DE10000016B4

DE10000016B4 - Elektrischer Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse und einem Verbinderstecker, sowie Verbinderbuchse und Verbinderstecker

Info

Publication number: DE10000016B4
Application number: DE10000016A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Henricus Maria Mettler
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1999-01-04
Filing date: 2000-01-03
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2020-01-04
Also published as: DE10000016A1

Abstract

Elektrischer Steckverbinder, bestehend aus
– einer Verbinderbuchse (201)
mit einem isolierenden Gehäuse (202) mit einer sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung (209),
mit mehreren ersten elektrischen Leitern (213), die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder erste Leiter (213) einen Federbereich (215) aufweist, der sich diagonal in die Öffnung (209) hinein erstreckt, und
– einem Verbinderstecker (101),
der in die Steckeraufnahmeöffnung (209) der Verbinderbuchse (201) einbringbar ist,
der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer Ebene angeordnete beabstandete, zweite elektrische Leiter (110) zur Übertragung elektrischer Signale enthält, die in einer Kontaktzone (125) an den Federbereichen (215) der ersten Leiter (213) angreifen und diese von einer ersten in eine zweite Position bewegen,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf den Aussenseiten neben den ersten elektrischen Leitern (213) je ein fünfter elektrischer Leiter (214) und auf den Aussenseiten neben den zweiten elektrischen Leitern (110) je...

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse und aus einem Verbinderstecker zum Einsatz in Bereichen der Datenkommunikation. Insbesondere betrifft die Erfindung einen elektrischen Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse mit einem isolierenden Gehäuse mit einer sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung, mit mehreren ersten elektrischen Leitern, die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Leiter einen Federbereich aufweist, der sich diagonal in die Öffnung hinein erstreckt, und aus einem Verbinderstecker, der in die Steckeraufnahmeöffnung der Verbinderbuchse einbringbar ist, der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer Ebene angeordnete, voneinander beabstandete, zweite elektrische Leiter zur Übertragung elektrischer Signale enthält, die in einer Kontaktzone an den Federbereichen der ersten Leiter angreifen, und diese von einer ersten in eine zweite Position bewegen. Die Verbinderbuchse wird dabei häufig auch als ”Modular Jack” und der entsprechende Verbinderstecker als ”Modular Plug” bezeichnet.
Solche Steckverbinder sind in der Datenkommunikationsindustrie weit verbreitet. Die Steckverbinder gibt es auch in geschirmten Varianten, wobei um das Gehäuse von aussen eine Abschirmung aufgebracht ist. Aus der EP-A-0 232 981 ist eine entsprechende elektrische Verbinderbuchse bekannt.
DE 199 56 106 A1 zeigt einen elektrischen Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse mit einem isolierenden Gehäuse mit einer sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung, mit mehreren ersten elektrischen Leitern, die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder erste Leiter einen Federbereich aufweist, der sich diagonal in die Öffnung hinein erstreckt, und aus einem Verbinderstecker, der in die Steckeraufnahmeöffnung der Verbinderbuchse einbringbar ist, der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer Ebene angeordnete beabstandete zweite elektrische Leiter zur Übertragung elektrischer Signale enthält, die in einer Kontaktzone an den Federbereichen der ersten Leiter angreifen und diese von einer ersten in eine zweite Position bewegen. Zwischen zwei benachbarten ersten oder zweiten elektrischen Leitern ist ein dritter elektrischer Leiter angeordnet, der mit Erdungspotential verbunden ist, und zwischen den ersten elektrischen Leitern angeordnete dritte elektrische Leiter weisen ebenfalls Federbereiche auf und werden beim Einbringen des Verbindersteckers in die Verbinderbuchse mit den dritten elektrischen Leitern des Verbindersteckers kontaktiert.
DE 37 89 089 T2 zeigt einen Anschluss für elektrische Mehrfach-Leiter mit einem metallischen Grundgebilde, welches von einer Basisplatte gebildet wird, welche eine Mehrzahl von daran aufrechtstehenden Wänden hat, welche derart zusammenarbeiten, dass eine vorbestimmte Anzahl von Kanälen gebildet wird, welche in nebeneinanderliegender Anordnung am Grundgebilde vorgesehen sind; einem isolierten Traggebilde, welches ein Körperteil mit einer Mehrzahl von nach vorne verlaufenden Fingern daran hat, wobei jeder Finger in einem der Kanäle aufgenommen ist; und einem elektrischen Kontaktelement, welches auf den jeweiligen Fingern angeordnet ist, und jedes der Kontaktelemente mit einem der Leiter derart verbindbar ist, dass im Gebrauchszustand das Grundgebilde an ein vorbestimmtes elektrisches Potential anschließbar ist, wodurch die elektrischen Kontaktelemente voneinander elektrisch isoliert werden.
