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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbinder zum Verbinden
von zwei Platinen miteinander. Der Verbinder weist einen ersten
Hohlleiter zum Anschießen
einer ersten Platine, einen zweiten Hohlleiter zum Anschließen einer
zweiten Platine und einen zentralen Leiter auf, wobei eine Längsachse
des zentralen Leiters im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse
des ersten und zweiten Hohlleiters verläuft, und der erste und der
zweite Hohlleiter zum Verbinden der beiden Platinen elektrisch leitend
miteinander verbindbar sind.
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Portable
elektronische Geräte,
wie z.B. Mobilfunktelefone, werden immer anspruchsvolleren Miniaturisierungserfordernissen
ausgesetzt. Heutzutage bieten portable elektronische Geräte immer
mehr Funktionalität
mit einer immer kleineren Bauform. Die Miniaturisierung von portablen
elektronischen Geräten
führt dazu,
elektronische Bauelemente kleiner zu gestalten, und den Platz auf
den diese elektronische Bauelemente aufnehmenden Platinen effizienter
zu nutzen. Deshalb ist es entscheidend, Platinen mit elektronischen
Bauelementen platzsparend auszulegen, aber auch den Abstand zwischen
mit elektronischen Bauelementen versehenen Platinen so gering wie
möglich
zu halten.
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In
Mobilfunktelefonen werden Hochfrequenzsignale zwischen mit elektronischen
Bauelementen versehenen Platinen übertragen. Die Übertragung
solcher Hochfrequenzsignale wird üblicherweise durch einen koaxialen
Hochfrequenzverbinder übernommen.
Ein solcher koaxialer Verbinder stellt die Verbindung zwischen zwei
Platinen her und wird aus diesem Grund auch manchmal als "Board-to-Board Connector" bezeichnet. Ein
solcher Verbinder soll elektrische Hochfrequenzsignale zwischen
zwei Platinen mit so wenig Interferenzen wie möglich übertragen. Idealerweise weist
ein solcher koaxialer Verbinder, der zwei Platinen miteinander verbindet,
eine gute elektrische Charakteristik bei hohen Frequenzen und gleichzeitig
eine kleine Bauweise auf, um das Auslegen von immer kleineren portablen
elektronischen Geräten
zu ermöglichen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Verbinder
zum Verbinden von zwei Platinen eines elektronischen Geräts miteinander
der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Abstand zwischen
den zwei Platinen reduziert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Verbinder mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer
Unteransprüche.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, zumindest den zentralen
Leiter und den zweiten Hohlleiter eines gattungsgemäßen koaxialen
Verbinders komprimierbar zu gestalten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verbinders
besteht der zweite Hohlleiter aus einem elastischen Material, vorzugsweise
leitendem Elastomer. So kann ein besonders leicht komprimierbarer
Leiter gebildet werden, der gleichzeitig eine gute Leitfähigkeit
aufweist, und es kann ein elastischer Kontakt zwischen dem zweiten
Hohlleiter und der zweiten Platine erreicht werden.
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Wenn
der zentrale Leiter in Form einer Feder vorgesehen wird, kann auf
besonders einfache Weise ein komprimierbarer zentraler Leiter gebildet
werden.
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Darüber hinaus
ist der zentrale Leiter so ausgebildet, dass er mit der ersten und
zweiten Platine verbindbar ist. So kann der Verbinder mit der ersten Platine
durch den ersten Hohlleiter und den zentralen Leiter verbunden werden.
Darüber
hinaus erfolgt der Kontakt zwischen der zweiten Platine und dem
Verbinder durch den zentralen Leiter und den zweiten Hohlleiter.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verbinders
ist der zentrale Leiter so ausgebildet, dass er mit der zweiten
Platine elastisch verbindbar ist. Dieser elastische Kontakt zwischen
dem zentralen Leiter und der zweiten Platine, in Kombination mit
der elastischen Verbindung zwischen dem zweiten Hohlleiter und der
zweiten Platine, ermöglicht
es, den Abstand zwischen zwei Platinen flexibel zu gestalten, und
insbesondere wesentlich zu reduzieren.
