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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Steckverbinder im Allgemeinen
und insbesondere elektrische Steckverbinder, die zum Verbinden von elektronischen
Unterbaugruppen, zum Beispiel Leiterplatten, verwendet werden, die
oft in einer vertikal gestapelten Anordnung einander benachbart
montiert werden müssen.
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Nach
dem Stand der Technik sind Verfahren zum Verbinden von elektronischen
Baugruppen untereinander, insbesondere Leiterplatten, bekannt. Zum
Beispiel ist es wohlbekannt, die Leiterplatten fest miteinander
zu verdrahten oder an den Leiterplatten gehaltene Steckerleisten
zu verwenden, die sich mit festen Gegen-Steckerleisten koppeln,
die innerhalb eines Rahmens gehalten werden, in dem die Leiterplatten
montiert sind.
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Ein
Problem bei herkömmlichen Steckverbindern zwischen Leiterplatten
ist der begrenzte Platz zum Verbinden der Leiterplatten oder Baugruppen
innerhalb der elektronischen Einrichtung. Bei herkömmlichen
Steckverbindern, die eine Vielzahl von Anschlüssen benutzen,
die seitlich in Abständen in einem Gehäuse angeordnet
sind, ist ein Kontaktbein jedes Anschlusses an das Leitermuster
einer Leiterplatte gelötet, und das andere Bein des Kontakts
ist an das Leitermuster der anderen Leiterplatte gelötet.
Aufgrund der engen Abstände zwischen den Anschlüssen
und des vertikalen Abstands zwischen den Leiterplatten ist es extrem
schwierig, jeden der Anschlüsse zu löten, ohne
ihn zum benachbarten Anschluss mit Lot zu überbrücken.
Der Lötvorgang ist eine zeitaufwändige und schwierige
Aufgabe.
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Eine
vorgeschlagene Verbesserung ist in der
Europäischen Patentschriftveröffentlichung
Nr. 0 463 487 offenbart, veröffentlicht am 2.
Januar 1992. Darin ist ein elektrischer Steckverbinder beschrieben,
der ein Anschlussgehäuse mit einer Vielzahl von Anschlüssen
aufweist, die seitlich angeordnet und in regelmäßigen
Abständen mit zwei Schenkelkontakten jedes Anschlusses
befestigt sind, die sich vom Gehäuse weg erstrecken. In
einem Steckverbindergehäuse ist das Anschlussgehäuse
lose untergebracht, wobei das Anschlussgehäuse innerhalb
des Steckverbindergehäuses auf und ab gleiten kann. Das Steckverbindergehäuse
wiederum weist Fortsätze auf, um es an einer Leiterplatte
zu befestigen, und Vorrichtungen, um zu ermöglichen, dass
die Leiterplatte in Kontakt mit den anderen Anschlüssen kommt.
Dieses Bauteil benötigt jedoch ausreichenden Platz zwischen
den Leiterplatten, um das Steckverbindergehäuse und das
Anschlussgehäuse unterzubringen. Der minimale Abstand oder
die Höhe zwischen benachbarten Leiterplatten ist daher
unnötig begrenzt, insbesondere bei einer gestapelten Anordnung
von Leiterplatten.
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Die
veröffentlichte PCT-Anmeldung Nr.
WO 97/02631 offenbart einen elektrischen
Steckverbinder zum Verbinden benachbarter Leiterplatten, einschließlich
gestapelter Leiterplatten. Der Steckverbinder enthält einen
allgemein I-förmigen isolierenden Körper, der
eine Vielzahl benachbarter Aussparungen festlegt, in die identische
Kontaktelemente montiert sind. Die Kontaktelemente weisen mindestens
einen federnden Kontaktarm auf, der sich innerhalb der Aussparung
des Körpers federnd biegt oder bewegt.
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Das
US-Patent Nr. 6,077,089 offenbart
einen dünnen, flachen elektrischen Steckverbinder, in dem eine
Vielzahl benachbart und mit Zwischenraum angeordneter Verbinderelemente
auf einem sich längs erstreckenden Schenkel eines Körperelements
montiert ist. Jedes Verbinderelement enthält ein geschlossenes
Ende und ein offenes Ende, die durch sich erstreckende Arme definiert
sind, wobei sich das geschlossene Ende um den Längsschenkel
des Körperelements wickelt.
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Aufgaben und Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
elektrischen Steckverbinder zu schaffen, der eine niedrige Bauhöhe
aufweist, die besonders geeignet ist zum Verbinden gestapelter Leiterplatten
oder anderer Bauteile.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen
Steckverbinder zu schaffen, der eine relativ minimale Höhe
aufweist, sodass er vertikal gestapelte Leiterplatten mit einem minimalen
Trennabstand zwischen den Platten verbindet.
