DE102011055750B3

DE102011055750B3 - Isolierkörper eines Steckverbinders

Info

Publication number: DE102011055750B3
Application number: DE102011055750A
Authority: DE
Inventors: Lutz Tröger; York Dobrick; Michael Schulte
Original assignee: Harting AG and Co KG
Current assignee: Harting Stiftung and Co KG
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: EP2786450A1; EP2786450B1; CN103975487A; WO2013079059A1; US20150280367A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper eines Steckverbinders, wobei der Isolierkörper zumindest teilweise aus metallisierbaren Kunststoff gefertigt ist, und wobei der Isolierkörper zumindest einen Kanal umfasst, welcher zur Aufnahme eines Leiters vorgesehen ist. Das Übersprechverhalten des Steckverbinders wird dadurch verbessert, dass zumindest eine Kanal im Isolierkörper mit einem leitenden Überzug versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper eines Steckverbinders nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Isolierkörper werden in dafür vorgesehene Kammern eines Steckverbindergehäuses eingesetzt oder von einem passenden Steckverbindergehäuse umgeben. In der Regel umfassen die Isolierkörper auch Kontaktelemente, an welche die einzelnen Leiter eines an den Steckverbinder anzuschließenden Kabels angeschlossen werden.
Innerhalb des Isolierkörpers werden die einzelnen Leiter des angeschlossenen Kabels häufig in Kabelkanälen geführt. Derartige Isolierkörper werden benötigt, um mehrpolige Steckverbinder für analoge oder digitale Datenübertragung zu schaffen.
Bei herkömmlichen Steckverbindern, insbesondere bei RJ45-Steckverbindern, werden die einzelnen Leiter des anzuschließenden Kabels aus Platzgründen häufig sehr nahe nebeneinander geführt, was zu einem so genannten Übersprechen der über die Leiter transportierten Datensignale und damit insgesamt zu einer schlechten Datenübertragungsqualität führt.
Auf dem Markt gibt es einen Trend zu einem Datentransfer mit immer höheren Übertragungsfrequenzen, wobei herkömmliche Steckverbinder einen unzureichenden Qualitätsaspekt aufweisen.
Die US 6 159 048 A und US 2001 0046 812 A1 zeigen jeweils einen Steckverbinder für Hochfrequenzanwendungen, dessen Isolierkörper Leiterkanäle aufweist, die metallisiert sind und die darin enthaltenen Leiter dadurch voneinander elektromagnetisch abgeschirmt sind.
Das Prinzip der Metallisierung einzelner Leiterkanäle eines Isolierköpers eines Steckverbinders ist aus der WO 2011 056 204 A2 bekannt.
Die DE 10 2007 006 204 B3 schlägt ein MID-Verfahren zur Metallisierung von Steckverbinderkomponenten vor.
In der DE 698 35 630 T2 werden zur elektromagnetischen Abschirmung der Leiter in einem Isolierkörper Metallbleche eingesetzt.
Die US 5 647 768 A zeigt einen Isolierkörper eines Steckverbinders, der aus Schirmgründen mit Metallpartikeln dotiert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Isolierkörper für einen Steckverbinder vor, der trotz kleiner Abmaße eine verbesserte Datenübertragungs- oder Signalqualität gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Isolierkörper ist zumindest teilweise aus metallisierbarem Kunststoff gefertigt. Im Isolierkörper ist zumindest ein Kanal eingebracht, der zur Aufnahme eines Leiters eines anzuschließenden Kabels vorgesehen ist. In der Regel werden im Isolierkörper zwei oder mehr solcher Kanäle vorhanden sein, die jeweils zur Aufnahme eines Leiters eines mehradrigen Kabels geeignet sind.
Die Innenwand eines solchen Leiterkanals wird mit einem leitenden Überzug versehen. In diesem Fall steht der leitende Überzug in Kontakt mit der Isolierung des einzelnen Leiters. Es ist aber auch denkbar die Außenwand eines solchen Leiterkanals mit dem leitenden Überzug zu versehen. Bislang wurden für diesen Zweck beispielsweise Metallhülsen eingesetzt, die in den Leiterkanal eingeschoben wurden.
Vorteilhafterweise ist der leitende Überzug des zumindest einen Kanals durch MID-Technik realisiert.
Die MID-Technologie (Moulded Interconnection Devices) wird hauptsächlich verwendet um komplexe, 3-dimensionale Leiterbahnstrukturen auf Bauteilen zu erzeugen, die Leiterplattenfunktionalität zur Verfügung stellen.
In der MID-Technologie sind verschiedene Verfahren bekannt. Das LDS-Verfahren ist in der Patentanmeldung DE 101 32 092 A1 beschrieben. Es werden beispielsweise Flüssigkristallpolymere, sogenannte LCP (Liquid Crystal Polymer), eingesetzt, die im Spritzgussverfahren zu Bauteilen geformt werden. Durch Bestrahlung mit einem Laser werden gezielt die Bereiche aktiviert, auf welchen Leiterbahnstrukturen entstehen sollen. Durch die Bestrahlung mit dem Laser wird Metall (z. B. Palladium), das chemisch im Polymer gebunden ist, aktiviert, wobei sich Metallkeime an der Oberfläche bilden. In einem chemischen Bad bildet sich anschließend durch stromlose, chemische Abscheidung an den gebildeten Metallkeimen eine leitende Metallschicht. Die erste Kupferschicht dient im Wesentlichen der Leitfähigkeit. Um eine noch bessere elektrische Leitfähigkeit zu erzielen, können noch weitere metallische Schichten abgeschieden. Diese weiteren Schichten dienen außerdem der mechanischen Stabilität und dem Korrosionsschutz.
Alternativ kann der metallisierbare Kunststoff in einem zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt sein.
