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QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 22. August 2014 eingereichten US-Patentanmeldung Nummer 14/466,899 in Anspruch und beansprucht die Rechte aus den vorläufigen US-Patentanmeldungen Nummer 61/869,585, eingereicht am 23. August 2013, und 61/905,275, eingereicht am 17. November 2013, durch Bezugnahme hier eingeschlossen.
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HINTERGRUND
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In den letzten Jahren hat die Menge der zwischen elektronischen Vorrichtungen übertragenen Daten enorm zugenommen. Große Mengen von Audio-, Streaming-Video-, Text- und anderen Arten von Dateninhalten werden heute regelmäßig zwischen Desktopcomputern und tragbaren Computern, Mediengeräten, tragbaren Mediengeräten, Anzeigeeinrichtungen, Speichervorrichtungen und anderen Arten von elektronischen Vorrichtungen übertragen.
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Diese Datenübertragungen können über verschiedene Medien erfolgen. Beispielsweise können die Datenübertragungen drahtlos, über Drahtleiter, über Glasfaserkabel oder auf andere Weise erfolgen. Zusammen mit den Daten kann Energie übertragen werden oder Energie kann separat übertragen werden. Zum Beispiel können Energie und Daten von einer elektronischen Vorrichtung zu einer anderen übertragen werden oder Energie kann separat von einer Batterie, einer Ladeschaltung oder einem Leistungswandler an eine elektronische Vorrichtung übertragen werden.
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Energie und Daten können über Kabel übermittelt werden, die Drahtleiter, Glasfaserkabel oder eine Kombination dieser oder anderer Leiter umfassen können. Konfektionierte Kabel können an jedem Ende eines Kabels einen Steckverbindereinsatz umfassen, obwohl andere konfektionierte Kabel auf eine bestimmte Weise mit einer elektronischen Vorrichtung verbunden oder daran festgemacht werden können. Die Steckverbindereinsätze können in Buchsen in den kommunizierenden elektronischen Vorrichtungen eingeführt werden.
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Wiederum können die Datenraten durch diese Steckverbindereinsätze und Buchsen ziemlich hoch sein. Um diese hohen Datenraten bereitzustellen, kann es wünschenswert sein, dass die Steckverbindereinsätze und Buchsen eine hohe Signalintegrität und eine niedrige Einfügungsdämpfung haben.
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Auch können diese Steckverbindereinsätze über mehrere Jahre hinweg einmal oder mehrmals am Tag in eine Vorrichtungsbuchse eingeführt werden. Es kann wünschenswert sein, dass diese Steckverbindereinsätze und Buchsen zuverlässig sind und nicht vorzeitig brechen oder verschleißen. Derartige Ausfälle können zu Unzufriedenheit des Benutzers mit sowohl dem konfektionierten Kabel als auch den elektronischen Vorrichtungen, mit denen es verbunden wird, führen.
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Elektronische Vorrichtungen können in Stückzahlen von Millionen verkauft werden, wobei zusammen mit diesen eine entsprechende Anzahl konfektionierter Kabel und Steckverbindereinsätze verkauft wird. Bei derartigen Mengen wird jede Einsparung oder Vereinfachung bei der Herstellung wichtig. Aus diesen Gründen kann es wünschenswert sein, dass sich diese Steckverbindereinsätze und Buchsen leicht herstellen lassen.
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Was daher benötigt wird, sind Steckverbindereinsätze und Buchsen, die eine hohe Signalintegrität und eine niedrige Einfügungsdämpfung haben, zuverlässig sind und leicht herzustellen sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze und Buchsen und andere Strukturen bereitstellen, die eine hohe Signalintegrität und eine niedrige Einfügungsdämpfung haben, zuverlässig sind und leicht herzustellen sind.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Steckverbindereinsätze und Buchsen mit hoher Signalqualität durch Vereinfachung ihres physikalischen Signalwegs bereitstellen. Bei einer Ausführungsform kann ein Steckverbindereinsatz oder eine Zunge einer Steckverbinderbuchse im Wesentlichen aus einer Leiterplatte gebildet sein. Die Kontakte an den Steckverbindereinsätzen oder Buchsenzungen können herkömmlichen Kontakten auf einer Leiterplatte ähnlich sein. Diese Kontakte können eine reduzierte Abmessung haben, um die Kontakt-zu-Kontakt- und sonstige Streukapazität zu verringern. Diese reduzierte Abmessung kann auch helfen, Reflexionen, die ansonsten aufgrund von Stubeffekten innerhalb des Kontakts auftreten können, zu begrenzen. Der Widerstand kann ebenfalls reduziert werden. Diese Reduzierung der Kapazität, der Stubeffekte und des Widerstands kann zu einer Verbesserung der Signalqualität beitragen, die Einfügungsdämpfung verringern und zu einer Verbesserung der Impedanzanpassung beitragen.