DE69116000T2 - Verbinder für Flachkabel mit mehreren Leitern - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Mehrfachverbinder für Flachkabel und insbesondere einen Verbinder zum Kuppeln elektrisch leitender Drähte einer Vielzahl von vieladrigen Flachkabeln mit Spuren einer gedruckten Leiterplatte.
• Die Entwicklung neuer elektrischer Kabel, bei denen eine große Zahl von Drähten in einem flachen Isolierungssteg gekapselt ist, hat bedeutende Vorteile bei Computern, Telekommunikationseinrichtungen und der elektronischen Industrie ganz aflgemein erzeugt. Diese Kabel werden mit Leitern hergestellt, die als feine parallele Drähte mit eng beabstandeten Mittellinien ausgebildet sind. Sie können zum Übertragen elektrischer Leistung oder alternativ elektrischer Signale eingesetzt werden.
• Zu den naheliegenden Vorteilen der Verringerung in der Größe und der Einfachheit in der Handhabung der Flachkabel per se, haben solche Flachkabel mechanisch und elektrisch auch bestimmte Nachteile. Vom mechanischen Standpunkt aus gesehen steigern der Feinheitsgrad der Drähte und deren enge Abstände untereinander in der Hauptsache Drahthandhabungsschwierigkeiten während des Kuppeins individueller Drähte mit anderen elektrischen Komponenten, wie beispielsweise Verbindern. Außerdem sind ihre Mittellinienabstände ungewöhnlich klein. Sie können nicht notwendigerweise mit den Standardmittellinienabständen für allgemein verwendete elektrische Elemente zusammenfallen. Dies führt zu Verbindungsproblemen. Die Entwicklung von noch kleineren Kabeln mit feineren, noch enger beabstanden Drähten und der Bedarf für große Zahlen von Drähten für jeden Verbinder erschweren diese mechanischen Probleme außerdem zusätzlich, indem sie die Konstruktion von Verbindern verkomplizieren, die mit solchen weiterhin verkleinerten Kabeln kompatibel sind.
• Vom elektrischen Standpunkt aus gesehen bestimmt, insbesondere wenn Flachkabel für Signalübertragungszwecke eingesetzt werden, die Enge der Drahtmittellinien, deren Anordnung in einem speziellen genauen, konstanten Abstand für eine bestimmte Anwendung, wenn die exakte Übertragung von Signalen erreicht werden muß. Von gleicher Wichtigkeit ist es, daß, wenn flache vieladrige Kabel an Verbindern angeschlossen werden, Verbinder konstruiert werden müssen, um die charakteristische Impedanz der übertragenen Signale zu steuern, während sie an das Kabel als auch an die gekoppelt werdenden elektronischen Einrichtungen angepaßt wird.
• Bei früheren Verbindern waren derartige Verbindereinrichtungen normalerweise auf 40 Verbindungen begrenzt. Mit dem Fortschreiten der Technologie benötigen nun die Kunden jedoch Verbinder mit mehr als 40 Verbindungen. Verbindungszahlen über 100 werden benötigt und die Zukunft ist fast grenzenlos, was die Zahl von Verbindungen, die eingesetzt werden könnten, angeht
• Die vorliegende Erfindung ist auf das Verändern bekannter Vorrichtungen wie z.B. die, die in dem US-Patent Nr.4,747,787 beschrieben ist, ausgerichtet, die demjenigen übertragen wurde, dem die vorliegende Erfindung übertragen wurde, bei der Verbinder eine Vielzahl von vieladrigen Flachkabeln mit einer großen Zahl von Stiften gut positionieren können. Die einzige Einschränkung scheint in der Zahl elektrischer Kabel zu sein, die von Herstellern von vieladrigen Flachkabeln hergestellt werden können. Der Industriestandard folgt zum großen Teil den Herstellungsmöglichkeiten solcher Hersteller. Die vorliegende Erfindung ist auf das Kuppeln einer Vielzahl vieladriger Flachkabel, mit 20 oder 40 Drähten in einem gewöhnlichen Verbinder ausgerichtet, um den Bedürfnissen der Industrie näherzukommen.
• Von einem strukturellen Standpunkt aus gesehen weisen die Merkmale der hier offenbarten Ausführungsformen im Verbinder Mechanismen zum Verhindern einer schlechten Verbindung mit einem zugeordneten Verbinder auf, um dadurch die Möglichkeit einer falschen Polarisierung zu eliminieren. Ein weiteres Merkmal ist, daß innerhalb des Verbinders nicht nur vertikal oder axial zwischen den Gehäusehälften und den Stiftträgerblocks Kräfte aufgebracht werden, sondern auch horizontal, um Seitenkräfte zu erzeugen, die das richtig positionierte Ultraschallverschweißen der Trägerblocks mit den Gehäusehälften berücksichtigen. Ein weiteres Merkmal ist die Verwendung von Anschlußmechanismen an den Enden des Verbinders, um den Verbinder auf der gedruckten Leiterplatte in Position zu halten. In der Vergangenheit gab es derartige Befestigungsmechanismen entlang der Länge des Verbinders, die in unerwünscher Weise den für die Kupplung benötigten Raum auf der gedruckten Leiterplatte vergrößerte. Ein zusätzlicher Vorteil liegt in der Fabrikationstechnik, wobei große Zahlen von Stiften einer Vielzahl von Kabeln in einer Hochqualitätsumgebung gekoppelt werden können, um Hochleistungscharakteristiken in bezug auf Impedanzkontrolle, Übersprechverringerung, etc. zu erreichen.