DE 29 24 337 A1 zeigt eine elektrische Verbindung mit einem Steckerglied mit einem isolierenden Gehäuse und mehreren Anschlusselementen, die im Gehäuse aufgenommen sind und jeweils an ihren einen Enden einen Verbindungsabschnitt besitzen, der aus dem Kopfteil des Gehäuses heraussteht; einem Sockelglied mit einem Körper, der einer Aussparung zur Aufnahme des Kopfteils des Steckerglieds besitzt, und mit einer gedruckten Verdrahtungsplatte, die am Körper so befestigt ist, dass mehrere entblößte Anschlussfolien der Platte in die Aussparung eingelegt sind; einem ausgleichenden, innerhalb der Aussparung des Sockelgliedes aufgenommen Ausgleichsstück, welches ein Spiel für eine seitwärts gerichtete Verschiebebewegung innerhalb der Aussparung hat und eine Öffnung mit einer zum Kopfteil des Gehäuses passenden Innenabmessung besitzt, wobei das Kopfteil des Steckergliedes beim Koppeln des Steckergliedes mit dem Sockelglied bündig in die Öffnung des Ausgleichsstücks einsetzbar ist, so dass die entblößten Anschlussfolien mit Druck zwischen den Verbindungsbereichen des Steckergliedes und der Innenfläche des Ausgleichsstücks gehalten werden.
Da bei der Übertragung von Daten immer höhere Frequenzen eingesetzt werden, ist es notwendig, dass die elektrischen Steckverbinder an die Verwendung der höheren Frequenzen angepasst werden. Insbesondere ist darauf zu achten, dass das Übersprechen zwischen den einzelnen Leitungen minimiert wird. Es soll ein Steckverbinder angegeben werden, der die Anforderungen eines Kategorie-7-Steckverbinders nach IEC 61076-X erfüllt. Weiter soll die Verbinderbuchse des Steckverbinders bzw. der Verbinderstecker auch mit einer bekannten entsprechenden Standardverbinderhälfte funktionsfähig sein.
Ein Steckverbinder, der diese Anforderungen erfüllt, weist die Merkmale des Patentanspruches 1 auf. Eine entsprechende elektrische Verbinderbuchse bzw. ein Verbinderstecker ist in den Ansprüchen 11 bzw. 12 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des elektrischen Steckverbinders sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Beim erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinder befindet sich an der Aussenseite neben den elektrischen Leitern, die zur Übertragung elektrischer Datensignale dienen, jeweils ein dritter oder fünfter elektrischer Leiter, der mit Erdungspotential verbunden ist. Die dritten und fünften elektrischen Leiter, die mit dem Erdungspotential verbunden sind, sind derart in der Verbinderbuchse bzw. im Verbinderstecker angeordnet, dass sie beim Einbringen des Verbindersteckers in die Verbinderbuchse miteinander kontaktiert werden. Die dritten und fünften elektrischen Leiter weisen dabei die gleiche Form und mechanische Funktion, wie die ersten bzw. zweiten elektrischen Leiter in der Verbinderbuchse bzw. dem Verbinderstecker auf.
Um auch eine ausreichende Abschirmung zwischen den datenführenden Leitern zu erreichen, ist es sinnvoll nicht nur aussen neben sondern auch zwischen den ersten bzw. zweiten elektrischen Leitern einen vierten bzw. sechsten elektrischen Leiter anzuordnen, der mit dem Erdungspotential verbunden ist. Im Verbinderstecker erstrecken sich diese sechsten Leiter über die gesamte Länge der zweiten Leiter zwischen diesen und garantieren eine gute Schirmung. In der Verbinderbuchse reichen die vierten Leiter nicht bis in den Kontaktierungsbereich.
Eine zusätzliche Optimierung der Abschirmung wird dadurch erreicht, dass sich im Verbinderstecker zumindest eine mit dem Erdungspotential verbundene leitende Ebene befindet. Diese verläuft parallel zu der Ebene, in der sich die zweiten, dritten und sechsten Leiter erstrecken. Die leitende mit dem Erdungspotential verbundene Ebene ist durch eine Isolationsschicht von der Ebene mit den zweiten, dritten und sechsten Leitern getrennt. Es können auch zwei solcher Ebenen, auf jeder Seite der Leiter eine, vorgesehen sein. Eine Ebene muss dann einen Durchbruch im Kontaktierungsbereich aufweisen. Weitere Durchbrüche sind zur Befestigung der Leiter des Kabels an den zweiten Leitern vorgesehen. Eine besonders vorteilhafte Entkopplung wird erreicht, wenn die Leiter 1, 2, 4, 5, 7 und 8 von einer Seite und die Leiter 3 und 6 von der gegenüberliegenden Seite an die Leiter des Kabels angeschlossen werden.