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Breite der Kontakte durch eine Ausrichtungstoleranz bestimmt sein und kann nicht ohne Weiteres reduziert werden. In ähnlicher Weise kann eine Länge des Kontakts ein notwendiges Maß an Überdeckung bereitstellen und kann nicht ohne Weiteres reduziert werden. Von daher kann in dieser besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Höhe oder ein Profil jedes Kontakts reduziert werden. Diese Verringerung der Höhe reduziert eine Kapazität von einer Seite des Kontakts zu einer benachbarten Seite eines angrenzenden Kontakts oder anderer nahegelegener Strukturen. Diese Verringerung der Höhe kann dazu beitragen, die Länge der externen Pfade im Kontakt zu reduzieren und dadurch den Stubeffekt zu verringern. Sie kann auch zu einer Verringerung des Kontaktwiderstands beitragen. Auch hier kann der kumulative Effekt dieser Verbesserungen dazu beitragen, die Signalqualität zu verbessern, die Einfügungsdämpfung zu reduzieren und die Impedanzanpassung zu verbessern.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Leiterbahnen durch die Leiterplatte zu diesen Kontakten führen. Diese Leiterbahnen können Leitungen mit angepasster Impedanz sein. Zum Beispiel können Streifenleitungsimpedanztechniken angewendet werden, um die Signale von den Kontakten weg durch die Leiterplatte zu führen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere elektronische Schaltungen, Vorrichtungen, Bauelemente oder eine Kombination hiervon auf der Leiterplatte umfassen. Diese Schaltungen, Vorrichtungen und Bauelemente können u. a. Leuchtdioden, Leistungswandler, Takt- und Datenrückgewinnungsschaltungen und andere elektronische Schaltungen, Vorrichtungen oder Bauelemente sein. Ein konfektioniertes Kabel kann durch Anbringen eines Kabels am Steckverbindereinsatz, typischerweise an einem Abschnitt des Steckverbindereinsatzes, der von den Kontakten entfernt liegt, gebildet werden. Von den Kontakten ausgehende Leiterplattenbahnen können mit einer/einem oder mehreren der elektronischen Schaltungen, Vorrichtungen oder Bauelemente, mit einem oder mehreren Leitern in dem Kabel oder mit anderen Strukturen verbunden sein. Über diesen oder um diese elektronischen Schaltungen, Vorrichtungen oder Bauelemente(n) kann ein Gehäuse bereitgestellt werden, um die Benutzerfreundlichkeit des Steckverbindereinsatzes zu erhöhen.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen zuverlässigen Steckverbindereinsatz oder eine zuverlässige Buchsenzunge bereitstellen, indem eine Leiterplatte verwendet wird, die so ausgebildet ist, dass sie ein reduziertes Bruchrisiko aufweist. Beispielsweise können Fasern in einer oder mehreren Schichten der Leiterplatte ausgerichtet sein, um die Zuverlässigkeit des Steckverbindereinsatzes zu verbessern. Bei diesen und anderen Ausführungsformen können der Fasergehalt, die Art der Fasern oder andere Parameter angepasst werden, um die Zuverlässigkeit der Steckverbindereinsätze zu verbessern.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen Steckverbindereinsatz oder eine Buchsenzunge bereitstellen, der/die leicht herzustellen ist. Eine besondere Ausführungsform kann einen Steckverbindereinsatz oder eine Buchsenzunge bereitstellen, der/die im Wesentlichen aus einer Leiterplatte gebildet ist und im Wesentlichen unter Verwendung herkömmlicher Leiterplatten-Herstellungstechniken hergestellt wird. Bei dieser besonderen Ausführungsform können eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen auf einer Leiterplatte platziert sein. Masseringe, Kontakte und Leiterbahnen oder Verbindungen auf der Leiterplatte können unter Verwendung von Schritten metallisiert werden, die auf herkömmliche Leiterplatten-Metallisierungstechniken beschränkt sind oder diese umfassen. Die Leiterplatte kann derart geformt sein, dass sie in eine entsprechende Steckverbinderbuchse passt, und die Kontakte können dafür ausgelegt sein, dass sie mit Kontakten in der Steckverbinderbuchse paaren. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Lötmaske auf der Leiterplatte angeordnet werden und geätzt werden, um einen oder mehrere nicht-metallisierte Bereiche abzudecken. Bei noch anderen Ausführungsformen kann eine Beschriftung oder eine Deckschicht in einem oder mehreren nicht-metallisierten Bereichen platziert werden. Beispielsweise kann eine Deckschicht durch Warmpressen auf einen Steckverbindereinsatz aufgebracht werden, um einen Bereich zwischen Kontakten und zwischen Kontakten und einem Massering abzudecken. Bei noch anderen Ausführungsformen kann Kunststoff in diesen Bereichen platziert werden. Bei diesen Ausführungsformen kann die Lötmaske, die Beschriftung, der Kunststoff oder die Deckschicht verschiedene Farben und Texturen haben, die derart beschaffen sind, dass sie für ein akzeptables Aussehen sorgen, wenn sie für einen Benutzer freiliegen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen eines Steckverbindereinsatzes oder einer Buchsenzunge bereitstellen. Dieses Verfahren kann ein Platzieren einer oder mehrerer elektronischer Vorrichtungen auf einer Leiterplatte umfassen. Auf der Leiterplatte kann Kupfer oder ein anderer Überzug platziert und geätzt werden, um Masseringe, Kontakte, Leiterbahnen und Verbindungen zu der einen oder den mehreren elektronischen Vorrichtungen zu bilden. Nickel oder andere Überzüge