• Der Stand der Technik offenbart viele Typen anderer Verbinder zum Kuppeln von vieladrigen Flachkabeln mit einem zugehörigen Verbinder und einer elektronischen Einrichtung. Keiner zeigt jedoch einen Verbinder oder ein eingesetztes Herstellungsverfahren mit einer ausreichenden Zweckmäßigkeit für dessen übliche Verwendung mit einer Vielzahl von vieladrigen Flachkabeln, die aus leitenden Drähten mit einem Durchmesser von 0,02159 cm (0,0085 Zoll), um ein Mehrfaches kleiner als die früher verwendeten Kabel mit Drähten eines Durchmessers, wie er in der vorliegenden Erfindung besprochen wird, geformt werden. Ein so bedeutend verringerter Drahtdurchmesser ermöglicht die proportionale Reduzierung bei den Abständen zwischen den Mittellinien auf 0,03175 cm (0,0125 Zoll) zusammen mit einer proportionalen Zunahme der Zahl von Drähten per Kabel auf 81 Drähte pro linearem Zoll. Während das US-Patent Nr.4,616,893 einen Verbinder mit kontrolliertem Wellenwiderstand zwischen bedruckten Leiterplatten offenbart, gibt es keinen Stand der Technik oder Vorschlag lösbarer Verbinder für eine Vielzahl von flachen Vieldraht-Signalübertragungskabeln mit kontrolliertem Wellenwiderstand, die mit dem Kabel, dem zugehörigen Verbinder und den zu kuppelnden elektronischen Vorrichtungen zusammenpassen.
• Es ist schwierig für einen wirtschaftlichen Anschluß einer großen Zahl von Leitern auf den genauen Mittellinien, die für diesen Leiter benötigt werden, in der Weise zu sorgen, daß die richtige Impedanz und andere elektrische Merkmale im Verbinder eingehalten werden. Beim Einsatz einer modularen Konfiguration, bei der ein einzelnes Größenmodul wiederholt eingesetzt wird, können bedeutende Herstellungswirkungsgrade erreicht werden. Ein besonderes Problem ist die Schwierigkeit beim Einhalten eines richtigen Abstands bei einer großen Anzahl von Leitern und Kontakten, die Ende-zu-Ende positioniert sind. Dieses Problem entsteht aufgrund der Steigerung der Herstellungstoleranzen. Dieses Problem wird beim Stand der Technik oder auch durch Trennen der individuellen Komponenten der Anordnung in modulare Elemente nicht verringert, da Stapeltoleranzen immer noch ein Problem sind. Bei einer modularen Konfiguration bleibt es immer noch wichtig, diese individuellen modularen Untergruppen innerhalb eines Gehäuses so zu positionieren, daß die elektrischen, für ein Hochgeschwindigkeitsverbindungssystem notwendigen Merkmale wie die, die mit dieser Erfindung erreicht werden können, eingehalten werden können. Die vorliegende Erfindung zeigt eine Einrichtung zum Herstellen solcher Anordnungen.
• Keines dieser Hintergrundpatente aus dem Stand der Technik lehrt den exakten wirkungsvollen zweckmäßigen und wirtschaftlichen Verbinder und die Herstellungsmethode, wie sie hier beschrieben wird, oder schlägt sie vor. Bekannte Verfahren und Verbinder versagen einfach in bezug auf die eine oder andere Eigenschaft.
• Wie durch die große Anzahl früherer Patente gezeigt, wurden dauernd Anstrengungen bei dem Versuch unternommen, elektrische Elemente von immer kleiner werdender Größe effektiver zu verbinden. Keiner dieser Versuche aus dem Stand der Technik schlägt jedoch die vorliegende Kombination von Komponentelementen vor, die zum Kuppeln elektrischer Elemente, wie hier offenbart, arrangiert und konfiguriert sind.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Komponenten eines Verbinders vor deren Verbindung durch Ultraschallschweißen zu positionieren und zu orientieren.
• Gemäß einem Aspekt hieraus besteht die vorliegende Erfindung in einem elektrischen Verbinder gemäß Anspruch 1.
• Die EP-A-0 323 771 offenbart einen Verbinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Gemäß einer Ausführungsform hat das Gehäuse eine Einrichtung zum lösbaren Kuppeln mit einem anderen elektrischen Verbinder.
• Die zuletzt genannte Einrichtung weist lösbar mit den Enden des Gehäuses verbundene Clips auf. Die Clips sind S-förmig gestaltet, mit ersten, in Ausnehmungen des Gehäuses aufnehmbaren Enden. Der elektrische Verbinder weist außerdem eine Orientierungseinrichtung an den Enden des Gehäuses auf, die zum Zusammenpassen mit einem anderen elektrischen Verbinder adaptiert ist, um eine richtige Orientierung sicherzustellen, wenn der elektrische Verbinder mit dem anderen elektrischen Verbinder gekuppelt wird. Die Orientierungseinrichtung ist als Paar von Stiften geformt, wobei ein Stift jedes Paares eine Oberfläche hat, die entsprechend einer abgewinkelten Oberfläche des anderen Stiftes dieses Paares abgewinkelt ist. Das Gehäuse ist aus zueinander passenden Gehäusehälften mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Vielzahl von Blöcken geformt. Die Blöcke sind mit Vorsprüngen geformt, die in den Ausnehmungen aufgenommen werden, um eine grobe Seitenpositionierung der Blöcke innerhalb der Gehäusehälften sicherzustellen. Die Ausnehmungen und die Vorsprünge sind auf gegenüberliegenden Seiten des Verbinders unterschiedlich, um ein falsches Positionieren und eine falsche Bewegung zwischen den Blocks und den Gehäusehälften auszuschließen. Der elektrische Verbinder weist außerdem in den Gehäusehälften geformte Simse auf, um die Blöcke aufzunehmen und eine falsche Positionierung und Bewegung zwischen den Blöcken und den Gehäusehälften zu verhindern. Die Blöcke und die Gehäusehälften sind durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt besteht die vorliegende Erfindung in der in Anspruch 5 beanspruchten Kombination.