Bei der zwei-Komponenten-MID-Technik wird im ersten Verfahrensschritt ein metallisierbarer Thermoplast, beispielsweise ein mit Palladium dotierter Kunststoff, in ein Werkzeug gespritzt, wobei die mit einem leitenden Oberzug zu versehene Fläche abgebildet wird. Im zweiten Verfahrensschritt werden die Bereiche zwischen und um diese(n) Flächen mit einem nichtmetallisierbaren Thermoplasten umspritzt, wodurch das Werkstück – hier der Isolierkörper – seine endgültige Form erhält. Anschließend erfolgt die selektive Metallisierung der mit einem leitenden Überzug zu versehenen Flächen in einem elektrolytischen Bad durch einen galvanischen Prozess. Dabei haftet an der Dotierung ein metallischer Stoff, vorzugsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung. Auf die Kupferoberfläche können in weiteren Arbeitsschritten andere Metallverbindungen aufgebracht werden.
Vorteilhafterweise wird der erfindungsgemäße Isolierkörper in einem RJ-45 Steckverbinder eingesetzt. An RJ-45 Steckverbindern werden mehradrige Kabel angeschlossen, dessen einzelne Leiter von einer Schirmfolie umgeben und untereinander verdrillt sind. Dadurch wird eine Signalkopplung (Übersprechen) verhindert.
Um die einzelnen Leiter des anzuschließenden Kabels zu den Kontakten des Isolierkörpers zu führen, muss die Schirmung der einzelnen Leiter entfernt und die Verdrillung aufgetrennt werden. Die fehlende Isolierung einiger Leiter innerhalb eines Isolierkörpers ohne Leiterkanäle mit einem leitenden Überzug führt zu Qualitätsverlusten bei der Signalübertragung, insbesondere bei hohen Übertragungsfrequenzen.
Die erfindungsgemäßen, mit einem leitenden Überzug versehenen Leiterkanäle schirmen die einzelnen Leiter des angeschlossenen Kabels gegeneinander ab, so dass die Signalqualität deutlich steigt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kanäle nur teilweise mit einem leitenden Überzug versehen. Mit „teilweise” ist in diesem Fall gemeint, dass die Kanäle nicht in ihrer vollständigen axialen Länge mit einem leitenden Überzug versehen sind. Tests haben gezeigt, dass das Übersprechverhalten von RJ45-Steckverbindern deutlich verbessert wird, wenn nur 75% der axialen Länge der Kanäle mit einem leitenden Überzug versehen ist. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn nur 50% der axialen Länge der Kanäle mit einem leitenden Überzug versehen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist lediglich eine Seite des Kanals mit einem leitenden Überzug versehen. Die Seitentrennung der Kanäle erfolgt entlang ihrer axialen Achse. Auch hier ist der Kanal (oder die Kanäle) nur teilweise mit einem leitenden Überzug versehen. Diese Ausführungsform entsteht beispielsweise dadurch, dass der Isolierkörper zweiteilig ausgeführt ist und nur eine Hälfte aus metallisierbarem Material gefertigt ist.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn einige Kanäle im Isolierkörper in ihrer axialen Länge vollständig und andere Kanäle wiederum nur teilweise (75%, 50%) mit einem leitenden Überzug versehen werden. Je nachdem wie die Leiter im Isolierkörper des Steckverbinders zueinander angeordnet sind, können die Kanäle in ihrer axialen Länge unterschiedlich mit einem leitenden Überzug versehen sein. Dadurch kann ein Steckverbinder mit einem geringen Übersprechen realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die leitenden Überzüge der einzelnen Leiterkanäle über eine Leiterbahn mit einem metallischen Gehäuse eines Steckverbinders verbunden. Die Leiterbahn wird vorteilhafterweise ebenfalls mit der oben dargestellten MID-Technik hergestellt und ist damit ebenfalls im Isolierkörper eingebracht.
Wie bereits oben erwähnt werden mehrere Kanäle im Isolierkörper mit einem leitenden Überzug versehen sein. Vorteilhafterweise sind zumindest zwei mit dem leitenden Überzug versehene Kanäle untereinander und zusätzlich mit dem Steckverbindergehäuse über eine leitende Verbindung elektrisch kontaktiert.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand einer schematischen Zeichnung dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein solches Ausführungsbeispiel beschränkt.
Zu sehen ist ein schematischer Querschnitt eines Isolierkörpers 5 eines Steckverbinders (nicht gezeigt). Der Isolierkörper 5 umfasst Kontaktelemente 2. Die einzelnen Leiter eines an den Steckverbinder anzuschließendes Kabels, werden in Kanälen 3 des Isolierkörpers 5 eingebracht.
Mithilfe eines MID-Verfahrens sind die einzelnen Kanäle 3 mit einem leitenden Überzug 4 versehen. In axialer Ausrichtung des Isolierkörpers 5 ist der leitende Überzug 4 unterschiedlich lang ausgebildet. Die Länge des leitenden Überzugs in den Kanälen kann abhängig vom Übersprechverhalten des einzelnen Steckverbinders gewählt werden. Bei einem RJ45-Steckverbinder werden die mittleren Kanäle beispielsweise nur zu 50% bis 75% in ihrer Länge mit einem leitenden Überzug versehen.
Der Isolierkörper umfasst außerdem eine leitende Verbindung (nicht gezeigt), die die einzelnen, mit einem leitenden Überzug 4 versehenen Kanäle 3 untereinander leitend verbindet. Außerdem steht die Leiterbahn in leitendem Kontakt mit einem metallischen Steckverbindergehäuse und/oder mit dem Nullleiter des anzuschließenden Kabels.
Sofern das anzuschließende Kabel eine Schirmung umfasst, kann diese auch mit der Leiterbahn des Isolierkörpers verbunden sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die komplette Oberfläche des Isolierkörpers, inklusive der einzelnen Kanäle, mit einem leitenden Überzug versehen.