In der Verbinderbuchse sollte sich zur Verbesserung der Abschirmungscharakteristik ebenfalls zumindest eine Fläche befinden, die mit dem Erdungspotential verbunden ist. Sie verläuft im Wesentlichen parallel zu der Fläche mit den ersten, fünften und vierten Leitern und ist durch eine Isolationsschicht von dieser getrennt. Im Bereich der Federbereiche der ersten und fünften Leiter ist die Fläche dabei in einzelne Streifen unterteilt. Auch hier ist es von besonderem Vorteil, die Leiter zwischen den zwei parallelen Flächen, die mit Erdungspotential verbunden sind, anzuordnen.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, dass die Verbinderbuchse zur Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte geeignet ist. Dazu weisen die ersten, vierten und fünften elektrischen Leiter der Verbinderbuchse drei Bereiche auf: Einen Federbereich, der in die Steckeraufnahmeöffnung der Verbinderbuchse federt, wenn ein entsprechender Verbinderstecker eingebracht wird und einen Kontaktierungsbereich an dem freien Ende der ersten und fünften Leiter aufweist, zur Kontaktierung der komplementären Leiter des Verbindersteckers; einen mittleren Bereich, der am Gehäuse festgelegt ist und einen Endbereich, der zur Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte dient. Die mit dem Erdungspotential verbundenen leitenden Flächen sind im mittleren Bereich parallel zu den ersten, vierten und fünften Leitern ausgebildet. Im Federbereich sind die leitenden Flächen in einzelne Streifen aufgeteilt, wobei sich auf einem Streifen ein fünfter Leiter und auf dem nächsten ein erster Leiter befindet. In Kontaktierungsbereich ist eine leitende Fläche und die entsprechenden Isolationsschichten entfernt um eine Kontaktierung zu ermöglichen. Im Endbereich, der sogenannten SMD-Zone, ist die der Leiterplatte zugewandte leitende Fläche sowie die entsprechenden Isolationsschichten nicht vorgesehen.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, wenn die Leiterstruktur bestehend aus ersten vierten und fünften beziehungsweise zweiten, dritten und sechsten elektrischen Leitern sowie den Flächen oder Ebenen von einer flexiblen Folienanordnung gebildet ist. Die Folienanordnung besteht dabei aus einem flexiblen Substrat, mehreren Isolationsschichten, die auf der einen Seite die ersten, vierten und fünften elektrischen Leiter (Verbinderbuchse) beziehungsweise die zweiten, dritten und sechsten elektrischen Leiter (Verbinderstecker) und auf der gegenüberliegenden Seite die mit dem Erdungspotential verbundene leitende Fläche oder Ebene aufweisen.
In der Verbinderbuchse im Bereich der Federbereiche der Leiter ist die Folie in Streifen geschnitten und die einzelnen Streifen sind zum Erreichen der notwendigen Federcharakteristik der Federbereiche zusätzlich unterstützt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Verbinderbuchse ein federndes kammartiges Element aufweist, das die ersten und fünften elektrischen Leiter unterstützt. Die Zinken des kammartigen Elements können unabhängig voneinander federn. Die Unabhängigkeit der Zinken ist notwendig, da beim Verbinden einer erfindungsgemässen elektrischen Verbinderbuchse mit einem gewöhnlichen bekannten Verbinderstecker, die fünften Leiten stärker zurückfedern müssen als die ersten Leiter, da fünfte Leiter und Aussparungen am Kammelement für solche fünften Leiter an einem bekannten Verbinderstecker nicht vorgesehen sind.
Es ist von besonderem Vorteil, dass auch der Verbinderstecker mit einer gewöhnlichen bekannten Verbinderbuchse verbindbar ist. Eine solche Standard-Verbinderbuchse weist nur erste elektrische Leiter auf, jedoch keine aussen angeordneten Leiter, die sich auf Erdungspotential verbinden. Um sicherzustellen, dass diese ersten elektrischen Leiter einer solchen Verbinderbuchse nicht versehentlich Kontakt mit den sechsten elektrischen Leitern des Verbindersteckers herstellen, ist es besonders vorteilhaft, dass der Verbinderstecker ein Kammelement mit Zähnen aufweist, die die sechsten Leiter im Bereich der Kontaktzone abdecken. Wird der Verbinderstecker in eine Standard-Verbinderbuchse eingebracht so werden die ersten elektrischen Leiter der Verbinderbuchse durch das Kammelement gezielt mit den zweiten elektrischen Leitern des erfindungsgemässen elektrischen Verbindersteckers verbunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen erläutert werden.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Verbindersteckers.
2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Verbindersteckers nach 1 ohne daran befestigtes Kabel.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch den Verbinderstecker ohne daran befestigtes Kabel.
4 zeigt eine Seitenansicht des Trägers des Verbindersteckers mit Folienleiteranordnung, in die schematisch die Lage der Folienleiteranordnung eingezeichnet ist.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht auf den Träger mit Folienleiteranordnung.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägers ohne Folienleiteranordnung.
7 zeigt einen Querschnitt durch den Träger ohne Folienleiteranordnung.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Folienleiteranordnung des Verbindersteckers.
9 zeigt eine Aufsicht auf die Folienleiteranordnung.
10 zeigt eine Ansicht von unten auf die Folienleiteranordnung.
11 zeigt eine Seitenansicht der Folienleiteranordnung.
12 zeigt einen Querschnitt durch die Leiteranordnung entlang der Schnittlinie A-A gemäss 12.
13 zeigt einen Querschnitt entlang Linie B-B gemäss 12.
14 zeigt einen Querschnitt entlang Linie C-C gemäss 12.
15 zeigt einen Querschnitt entlang Linie D-D gemäss 12.
16 zeigt einen Querschnitt entlang Linie E-E gemäss 12.
17 zeigt einen Querschnitt entlang Linie F-F gemäss 12.