können geätzt werden, um das Kupfer abzudecken. Die Kontakte können mit Gold oder einem anderen Material plattiert werden, um die Oxidation zu verringern und den elektrischen Kontakt zu verbessern. Chrom, Palladium-Nickel (PdNi) oder andere Überzüge können geätzt werden, um die kontaktfreien metallisierten Bereiche abzudecken. Die metallisierten Bereiche können Verschleiß, der durch Kontakt mit Haltemerkmalen, Federkontakten oder anderen Merkmalen in einem entsprechenden Steckverbinder verursacht wird, reduzieren. Eine Lötmaske kann auf der Leiterplatte platziert werden und geätzt werden, um die nicht-metallisierten Bereiche abzudecken, oder es kann eine Beschriftung oder eine Deckschicht auf diesen Bereichen platziert werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine Leiterplatte zur direkten Verwendung und Handhabung durch einen Benutzer freilegen. Herkömmlich kann dies aufgrund der rauen, unpolierten Ausprägung mindestens einiger Abschnitte der Leiterplatten wenig attraktiv gewesen sein. Dementsprechend kann ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Steckverbindereinsatz bereitstellen, der sowohl schön anzuschauen als auch angenehm zu berühren ist, obwohl er zumindest im Wesentlichen unter Verwendung einer Leiterplatte hergestellt ist. Die Haptik eines Steckverbindereinsatzes kann dadurch verbessert werden, dass eine abgefaste Kante zwischen einer oder beiden von einer Ober- und Unterseite und den Seitenflächen des Steckverbindereinsatzes oder der Buchsenzunge geschaffen wird. Die abgefaste Kante kann unter Verwendung eines Fräsers bearbeitet werden, der eine Längsachse hat und in der Längsachse zylindrisch ist, und ferner einen oder mehrere erhabene Abschnitte orthogonal zur Längsachse aufweist. Der eine oder die mehreren erhabenen Abschnitte können einen oberen abgewinkelten Abschnitt und einen unteren abgewinkelten Abschnitt aufweisen. Die abgewinkelten Abschnitte können verwendet werden, um die Randabschnitte entlang der Ober- und Unterseite des Steckverbindungseinsatzes spanend zu entfernen, wodurch eine abgefaste Kante zurückbleibt. Der obere abgewinkelte Abschnitt und der untere abgewinkelte Abschnitt können gekrümmt sein, um der resultierenden abgefasten Kante eine Krümmung zu verleihen. Beispielsweise können der obere abgewinkelte Abschnitt und der untere abgewinkelte Abschnitt konkav sein, um den abgefasten Kanten eine konvexe Krümmung zu verleihen, obwohl eine beliebige Kombination von konkaven, geraden und konvexen Kanten verwendet werden kann. Der Fräser kann eine Anzahl von erhabenen Abschnitten aufweisen und abgefaste Kanten an einem Stapel von Leiterplatten gleichzeitig bilden. Die erhabenen Abschnitte können ferner einen ebenen Abschnitt zwischen jedem oberen abgewinkelten Abschnitt und unteren abgewinkelten Abschnitten haben. Bei einer Bearbeitung können zwischen die Leiterplatten im Stapel jeweils Abstandshalter oder Einsätze mit einer Höhe, die ungefähr gleich einer Höhe eines ebenen Abschnitts ist, einführt werden.
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Auch können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen Steckverbindereinsatz oder eine Buchsenzunge mit einem verbesserten Aussehen bereitstellen. Gewöhnlich kann eine Leiterplatte eine raue Seitenkante aufweisen. Ein Steckverbindereinsatz oder eine Buchsenzunge, die von einer Leiterplatte gebildet wird, kann den gleichen Mangel aufweisen. Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diese Rauheit reduzieren oder ausgleichen. Bei einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein feiner Fräser, wie beispielsweise der vorstehend beschriebene Fräser, verwendet werden, um eine glattere oder polierte Seite bereitzustellen. Bei einer anderen besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Metallisierung von mindestens einer oder mehreren Seiten eines Steckverbindereinsatzes eine größere Dicke aufweisen. Diese größere Dicke kann helfen, eventuelle verirrte Fasern oder Unebenheiten entlang der Seiten des Steckverbindereinsatzes zu glätten. Bei einer anderen besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere Seiten des Steckverbindereinsatzes metallisiert sein. Die Metallisierung kann dann dünner gemacht werden, um eventuelle Unebenheiten entlang der Seiten des Steckverbindereinsatzes zu glätten.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Fähigkeit zum Freilegen von Leiterplatten zur Verwendung und Handhabung durch Benutzer nutzen, um andere Strukturen sowie Steckverbindereinsätze bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Steckverbinderbuchse mit einer Zunge bereitstellen, wobei die Zunge unter Verwendung einer oder mehreren der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder hier beschriebener Merkmale hergestellt wird. Eine weitere besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Leiterplatte für eine elektronische Vorrichtung bereitstellen, wobei ein Abschnitt der Leiterplatte derart ausgebildet ist, dass eine Zunge bereitgestellt wird. Die Zunge kann als Zunge für eine Buchse an der elektronischen Vorrichtung verwendet werden.