Claims

Isolierkörper eines Steckverbinders (1), • wobei der Isolierkörper (5) zumindest teilweise aus metallisierbaren Kunststoff gefertigt ist, • und wobei der Isolierkörper (5) zumindest einen Kanal (3) umfasst, welcher zur Aufnahme eines Leiters vorgesehen ist • und wobei der zumindest eine Kanal (3) mit einem leitenden Überzug (4) versehen ist dadurch gekennzeichnet, dass • der Kanal (3) oder die Kanäle (3) nur teilweise mit einem leitenden Überzug (4) versehen sind oder • zumindest ein Kanal (3) vollständig und zumindest ein Kanal (3) teilweise mit einem leitenden Überzug (4) versehen ist.
Isolierkörper nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Überzug (4) des zumindest einen Kanals (3) durch MID-Technik realisiert ist.
Isolierkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass • zumindest zwei Kanäle (3) vorhanden sind, die jeweils zur Aufnahme eines Leiters eines mehradrigen Kabels vorgesehen sind • und dass die Leiter des mehradrigen Kabels durch den leitenden Überzug (4) der Kanäle (3) gegeneinander elektromagnetisch abschirmt sind.
Isolierkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Steckverbinder (1) um einen RJ-45 Stecker handelt.
Isolierkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine im Isolierkörper (5) eingebrachte Leiterbahn, die den zumindest einen mit einem leitenden Überzug (4) versehenen Kanal (3) mit dem Steckverbindergehäuse leitend verbindet.
Isolierkörper nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die im Isolierkörper (5) eingebrachte Leiterbahn durch MID-Technik realisiert ist.
Isolierkörper nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei mit einem leitenden Überzug (4) versehenen Kanäle (3) und das Steckverbindergehäuse über die Leiterbahn miteinander elektrisch kontaktiert sind.
Isolierkörper nach einem der drei vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn mit der Schirmung des anzuschließenden Kabels verbunden ist.