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden
Beschreibung dargelegt oder können aus der Beschreibung offensichtlich
sein oder können durch praktischen Einsatz der Erfindung
erfahren werden.
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Gemäß den
Aufgaben und Zwecken der Erfindung wird eine elektrische Steckverbinderbaugruppe
niedriger Bauhöhe oder „dünnen” Profils
geschaffen, um physisch eigenständige Bauteile, wie etwa
Leiterplatten, in einer gestapelten Anordnung miteinander zu verbinden.
Die Steckverbinderbaugruppe enthält ein isolierendes Körperelement,
das gegenüberliegende Enden und gegenüberliegende Schenkelglieder
aufweist. Das Körperelement kann zum Beispiel eine rechteckige
oder quadratische Form aufweisen, die einen offenen Raum umschließt, der
durch die Enden und Schenkelglieder in einem rahmenartigen Aufbau
umgrenzt wird.
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Eine
Vielzahl benachbart und mit Zwischenraum angeordneter Verbinderelemente
ist an mindestens einem der Schenkelglieder angeordnet und ist in einer
besonders einzigartigen Ausführungsform an beiden Schenkelgliedern
vorgesehen. Jedes der Verbinderelemente ist eine dünne,
lamellenähnliche Struktur, die einen unteren Arm aufweist,
der in dem Schenkelglied gehalten oder festgehalten ist. Der untere
Arm endet an einem Kontaktausläufer, der sich nach außen
von einer äußeren Seite oder Kante des Schenkelglieds
aus erstreckt und im Wesentlichen bündig mit der Unterfläche
des Schenkelglieds sein kann. Die Verbinderelemente enthalten einen
federnden Arm, der sich vom unteren Arm in einem stumpfen Winkel
in den offenen Raum des Körperelements in Richtung des
gegenüberliegenden Schenkelglieds und oberhalb einer Ebene
der oberen Fläche des Körperelements erstreckt.
Der federnde Arm endet in einer federnden Kontaktnase, die sich
oberhalb der oberen Fläche der Schenkelglieder erstreckt.
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Im
Gebrauch der Steckverbinderbaugruppe zum Verbinden von Bauteilen
in einem gestapelten Aufbau sind die Kontaktausläufer der
unteren Arme (z. B. durch Löten) elektrisch mit Kontaktflächen
verbunden, die auf einem ersten Bauteil in einem Muster vorgesehen
sind, das in Anzahl und Abstand zu den Kontaktausläufern
passt. Die Ausläufer können in einem herkömmlichen
Lötverfahren auf die Kontaktflächen gelötet
werden. Die Kontaktnasen der Verbinderelemente werden gegen entsprechende
Kontaktflächen auf einem zweiten Bauteil gedrückt,
wobei die federnden Arme der Verbinderelemente in den offenen Raum
im Körperelement gedrückt werden. Auf diese Weise
weist die Steckverbinderbaugruppe im Gebrauch eine Bauhöhe
auf, die im Wesentlichen der Dicke der Schenkelglieder entspricht.
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In
einem besonders einzigartigen Ausführungsbeispiel sieht
die Steckverbinderbaugruppe eine Vielzahl von Verbinderelementen
an jedem der Schenkelglieder in einer Weise vor, dass die Verbinderelemente
an einem Schenkelglied zwischen den Verbinderelementen an dem anderen
Schenkelglied gestaffelt sind. Die Verbinderelemente weisen in ihrer gestaffelten
Anordnung einen solchen Abstand auf, dass die Elemente beim Einsatz
der Steck verbinderbaugruppe zwischen benachbarte, entgegengesetzt ausgerichtete
Elemente innerhalb des offenen Raums des Körperelements
passen.
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Die
Verbinderelemente können durch verschiedene Mittel im isolierenden
Körperelement festgehalten sein. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Verbinderelemente in einem Umspritzverfahren in die Schenkelglieder
eingegossen. Es kann eine zusätzliche Festhaltestruktur
vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass die Verbinderelemente
sicher festgehalten werden. Zum Beispiel kann ein Widerhaken im
unteren Armbereich der Elemente ausgebildet sein, der in das Schenkelglied
des Körperelements ragt. Auch kann ein Loch, eine Vertiefung
oder dergleichen im unteren Armelement festgelegt sein, um dort
beim Spritzgussvorgang des Körperelements geschmolzenes
Material hineinfließen und sich um das untere Armelement
ausformen zu lassen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann
eine Festhaltestruktur an festgelegten Verbinderpositionen entlang
des Schenkelglieds direkt in die Schenkelglieder gegossen werden,
um die Verbinderelemente zu koppeln und festzuhalten, die anschließend
an den Verbinderpositionen in die Festhaltestruktur eingepresst
werden. Zum Beispiel kann die Festhaltestruktur Nuten oder Aussparungen
enthalten, die in die Schenkelglieder eingearbeitet oder eingegossen
sind. Die Nuten oder Aussparungen können weiter Kopplungs-
oder Positionierungsflächen umfassen, die darin festgelegt
und gestaltet sind, jedes Verbinderelement an jeder Verbinderposition
entlang des Schenkelglieds festzuhalten und zu positionieren.