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Bei diesen Einsätzen und Zungen kann die Abschirmung verbessert werden, indem eine Masse- oder andere Ebene auf einer mittleren Schicht der Leiterplatte platziert wird. Diese Masseebene kann Signale an einer Oberseite des Einsatzes oder der Zunge von Signalen an einer Unterseite des Einsatzes oder der Zunge isolieren.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Steckverbindereinsätze für Kabel bereitstellen, die mit verschiedenen Arten von Vorrichtungen, wie tragbaren Computervorrichtungen, Tablets, Desktopcomputern, Laptops, All-in-one-Computern, Mobiltelefonen, Smartphones, Media-Telefonen, Speichervorrichtungen, tragbaren Medienabspielgeräten, Navigationssystemen, Monitoren, Netzteilen, Adaptern und Ladegeräten und anderen Vorrichtungen verbunden werden können. Diese Steckverbindereinsätze können Pfade für Signale und Energie bereitstellen, die mit verschiedenen Standards wie zum Beispiel Universal Serial Bus (USB), einem High-Definition Multimedia Interface (HDMI), Digital Visual Interface (DVI), Power, Ethernet, DisplayPort, Thunderbolt, Lightning und anderen Arten von Standard- und Nicht-Standard-Schnittstellen kompatibel sind.
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eines oder mehrere dieser und der anderen hierin beschriebenen Merkmale umfassen. Ein besseres Verständnis der Art und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen gewonnen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 zeigt ein elektronisches System, das durch die Einarbeitung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbessert werden kann;
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2 zeigt einen Steckverbindereinsatz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt Ansichten des Steckverbindereinsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben, von der Seite und von vorne;
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die 4 bis 10 zeigen ein Verfahren zum Herstellen eines Steckverbindereinsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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die 11A und 11B zeigen Ablaufpläne von Verfahren zum Herstellen eines Steckverbindereinsatzes oder einer anderen Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 zeigt einen Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes mit einer abgefasten Kante gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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13 zeigt einen Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes mit einer abgefasten Kante gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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14 zeigt einen Fräser, der verwendet werden kann, um abgefaste Kanten an Steckverbindereinsätzen oder anderen Strukturen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu bilden;
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15 zeigt eine elektronische Vorrichtung, die durch die Einarbeitung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbessert wurde;
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16 zeigt eine Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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17 zeigt eine elektronische Vorrichtung 1710 mit einer Rückseite 1720, die aus einer Leiterplatte gebildet werden kann;
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18 zeigt einen Abschnitt einer Steckverbinderbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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19 zeigt eine Innenansicht eines Abschnitts einer Steckverbinderbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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20 zeigt eine Innenansicht eines Abschnitts einer Steckverbinderbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt ein elektronisches System, das durch die Einarbeitung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbessert werden kann. Diese Figur ist, ebenso wie die anderen beigefügten Figuren, zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und schränkt weder die möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung noch die Ansprüche ein.
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Das elektronische System 100 kann Kabel 110 umfassen, die elektronische Vorrichtungen 120 und 130 verbinden. Die elektronische Vorrichtung 120 kann ein Laptop oder ein tragbarer Computer mit Bildschirm 122 sein. Die elektronische Vorrichtung 130 kann ein All-in-one-Computer mit Bildschirm 132, Tastatur 134 und Maus 136 sein. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Kabel 110 verschiedene Arten von Vorrichtungen koppeln, wie zum Beispiel tragbare Computervorrichtungen, Tablets, Desktopcomputer, Mobiltelefone, Smartphones, Media-Telefone, Speichervorrichtungen, tragbare Medienabspielgeräte, Navigationssysteme, Monitore, Netzteile, Adapter und Ladegeräte sowie andere Vorrichtungen. Diese Kabel, wie zum Beispiel Kabel 110, können Pfade für Signale und Energie bereitstellen, die mit verschiedenen Standards wie zum Beispiel Universal Serial Bus (USB), einem High-Definition Multimedia Interface (HDMI), Digital Visual Interface (DVI), Power, Ethernet, DisplayPort, Thunderbolt, Lightning und anderen Arten von Standard- und Nicht-Standard-Schnittstellen kompatibel sind. Das Kabel 110 kann unter Verwendung von Steckverbindereinsätzen, die durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, an elektronischen Vorrichtungen 110 und 130 befestigt werden. Andere Kabel (nicht gezeigt) können mit Steckverbindereinsätzen, die durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, verbunden werden und können verwendet werden, um Ladestrom für Vorrichtungen wie etwa eine Tastatur 134 und Maus 136 sowie für Fernbedienungen und andere elektronische Vorrichtungen bereitzustellen.
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Auch können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze bereitstellen, die zumindest im Wesentlichen aus einer Leiterplatte gebildet sind. Ein Freilegen einer Leiterplatte für eine direkte Verwendung und Handhabung durch einen Benutzer auf diese Weise kann durch Anwendung verschiedener Techniken ermöglicht werden, die durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Ein derartiger Steckverbindereinsatz ist in der folgenden Figur dargestellt.