• Gemäß hierin offenbarter Ausführungsbeispiele sind Buchsenverbinder elektrisch mit Spuren einer gedruckten Leiterplatte verbunden. Die Buchsenverbinder weisen längliche Füßchen auf, die sich durch Löcher in einer gedruckten Leiterplatte hindurch zu erstrecken sollen. Die Buchsenverbinder und ihre Füßchen schließen einen rechten Winkel ein. Die Kombination umfaßt außerdem einen flachen Schild mit Öffnungen, die die Füßchen jedes Buchsenverbinders aufnehmen und in Kontakt mit dem zweiten Verbinder positioniert sind. Die Kombination hat außerdem einen länglichen Erdungsbus, der sich durch jeden Block erstreckt, und einen länglichen Buchsenverbinder im zweiten Verbinder zum Aufnehmen des Erdungsbusses.
• Es wird hier ein Verfahren zum Montieren eines elektrischen Verbinders zum Verbinden einer Vielzahl von vieladrigen Flachkabeln offenbart, mit Signal- und Erdungsleitern, die so konfiguriert sind, daß sie eine vorbeschriebene Impedanz in jedem Kabel zu einem zweiten elektrischen Verbinder aufrechterhalten, ohne die vorgeschriebene Impedanz zu verändern. Das Verfahren hat die Schritte Positionieren einer Vielzahl von modularen Untergruppen, wobei jede eine Vielzahl von Anschlüssen in einem Isolierungsteil hat, an einem Befestigungsteil, wobei das Befestigungsteil Einrichtungen zum exakten Positionieren der modularen Untergruppen relativ zueinander aufweist, indem wenigstens einer der Anschlüsse in jeder modularen Untergruppe verbunden wird und die verbundenen Anschlüsse relativ zueinander exakt positioniert werden;
• Befestigen eines isolierenden Mantels an allen modularen Untergruppen, indem jeder Block am isolierenden Mantel befestigt wird, während wenigstens ein Anschluß im Befestigungsteil gehalten wird.
• Die Anschlüsse in jeder modularen Untergruppe weisen einen exakt in bezug auf die anderen Anschlüsse in der modularen Untergruppe positionierten Erdungsbus auf, wobei der Befestigungsblock den Erdungsbus verbindet, um jeden Anschluß in allen modularen Untergruppen relativ zueinander zu positionieren. Die Blöcke werden mittels Ultraschall an dem Mantel angeschweißt. Der Mantel weist zwei zueinanderpassende Deckel auf, wobei die Blöcke mittels Ultraschall an den Deckeln angeschweißt werden und die Deckel mittels Ultraschall miteinander verschweißt werden.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun in beispielhafter Weise auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung des vorliegenden erfinderischen Verbinders, der mehrere vieladrige Flachkabel enthält und sich in einer Position zum Kuppeln mit einem zugeordneten Anschlußverbinder befindet.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Verbinders, wobei jedoch Teile weggebrochen sind, um bestimmte innere Konstruktionen zu zeigen.
• Fig. 3 ist eine Schnittansicht des in Fig. 2 gezeigten Verbinders, geschnitten durch die Mitte des Verbinders, des Anschlußverbinders und des vieladrigen Flachkabels.
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht ähnlich der von Fig. 2, zeigt jedoch ein alternatives Ausführungsbeispiel des Anschlußverbinders.
• Fig. 5 ist eine Vorder-Aufrißansicht des in Fig. 2 gezeigten Verbinders.
• Fig. 6 ist eine Seitenansicht des in Fig. 5 gezeigten Verbinders.
• Fig. 7 ist eine Ansicht des in den Fig. 5 und 6 gezeigten Verbinders von unten.
• Fig. 8 ist eine Schnittansicht des Verbinders der Fig. 5, 6 und 7, geschnitten entlang der Linie 8-8 von Fig. 5.
• Fig. 9 ist eine Schnittansicht des Verbinders von Fig. 8, geschnitten entlang der Linie 9- 9 von Fig. 8.
• Fig. 10 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erleichtern der Herstellung des Verbinders, wie er in den vorhergehenden Figuren gezeigt ist.
• Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung des Mittelabschnitts der in Fig. 10 gezeigten Vorrichtung.
• Ähnliche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend in den einzelnen Figuren auf ähnliche Bauteile.
• In den Figuren ist ein elektrisches System 10 gezeigt, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält, das einen ersten oder beweglichen elektrischen Verbinder 12 aufweist. In den verschiedenen Figuren sind Teile entfernt oder weggebrochen, um bestimmte innere Konstruktionen zu zeigen. Der bewegliche Verbinder 12 ist in Kombination mit einer Vielzahl von vieladrigen Flachkabeln 14 und mit einem dazu passenden zweiten oder befestigten Verbinder 16 gezeigt, der auf einer gedruckten Leiterplatte 18 befestigt ist, die zusammen das System 10 bilden. Die vieladrigen Flachkabel 14 sind als ein flacher Körper 22 geformt, der aus elektrisch isolierendem Material mit einer Vielzahl von feinen, in engem Abstand angeordneten, elektrisch leitenden Drähten 24 hergestellt ist, die darin eingebettet sind. Die Drähte sind untereinander parallel angeordnet, wobei das Isoliermaterial der Bänder die Drähte voneinander getrennt hält. Die Enden der Drähte innerhalb des beweglichen Verbinders 12 sind für eine geeignete Kupplung mit ihren zugeordneten Kontakten 26 abisoliert.
• Ebenfalls gezeigt in den Figuren 1 und 2 ist die gedruckte Leiterplatte 18. Die gedruckte Leiterplatte trägt auf ihrer oberen Fläche den passenden zweiten oder feststehenden Verbinder 16 zur lösbaren Aufnahme des ersten oder beweglichen Verbinders 12, wodurch individuelle Elemente des feststehenden Verbinders und der gedruckten Leiterplatte mit den individuellen leitenden Elementen des Kabels 14 und des beweglichen Verbinders 12 verbunden werden können.