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Darüber hinaus
ist der zentrale Leiter so ausgebildet, dass er auf die erste Platine
lötbar
ist, so dass ein fester Kontakt zwischen der ersten Platine und
dem zentralen Leiter garantiert werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es, den zentralen Leiter des Verbinders mit einem
ersten Teil und einem zweiten Teil vorzusehen, wobei ein Durchmesser
des ersten Teils des zentralen Leiters sich von einem Durchmesser
des zweiten Teils des zentralen Leiters unterscheidet. Wenn der
zentrale Leiter in Form einer Feder vorgesehen ist, kann man den
zentralen Leiter in einem oberen und unteren Teil mit unterschiedlichen
Federkräften
aufteilen.
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Sieht
man vor, den ersten Hohlleiter und den zentralen Leiter mit dielektrischem
Material zu verbinden, erfolgt eine elektrische Isolation zwischen
dem zentralen Leiter und dem ersten Hohlleiter des Verbinders.
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Wenn
der zentrale Leiter durch das dielektrische Material hindurchdringt,
kann garantiert werden, dass der zentrale Leiter im Wesentlichen
geradlinig bleibt, da das dielektrische Material den zentralen Leiter
umschließt.
Der zentrale Leiter ist daher besonders stabil durch das dielektrische
Material in dieser geradlinigen Position gehalten.
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Wenn
der erste Hohlleiter aus Metall oder metallisiertem Kunststoff besteht,
kann der erste Hohlleiter sehr leicht mit der Oberfläche der
ersten Platine verbunden werden, vorzugsweise durch Löten. Wenn
der erste Hohlleiter auf die erste Platine lötbar ist, kann ein besonders
guter Kontakt zwischen dem ersten Hohlleiter und der Platine garantiert
werden.
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Alternativ
kann der erste Hohlleiter aus einem komprimierbaren Material, vorzugsweise
elektrisch leitendem Elastomer, vorgesehen werden. So kann ein komprimierbarer
erster Hohlleiter gebildet werden, der gleichzeitig eine gute Leitfähigkeit
aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, den komprimierbaren ersten
Hohlleiter und den zweiten Hohlleiter einteilig auszuführen, da
ein elastischer Kontakt zwischen dem Verbinder und sowohl der ersten
Platine als auch der zweiten Platine erreicht werden kann.
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Anhand
der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen
wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verbinders
sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbinders;
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2 einen
Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verbinder.
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Der
erfindungsgemäße Verbinder 100 zum Verbinden
von zwei Platinen 5, 6 miteinander weist, wie
aus der 1 ersichtlich, einen ersten
Hohlleiter 4 und einen zweiten Hohlleiter 2 auf.
Weiterhin weist der Verbinder 100 einen zentralen Leiter 1 auf,
dessen eine Längsachse
im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des ersten Hohlleiters 4 und
zweiten Hohlleiters 2 verläuft.
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Der
erste Hohlleiter 4 besteht aus Metall oder aus einem metallisierten
Kunststoffmaterial. Der erste Hohlleiter 4 ist vorzugsweise
in Form eines ringförmigen
Zylinders vorgesehen. Wie aus auf der 2 ersichtlich,
weist sein Durchmesser d einen Wert, der zwischen 3,5 und 4 mm liegt,
auf. Die Länge
l1 des ringförmigen
Zylinders hat einen Wert, der zwischen 0,5 und 2 mm liegt. Andere
Ausgestaltungen des ersten Hohlleiters 4, insbesondere
andere Abmessungen d, l1 des ringförmigen Zylinders sind aber
auch möglich.