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2 zeigt einen Steckverbindereinsatz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Steckverbindereinsatz 200 kann eine Leiterplatte 200 umfassen, die eine Anzahl elektronischer Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente 250 tragen kann. Der Steckverbindereinsatz 200 kann ferner Kontakte 220 aufweisen, die vom Massering 240 umgeben sind. Ein Isolations- oder Lötmaskenbereich 230 kann die Kontakte 220 vom Massering 240 isolieren. Der Massering 240 kann Seitenabschnitte 244 und einen Vorderabschnitt 242 aufweisen. Der Vorderabschnitt 242 des Masserings 240 kann von Isolations- oder Lötmaskenbereichen 232 und 234 umgeben sein. Weitere Kontakte, die ähnlich wie die Kontakte 220 ausgeführt sind, können an einer Unterseite des Steckverbindereinsatzes 200 aufgenommen sein, und sie können von einem entsprechenden Lötmaskenbereich und einem Unterseitenabschnitt des Masserings 240 umgeben sein. Obwohl in diesem Beispiel ein Lötmaskenbereich 230 gezeigt ist, kann bei noch anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Beschriftung oder eine Deckschicht in einem oder mehreren nicht-metallisierten Bereichen platziert sein. Auch kann eine Deckschicht durch Warmpressen auf einen Steckverbindereinsatz aufgebracht werden, um einen Bereich zwischen Kontakten und zwischen Kontakten und einem Massering abzudecken. Bei diesen Ausführungsformen kann die Lötmaske, die Beschriftung oder die Deckschicht verschiedene Farben und Texturen haben, die derart beschaffen sind, dass sie für ein akzeptables Aussehen sorgen, wenn sie für einen Benutzer freiliegen.
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Auch hier können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze mit hoher Signalqualität und reduzierter Einfügungsdämpfung bereitstellen. Dies kann teilweise durch Reduzieren einer Abmessung der Kontakte 220 bewerkstelligt werden. Die Kontakte 220 können eine Breite haben, die sich nicht ohne Weiteres reduzieren lässt, weil sie aufgrund der Ausrichtungstoleranzen notwendig ist. Die Kontakte 220 können auch eine Länge haben, die aufgrund des Wunsches, eine bestimmte Überstecklänge zu haben, notwendig ist. Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Höhe oder ein Profil der Kontakte 220 reduzieren. Diese Verringerung der Höhe kann die Kontakt-zu-Kontakt-Kapazität durch Seitenwände der Kontakte 220 sowie die Streukapazität zu anderen Strukturen, wie zum Beispiel dem Massering 240, reduzieren. Diese Verringerung des Profils kann ferner die Länge der Streumetallisierung reduzieren, die nicht direkt in einem Signalpfad ist, um die Stubeffekte zu reduzieren. Durch diese Verringerung der Höhe kann außerdem der Kontaktwiderstand reduziert werden Der kumulative Effekt dieser Verbesserungen kann darin bestehen, dass die Signalintegrität verbessert wird und die Einfügungsdämpfung verringert wird.
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Ein konfektioniertes Kabel kann durch Anbringen eines Kabels am Steckverbindereinsatz 200, typischerweise an einem Abschnitt des Steckverbindereinsatzes 200, der von den Kontakten 220 entfernt liegt, gebildet werden. Die Kontakte 220 und entsprechende Kontakte an der Unterseite des Steckverbindereinsatzes 200 können mit einer oder mehreren elektronischen Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelementen 250 oder mit einem oder mehreren Leitern im Kabel verbunden werden. Diese Verbindungen können Leitungen mit angepasster Impedanz sein, die durch Leiterbahnen auf einer oder mehreren Schichten in der Leiterplatte 210 gebildet werden.
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3 zeigt Ansichten eines Steckverbindereinsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben, von der Seite und von vorne. Wieder kann der Steckverbindereinsatz 200 im Wesentlichen aus einer Leiterplatte 210 gebildet sein und kann eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente 250 tragen. Der Massering 240 kann die Kontakte 220 umgeben. Die Isolations- oder Lötmaske 230 kann die Kontakte 220 voneinander und vom Massering 240 isolieren. Der Massering 240 kann Seitenabschnitte 244 und einen Vorderabschnitt 242 aufweisen. Auch hier kann anstelle einer Isolationsmaske 230 eine Beschriftung oder eine Deckschicht verwendet werden, um die Kontakte 220 voneinander und vom Massering 240 zu isolieren.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Steckverbindereinsätze bereitstellen, die sich leicht herstellen lassen, indem für ihren Aufbau einer oder mehrere der Schritte zur Herstellung herkömmlicher Leiterplatten durchgeführt werden. Bei einem derartigen Verfahren können elektronische Vorrichtungen auf der Leiterplatte platziert werden, und Strukturen wie etwa Masseringe, Kontakte und Leiterbahnen können auf der Leiterplatte metallisiert werden. Anschließend können Lötmaskenbereiche zur Isolierung und zum Schutz der Leiterbahnen gebildet werden. Ein derartiges Verfahren ist in den folgenden Figuren dargestellt.