• Der fest angeordnete Verbinder ist mit Vorder- und Hinterflächen 30 und 32 und Endflächen 34 und 36 und oberen und unteren Flächen 38 und 40 geformt. Die untere Fläche 40 wird von der gedruckten Leiterplatte 18 getragen. Am Anschlußverbinder sind Verbindungselemente vorgesehen zur Verbindung mit Spuren auf der gedruckten Leiterplatte. Die obere Fläche und die Vorder-, Hinter- und Seitenflächen des fest angeordneten Verbinders nehmen eine untere 44 und vordere 46 Oberfläche, eine hintere 48 und Seitenflächen 50 und 52 des beweglichen Verbinders 12 auf. Der fest angeordnete Verbinder 16 ist auch mit Öffnungen 56 versehen die sich zwischen den oberen und unteren Oberflächen erstrecken. Die Öffnungen tragen elektrisch leitende Buchsenverbinder 58 zur Aufnahme der Kontakte 26 und eines Busses 60 des beweglichen Verbinders 12, um dadurch Strom zwischen den Drähten des vieladrigen Flachkabels und den Spuren der gedruckten Leiterplatte zu führen. Das bevorzugte Material für den fest angeordneten Verbinder 16 ist Rynite-Polymer. Rynite ist eine Marke der General Electric Company. Der elektrische Verbinder 12 selbst ist aus einer Vielzahl von Komponentelementen geformt, die aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial geformt sind. Das bevorzugte Material für die verbindbaren Elemente ist Ultemp- Polymer. Ultemp ist eine Marke der General Electric Company. Diese verbindbaren Komponentenelemente umfassen die vordere Gehäusehälfte 64 und eine hintere Gehäusehälfte 66, die zusammen das Gehäuse 68 bilden, das angepaßt ist, den beweglichen Verbinder 12 an der gedruckten Leiterplatte 18 zu befestigen. Das Gehäuse 68 ist auch konfiguriert und angepaßt, um eine Vielzahl von Blöcken 72 zu tragen, die wiederum die elektrisch leitenden Signalkontakte 26 und den elektrisch leitenden Erdungsbus 60 zum Anschluß des Verbinders in dem vieladrigen Flachkabel enthalten, und zum Schaffen elektrischer Verbindungen mit den individuellen elektrisch leitenden Segmenten des fest angeordneten Verbinders und der gedruckten Leiterplatte.
• Die hier verwendeten Begriffe "Vorderseite", "Rückseite", "obere" und "untere", "horizontal" und "vertikal" und dgl. werden nur zum Zweck der Beschreibung verwendet. Es soll freilich klar sein, daß der Verbinder der vorliegenden Erfindung in jeglicher vertikalen, horizontalen oder angewinkelten Orientierung eingesetzt werden kann, ohne vom Sinn und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem liegt, wenn die vieladrigen Flachkabel von dem beweglichen Verbinder aufgenommen sind, der Großteil seiner Erstreckung in einer Ebene, die in der Längsmittelebene des beweglichen Verbinders, des fest angeordneten Verbinders und des Erdungsbusses liegt. Die Begriffe "innerer" und "äußerer" und dergleichen sollen in bezug zu dieser Längsmittelebene ausgelegt werden. Zusätzlich ist die Erfindung dafür zweckmäßig, daß der erste Verbinder beweglich und der zweite Verbinder fest angeordnet ist, wie in den hier offenbarten Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Als alternative Ausführungsform kann der obere Verbinder fest angeordnet und der untere Verbinder beweglich sein. Letztendlich ist dies auch so zu verstehen, daß beide Verbinder beweglich sein können.
• Besonders in bezug auf die Figuren 2, 3, 5, 7, 8 und 9 ist jeder Block 72 aus einem im wesentlichen rechtwinkligen Bauteil mit Vorder- und Rückseiten 74 und 76, Endseiten 78 und 80 und einer oberen Fläche 82 und einer unteren Fläche 44 geformt. Jeder Block ist durch Gießen zu einem einheitlichen Komponentenbauteil gefertigt. Jeder Block hat auch einen zentralen Schlitz oder Schlitze 86 innerhalb der Längsmittelebene des Verbinders von solcher Größe und Gestalt, daß er einen Erdungskontakt oder -bus 60 aufnimmt. Ein einzelner Schlitz wird vorzugsweise zur Aufnahme eines Flachkabels mit 20 Stiften eingesetzt. Ein Paar Schlitze wird vorzugsweise zur Aufnahme eines Flachkabels mit 40 Stiften eingesetzt, wobei die Hälfte der Erdungsstifte in einem Schlitz und die andere Hälfte der Erdungsstifte in dem anderen Schlitz angeordnet sind.
• Der Bus ist ein zungenartiges elektrisch leitendes Teil, das aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Metall geformt ist. Es ist in einer engen U-förmigen Gestalt geformt, wobei seine freien Kanten 88 sich ausgestellt bis zu einem begrenzten Grad, nach oben und nach außen erstrecken, um beim Anordnen und Aufnehmen von Erdungsdrähten des vieladrigen Flachkabels zu helfen. Genaugenommen sind die Drähte des Kabels zwischen den Signaldrähten diejenigen Drähte, die als elektrische Erdung funktionieren. Die Ausstellung am oberen Ende des Busses begrenzt dessen Abwärtsbewegung in den Schlitz. Der untere Äbschnitt des Erdungsbusses ist so angepaßt, daß er nach unten in den Zentralschlitz 90 des fest angeordneten Verbinders 16 mit seinem länglichen Busaufnahmeverbinder 92 aufgenommen wird.