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Der
ringförmige
Zylinder weist einen Hohlraum, in dem der zentrale Leiter 1 eingeschlossen
ist, auf. Der zentrale Leiter 1 und der erste Hohlleiter 4 sind,
wie aus der 1 ersichtlich, mit dielektrischem Material 3 verbunden.
Der zentrale Leiter 1 ist in einem aus dielektrischem Material 3 bestehenden
Element eingebettet, das an dem ersten Hohlleiter 4 angebracht
ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist der zentrale Leiter 1 in der Form einer Feder vorgesehen, wie
aus der 1 ersichtlich. Die Feder ist
in dem dielektrischen Material 3 so eingebettet, dass eine Längsachse
der Feder im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des ersten Hohlleiters 4 und
des zweiten Hohlleiters 2 verläuft.
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Der
zweite Hohlleiter 2 besteht aus einem elastischen Material,
das aber auch elektrisch leitende Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise
besteht der zweite Hohlleiter 2 aus leitendem Silikon.
Der zweite Hohlleiter 2 besteht vorzugsweise aus einem Material,
das durch eine abwechselnde Überlagerung
von leitenden und nicht leitenden Silikonschichten gebildet ist.
Der zweite Leiter 2 weist daher sowohl elastische Eigenschaften,
als auch eine gute Leitfähigkeit,
auf.
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Vorzugsweise
ist der zweite Hohlleiter 2 in Form eines ringförmigen Zylinders
vorgesehen, dessen Durchmesser einen im Wesentlichen ähnlichen Wert
zu dem des Durchmessers des ersten Hohlleiters 4 aufweist.
Der zweite Hohlleiter 2 weist eine Länge l2, die zwischen 0,5 und
2 mm liegt, auf. Andere Ausgestaltungen des zweiten Hohlleiters 2,
insbesondere unterschiedliche Abmessungen d, l2 sind aber auch möglich.
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Der
ringförmige
Zylinder des zweiten Hohlleiters 2 hat einen hohlen Raum,
wie der ringförmige Zylinder
des ersten Hohlleiters 4. 1 zeigt,
wie der zentrale Leiter 1 von dem zweiten Hohlleiter 2 umschlossen
ist und aus diesem zweiten Hohlleiter 2 herausragt.
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Der
erste Hohlleiter 4 und der zweite Hohlleiter 2 sind
elektrisch leitend miteinander verbunden. Der zweite Hohlleiter 2 ist
an dem ersten Hohlleiter 4 so angebracht, dass eine Längsachse
des ersten Hohlleiters 4 und des zweiten Hohlleiters 2 im
Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
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Die 2 zeigt
einen Schnitt durch den Verbinder 100 zum Verbinden von
zwei Platinen 5, 6 miteinander. Wie aus dieser
Figur ersichtlich, ist der Verbinder 100 an der Oberfläche der
ersten Platine 5 angebracht. Vorzugsweise ist der Verbinder 100 auf
die erste Platine gelötet.
Der erste Hohlleiter 4 ist ein sogenanntes Surface Mount
Device (Oberflächenmontierbares
Bauelement, SMD), d.h. die untere ringförmige Fläche des ringförmigen Zylinders
des ersten Hohlleiters 4 ist so angepasst, dass der erste
Hohlleiter 4 direkt auf eine Platine gelötet werden
kann.
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Aus
dieser Figur ist ersichtlich, wie der zentrale Leiter 1,
in Form einer Feder vorgesehen, in dem dielektrischen Material 3 eingebettet
ist. Das dielektrische Material 3 ist vorzugsweise in Form
einer Scheibe vorgesehen, die in ihrer Mitte eine Bohrung aufweist.
Diese mit einer Bohrung versehene Scheibe ist an dem oberen Ende
des ringförmigen ersten Hohlleiters 4 so
angebracht, dass die Oberfläche
des ringförmigen
ersten Hohlleiters 4 und die Oberfläche der aus dielektrischem
Material 3 bestehenden Scheibe an der gleichen Höhe positioniert
sind.