18 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbinderbuchse mit der Steckeraufnahmeöffnung.
19 ist eine Ansicht der Verbinderbuchse auf die Seite mit der Steckeraufnahmeöffnung.
20 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbinderbuchse.
21 ist eine Aufsicht auf die Folienleiteranordnung der Verbinderbuchse.
22 ist eine Ansicht von der Rückseite auf die Folienleiteranordnung der Verbinderbuchse.
23 zeigt eine Seitenansicht der Folienleiteranordnung.
24 zeigt einen entsprechenden Querschnitt entlang Schnittlinie A-A gemäss 23.
25 zeigt einen Querschnitt entlang Schnittlinie B-B gemäss 23.
26 zeigt einen Querschnitt entlang Schnittlinie C-C gemäss 23.
27 zeigt einen Querschnitt entlang Schnittlinie D-D gemäss 23.
28 zeigt einen bekannten Steckverbinder mit einer bekannten Verbinderbuchse und einem bekannten Verbinderstecker vor dem Einsteckvorgang in perspektivischer Ansicht.
29 zeigt einen entsprechenden bekannten Verbinderstecker in perspektivischer Ansicht.
30 zeigt eine entsprechende Sicht einer bekannten Verbinderbuchse.
Anhand der 28 bis 30 soll zunächst ein bekannter elektrischer Steckverbinder bestehend aus einer bekannten Verbinderbuchse und einem bekannten Verbinderstecker diskutiert werden. Der dargestellte elektrische Steckverbinder 1 weist einen Verbinderstecker 2 und eine Verbinderbuchse 3 auf, die in Fachkreisen als ”Modular Plug” bzw. ”Modular Jack” bezeichnet werden. Die Verbinderbuchse 2 stellt eine Verbindung zu einem Kabel 4 her. Die einzelnen Leiter des Kabels, die elektrische Signale übertragen, sind jeweils mit einem elektrischen Kontakt verbunden. Der Verbinderstecker 2 weist ein isolierendes Gehäuse 5 auf, mit einer Kontaktzone 6, in der die Kontakte durch Zwischenwände voneinander getrennt aus dem Gehäuse herausragen. Weiter weist der Verbinderstecker 2 einen Rastarm 7 auf zur Verrastung in der komplementären Verbinderbuchse 3.
Die Verbinderbuchse 3 weist ebenfalls ein isolierendes Gehäuse 8 auf, das wiederum eine Steckeraufnahmeöffnung 9 aufweist. Die Steckeraufnahmeöffnung 9 dient zum Aufnehmen des Verbindersteckers 2. In der Steckeraufnahmeöffnung 9 erstrecken sich mehrere erste elektrische Leiter 10, die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind. Jeder erste Leiter weist einen Federbereich 11 auf, der sich diagonal in die Steckeraufnahmeöffnung 9 hinein erstreckt. Weiter weist jeder Leiter 10 einen mittleren Bereich auf, und einen Endbereich 12 zur Kontaktierung von elektrischen Leiterbahnen auf einer Leiterplatte. Wird der Verbinderstecker 2 in die Aufnahmeöffnung 9 der Verbinderbuchse 3 eingebracht, so kontaktieren die ersten elektrischen Leiter 10 die elektrischen Kontakte des Verbindersteckers, indem die elektrischen Kontakte in einer Kontaktzone an den Federbereichen 11 der ersten Leiter 10 eingreifen und diese von einer ersten in eine zweite Position bewegen.
Es ist im Stand der Technik bekannt, die Gehäuse 8 bzw. 5 der Verbinderbuchse bzw. des Verbindersteckers mit einer Abschirmung zu versehen, um eine verbesserte Übertragung elektrischer Signale zu erreichen.
In den 1 bis 7 sind verschiedene Ansichten eines erfindungsgemässen Verbindersteckers 101 sowie eines Teils davon dargestellt. Der Verbinderstecker 101 weist ein isolierendes Gehäuse 102 auf. Er ist mit einem Kabel verbunden, das im Gehäuse endet. Das Kabel weist elektrische Leiter zur Übertragung von Daten auf, die abgeschirmt sind. Das Gehäuse 102 des Verbindersteckers 101 weist ein stirnseitiges Ende 104 auf, sowie vier sich paarweise gegenüberliegende Seitenflächen 105 bis 108. Auf der Seitenfläche 107 befindet sich am stirnseitigen Ende ein kammartiges Element 109 mit Zähnen und dazwischenliegenden Zwischenräumen. In den inneren Zwischenräumen 109' befindet sich je ein zweiter elektrischer Leiter 110 zur Übertragung von elektrischen Datensignalen. Zwischen den zweiten elektrischen Leitern 110 beabstandet zu diesen ist jeweils ein sechster elektrischer Leiter 111 angeordnet, wobei dieser mit dem Erdungspotential, also der Abschirmung des Kabels, verbunden ist und von einem Zahn des kammartigen Elements 109 verdeckt ist. Zur Seite hin sind die äusseren zweiten elektrischen Leiter von einem dritten elektrischen Leiter 111 abgeschirmt, der jeweils im äusseren Zwischenraum 109'' angeordnet ist.