• In jedem Block 72 sind auch vertikale Öffnungen 94 zwischen der oberen und unteren Fläche angeordnet, die angepaßt sind, um Signalkontakte 26 aufzunehmen und zu tragen. Die Signalkontakte sind aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, geformt. Sie weisen Stifte mit rechtwinkligem Querschnitt über dem Großteil ihrer unteren Längen auf. Ihre oberen Erstreckungen sind im Querschnitt rechtwinklig, jedoch im Vergleich zu ihren unteren Erstreckungen vergrößert, um von der oberen Fläche des Blocks aufgenommen und getragen zu werden. Ihre oberen Kanten sind mit Kerben versehen, die senkrecht bezüglich der Längszentralebene des Verbinders liegen. Jede Kerbe hat eine U-förmige oder halbkreisförmige untere Erstreckung zur Aufnahme eines Signaldrahtes des vieladrigen Flachkabels der unteren abisolierten Enden der Erdungs- und Signalkontaktdrähte des vieladrigen Flachkabels. Die unteren abisolierten Enden der Erdungs- und Signalkontaktdrähte sind so angepaßt, um von dem Erdungskontaktbus 60 und Signalkontakten 26 aufgenommen zu werden. Der Erdungsbus und die Signalkontakte sind für ein mechanisches und elektrisches Kuppeln der Drähte des Kabels mit den elektrisch leitenden Buchsenverbindern des fest angeordneten Verbinders und daher mit den Spuren der gedruckten Leiterplatte verbunden, wobei alle in einer besonderen vorbestimmten Orientierung ausgerichtet sind.
• Jeder Block 72 ist angepaßt, um in einer speziellen Orientierung in Kontakt mit den inneren Flächen der Gehäusehälften angeordnet zu werden. Zu diesem Zweck hat jeder Block 72 Ausnehmungen 96 und 98 auf seiner Vorder- und Rückseite. Auf einer Seite ist eine Ausnehmung und auf der gegenüberliegenden Seite sind zwei Ausnehmungen geformt. Sie sind angepaßt, um Vorsprünge 102 und 104 von passender Größe, Anordnung und Anzahl auf den inneren Vorder- und Hinterflächen der Gehäusehälften 64 und 66 aufzunehmen, um eine grobe Ausrichtung und richtige Orientierung der Blöcke zu den Gehäusehälften während der Herstellung zu erreichen. Es ist somit unmöglich, die Blöcke innerhalb der Gehäusehälften falsch auszurichten. Man beachte die Fig. 8 und 9. Zusätzlich zu den Ausnehmungen und Vorsprüngen zeigt die Schnittansicht von Fig. 8 durch den Block und die Gehäusehälften eine horizontale Ausnehmung 108 innerhalb der Gehäusehälften, die obere und untere Simse 110 und 112 in einer Größe und Anordnung bildet, die es ermöglicht, daß die Blöcke 72 darin Aufnahme finden. Dieses Kuppeln dient zum Verhindern des Ansteigens oder Absinkens oder einer anderen vertikalen Bewegung der Blöcke innerhalb der Gehäusehälften während der Herstellung, als auch während des Betriebes und Einsatzes.
• Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist die Ausrichtung, die durch Verwendung der mit den Ausnehmungen 96 und 98 zusammenpassenden Vorsprünge 102 und 104 erreicht werden kann, nicht ausreichend, um die exakte Ausrichtung zu schaffen, die benötigt wird, um die benötigten Impedanzmerkmale aufrecht zu erhalten. Die Anordnung der Vorsprünge 102 und 104 in den Ausnehmungen 96 und 98 schafft nur eine grobe Ausrichtung. Eine exakte Fluchtung wird dadurch erreicht, daß jeder der modularen Blöcke 72 in einer separaten Halterung positioniert ist, um alle modularen Blöcke 72 bezüglich der Gehäusehälften 64 und 66 auszurichten. Jeder modulare Block 72 kann mit seinen befestigten Drähten, die angepaßt sind, um innerhalb der Gehäusehälften aufgenommen zu werden, als eine modulare Blockuntergruppe 100 betrachtet werden.
• Dieses Anordnen wird erreicht, indem eine Halterungsvorrichtung 300, in der der Erdungsbus 60 in jeder modularen Untergruppe 100 exakt relativ zur Halterungsvorrichtung ausgerichtet ist, hinzugefügt wird. Die Halterungsvorrichtung weist einen Halterungsblock 302 mit gefluchteten Schlitzen 304 zur Aufnahme einer Vielzahl von Bussen 60 einer Vielzahl von modularen Blockuntergruppen 100 in genauen Positionen zueinander auf Neben den Schlitzen 304 sind Löcher 306 zur Aufnahme der Signalkontakte 26 angeordnet. Somit kann eine Vielzahl von modularen Untergruppen Ende-zu-Ende mit dem Erdungsbus 60 in jeder Untergruppe genau innerhalb eines exakt definierten Schlitzes 304 im Halterungsblock 302 positioniert werden. Auf diese Weise wird die Positionierung der Signalkontakte 26 und der Buskontakte 60 in allen Modulargruppen in der Weise erreicht, daß die gewünschten elektrischen Merkmale erhalten werden können.
• Der Halterungsblock 302 ist auf einem Träger 310 beispielsweise über eine Schraube 312 oder Schrauben befestigt. Ultraschallschweißköpfe 316 sind an dem Träger 310 befestigt für eine Hin- und Herbewegung zu den zu tragenden und schweißenden Verbinderteilen hin und davon weg.
• Nachdem die modularen Untergruppen in der Halterungsuntervorrichtung 300 angeordnet sind, können die Gehäusehälften 64 und 66 dort herum montiert werden und von Blattfedern an ihren innenseitigen Enden am Träger 310 befestigt werden. Die Gehäusehälften 64 und 66 werden an den exakt ausgerichteten modularen Untergruppen montiert, indem die Vorsprünge 102 und 104 in den Ausnehmungen 96 und 98 aufgenommen werden. An diesen Punkt sind die exakt positionierten modularen Untergruppen 100 fest mit den Gehäusehälften 64 und 66 verbunden. Zur selben Zeit werden die Gehäusehälften 64 und 66 in bezug auf den Block 72 durch Blattfedem 114 festgehalten und dann miteinander mittels Ultraschall verschweißt. Auf diese Weise wird eine ultraschallverschweißte Anordnung geschaffen 81 und trotz der groben Ausrichtung jedes der Blöcke 72 relativ zu den Gehäusehälften 64 und 66 wird eine exakte Ausrichtung der modularen Blockuntergruppen erreicht. Indem die isolierenden Bauteile miteinander mittels Ultraschall verschweißt werden, müssen keine zusätzlichen dielektrischen Materialien hinzugefügt werden. Außerdem werden die elektrischen Charakteristiken der Anordnungen nicht durch Veränderungen der dielektrischen Eigenschaften der isolierenden Gehäuse verändert.