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Die 4 bis 10 zeigen ein Verfahren zum Herstellen eines Steckverbindereinsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt einen Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes während seiner Herstellung. In 4 wurde ein Leiterplattenabschnitt 210 so geformt, dass er in eine entsprechende Steckverbinderbuchse passt. Auf der Leiterplatte 210 wurden eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente 250 platziert. Hierbei kann es sich um oberflächenmontierte oder bedrahtete Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente handeln.
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Wiederum können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze bereitstellen, die zuverlässig sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Zuverlässigkeit durch Verwendung bestimmter Arten von Leiterplatten, wie zum Beispiel FR4, als Leiterplatte 210 verbessert werden. Außerdem können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Fasergehalt, die Faserrichtung und andere Parameter variieren, um die Zuverlässigkeit der resultierenden Steckverbindereinsätze zu verbessern.
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5 zeigt einen Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes, nachdem eine Kupferschicht aufgebracht wurde. Insbesondere können der Massering 240, einschließlich des Seitenabschnitts 244 und des Vorderabschnitts 242, und die Kontakte 220 auf Leiterplatte 210 metallisiert worden sein. Außerdem können Leiterbahnen und Kontakte zu elektronischen Vorrichtungen, Schaltungen und Bauelementen 250 metallisiert worden sein.
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In diesem und den folgenden Metallisierungsschritten kann ein Metall, in diesem Fall Kupfer oder anderes Material, durch Sputtern oder Verdampfung auf der Leiterplatte 210 abgeschieden worden sein. Anschließend kann eine Abdeckschicht aufgebracht werden. Diese Abdeckung kann maskiert und Licht ausgesetzt werden. Ein Ätzen kann verwendet werden, um Abdeckung und Metall aus Bereichen wie etwa den Freiflächen 230, 232 und 234 zu entfernen.
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In 6 kann eine Schicht aus Nickel oder einem anderen Material auf den Massering 240, einschließlich der Seitenabschnitte 244 und Vorderabschnitte 242, sowie auf die Kontakte 220 aufgebracht sein.
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In 7 können die Kontakte 220 goldplattiert oder mit einem anderen Material plattiert sein.
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In 8 kann auf den Massering 240 einschließlich der Seitenabschnitte 244 und des Vorderabschnitts 242 eine Chromplattierung aufgebracht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann diese Plattierung aus Palladium-Nickel oder einem anderen Material bestehen.
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In 9 kann eine Lötmaske oder Isolierschicht auf die Leiterplatte aufgebracht sein. Dies kann durch einen E-Spray-Prozess oder durch andere herkömmliche Techniken erfolgen. Bei noch anderen Ausführungsformen kann eine Deckschicht oder eine Beschriftung aufgebracht werden, zum Beispiel kann eine Deckschicht durch Warmpressen auf den Steckverbindereinsatz aufgebracht werden.
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In 10 wurde der Lötstopplack rückgeätzt, um die Bereiche 230, 232 und 234 abzudecken. Diese Lötstoppmaske kann auch verwendet werden, um andere Abschnitte der Leiterplatte 210 zu schützen.
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Wieder können eine oder mehrere dieser Metallisierungen und andere Schritte herkömmliche Leiterplatten-Herstellungsschritte sein. Ablaufpläne, die Verfahren zur Herstellung von Steckverbindereinsätzen bei anderen Architekturen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, sind in der folgenden Figur dargestellt.
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11A zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen eines Steckverbindereinsatzes oder einer anderen Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Schritt 1110 können elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente auf einer Leiterplatte platziert werden. Strukturen wie Masseringe, Kontakte und Leiterbahnen können in Schritt 1120 auf der Leiterplatte metallisiert werden. In Schritt 1130 können Lötmasken auf der Leiterplatte platziert und geätzt werden, oder es kann eine Beschriftung oder eine Deckschicht aufgebracht werden.
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11B zeigt einen weiteren Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Schritt 1140 können wie zuvor elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente auf einer Leiterplatte platziert werden. In Schritt 1150 kann Kupfer oder eine andere Beschichtung für den Massering, die Kontakte und Leiterbahnen zum Anschließen der Elektronik auf der Leiterplatte metallisiert werden. In Schritt 1160 kann eine Nickelplattierung oder eine andere Art der Plattierung auf die Kupferplattierung aufgebracht werden. In Schritt 70 können die Kontakte goldplattiert oder mit einem anderen Material plattiert werden. In Schritt 1180 können Chrom, Palladium-Nickel oder andere Plattierungen auf den kontaktfreien metallisierten Bereichen aufgebracht werden. In Schritt 1190 kann eine Lötmaske auf der Leiterplatte platziert und geätzt werden, oder es kann eine Beschriftung oder eine Deckschicht aufgebracht werden. Am Steckverbindereinsatz kann ein Kabel angebracht werden, und es kann ein Gehäuse verwendet werden, um zumindest elektronische Vorrichtungen, Schaltungen und Bauelemente 250 und den umgebenden nicht-metallisierten Bereich abzudecken.
