die Kontaktbereiche 16 der beiden Federelemente 12 sind in derselben Öffnung 11 angeordnet und liegen nebeneinander.
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Aus der Draufsicht von 15 ist ersichtlich, dass die Federelemente 12 zwischen dem proximalen Ende 13 und dem distalen Ende 14 entlang von Sekanten der rohrförmigen Hülse angeordnet sind. Außerdem sind die Federelemente 12, wie durch die Strichlinien angedeutet, zwischen ihren proximalen Enden 13 und distalen Enden 14 zweimal entlang der Sekante gebogen. Aus dieser Ansicht ist auch ersichtlich, dass sich die Zwischenstege 18 über eine Außenfläche 19 der rohrförmigen Hülse erstrecken.
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Die 16 und 17 zeigen alternative Ausführungsformen eines Federkäfigs 8, die eng mit der Ausführung gemäß den 14 und 15 verwandt sind. In diesen Figuren weist jeder Kontaktbereich 16 zwei Einlaufschrägen 20 zum Einstecken eines Steckverbinders 4 in den Federkäfig 8 auf. Ferner ist zu erkennen, dass die Federkäfige 8 als Stanz-Biegeteile hergestellt wurden, die in Bezug auf die Mittelachse gebogen und entlang einer Nahtstelle 21 verschweißt wurden.
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18 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Federkäfigs 8 mit nur einem Federelement 12 in jeder Öffnung 11. Bei der Ausführungsform gemäß 19 sind zwei Federelemente 12 in einer Öffnung 11 angeordnet, wobei die Kontaktbereiche 16 der mindestens zwei Federelemente 12 an gegenüberliegenden Enden der Öffnung 11 angeordnet sind.
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Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Wörter eher beschreibend als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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LISTE DER BEZUGSZEICHEN
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- 1
- Leiterplattenverbinderbaugruppe
- 2
- erste Verbinderunterbaugruppe
- 3
- zweite Verbinderunterbaugruppe
- 4
- Steckverbinder
- 5
- Innenleiter
- 6
- Außenleiter
- 7
- Abstandshalter
- 8
- Federkäfig
- 9
- Lötfahne
- 10
- Seitenwand
- 11
- Öffnungen
- 12
- Federelement
- 13
- proximales Ende
- 14
- distales Ende
- 15
- Innenseite
- 16
- Kontaktbereich
- 17
- Band
- 18
- Zwischensteg
- 19
- Aussenfläche
- 20
- schräge Einlaufschräge
- 21
- Nahtstelle
- 22
- innerer Kontakt
- 23
- Pressfinger
- 24
- Isolationselement
- 25
- Ausnehmung (Isolationselement)
- 26
- Nase
- 27
- Ausnehmung (Steckverbinder)
- 28
- Ausnehmung (Aussenleiter)
- 29
- Einbuchtungen
- 30
- Kragen
- 31
- äußerer Kontakt
- 32
- Innenwand des tonnenförmigen Außenkontakts
- 33
- Rand des tonnenförmigen Außenkontakts
- 34
- geformte Anschlagflächen
- A1
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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