• Die vorderen und hinteren Gehäusehälften 64 und 66 sind mit einer Zugentlastungsausnehmung 116 und einem zugehörigen Zugentlastungsvorsprung 118 in der Nähe ihrer oberen inneren Oberflächen zur Aufnahme und zum Halten des Kabels 14 vorgesehen, um dessen Bewegung vom Verbinder 12 während des Betriebes und Einsatzes, wie er durch ungünstiges Ziehen stattfinden kann, auszuschließen.
• Zusätzliche Komponentenelemente des Verbinders sind zwei ähnlich gestaltete programmierbare Schlüssel 122 und 124. Programmierbare Schlüssel sind im Handel erhältliche Vorrichtungen. Sie enthalten Schlüsselhälften 126 und 128 mit dazwischen angeordneten, abgewinkelten Flächen 130 und 132. Obere und untere Hälften der Schlüssel sind in fluchtenden Öffnungen 134 und 136 in der Nähe der Enden der Gehäusehälften und des fest angeordneten Verbinders angeordnet. Somit kann der bewegliche Verbinder 12 mit dem fest angeordneten Verbinder nur dann positioniert und zusammengesteckt werden, wenn sich die angewinkelten Flächen der Schlüssel zueinander parallel in vollständigem Flächenkontakt zueinander befinden. Wenn der bewegliche Verbinder bei einem Versuch, den fest angeordneten und beweglichen Verbinder zusammenzustecken, um 180º gedreht wäre, würden die Paßflächen 130 und 132 der programmierbaren Schlüssel nicht zusammenpassen und ein Kuppeln könnte nicht stattfinden. Die Schlüssel verhindern auch das Kuppeln eines beweglichen Verbinders mit einem fest angeordneten Verbinder, mit dem er nicht gekuppelt werden sollte, aufgrund der Drehorientierung seiner Schlüssel.
• Ein Verhindern falscher Positionierung des beweglichen Verbinders 12 gegenüber dem fest angeordneten Verbinder 16 wird außerdem durch den Einsatz von Polarisierungsnasen 138 bewirkt. Die Polarisierungsnasen sind vertikal orientiert und an der Vorder- und Rückseite des fest angeordneten Verbinders angeordnet, wobei sie leicht über die obere Oberfläche des fest angeordneten Verbinders ragen. Zwei sind auf einer Fläche und eine auf der anderen Fläche angeordnet. Diese Polarisierungsnasen passen mit parallelen Ausnehmungen in den Innenflächen des beweglichen Verbinders zusammen, wenn die Verbinder, einer in bezug auf den anderen, richtig eingesetzt werden.
• Die Verbindung des fest angeordneten Verbinders 16 und des beweglichen Verbinders 12 wird durch ein Paar S-förmiger Clips 140 bewirkt. Die Clips sind aus einem elastischen Federmetall, beispielsweise Stahl, wobei deren obere Enden 142 nach unten zeigen und in Ausnehmungen 144 an den oberen Enden der Verbinder aufgenommen werden. Ihre unteren Enden 146 sind ausgebildet, um in Schlitzen 148 der unteren Endabschnitte des zweiten oder Anschlußverbinders 16 aufgenommen zu werden. Ein einfaches Schieben des ersten Verbinders 12 nach unten in bezug auf den zweiten Verbinder 16, wobei die programmierbaren Schlüssel 122 und 124 richtig gefluchtet sind, ermöglicht es, daß die unteren Hälften der Clips 140 nach außen federn und dann an dem fest angeordneten Verbinder 16 zu einer ordentlichen Befestigung angreifen. Ein Trennen kann durch einfaches Bewegen der unteren Enden 146 der Clips nach innen, beispielsweise mit einem Fingernagel, Stift, einer Bleistiftspitze oder dergleichen erreicht werden, so daß jedes Ende in Folge den Schlitz des zweiten Verbinders frei macht. Indem die programmierbaren Schlüssel 122 und 124 und die Clips 140 an den Enden der Verbinder angeordnet sind, ist zusätzlicher Platz auf der gedruckten Leiterplatte eingespart, verglichen mit dem Anordnen der Befestigungsmittel entlang der Gesamtlängen Vofl deren Seiten.
• Bei der normalen Betriebsweise ist jeder andere Draht 26 des vieladrigen Flachkabels eine Erdung zur Aufnahme vom Erdungsbus 60. Jeder Zwischendraht 26 des vieladrigen Flachkabels 18 ist eingerichtet, um ein Signal vom Kabel an die gedruckte Leiterplatte zu übertragen. An sich muß jeder Signaldraht des Kabels nach außen zu einem geeigneten Signalkontakt auf der einen oder der anderen Seite der Längsmittelebene gebogen werden. Auf diese Weise können passende Drähte des vieladrigen Flachkabels mit passenden Spuren der gedruckten Leiterplatte zum Anpassen und Erreichen der beabsichtigten elektronischen Funktion des Verbinders gekoppelt werden.
• Das obere Ende 88 des Erdungsbusses 60 an dem ausgestellten Abschnitt und geringfügig darunter, sowie die U-förmigen Kerben der Signalkontakte sind geeignet, um vor dem Aufnehmen ihrer entsprechenden Drähte mit einem Lötmaterial beschichtet zu werden. Auf diese Weise kann, wenn die Drähte des vieladrigen Flachkabeis mit den entsprechenden Abschnitten des Erdungsbusses und der Signalkontakte in Kontakt gebracht worden ist, mechanische Verbindung geschaffen werden. Dem folgt das Löten.
• Der Block 72 kann dann mit seinem Erdungsbus und seinen Signalkontakten, sowie mit seinen Verbinderdrähten des Kabels in richtiger Position aufgeheizt werden, beispielsweise durch Hochfrequenzenergie, um das Lötmaterial zwischen dem Erdungsbus und den Erdungsdrähten sowie zwischen den Signalkontakten und -drähten zu verflüssigen, um dazwischen sichere Lötverbindungen zu schaffen.