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Die
Steckverbinderbaugruppe kann auch eine am Körperelement
festgelegte Ausrichtstruktur enthalten, zum Beispiel auf den oberen
oder unteren Flächen einer beliebigen Kombination der Schenkelglieder
oder Enden des Körperelements. Die Ausrichtstruktur kann
eine beliebige Art von Gestaltung umfassen, um sich mit einer passenden
Gegenstruktur auf den gestapelten Leiterplatten oder anderen Bauteilen
zu koppeln, um die Steckverbinderbaugruppe bezüglich des
Bauteils genau zu positionieren. Zum Beispiel kann die Ausrichtstruktur
eins aus einem Vater- oder Mutterelement zum Koppeln mit einem entsprechenden
Mutter- oder Vaterelement auf einer Leiterplatte umfassen.
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Daher
kann, um alternierende Stapelhöhen vorzusehen, ohne die
Gesamtdicke des Körperelements zu erhöhen, eine
Abstandsstruktur auf einer beliebigen Kombination der Schenkelglieder
oder Enden des Körperelements festgelegt sein. Diese Struktur
kann zum Beispiel flache, auf der oberen Fläche der entgegengesetzten
Enden des Körperelements gestaltete Streifenelemente enthalten,
um eine erhöhte vertikale Stapelhöhe zwischen
angrenzenden gestapelten Bauteilen vorzusehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
erstrecken sich die Kontaktnasen über die obere Fläche
der Abstandsstruktur.
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Ein
Hauptanliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steckverbinderbaugruppe
zu schaffen, die eine minimale Bau- oder Stapelhöhe aufweist.
Diesbezüglich umfasst eine bevorzugte Ausführungsform
des Steckverbinders eine Bauhöhe von weniger als ungefähr
0,5 mm, was im Wesentlichen der Dicke des isolierenden Körperelements
entspricht. In einem besonderen Ausführungsbeispiel beträgt
die Bauhöhe der Steckverbinderbaugruppe im Gebrauch 0,4
mm. Die Bauhöhe der Steckverbinderbaugruppe ist jedoch
keine Beschränkung der Erfindung.
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Um
die genaue Positionierung der Steckverbinderbaugruppe auf einer
Leiterplatte zu unterstützen, können Koppelstrukturen,
wie Vater- oder Mutterelemente, auf dem Körperelement festgelegt
sein, sodass eine Positionierungskappe oder eine ähnliche
Vorrichtung benutzt werden kann, um das Verbinderelement zu fassen
und genau auf die Leiterplatte zu setzen. Diese Struktur kann auch
als Positionierungs- oder Ausrichtungsstruktur dienen, die mit ergänzenden
Strukturen auf den Leiterplatten zusammengepasst werden kann.
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Es
sollte einzusehen sein, dass eine Vielzahl von Steckverbinderbaugruppen
gemäß der Erfindung in einer beliebigen Anzahl
von Anordnungen benutzt werden kann. Zum Beispiel könnte
eine Vielzahl der Steckverbinderbaugruppen auf eine einzige Bestückungskappe
zum Bestücken in jedem gewünschten Muster auf
einer Leiterplatte gesetzt werden.