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Die
aus dielektrischem Material 3 bestehende Scheibe ist am
oberen Ende des ersten Hohlleiters 4 so angebracht, dass
ein fester Kontakt zwischen der dielektrischen Scheibe und dem ersten Hohlleiter 4 garantiert
ist. Darüber
hinaus ist die Bohrung der aus dielektrischem Material 3 bestehenden Scheibe
so ausgebildet, dass die den zentralen Leiter 1 bildende
Feder durch diese Bohrung durchdringen kann.
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Wie
aus der 1 ersichtlich, weist die den zentralen
Leiter 1 bildende Feder zwei unterschiedliche Zonen auf,
die mit einem unterschiedlichen Wert des Federdurchmessers gekennzeichnet
sind. Der untere Teil 1a der Feder weist einen Durchmesser, der
vorzugsweise größer ist
als der Durchmesser des oberen Teils 1b der Feder, auf.
Darüber
hinaus ist vorzugsweise der Durchmesser des unteren Teils 1a der
Feder größer als
der Durchmesser der Bohrung der dielektrischen Scheibe. Dies bietet
den Vorteil, dass der untere Teil 1a der Feder von der
aus dielektrischem Material 3 bestehenden Scheibe in einer komprimierten
Position gehalten werden kann. Somit kommt die den zentralen Leiter 1 bildende
Feder in Anschlag mit der dielektrischen Scheibe, sodass die Feder
an ihrer mittleren Position von dem dielektrischen Material 3 festgehalten
werden kann. Das untere Ende der Feder ist vorzugsweise auf der
ersten Platine 5 gelötet,
um einen festen Kontakt zu gewährleisten.
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Der
obere Teil 1b der Feder weist einen Durchmesser auf, der
vorzugsweise kleiner ist als der Durchmesser des unteren Teils 1a,
und als der Durchmesser der Bohrung der dielektrischen Scheibe.
Somit kann der obere Teil 1b der Feder durch die Bohrung
durchdringen, während
der untere Teil 1a der Feder mit der dielektrischen Scheibe
in Anschlag ist.
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Obwohl
die den zentralen Leiter 1 bildende Feder als eine Feder
mit zwei unterschiedlichen Durchmessern in ihrem unteren und oberen
Teil beschrieben wird, sind andere Ausgestaltungen des zentralen
Leiters 1 auch möglich,
vorausgesetzt, dass der zentrale Leiter 1 an seiner mittleren
Position von dem dielektrischen Material 3 festgehalten
wird, und sein unteres Ende auf die erste Platine 5 lötbar ist.
Darüber
hinaus soll der zentrale Leiter 1 ein flexibles oberes
Ende aufweisen, wie es im Folgenden in Detail erläutert wird.
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Die 2 zeigt
wie die Feder von dem aus flexiblem leitenden Material bestehenden
zweiten Hohlleiter 2 umschlossen ist. Darüber hinaus
ist aus dieser Figur ersichtlich, dass die Feder aus dem zweiten
ringförmigen
Hohlleiter 2 herausragt. Dies ist besonders vorteilhaft,
da das obere Ende der Feder als flexibler, aus dem zweiten ringförmigen zweiten Hohlleiter 2 herausragender
Kontakt dient. Somit weist der Verbinder 100 einen flexiblen
zentralen Leiter 1, der aus einem flexiblen ringförmigen zweiten Hohlleiter 2 herausragt,
auf. Der zweite Hohlleiter 2 und der zentrale Leiter 1 bilden
daher zwei komprimierbare Leiter, die mit einer zweiten Platine 6 verbindbar
sind.
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Obwohl
der zentrale Leiter 1 als eine Feder mit einem aus dem
zweiten Hohlleiter 2 herausragenden oberen Ende beschrieben
wird, sind andere Ausgestaltungen des zentralen Leiters 1 möglich, vorausgesetzt,
dass das obere Ende des zentralen Leiters 1, das in Kontakt
mit der zweiten Platine 6 kommt, elastisch ist.