Das Gehäuse 102 des Verbindersteckers 101 weist an der Seitenfläche 106, die der Seitenfläche 107 mit dem kammartigen Element gegenüberliegt, einen Rastarm 112 auf. Dieser Rastarm 112 dient zur Verrastung des Verbindersteckers 101 in einer komplementären Verbinderbuchse.
Innerhalb des Gehäuses 102 des Verbindersteckers 101 befindet sich ein Träger 113. Dieser Träger 113 weist einen Kanal 114 zur Aufnahme einer Folienleiteranordnung 124 auf. Die Folienleiteranordnung ist in diesem Kanal 114 befestigt. Sie ist mit dem Träger 113 in das Gehäuse 102 einbringbar. Das Gehäuse 102 weist in der Stirnseite 104 eine Ausnehmung 115 und der Träger 113 einen entsprechenden Rastarm 116 mit Rastnasen 117 auf, der in der Ausnehmung 115 verrastet. Die Folienleiteranordnung 124 ist mit einem Kontaktbereich 125 in einem Bereich des Kanals 114 angeordnet, der geöffnet ist, derart, dass der Kontaktbereich 125 der Folienleiteranordnung 124 durch die Aussparungen 109, 109' zugänglich ist, wenn der Träger 113 im Gehäuse 102 montiert ist.
Die Folienleiteranordnung 124 ragt aus dem Träger 113 heraus, um eine Verbindung mit den Leiern und der Abschirmung eines Kabels zu ermöglichen.
Die Aussenabmessungen und die Abstände der zweiten elektrischen Leiter 110 des erfindungsgemässen Verbindersteckers 101 sind derart gewählt, dass er mit einer bekannten Verbinderbuchse 3 problemlos verbindbar ist. Aufgrund des Kammelementes ist auch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung sichergestellt; die äusseren dritten Leiter 111 des Verbindersteckers 101 werden beim Verbinden mit einer bekannten Verbinderbuchse 3 nicht kontaktiert.
Eine besonders vorteilhafte Realisierung der Anordnung der elektrischen Leiter im Verbinderstecker 101 ist mittels einer Folienleiteranordnung 124 möglich. Die Folienleiteranordnung 124 ist, wie in 36 schematisch dargestellt, mit dem Träger 113 im Gehäuse 102des Verbindersteckers 101 untergebracht und ragt durch die Zwischenräume 109', 109'' aus dem Gehäuse 102 im Kontaktbereich 125 heraus, um eine Kontaktierung mit den Leitern einer Verbinderbuchse zu ermöglichen.
Die Folienleiteranordnung 124 ist in den 8 bis 17 dargestellt. Sie besteht aus einem Multilager-Design mit mehreren Abfolgen von Metall- und Plastikschichten. Ein Film, wie in den Figuren dargestellt, kann beispielsweise durch Ätzen und Schneiden strukturiert werden. Durch Ätzen ist es möglich, die Metallagen zu strukturieren. Ein Schneiden ermöglicht die Strukturierung der kompletten Folienleiteranordnung.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Folienleiteranordnung 124, in der besonders deutlich die unterschiedlichen Zonen der Folienleiteranordnung 124 des erfindungsgemässen Verbindersteckers 101 zu erkennen sind. Eine erste Zone a dient zur Befestigung der Folienleiteranordnung 124 im Träger 113. In diesem Bereich a befinden sich, wie in 12 dargestellt, keine Kupferleiter, sondern er besteht lediglich aus Polyimid und Klebstoffschichten. An den Bereich a schliesst sich die Kontaktzone 125 an. In dieser Kontaktzone 125 befinden sich auf der Oberfläche der Folie aussen zunächst zwei dritte Leiter 111, dazwischen zweite Leiter 110, die jeweils durch sechste Leiter 111' voneinander getrennt sind. Die sechsten Leiter 111' sind von den Zähnen des Kammelementes abgedeckt, während die zweiten und dritten Leiter sich unterhalb der Zwischenräume des Kammelementes befinden und kontaktiert werden können. In Bereich der Kontaktzone befindet sich unterhalb der zweiten, dritten und sechsten Leiter 110, 111, 111' eine Ebene 129 aus Kupfer, die mit Erdungspotential verbunden ist. An die Kontaktzone 125 schliesst sich ein weiterer Befestigungsbereich zur Befestigung der Folienleiteranordnung 124 im Träger 113 an. In diesem Bereich sind die zweiten, dritten und sechsten elektrischen Leiter 110, 111, 111' nach beiden Seiten durch eine Ebene 129, 129', die mit dem Erdungspotential verbunden sind, abgeschirmt (siehe 14). Jeder zweite elektrische Leiter 110 ist also durch Erdungspotential nach vier Seiten abgeschirmt. Durch diese besondere Anordnung der elektrischen Leiter wird eine gute Abschirmung der zweiten elektrischen Leiter zur Datenübertragung erreicht und das Übersprechen reduziert. Es können Datensignale mit Frequenzen von über 600 MHz übertragen werden.