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Die
vorliegende Steckverbinderbaugruppe ist nicht durch ein bestimmtes
Konstruktionsmaterial eingeschränkt, und diesbezüglich
können beliebige Materialien zur Herstellung der Bauteile
der Steckverbinderbaugruppe verwendet werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend genauer mittels bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben, wie in den beigefügten Figuren dargestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1A ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
einer elektrischen Steckverbinderbaugruppe gemäß der
Erfindung;
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1B ist
eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer 6-Wege-Steckverbinderbaugruppe
gemäß Aspekten der Erfindung;
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2A ist
eine Ansicht von der Endseite eines Ausführungsbeispiels
einer Steckverbinderbaugruppe her;
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2B ist
eine Ansicht von der Schenkelseite eines Ausführungsbeispiels
einer Steckverbinderbaugruppe her;
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3A ist
eine Draufsicht einer 4-Wege-Steckverbinderbaugruppe;
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3B ist
eine schematische Ansicht eines elektrischen Bauteils, wie etwa
einer Leiterplatte, das einen Kontaktflächen-Grundriss
zum Verbinden mit den Kontaktausläufern von 3A aufweist;
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3C ist
eine schematische Ansicht eines Bauteils, das einen elektrischen
Kontaktflächen-Grundriss zum Verbinden mit Kontaktnasen
der Steckverbinderbaugruppe von 3A aufweist;
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4A ist
eine perspektivische Ansicht einer 6-Wege-Steckverbinderbaugruppe
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4B ist
eine perspektivische Ansicht der in dem Ausführungsbeispiel
von 4A verwendeten Verbinderelemente;
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4C ist
eine Ansicht der Unterseite der Steckverbinderbaugruppe gemäß 4A;
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5A ist
eine perspektivische Ansicht einer 8-Wege-Steckverbinderbaugruppe
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5B ist
ein Ausführungsbeispiel einer Steckverbinderbaugruppe gemäß Aspekten
der Erfindung, die eine Ausrichtstruktur auf der oberen Fläche
des isolierenden Körpers enthält;
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5C ist
ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Steckverbinderbaugruppe
gemäß Aspekten der Erfindung, die eine Ausrichtstruktur
auf der oberen und der unteren Fläche des isolierenden Körperelements
enthält;
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6A ist
eine perspektivische Ansicht einer 8-Wege-Steckverbinderbaugruppe
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
die eine Abstandsstruktur auf einer oberen Fläche des isolierenden
Körperelements enthält;
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6B ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
gemäß 6A, das
eine Ausrichtstruktur auf der Unterseite des isolierenden Körperelements
enthält;
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6C ist
eine perspektivische Ansicht einer 8-Wege-Steckverbinderbaugruppe,
die eine Kombination von Abstandsstruktur und Ausrichtstruktur auf
der oberen Fläche des isolierenden Körperelements
enthält;
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6D ist
eine perspektivische Ansicht einer 8-Wege-Steckverbinderbaugruppe
von 6C, die auch eine Ausrichtstruktur auf der Unterseite
des isolierenden Körperelements enthält; und
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Steckverbinderbaugruppe gemäß Aspekten
der Erfindung, wie sie zum elektrischen Verbinden gestapelter Bauteile,
wie etwa Leiterplatten, untereinander eingesetzt würde.
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Genaue Beschreibung
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Nun
wird genauer auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele
in der Zeichnung dargestellt sind. Jedes Beispiel ist als Erläuterung
der Erfindung vorgesehen und nicht als Einschränkung der
Erfindung gemeint. Zum Beispiel können als Teil eines Ausführungsbeispiels
dargestellte oder beschriebene Merkmale in einer anderen Ausführungsform
benutzt werden, um noch eine dritte Ausführungsform zu
ergeben. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Änderungen und
Abwandlungen einschließt, die innerhalb des Umfangs und
Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung liegen.
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Beispielhafte
bevorzugte Ausführungsformen einer Steckverbinderbaugruppe,
allgemein 10, gemäß der Erfindung sind
in den Figuren dargestellt. Die Steckverbinderbaugruppe 10 ist
besonders nützlich beim Verbinden von Bauteilelementen,
wie etwa Leiterplatten, in einer gestapelten Anordnung, während
die Stapelhöhe zwischen den Bauteilen minimiert ist. Zur
leichteren Erläuterung und Darstellung sind die gepaarten
Bauteilelemente hierin als Leiterplatten dargestellt und bezeichnet.
Dies ist jedoch keine Einschränkung der Erfindung, und
die Steckverbinderbaugruppen 10 können benutzt
werden, um beliebige herkömmliche leitfähige Teile
oder Bauteilelemente miteinander zu verbinden.
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Eine
Steckverbinderbaugruppe 10 gemäß Aspekten
der Erfindung ist besonders nützlich, wenn eine minimale
Stapelhöhe (Bauhöhe) zwischen einander gegenüberstehenden
Leiterplatten erwünscht ist. Diesbezüglich ermöglicht
die Steckverbinderbaugruppe in bevorzugten Ausführungsformen
Stapelhöhen von weniger als ungefähr 0,5 mm und
sieht in einer wünschenswerten Ausführungsform
eine Stapelhöhe von 0,4 mm vor. Wie zum Beispiel in 7 dargestellt,
sieht die Steckverbinderbaugruppe 10 eine effiziente und
sichere Vorrichtung zum Verbinden von Kontaktflächen 14 herkömmlicher,
einander gegenüberstehender Leiterplatten 12a, 12b vor.