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Der
aus elastischem leitenden Material bestehende ringförmige zweite
Hohlleiter 2 ist, wie aus der 2 ersichtlich,
auf dem aus Metall oder metallisiertem Kunststoff bestehenden ringförmigen ersten Hohlleiter 4 angebracht.
Eine kreisförmige
Rille auf der Oberfläche
des ringförmigen
zweiten Hohlleiters 4 kann vorgesehen werden, sodass der
ringförmige zweite
Hohlleiter 2 auf den ersten ringförmigen Hohlleiter 4 durch
Drücken
positioniert werden kann. Andere Möglichkeiten, den ersten Hohlleiter 4 mit
dem zweiten Hohlleiter 2 zu verbinden, können selbstverständlich vorgesehen
werden, vorausgesetzt, dass die angewandte Verbindungstechnik einen
festen Kontakt zwischen dem ersten Hohlleiter 4 und zweiten
Hohlleiter 2 gewährleistet.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verbinders 100 zum
Verbinden von zwei Platinen 5, 6 miteinander in
Detail erläutert.
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Wenn
der erfindungsgemäße Verbinder 100 auf
eine erste Platine 5 gelötet wird, kann dann eine zweite
Platine 6 auf den Verbinder 100 gedrückt werden.
Insbesondere werden die auf der zweiten Platine 6 versehenen
Kontakte auf den zentralen Leiter 1 und den ringförmigen zweiten
Hohlleiter 2 gedrückt, um
eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Platine 5 und
der zweiten Platine 6 herzustellen.
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Da
die den zentralen Leiter 1 bildende Feder und der aus elastischem
und leitendem Material bestehende ringförmige zweite Hohlleiter 2 elastische Eigenschaften
aufweisen, werden sie bei dem Druckvorgang komprimiert. Durch Komprimierung
des zentralen Leiters 1 und zweiten Hohlleiters 2 wird
der Abstand zwischen der ersten Platine 5 und zweiten Platine 6 reduziert.
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Wenn
sich die erste Platine 5 und zweite Platine 6 in
z.B. einem portablen elektronischen Gerät befinden, kann der Abstand
zwischen den zwei Platinen 5, 6 reduziert werden,
und daher kann ein besonders platzsparendes elektronisches Gerät hergestellt werden.
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Darüber hinaus
bietet die Flexibilität
des zentralen Leiters 1 und des zweiten Hohlleiters 2 den Vorteil,
dass eine erste Platine 5 und eine zweite Platine 6 durch
Drücken
flexibel miteinander verbunden werden können. Ein elektronisches portables
Gerät, in
dem zwei Platinen durch den erfindungsgemäßen Verbinder 100 miteinander
verbunden sind, weist nicht nur den Vorteil auf, dass es besonders
platzsparend ist, sondern auch, dass es durch diese flexible Verbindung
zwischen den zwei Platinen besonders schockbeständig ist.
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Obwohl
der erste Hohlleiter in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung als aus Metall oder aus einem metallisierten Kunststoffmaterial
bestehend beschrieben wird, kann der erste Hohlleiter auch aus einem
komprimierbaren Material, vorzugsweise elektrisch leitendem Elastomer,
vorgesehen werden. So kann ein elastischer Kontakt zwischen dem
komprimierbaren Verbinder und sowohl der ersten Platine als auch
der zweiten Platine erreicht werden.
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Obwohl
der erste Hohlleiter und der zweite Hohlleiter des erfindungsgemäßen Verbinders
in einer Ausführungsform
zum Verbinden der beiden Platinen elektrisch leitend miteinander
verbindbar sind, können
auch der erste Hohlleiter und der zweite Hohlleiter einteilig aus
einem komprimierbaren Material ausgeführt werden.