An diesen Bereich schliesst sich nun ein weiterer Bereich an, in dem Fenster 131, 131' durch die Ebenen 129, 129' vorgesehen sind, um die elektrischen Leiter eines Kabels mit den zweiten elektrischen Leitern zu verbinden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Leitungen 1, 2, 4, 5, 7 und 8 von der einen und die Leitungen 3 und 6 von der gegenüberliegenden Seite her mit den elektrischen Leitern des Kabels verbunden werden. In 15 ist eine entsprechende Anordnung besonders deutlich dargestellt. Aufgrund dieser besonderen Möglichkeit des Anschlusses des Kabels an die zweiten elektrischen Leiter 110 wird eine besonders gute Entkopplung der einzelnen Leiter zueinander gewährleistet. An diesen Bereich zum Anschluss der elektrischen Leiter des Kabels schliessen sich nun noch zwei weitere Bereiche an, wobei zunächst die zweiten elektrischen Leiter enden und dann sich drei Ebenen aus Kupfer übereinander befinden, die jeweils auf Erdungspotential liegen. Die dritte Ebene 130 ist dabei mit den dritten und sechsten elektrischen Leitern 111, 111' verbunden. Diese auf Erdungspotential liegenden Ebenen 129, 129', 130 sind wiederum mit der Abschirmung des anzuschliessenden Kabels verbunden.
Anhand der 18 bis 20 soll nun eine erfindungsgemässe Verbinderbuchse 201 beschrieben werden. Die Verbinderbuchse 201 weist ein isolierendes Gehäuse 202 auf, das im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist mit einer Frontseite 203, einer dieser gegenüberliegenden Rückseite 204, einer sich zwischen der Front und der Rückseite erstreckenden Montageseite 205, einer dieser gegenüberliegenden Oberseite 206, sowie zwei Seitenwänden 207 und 208. Von der Frontseite 203 aus erstreckt sich eine Steckeraufnahmeöffnung 209 in das Gehäuse 202.
Die Steckeraufnahmeöffnung 209 ist derart ausgestaltet, dass sie zur Aufnahme eines komplementären Verbindersteckers 101 geeignet ist. Sie weist eine zur Oberseite 206 hin orientierte Nut 210 mit einem Hinterschnitt 211 auf zur Aufnahme und Verrastung des Rastarmes 112 des Verbindersteckers 101.
In der Steckeraufnahmeöffnung 209 sind ausserdem mehrere elektrische Leiter 213 und 214 angeordnet. Sie sind voneinander beanstandet angeordnet und erstrecken sich diagonal von nahe der Frontseite zur Rückseite 204 hin. Es handelt sich dabei um erste elektrische Leiter 213 zur Übertragung von elektrischen Datensignalen, die jeweils in der gleichen Ebene aussen von fünften elektrischen Leitern 214 umgeben sind, die mit dem Erdungspotential verbunden sind.
Die ersten und fünften elektrischen Leiter 213, 214 weisen drei Bereiche auf. Ein Federbereich 215 erstreckt sich in die Steckeraufnahmeöffnung 209. Der Federbereich 215 federt von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung, wenn ein Verbinderstecker 101 in die Steckeraufnahmeöffnung 209 eingebracht wird. Die ersten und fünften Leiter 213, 214 federn im Federbereich 215 unabhängig voneinander. Am freien Ende der ersten und fünften Leiter 213, 214 befindet sich im Federbereich der Kontaktbereich 215'. Ein federndes Kammelement 221 ist vorgesehen, das die Folienleiteranordnung 219 im Federbereich 215 unterstützt. An den Federbereich 215 schliesst sich ein mittlerer Bereich 216 an, der hauptsächlich parallel zur Montagefläche 205 der Verbinderbuchse 201 verläuft. An den mittleren Bereich schliesst sich wiederum ein Endbereich 217 an, der zur Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte ausgebildet ist, und sich parallel zur Montageseite 205 hinter der Rückseite 204 erstreckt.
Es ist von besonderem Vorteil, die elektrischen Leiter und die leitende Fläche mittels einer Folienleiteranordnung 219 zu realisieren. Im mittleren Bereich 216 ist die Folienleiteranordnung 219 im Querschnitt wie in 26 dargestellt aufgebaut. Auf einer leitenden Fläche 218 befindet sich eine Isolationsschicht 220, auf der sich wiederum fünfte Leiter 214 und erste Leiter 213 befinden. Darauf befindet sich wiederum eine Isolationsschicht 220' und eine zweite Kupferfläche 218.
Verbesserte Übertragungseigenschaften bei hohen Frequenzen werden dadurch erreicht, dass die ersten elektrischen Leiter zur Übertragung der Datensignale von elektrischen Leitern auf Erdungspotential abgeschirmt sind. Diese elektrischen Leiter befinden sich einerseits in Form von fünften elektrischen Leitern 214 auf beiden Seiten neben den ersten elektrischen Leitern und in Form von vierten Leitern 214' zwischen den ersten Leitern und andererseits in Form einer mit dem Erdungspotential verbundenen leitenden Fläche 218, 218' unterhalb beziehungsweise oberhalb der ersten Leiter 213.