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Obwohl
die Erfindung im Allgemeinen bezüglich des Verbindens von
Leiterplatten und mit Bezug auf eine Struktur beschrieben ist, die
ausreicht, Leiterplatten zu verbinden, sollte verstanden werden, dass
die Platten und Steckverbinderbaugruppen 10 gemäß der
Erfindung weiter in Rahmenstrukturen eines beliebigen elektrischen
Bauteils festgehalten oder befestigt sein können, in dem
die Elemente enthalten sind. Solche Anordnungen werden von Fachleuten
wohl verstanden und brauchen hierin nicht genauer beschrieben zu
werden.
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Mit
Bezug auf verschiedene Figuren sind Ausführungsformen einer
Steckverbinderbaugruppe 10 dargestellt. Die Steckverbinderbaugruppe 10 in 1A ist
ein 8-Wege-Steckverbinder, indem sie acht getrennte Verbinderelemente 28 vorsieht.
Die Steckverbinderbaugruppe 10 in 3A ist
ein 4-Wege-Steckverbinder, indem sie vier getrennte Verbinderelemente 28 vorsieht.
Ebenso ist die in 1B dargestellte Steckverbinderbaugruppe 10 ein
6-Wege-Steckverbinder, indem sie sechs getrennte Verbinderelemente 28 vorsieht.
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Jede
Steckverbinderbaugruppe 10 enthält ein isolierendes
Körperelement 16, das gegenüberliegende
Enden 18a, 18b und gegenüberliegende, sich
längs erstreckende Schenkelglieder 20a, 20b aufweist.
Wie in den Figuren dargestellt, kann das isolierende Körperelement 16 eine
rechteckige oder quadratische Form aufweisen, die einen offenen Raum 26 umschließt,
der durch die Enden 18a, 18b und sich längs
erstreckenden Schenkelglieder 20a, 20b wie in
einem rahmenartigen Aufbau umgrenzt wird. Es ist jedoch einzusehen,
dass die rechteckige oder quadratische Form des isolierenden Körperelements 16 kein
einschränkender Faktor der Erfindung ist. Das Körperelement 16 kann
alle Arten von geometrischen Formen oder Gestalten annehmen.
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Eine
Vielzahl benachbart und mit Zwischenraum angeordneter Verbinderelemente 28 ist
bei jeder Steckverbinderbaugruppe 10 an mindestens einem
der Schenkelglieder 20a, 20b angeordnet. Bei den
dargestellten Ausführungsformen ist eine Vielzahl der Verbinderelemente 28 entlang
jedem der Schenkelglieder angeordnet. Jedoch fällt es in
den Umfang und Erfindungsgedanken der Erfindung, dass nur ein einziges
der Schenkelglieder 20a, 20b die Verbinderelemente 28 enthält,
die sich zum gegenüberliegenden Schenkelglied erstrecken.
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Das
isolierende Körperelement 16 kann aus einem beliebigen
geeigneten, gewöhnlich bei Steckverbinderbaugruppen verwendeten
isolierenden Material ausgebildet sein. Zum Beispiel kann dieses
Material ein Hochtemperatur-Kunststoffmaterial sein, wie etwa STANYL
hochtemperaturfestes Nylon oder Nylon 46 HF 5040.
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Jedes
der Verbinderelemente 28 ist eine dünne, lamellenähnliche
Struktur, die einen unteren Arm 30 aufweist, der in einem
jeweiligen Schenkelglied 20a, 20b gehalten oder
festgehalten wird, wie in den Figuren dargestellt. Die unteren Arme 30 können im
Wesentlichen gerade und flach sein und sich teilweise in den offenen
Raum 26 im Körperelement 16 entlang einer
Ebene erstrecken, die sich zusammen mit den Bodenflächen
des Körperelements 16 erstreckt. Der untere Arm 30 endet
an einem Kontaktausläufer 32, der sich nach außen
von einer äußeren Seite oder Kante des betreffenden
Schenkelglieds 20a, 20b aus erstreckt, wie insbesondere
in den perspektivischen Ansichten der 1A, 2A, 4A, 5A und 6A dargestellt.
Diese Kontaktausläufer 32 liegen im Wesentlichen
bündig in der Ebene einer unteren Fläche 24 des
isolierenden Körperelements 16, wie insbesondere
in den 2A und 2B dargestellt.
Auf diese Weise tragen die Kontaktausläufer 32 nicht
zur Stapelhöhe 44 (2B) der
Steckverbinderbaugruppe 10 bei. Mit Bezug auf 7 können
die Kontaktausläufer 32a an Kontaktflächen 14a eines
Bauteils 12a gelötet oder anderweitig elektrisch
damit verbunden sein. Die Kontaktflächen 14a befinden
sich auf dem Bauteil 12a in einem Muster und Grundriss,
die den Abständen und der Position der Kontaktausläufer 32 der Steckverbinderbaugruppe 10 entsprechen. 3B stellt
schematisch ein Bauteil 12a, wie etwa eine Leiterplatte,
dar, das darauf Kontaktflächen 14a–14d in einem
Muster und Grundriss aufweist, die den Abständen und der
Position der Kontaktausläufer 32a–32d der
Steckverbinderbaugruppe 10 in 3A entsprechen.