• Wie teilweise in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Signalverbinderdrähte des Kabels aus der Vertikalen etwas weniger als volle 90º gebogen. Indem diese um etwa 70º gebogen werden, berühren deren äußere Abschnitte, entfernt von den Biegungen, einen äußeren Abschnitt der Signalkontakte, wobei sich die Enden der Signalkontakte, entfernt von der Längsmittelebene befinden. Wenn die Enden der Signaldrähte während des Kuppelns nach unten gedrängt werden, werden sie durch die Signalkontakte auf mehr der gewünschten 70º leicht nach oben gebogen, um einen vollständigen Kontakt zwischen allen den Signaldrähten und deren Signalkontakten sicherzustellen. Die Biegung nach oben kann zwischen etwa zusätzlichen 5 und 20 Grad sein, jedoch vorzugsweise noch unterhalb der Horizontalen oder der 90º-Orientierung. Diese Biegung des Drahtes stellt einen sicheren physikalischen Kontakt zwischen jedem Signaldraht und seinem zugeordneten Signalkontakt vor dem Löten sicher.
• Der Durchmesser des U-förmigen Schlitzes des Signalkontaktes ist gleich oder vorzugsweise geringfügig größer als der Durchmesser des leitenden Signaldrahtes und des vieladrigen Flachkabels. Das Löten kann somit eine Einkapselung von wenigstens etwa 270º der Drähte zum Formen einer mechanischen Verbindung als auch einer elektrischen Kupplung bewirken. In der Praxis wird das Lotmaterial oft den gesamten Querschnitt der Signaldrähte entlang ihrer Gesamtlänge einschließen. Im Gegensatz zu einer früheren Denkweise ist ein mechanisches Verkeilen zwischen zu verlötendem Draht und Schlitz als für nicht notwendig herausgefunden worden, und daher ist der Durchmesser des Drahtes vorzugsweise nicht gößer als die Breite des Schlitzes oder der Durchmesser seiner Ausnehmung.
• Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Lotmaterial auch den geeigneten Abschnitt oder einen Abschnitt des Erdungskontaktes und der Signalkontakte durch irgendeine von einer Vielzahl von Techniken einschließlich Galvanisieren, Drucken, Siebdrucken, Tauchen oder Beschichten aufgebracht werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Lotmaterial auf das obere Ende des Erdungs- und des Signalkontaktes galvanisiert, um wenigstens die U-förmige Ausnehmung zu bedecken. Das Löten kann durch ein handelsübliches Flußmaterial verbessert werden, das auf die abisolierten Drahtenden aufgebracht wird. Das Lot kann dazu gebracht werden, durch irgendeine aus der Vielzahl von Verfahren wie Aufheizen einschließlich Hochfrequenz-, Widerstands-, Laser- oder Dampfphasenheizung zurückzufließen. Hochfrequenz ist die bevorzugte Verfahrensweise.
• Wie der Fachmann erkennt, wird das Kuppeln der abisolierten Drahtenden mit den Signalkontakten durch Adhäsion zwischen dem Lotmaterial zwischen den Drähten und dem Signalkontakt bewirkt, während der Rückfluß des Lotmaterials dazwischen das Kuppeln bewirkt. Es sollte außerdem zu erkennen sein, daß die gewünschte Kupplung mit einer großen Breite verschiedener Klebeverbindungstechniken bewirkt werden kann.
• Das Befestigen der Blöcke 72 in bezug auf die Gehäusehälften 64 und 66 wird erreicht, indem einfach die Deckelhälften zueinander parallel in der Nähe der Blocks auf gegenüberliegenden Seiten des Blocks gehalten werden, nachdem die abisolierten Kabelenden mit den Signalkontakten und dem Erdungsbus gekoppelt worden sind. Die Blocks werden ebenfalls in paralleler Lage zueinander gehalten, wie in den Fig. 7 und 9 gezeigt ist. Während diese Parallellage aufrechterhalten wird, werden die Hälften entweder simultan oder nacheinander auf die Blöcke zu bewegt. Die Gehäusehälften und -blöcke mit ihren Vorsprüngen, Ausnehmungen und Simsen passen dann leicht zusammen zu einer richtigen Betriebsposition und einem Träger der Gehäusehälften in bezug auf den Block. Danach werden die Deckelhälften und Blöcke an ihren gegenseitigen Kontaktflächen - wie es die Deckelhälften zueinander sind - ultraschallverschweißt, um eine sichere, im wesentlichen ewig haltende Kupplung zu bilden. Die Vorrichtung ist nun fertig zum Anschließen an einer fest angeordneten Gehäusehälfte als letztlichem Zweck industrieller Anwendung.
• In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei der fest angeordnete Verbinder 216 an der gedruckten Leiterplatte in einer Stellung im rechten Winkel dazu befestigt ist. Der fest angeordnete Verbinder ist der gleiche wie der der Hauptausführungsform, außer daß dessen Stiftaufnahmebuchsenverbinder sich in Flucht zu den Stiften erstrecken und dann eine Biegung 218 um einen Winkel von 90º in bezug hierzu formen. Die Lötschwänze 252 erstrecken sich wie beim Hauptausführungsbeispiel durch die gedruckte Leiterplatte, um daran zum Erreichen der elektrischen Verbindung wellengelötet zu werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die über ein Durchgangsloch fest angeordneten Verbinder auf der Leiterplatte einfach wie die oberflächenmontierten Verbinder eingesetzt werden können, wobei die Buchsenverbinder auf der nahen Seite der gedruckten Leiterplatte enden und daran gelötet sind, statt sich durch die Durchgangslöcher in der gedruckten Leiterplaffe zu erstrecken.