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Wieder können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Leiterplatten zur Verwendung und Handhabung durch einen Benutzer freilegen. Herkömmlich kann dies unerwünscht gewesen sein, weil sich Abschnitte der Leiterplatten, insbesondere Kanten und Ecken, rau anfühlten und nicht attraktiv aussahen. Dementsprechend stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze und andere Strukturen bereit, die im Wesentlichen aus Leiterplatten gebildet sind, wobei die Steckverbindereinsätze und anderen Strukturen ein wünschenswertes Aussehen und eine angenehme Haptik aufweisen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Rauheit von Leiterplatten, insbesondere entlang der Kanten, reduzieren. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Steckverbindereinsatz oder eine andere Struktur durch einen Fräser mit einem sehr feinen Frässtift geformt werden. Durch Verwendung eines feinen Frässtifts kann der Leiterplatte ein glatter oder polierter Rand verliehen werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Metallisierung entlang einer Seite einer Leiterplatte relativ dick sein, um eventuelle verirrte Fasern oder Unebenheiten abzudecken. Bei noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Metallisierung auf der Leiterplatte dünner gemacht werden, um unebene Oberflächenmerkmale zu beseitigen oder zu reduzieren. Bei noch anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Kanten des Steckverbindereinsatzes geglättet oder abgefast werden, um einem Benutzer eine wünschenswertere Haptik bereitzustellen. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
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12 zeigt einen Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes mit einer abgefasten Kante gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel hat ein Rand zwischen einer Oberseite und einer Seitenfläche des Steckverbindereinsatzes eine abgefaste Kante 1210. Eine ähnliche abgefaste Kante kann zwischen einer Unterseite und einer Seitenfläche des Steckverbindereinsatzes gebildet werden.
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13 zeigt einen Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes mit einer abgefasten Kante gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wieder kann der Steckverbindereinsatz abgefaste Kanten 1210 und 1220 aufweisen.
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Es ist oft wünschenswert, während der Herstellung mehrere Leiterplatten gleichzeitig zu gestalten. Oft können diese Leiterplatten übereinander gestapelt werden, um ihre Kanten mit einem Fräser zu schneiden. Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bilden abgefaster Kanten an Steckverbindereinsätzen oder anderen Strukturen für jede Leiterplatte in einem Stapel bereitstellen. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
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14 zeigt einen Fräser, der verwendet werden kann, um abgefaste Kanten an Steckverbindereinsätzen oder anderen Strukturen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu bilden. Der Fräser 1410 kann in Längsrichtung zylindrisch sein und einen oder mehrere erhabene Abschnitte 1440 aufweisen, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung sind. Der eine oder die mehreren erhabenen Abschnitte können obere abgeschrägte Kanten 1430 und untere abgeschrägte Kanten 1450 aufweisen. Für die Gestaltung der Leiterplatten 210 können Planflächen 1420 können vorgesehen sein und verwendet werden. Die oberen abgeschrägten Kanten 1430 und die unteren abgeschrägten Kanten 1450 können verwendet werden, um an benachbarten Leiterplatten 210 im Stapel abgefaste Kanten 1210 und 1220 zu schaffen. Die erhabenen Abschnitte 1420 können eine Planfläche zwischen oberen abgewinkelten Abschnitten 1430 und unteren abgewinkelten Abschnitten 1450 aufweisen. Diese Planfläche kann eine Höhe aufweisen, die einer Höhe oder Dicke von Abstandshaltern 1480 entspricht, welche zwischen Leiterplatten 210 im Stapel angeordnet sein können.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die abgefasten Kanten 1210 und 1220 konkave, konvexe oder ebene Oberflächen haben. Diese können durch entsprechende konvexe, konkave oder ebene Oberflächen an oberen abgewinkelten Abschnitten 1430 und unteren abgewinkelten Abschnitten 1450 gebildet werden.
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Wieder können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Strukturen ebenso wie Steckverbindereinsätze bereitstellen. Beispiele sind in den folgenden Figuren dargestellt.
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15 zeigt eine elektronische Vorrichtung, die durch die Einarbeitung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbessert wird. Diese Figur zeigt eine elektronische Vorrichtung 1510 mit einer Buchse einschließlich der Zunge 1520, auf der sich die Kontakte 1530 befinden. Die Zunge 1520 und die Kontakte 1530 können, wie die anderen hier gezeigten Zungen und Kontakte, durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt sein, wie zum Beispiel diejenigen, die die beschriebenen Techniken umfassen. Die Zunge 1520 kann so geformt sein, dass sie in einen Steckverbindereinsatz passt, während die Kontakte 1530 dafür ausgelegt sein können, dass sie mit Kontakten im Steckverbindereinsatz paaren.