Die Steckverbinderbaugruppe 10 wird in einem herkömmlichen
Bestückungsverfahren auf der Leiterplatte 12a bestückt,
wobei die Kon taktausläufer 32a–32d anschließend
an die Kontaktflächen 14a–14d gelötet
werden.
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Die
Verbinderelemente 28 enthalten einen oberen federnden Arm 34,
der sich von dem unteren Arm 30 erstreckt. Wie in den verschiedenen
Figuren dargestellt, ist der obere Arm 34 in einem stumpfen Winkel
(größer als 90 Grad und geringer als 180 Grad)
vom unteren Arm 30 aufwärts abgewinkelt. Diese
Winkelbeziehung kann durch einen deutlichen Knick 36 (1A)
festgelegt sein, oder es kann eine allmähliche, abgerundete
Biegung sein. Der federnde Armabschnitt 34 erstreckt sich
vom unteren Arm 30 in Richtung des gegenüberstehenden
Schenkelglieds des isolierenden Körpers 16, ohne
sich über das gegenüberstehende Schenkelglied
zu erstrecken, wie insbesondere in den Draufsichten der 1B und 3A dargestellt.
So erstrecken sich die federnden Arme 34 aufwärts über
eine obere Fläche 22 des isolierenden Körperelements 16 hinaus und
in den durch das Körperelement umschriebenen offenen Raum 26.
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Jeder
der federnden Arme 34 endet in einer Kontaktnase 38.
Die Nase 38 ist so gestaltet, dass sie sich mit Kontaktflächen
auf einem elektrischen Bauteil in einer gestapelten Anordnung koppelt.
Zum Beispiel stellt 3C ein elektrisches Bauteil 12b dar,
das ein Muster elektrischer Kontaktflächen 15a–15d aufweist,
die der Position der Kontaktnasen 38a–38d der
Steckverbinderbaugruppe 10 in 3A entspricht.
Die Kontaktnasen 38 können durch einen abgerundeten
oder nach unten gebogenen Anschlussbereich der federnden Arme 34 festgelegt sein,
wie in den Figuren dargestellt.
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Im
Gebrauch der verschiedenen Steckverbinderbaugruppen 10 zum
Verbinden von Bauteilen 12a, 12b (3B, 3C, 7)
in einer gestapelten Anordnung stehen die federnden Arme 34 der verschiedenen
Verbinderelemente 28 in zusammengedrücktem Pass-Kontakt
mit den entsprechenden Kontaktflächen 15 auf einem
der Bauteile (d. h. Bauteil 12b) und weisen ausreichende
Federung auf, um in ständigem Druckkontakt mit den Kontaktflächen 15 zu
stehen, ohne gelötet zu sein, wenn das Bauteil 12b gegen
die obere Fläche 22 des isolierenden Körperelements 16 festgehalten
wird. Wie oben beschrieben, sind die Kontaktausläufer 34 der
unteren Arme 30 der Verbinderelemente 28 an die
Kontaktflächen 14a des gegenüberstehenden
Bauteils 12a gelötet oder werden anderweitig in
elektrischem Pass-Kontakt damit gehalten. Auf diese Weise liegt beim
Gebrauch der Steckverbinderbaugruppe 10 das obere Bauteil 12b bündig
an der oberen Fläche 22 des Körperelements 16 an,
und das untere Bauteil 12a in der gestapelten Anordnung
liegt bündig an der unteren Fläche 24 des
Körperelements 16 an, sodass die Steckverbinderbaugruppe 10 eine
Stapelhöhe 44 (2B) vorsieht,
die im Wesentlichen der Dicke des isolierenden Körperelements 16 entspricht. Bei
einer besonders einzigartigen Ausführungsform weist das
isolierende Körperelement 16 eine Dicke oder ein
Höhenmaß von 0,40 mm auf, was einer Stapelhöhe
zwischen den Bauteilen von 0,40 mm entspricht. Es ist einzusehen,
dass andere Stapelhöhen offensichtlich innerhalb des Umfangs
und Erfindungsgedankens der Erfindung liegen, und dass das Körperelement 16 mit
beliebiger gewünschter Dicke oder Bauhöhe ausgebildet
sein kann.