Wie in 26 dargestellt, ist der einzelne Leiter zur Leitung elektrischer Datensignale 213 also von zwei benachbarten fünften, vierten Leitern 214, 214' auf Erdungspotential und zwei über/unter einer Plastikschicht 220 angeordneten weiteren Flächen 218, 218' auf Erdungspotential nach vier Seiten abgeschirmt.
Im Endbereich 217 der Leiter sind diese, um eine Oberflächenmontage zu ermöglichen, nur auf drei Seiten 214 abgeschirmt. Dies ist in 24 dargestellt.
Am Übergang zwischen Endbereich 217 und mittlerem Bereich 216 sind sämtliche auf Erdungspotential liegende Leiter 214, 214' und Flächen 218, 218' miteinander verbunden (siehe 25).
Im Federbereich 215 bestehen die Leiter ebenfalls aus einer Flachfolienanordnung 219, die einzelnen ersten und fünften Leiter 213, 214 sind jedoch voneinander getrennt (siehe 27). Dies erfolgt, indem die leitende Fläche 218 und auch die Folienschicht 220 in einzelne Streifen geschnitten ist. Dies erweist sich als notwendig, um eine unterschiedliche Federung der ersten Leiter 213 und der fünften Leiter 214 zu ermöglichen.
Eine unterschiedliche Federung der ersten und fünften Leiter 213, 214 ist dann notwendig, wenn eine erfindungsgemässe Verbinderbuchse 201 mit einem bekannten Verbinderstecker 2 verbunden wird. Da ein bekannter Verbinderstecker 2 nur Kontakte entsprechend den zweiten Leitern aufweist und neben diesen Wandbereiche angeordnet sind, wird beim Stecken eines solchen Verbindersteckers in eine erfindungsgemässe Verbinderbuchse eine Kontaktierung zwischen den ersten Leitern mit den Leitern des Verbindersteckers 2 erfolgen. Die fünften Leiter der Verbinderbuchse 201 werden mit den neben den Leitern angeordneten Wandbereichen des Verbindersteckers stärker nach hinten gebogen. Auf Grund dieser besonderen Eigenschaft, dass sowohl die ersten Leiter als auch die fünften Leiter Federbereiche aufweisen die unabhängig von einander federn ist eine Verbindung einer erfindungsgemässen Verbinderbuchse mit einem bekannten Verbinderstecker 2 möglich (siehe 29). Natürlich ist eine Kompatibilität mit bestehenden Verbindersteckern nur möglich, wenn die Masse der Steckaufnahmeöffnung der erfindungsgemässen Verbinderbuchse und die Abstände der ersten Kontakte entsprechend gewählt sind. Dies ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich.
Beim Verbinden eines erfindungsgemässen Verbindersteckers 101 mit einer erfindungsgemässen Verbinderbuchse 201 kontaktieren die zweiten und dritten elektrischen Leiter 110 und 111 des Verbindersteckers 101 die ersten und fünften elektrischen Leiter 213 und 214 der Verbinderbuchse 202. Es entsteht dadurch eine vollständig abgeschirmte Verbindungsstelle, in der zweite Leiter 110 mit ersten Leitern 213 verbunden sind. Diese umgebend sind dritte Leiter 111 mit fünften Leitern 214 verbunden und eine leitende Fläche 218 beziehungsweise eine leitende Ebene 129 vorgesehen (siehe 26). Aufgrund dieser sehr guten Abschirmung in der Kontaktierungszone ist es möglich, eine Kategorie-7-Ausführung zu erreichen. Aufgrund geringerer Reflexionen und minimiertem Übersprechen sind Frequenzen für die Datenübertragung von über 600 MHz erreichbar.

Claims

Elektrischer Steckverbinder, bestehend aus – einer Verbinderbuchse (201) mit einem isolierenden Gehäuse (202) mit einer sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung (209), mit mehreren ersten elektrischen Leitern (213), die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder erste Leiter (213) einen Federbereich (215) aufweist, der sich diagonal in die Öffnung (209) hinein erstreckt, und – einem Verbinderstecker (101), der in die Steckeraufnahmeöffnung (209) der Verbinderbuchse (201) einbringbar ist, der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer Ebene angeordnete beabstandete, zweite elektrische Leiter (110) zur Übertragung elektrischer Signale enthält, die in einer Kontaktzone (125) an den Federbereichen (215) der ersten Leiter (213) angreifen und diese von einer ersten in eine zweite Position bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Aussenseiten neben den ersten elektrischen Leitern (213) je ein fünfter elektrischer Leiter (214) und auf den Aussenseiten neben den zweiten elektrischen Leitern (110) je ein dritter elektrischer Leiter (111) angeordnet sind, wobei die dritten elektrischen Leiter (111) und die fünften elektrischen Leiter (214) jeweils mit Erdungspotential verbunden sind, und dass die in der Verbinderbuchse (201) angeordneten fünften elektrischen Leiter (214) ebenfalls Federbereiche (215) aufweisen und beim Einbringen des Verbindersteckers (101) in die Verbinderbuchse (201) mit den dritten elektrischen Leitern (111) des Verbindersteckers (110) kontaktiert werden, wobei die Leiter (213, 214, 110, 111), die mit dem Erdungspotential verbundene leitende Fläche (218) bzw. Ebene (129) und die Isolationsschicht von einer flexiblen Folienleiteranordnung (219, 124) gebildet sind, die Foliennleiteranordnung (219) im Bereich der Federbereiche (215) in Streifen geschnitten ist und die Verbinderbuchse (210) in der Steckeraufnahmeöffnung (209) ein federndes kammartiges Element (221) zur Unterstützung der Federeigenschaften der ersten und fünften elektrischen Leiter (213, 214) aufweist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Verbinderstecker (101) eine mit dem Erdungspotential verbundene leitende Ebene (129) befindet, die im wesentlichen parallel zur Ebene mit den zweiten und dritten Leitern (110, 111) verläuft und durch eine Isolationsschicht von dieser getrennt ist.