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In diesem Beispiel kann die Zunge 1520 nur eine Zunge sein, oder sie kann an einer Leiterplatte angebracht sein. Beispielsweise kann sie an einer relativ kleinen Leiterplatte angebracht sein, die ferner eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente aufweisen kann. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Hauptleiterplatte für die elektronische Vorrichtung 1520 eine Zunge wie etwa die Zunge 1520 aufweisen. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
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16 zeigt eine Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wieder kann die Leiterplatte 1610 eine Hauptplatine oder Hauptleiterplatte in der Vorrichtung 1510 sein. Die Leiterplatte 1610 kann eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente 1640 umfassen, die durch Leiterbahnen 1650 verbunden sein können. Die Leiterplatte 1610 kann einen Zungenabschnitt 1620 haben, der Kontakte 1630 aufweisen kann. Der Zungenabschnitt 1620 kann dafür ausgelegt sein, dass er in einen Steckverbindereinsatz, einen Randstecker oder eine andere Buchse passt. Die Kontakte 1630 können dafür ausgelegt sein, dass sie mit Kontakten im Steckverbindereinsatz paaren. Kanten der Leiterplatte 1610 können um die Zunge herum oder um die Zunge und die gesamte Leiterplatte herum abgefast sein. Der Zungenabschnitt 1620 kann, wie gezeigt, im Vergleich zu einer Seite der Leiterplatte 1610 relativ kurz sein, oder der Zungenabschnitt 1620 kann sich über eine ganze Seite oder einen wesentlichen Teil einer Seite der Leiterplatte 1610 erstrecken. Wieder können diese und die anderen Zungen und Merkmale sowie Leiterplattenabschnitte und andere Strukturen unter Verwendung der verschiedenen hier bereitgestellten Techniken hergestellt werden.
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In der Lage zu sein, eine Leiterplatte für eine Verwendung und Handhabung durch einen Benutzer freizulegen, kann auch bedeuten, dass eine oder mehrere Seitenflächen einer elektronischen Vorrichtung unter Verwendung einer Leiterplatte gebildet werden können. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
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17 zeigt eine elektronische Vorrichtung 1710 mit einer Rückseite 1720, die von einer Leiterplatte gebildet sein kann. Die Leiterplatte 1720 kann eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen, Schaltungen oder Bauelemente tragen, die im Innern der elektronischen Vorrichtung 1710 angeordnet sein können. Die Leiterplatte 1720 kann, ebenso wie die anderen Strukturen, wie zum Beispiel die Zunge 1520, der Zungenabschnitt 1620 und die nachstehend gezeigte Zunge, unter Verwendung der hier gezeigten Verfahren und unter Verwendung anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
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Wiederum können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze und Zungen für Steckverbinderbuchsen bereitstellen. Diese Einsätze und Zungen können eine Masse- oder andere Isolationsebene umfassen, die sich auf einer mittleren oder zentralen Schicht einer Leiterplatte befindet. Diese Masseebene kann helfen, Signale, die zu Anschlussflächen an einer Oberseite durchgeschaltet werden, von Signalen zu isolieren, die zu Anschlussflächen an einer Unterseite des Einsatzes oder der Zunge durchgeschaltet werden. Ein Beispiel ist in den folgenden Figuren dargestellt.
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18 zeigt einen Abschnitt einer Steckverbinderbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Steckverbinderbuchse kann dafür ausgelegt sein, dass sie in eine Öffnung in einem Gerätegehäuse passt, und sie kann eine Zunge mit Masseband 1810, von einem Isolationsbereich 1830 umgebene Kontakte 1820 und eine Masseanschlussfläche 1840 umfassen. Der Zungenabschnitt kann durch die Halterung 1880 mechanisch gestützt werden. Die Platte 1860 kann mit oder getrennt von der Zunge ausgebildet werden. Die Leiter 1870 können verwendet werden, um diesen Buchsenabschnitt elektrisch mit einer Hauptplatine, einem Motherboard oder einer anderen Leiterplatte zu verbinden. Die Zunge kann eine zentrale Masseebene haben. Diese zentrale Masseebene kann mit dem metallischen Masseband 1810 und/oder der Masseanschlussfläche oder dem Massering 1840 verbunden sein.
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19 zeigt eine Innenansicht eines Abschnitts einer Steckverbinderbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zentrale Masseebene 1910 kann mit dem Masseband 1810 elektrisch verbunden sein. Die zentrale Masseebene 1910 kann bis zum Rand der Leiterplatte reichen und entweder direkt die Plattierung an einer Kante der Leiterplatte und das angebrachte metallische Masseband 1810 kontaktieren oder sie kann über Durchkontaktierungen mit der oberen und unteren Masseanschlussfläche oder Masseringen verbunden sein, wie zum Beispiel der Masseanschlussfläche oder dem Massering 1840 auf der Zunge.
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20 zeigt eine Innenansicht eines Abschnitts einer Steckverbinderbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Masseebene 1910 kann Hochgeschwindigkeitssignale an der Oberseite und der Unterseite der Zunge isolieren, um ein Nebensprechen zu verhindern. Masseebenen, wie etwa die Masseebenen 1910, können auch in den anderen Zungen und Einsätzen angeordnet werden, die von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.
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Die vorstehende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie soll nicht als erschöpfend ausgelegt werden noch die Erfindung auf die beschriebene genaue Form beschränken, denn angesichts der vorstehenden Lehren sind viele Abwandlungen und Varianten möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgesucht und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre Anwendung in der Praxis bestmöglich zu erklären und es somit anderen Fachkundigen zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit zahlreichen Abänderungen bestmöglich zu verwenden, je nachdem, wie sie für den beabsichtigten besonderen Gebrauch geeignet sind. Es versteht sich somit, dass die Erfindung alle Abänderungen und Äquivalente innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche abdecken soll.