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Es
ist leicht einzusehen, dass die einzelnen Verbinderelemente 28 aus
einem beliebigen geeigneten leitfähigen Material ausgebildet
sein können, das üblicherweise für elektrische
Kontakte oder Steckverbinder benutzt wird. Zum Beispiel können die
Verbinderelemente 28 aus 0,1 mm dickem vernickeltem Berylliumkupfer
ausgebildet sein. Die Kontaktnasen 38 können Gold,
und die Kontaktausläufer 32 können Zinn
enthalten. Die Erfindung ist nicht durch die Anordnung oder die
Materialien eingeschränkt, die zur Herstellung der Verbinderelemente 28 verwendet
werden.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen sehen die einzigartigen
Steckverbinderbaugruppen 10 eine Vielzahl von Verbinderelementen 28 an
jedem der Schenkelglieder 20a, 20b in einer Weise
vor, dass die Verbinderelemente 28 an einem Schenkelglied 20a zwischen
den entgegengesetzt ausgerichteten Verbinderelementen 28 an
dem anderen Schenkelglied 20b gestaffelt sind. Die Verbinderelemente 28 weisen
in dieser gestaffelten Anordnung einen solchen Abstand zueinander
auf, dass die Elemente beim verbundenen Einsatz der Steckverbinderbaugruppe 10 zwischen
benachbarte, entgegengesetzt ausgerichtete Elemente passen und sich
innerhalb des offenen Raums 26 des Körperelements 16 zwischen
benachbarte Elemente verschachteln.
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Die
Verbinderelemente 28 können durch verschiedene
geeignete Mittel in den Schenkelgliedern 20a, 20b festgehalten
sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Verbinderelemente 28 zum Beispiel
in einem Umspritzverfahren in die Schenkelglieder eingegossen, wobei
die zum Ausbilden des Körperelements 16 benutzte
Polymerverbindung zumindest teilweise um und über die unteren
Arme 30 der Verbinderelemente gegossen werden. Mit Bezug auf
die 4B und 4C kann
eine zusätzliche Haltestruktur vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass
die Verbinderelemente 28 sicher an der unteren Fläche 24 des
Körperelements 16 befestigt bleiben. Zum Beispiel
können Widerhaken 40 in den unteren Armbereichen 30 festgelegt
sein, die in das Material des Körperelements 16 ragen.
Beim Ausbilden der Widerhaken 40 können auch Löcher 42 (4D) in den unteren Armen 30 festgelegt
sein. Mit Bezug auf 4C fließt das geschmolzene
Material der Körperelemente 16 während
des Spritzgussvorgangs in diese Löcher 40 und
dient so dazu, die Verbinderelemente 28 weiter innerhalb
des Körperelements zu verankern.
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Bei
alternativen Ausführungsbeispielen können andere
Arten der Festhaltestruktur an festgelegten Verbinderpositionen
entlang der Schenkelglieder direkt in die Schenkelglieder 20a, 20b gegossen
werden, um die Verbinderelemente 28 zu koppeln und festzuhalten,
die anschließend an den jeweiligen Verbinderpositionen
in die Festhaltestruktur eingepresst werden. Zum Beispiel kann die
Festhaltestruktur aus Nuten, Aussparungen und dergleichen bestehen,
die in die Schenkelglieder eingearbeitet oder eingegossen sind und
eine Position zum Einpressen der Verbinderelemente in die Schen kelglieder
festlegen. Die Nuten oder Aussparungen können weiter Kopplungs- oder
Positionierungsflächen umfassen, die darin festgelegt sind
und einzigartig gestaltet sind, um jedes Verbinderelement 28 an
einer Verbinderposition entlang des Schenkelglieds festzuhalten
und zu positionieren.
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Mit
Bezug auf verschiedene Ansichten der 5A–5C und 6A–6D können
die Steckverbinderbaugruppen 10 auch eine beliebige Art
von Ausrichtstruktur enthalten, die an verschiedenen Flächen
des Körperelements 16 festgelegt ist. Die Ausrichtstruktur
dient dazu, die Steckverbinderbaugruppe 10 bezüglich
gestapelter Bauteile 12a, 12b genau zu positionieren.
Zum Beispiel ist die Ausrichtstruktur in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch einen Vorsprung 48 festgelegt, der an einer oder
mehreren der oberen 22 oder unteren Flächen 24 des
Körperelements 16 vorgesehen sein kann. Diese
Vorsprünge 48 weisen eine solche Größe
und Form auf, dass sie sich in entsprechende Mutterstrukturen koppeln,
die in den Bauteilen 12a, 12b festgelegt sind.