• Fig. 3 und 4 zeigen einen Lötschwanzfußausrichter oder ein Umweltschild 150 und 250, die vorzugsweise bei allen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden. Jeder Umweltschild ist eine dünne relativ steife Platte aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise einem Thermoplast. Sie hat eine Größe, die etwas größer ist, als die Gruppe der Schwänze 152 und 252 für jeden fest angeordneten Verbinder. Sie ist von einer Größe und Gestalt mit Öffnungen einer Größe und Gestalt und Anordnung, daß die Schwänze durch getrennte Löcher in dem Schild eingeführt werden können. Während des Herstellungsschrittes ist der Schild so angeordnet, daß die Schwänze sich dort bis in eine Tiefe von etwa der Hälfte der Länge der Schwänze hindurch erstrecken. Danach, während der Herstellung, wenn die Schwänze durch die Löcher der gedruckten Leiterplatte vor der dauerhaften Verbindung eingesetzt werden, wird der Schild in Flächenkontakt mit der unteren Fläche des fest angeordneten Verbinders geschoben. Somit bildet der Schild eine Umweltbarriere, um vorzeitige Oxidation oder ein Rosten der Komponenten innerhalb des fest angeordneten Verbinders auszuschließen.

Claims (6)

1. Elektrischer Verbinder (12) mit einer Vielzahl elektrisch isolierender Blöcke (72), wobei eine Vielzahl Signalkontakte (26) sich durch jeden Block (72) erstreckt, und mit einem einzelnen Gehäuse (68) zum Tragen der Vielzahl von Blöcken (72) in einer festen Position in bezug zueinander, wobei das Gehäuse (68) Einrichtungen (140) zum lösbaren Kuppeln mit einem weiteren elektrischen Verbinder (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkontakte (26) jedes Blockes (72) mit den Drähten (24) eines zugehörigen vieladrigen Flachkabels (14) zur Verbindung mit dem anderen elektrischen Verbinder (16) verbunden sind, und daß das Gehäuse (68) aus zueinander passenden Gehäusehälften (64, 66) geformt ist, die mit Ausnehmungen (108) zur Aufnahme der Vielzahl von Blöcken (72) und mit Vorsprüngen (102, 104) zur Aufnahme in Ausnehmungen (96, 98) in den Blöcken (72) zu einer groben Seitenpositionierung der Blöcke (72) innerhalb der Gehäusehälften (64, 66) geformt ist, wobei die Ausnehmungen (96, 98) und die Vorsprünge (102, 104) auf gegenüberliegenden Seiten des Verbinders (12) unterschiedlich sind, und Simse (110, 112) in den Gehäusehälften (64, 66) geformt sind, um die Blöcke (72) aufzunehmen, um dadurch eine falsche Positionierung und Bewegung zwischen den Blöcken (72) und den Gehäusehälften (64, 66) auszuschließen.

2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum lösbaren Kuppeln der Verbinder (12, 16) S-förmige Clips (140) aufweist, die lösbar mit den Enden des Gehäuses (68) verbunden sind und erste Enden haben, die in Ausnehmungen des Gehäuses aufgenommen werden können.

3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Orientierungmittel (122, 124) an den Enden des Gehäuses (68), die ausgebildet sind, um mit dem anderen elektrischen Verbinder (16) zusammenzupassen, um eine richtige Orientierung der Verbinder (12, 16) sicherzustellen, wenn der elektrische Verbinder (12) mit dem elektrischen Verbinder (16) gekuppelt wird.

4. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientierungsmittel (122, 124) als Paar von Stiften (126, 128) geformt ist, wobei ein Stift (126) jedes Paares eine Oberfläche (13) hat, die entsprechend einer abgewinkelten Oberfläche (132) des anderen Stiftes (128) dieses Paares abgewinkelt ist.

5. Kombination zum Leiten elektrischen Stromes zu den Spuren einer gedruckten Leiterplatte (18), wobei die Kombination folgende Merkmale aufweist:

- einen ersten Verbinder (12) mit einer Vielzahl elektrisch isolierender Blöcke (72), eine Vielzahl von Signalkontakten (26), die sich durch jeden Block (72) erstrecken, und ein einzelnes Gehäuse (68) zum Tragen der Vielzahl von Blöcken (72) in einer festen Position zueinander,

- eine Vielzahl von vieladrigen Flachkabeln (14), wobei jedes vieladrige Flachkabel (14) betriebsmäßig einem der Blöcke (74) zugeordnet ist, wobei jedes vieladrige Flachkabel (14) eine Vielzahl von Signaldrähten (24) zum Leiten von Strom aufweist, wobei jeder Signaldraht (24) ein abisoliertes freies Ende in elektrischem Kontakt mit einem Signalkontakt (26) seines zugeordneten Blocks (74) hat, und

- einen zweiten Verbinder (16), der mit einer gedruckten Leiterplatte (18) verbindbar ist, wobei der zweite Verbinder Buchsenverbinder (58) zum Aufnehmen der Signalkontakte (26) des ersten Verbinders (12) hat, um dadurch die Signaldrähte (24) des vieladrigen Flachkabels (14) mit den Buchsenverbindern (58) elektrisch zu verbinden, wobei das einzelne Gehäuse (68) aus zueinander passenden Gehäusehälften (64, 68) geformt ist, mit Ausnehmungen (96, 98) und Vorsprüngen (102, 104) zur groben seitlichen Positionierung der Blöcke (72) innerhalb der Gehäusehälften (64, 66), wobei die Ausnehmungen (96, 98) und die Vorsprünge (102,104) auf gegenüberliegenden Seiten des Verbinders (12) unterschiedlich sind, und in den Gehäusehälften (64, 66) Simse (110, 112) geformt sind, um die Blöcke (72) aufzunehmen, um dadurch eine falsche Positionierung und Bewegung zwischen den Blöcken (72) und den Gehäusehälften (64, 66) auszuschließen.

6. Kombination nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen länglichen Erdungsbus (60), der sich über jeden Block (74) erstreckt, und einen länglichen Buchsenverbinder (92) im zweiten Verbinder (16) zur Aufnahme des Erdungsbusses (10).