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Verbinderbuchse (201) eine mit den Erdungspotential verbundene leitende Fläche (218) befindet, die im wesentlichen parallel zu der Fläche mit den ersten und fünften Leitern (213, 214) verläuft und durch eine Isolationsschicht (220) von diesen getrennt ist und dass die Fläche (218) im Bereich der Federbereiche (215) in einzelne Streifen, die die Federbereiche (215) unterstützen unterteilt ist.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und fünften elektrischen Leiter (213, 214) der Verbinderbuchse (201) drei Bereiche aufweisen, einen Federbereich (215), der sich in der Steckeraufnahmeöffnung (209) erstreckt, einen mittleren Bereich (216) und einen Endbereich (217) zur Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte, und dass sich die mit Erdungspotential verbundene leitende Fläche (218) im Bereich des mittleren Bereiches (216) der ersten und fünften Leiter (213, 214) parallel zu diesen erstreckt.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei benachbarten ersten elektrischen Leiter (213) ein vierter mit Erdungspotential verbundener elektrischer Leiter (214') und zwischen zwei benachbarten zweiten elektrischen Leitern (110) ein sechster mit Erdungspotential verbundener elektrischer Leiter (111') vorgesehen ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten vierten und fünften Leiter (213, 214', 214) auf einem flexiblen Substrat als Isolationsschicht befinden und sich die zweiten, dritten und sechsten Leiter (110, 111, 111') auf einem flexiblen Substrat als Isolationsschicht befinden.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die fünften und vierten Leiter (214, 214') sowie die leitende Fläche (218) der Folienleiteranordnung (219) der Verbinderbuchse (201) miteinander verbunden sind.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten und sechsten Leiter (111, 111') sowie die leitende Ebene (129) der Folienleiteranordnung (124) des Verbindersteckers (101) miteinander verbunden sind.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leiter (213) der Verbindungsbuchse (201) bereichsweise völlig von mit Erdungspotential verbundenen Leitern (214, 214', 218, 218') umgeben sind.
Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinderstecker (101) ein Kammelement (109) mit Zähnen, und Zwischenräumen (109', 109'') aufweist, in denen die zweiten und dritten Leiter (110, 111) angeordnet sind, wobei das Kammelement (109) eine Kontaktierung der ersten, zweiten, dritten und fünften Leiter (213, 110, 111, 214) von Verbinderstecker (101) und Verbinderbuchse (201) ermöglicht, indem die ersten und fünften Leiter (213, 214) in die Zwischenräume eingreifen.
Elektrische Verbinderbuchse (201) mit einem isolierenden Gehäuse (202) mit einer sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung (209), mit mehreren ersten elektrischen Leitern (213), die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder erste elektrische Leiter (213) einen Federbereich (215) aufweist, der sich diagonal in die Steckeraufnahmeöffnung (209) hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Aussenseite neben den ersten elektrischen Leitern (213) ein fünfter elektrischer Leiter (214), der mit Erdungspotential verbunden ist, angeordnet ist, der einen Federbereich aufweist, wobei der erste und der fünfte Leiter (213, 214) von einer flexiblen Folienleiteranordnung (219) gebildet sind und die Federbereiche (215) der ersten und fünften elektrischen Leiter (213, 214) von einem federnden kammartigen Element (221) unterstützt sind.
Elektrischer Verbinderstecker (101) mit einem Gehäuse (102) mit einem kabelseitigen Ende und einem stirnseitigen Ende (104), der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer Ebene angeordnete voneinander beabstandete zweite elektrische Leiter (110) zur Übertragung elektrischer Signale aufweist, die jeweils eine Kontaktzone (125) aufweisen, die nahe dem stirnseitigen Ende (104) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Aussenseite neben den zweiten elektrischen Leitern (110) ein dritter Leiter (111), der mit Erdungspotential verbunden ist, angeordnet ist, wobei ein Träger (113) vorgesehen ist, in der eine flexible Folienleiteranordnung (124) mit den zweiten und dritten elektrischen Leitern (110, 111) gehalten ist und dass der Träger (113) mit der Folienleiteranordnung (124) in das Gehäuse (102) einbringbar ist.
Elektrische Verbinderstecker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folienleiteranordnung (124) mit den zweiten und dritten elektrischen Leitern (110, 111) vorgesehen ist, dass die Leiter der Folienleiteranordnung (124) mit den Leitern und der Abschirmung eines Kabels verbindbar sind.