Alternativ kann die Ausrichtstruktur in den Körperelementen 16 als
Mutterstruktur, wie etwa als Löcher oder Vertiefungen,
festgelegt sein, die eine solche Form und Anordnung aufweist, dass sie
mit Vaterstrukturen an den Bauteilen 12a, 12b gekoppelt
wird. Fachleute sollten einsehen können, dass diesbezüglich
jede beliebige Art von Koppelstruktur benutzt werden kann.
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In
dem Ausführungsbeispiel von 5A ist die
Ausrichtstruktur durch Vorsprünge 48a festgelegt, die
an der Unterfläche 24 des Körperelements 16, zum
Beispiel an der Bodenfläche 24 der Enden 18a, 18b des
Körperelements, vorgesehen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel
von 5B sind die Vorsprünge 48 auf
der oberen Fläche 22 der Enden 18a, 18b festgelegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 5C sind
die Vorsprünge 48 auf der oberen 22 und
der unteren Fläche 24 der Enden 18a, 18b festgelegt.
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Es
kann auch erwünscht sein, verschiedene Arten der Abstandsstruktur 50 an
einer beliebigen der Flächen des Körperelements 16 vorzusehen.
Die Ab standsstruktur 50 erhöht effektiv die Bau-
oder Stapelhöhe der Steckverbinderbaugruppe 10,
ohne die Gesamtdicke oder Bauhöhe der übrigen
Bereiche des Körperelements 16 zu erhöhen.
Zum Beispiel ist die Abstandsstruktur 50 in der Ausführungsform
von 6A durch Streifenelemente 52 festgelegt,
die eine relativ flache obere Fläche aufweisen. Diese Streifenelemente 52 sind
auf der oberen Fläche 22 der Endabschnitte 18a, 18b vorgesehen,
und die obere Fläche der Streifen 52 sieht eine
Auflagefläche für ein gestapeltes Bauteil vor.
Bei diesem Ausführungsbeispiel würde das Stapelbauteil
auf den Streifen 52 ruhen, und es würde ein Raum
zwischen der oberen Fläche 22 der übrigen
Bereiche des Körperelements 16 und dem Stapelbauteil
festgelegt werden. Auf diese Weise wären die Kontaktnasen 38 der
jeweiligen Verbinderelemente 28 in einem solchen Ausmaß abgewinkelt,
dass sie sich oberhalb der oberen Fläche der Streifen 52 erstreckten,
um sicheren elektrischen Kontakt mit dazu gepaarten Kontaktflächen
am gestapelten Bauteil zu garantieren.
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Die
Abstandsstruktur 50 kann zusätzlich zu den Ausrichtvorsprüngen 48 vorgesehen
sein. Zum Beispiel sind die Ausrichtvorsprünge 48 in
dem in 6B dargestellten Ausführungsbeispiel
an der unteren Fläche 24 des Körperelements 16 vorgesehen, und
die Abstandsstrukturstreifen 52 sind an der oberen Fläche 22 des
Körperelements 16 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel
von 6C sind die Vorsprünge 48 an
den Abstandsstrukturstreifen 52 vorgesehen. Das Ausführungsbeispiel
von 6D ist ähnlich dem der 6C und
enthält Ausrichtstrukturvorsprünge 48 an
der unteren Fläche 24 des Körperelements 16.
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Obwohl
in den Figuren nicht dargestellt, sollte leicht einzusehen sein,
dass jede beliebige Art zusätzlicher Struktur an den verschiedenen
Steckverbinderbaugruppen 10 lösbar angebracht
sein kann, um die Bestückung der Baugruppen 10 im
Herstellungsprozess zu unterstützen. Zum Beispiel kann eine
beliebige Art von Kappenvorrichtung an den Ausrichtstrukturen 48 oder
Abstandsstrukturen 50 angebracht sein. Typische Kappenvorrichtungen
se hen einen geeigneten Oberflächenbereich für
eine Saugdüse einer Bestückungseinrichtung vor,
um die Steckverbinderbaugruppen 10 bezüglich der
Leiterplatten oder anderen Bauteile genau zu positionieren. Alternativ
kann eine beliebige Art zusätzlicher Struktur an den Körperelementen 16 zum
lösbaren Koppeln von Kappenvorrichtungen für diesen
Zweck vorgesehen sein.
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Fachleute
sollten einsehen, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
von Umfang und Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen. Zum
Beispiel können als Teil eines Ausführungsbeispiels
dargestellte Merkmale in einer anderen Ausführungsform
benutzt werden, um noch weitere Ausführungsformen zu ergeben.
Solche Änderungen und Abwandlungen liegen innerhalb von Umfang
und Erfindungsgedanken der Erfindung und der beigefügten
Ansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0463487 [0004]
- - WO 97/02631 [0005]
- - US 6077089 [0006]
- - US 5041016 [0007]
- - EP 0346206 [0007]