DE1765989A1

DE1765989A1 - Verbinder zur Aufnahme einer Karte mit gedruckten Schaltungen u.dgl.

Info

Publication number: DE1765989A1
Application number: DE19681765989
Authority: DE
Inventors: Laboue Bernard Andre
Original assignee: Bull General Electric NV
Current assignee: Bull General Electric NV
Priority date: 1967-08-23
Filing date: 1968-08-22
Publication date: 1971-11-25
Also published as: BE719451A; DE1765989B2; CH477148A; DE1765989C3; FR1541094A; US3543226A

Description

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SOOIlTE INDUSTRIELLE BULL-GENERAL ELECTRIC 9^t₃ Avenue Gambettaj Paris 20 e/Frankreich

Verbinder zur Aufnahme einer Karte mit gedruckten Schaltungen und dergleichen

Die Erfindung bezieht sich auf Verbinder, welche zur Aufnahme von Karten mit gedruckten Schaltungen und dergleichen bestimmt Bind, und insbesondere auf die Herstellung von Verbindern für "doppelseitig" mit Schaltungen bedruckte Karten.

Eine "doppelseitig" mit gedruckten Schaltungen versehene

Bu/Gr.

Karte

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Karte besteht aus einem isolierenden Plättchen, welches auf seinen beiden Seiten mit gedruckten Schaltungen oder anderen Schaltungselementen versehen ist, die elektrisch mit Kontaktflächen verbunden sind, welche au beiden Seiten und in regelmäßigen Abständen längs eineg Randes der in einen Verbinder steckbaren Karte angeordnet sind.

Ein bekannter Verbinder weist einen Isolierkörper für Kontaktelemente auf, welche in dem Verbinder 90 angeordnet sind, daß sie mit den Kontaktflächen einer in diesen Verbinder gesteckten gedruckten Schaltungskarte in Kontakt kommen, um diese Kontaktflächen mit anderen elektrischen-Schaltungen zu verbinden.

Die in diesem Verbinder enthaltenen Anordnungen ergeben bestimmte Vorteile in bezug auf die bisher bekannten Anordnungen, aber die schnelle Entwicklung der Technik bei der Herstellung elektronischer Teile und insbesondere bei der Herstellung von elektronischen Geräten aur Datenverarbeitung hat die Konstrukteure dasu gezwungen, immer kompliziertere Schaltungen zu entwickeln, und dieselben in einem immer noch kleineren Volumen unterzubringen. Aus sehr verschiedenen technischen Gründen ist ein großer Teil dieser· Schaltungen in Form von losen Karten hergestellt, auf welchen Schaltungen immer noch dichter angeordnet werden. Diese Karten stehen mittels Verbindern in Beziehung mit den

anderen 109848/0466

anderen Schaltungen, wobei die Verbinder mit einer großen Anzahl von Kontaktelementen versehen werden müssen, welche sehr nahe aneinander angeordnet sind und die Verwirklichung einer maximalen Anzahl von Verwendungskombinationen ermöglichen.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und robusten Verbinders, welcher alle obengenannten Bedingungen erfüllt und mit besonderen Anordnungen versehen ist, die eine einfache Wartung und, wenn erforderlich, ein schnelles und wenig kostspieliges Auswechseln von defekten oder beeinträchtigten Kontaktelementen gestatten. Eine Besonderheit der Erfindung beruht darin, daß im Gegensatz zu den heute verwendeten Anordnungen die Kontaktelemente ohne Verankerung in ihrer Lage in einem Verbinder gehalten werden und daß das Anbringen oder Ersetzen eines Kontaktelements nicht die Verwendung eines Spezialwerkzeugs erfordert, ohne welches das Herausziehen eines Kontaktelements meistens schwere Beschädigungen des Isolierträgers mit sich bringt.

Ein erfindungsgemäßer Verbinder ist zur Aufnahme des Endes einer mit Kontaktflächen versehenen Karte mit gedruckten Schaltungen bestimmt und weist einen Isolierkörper auf, welcher mit ausgerichteten Kammern versehen ist, deren

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-H-

jede zur Aufnahme eines Kontaktelements geeignet ist, welches so angeordnet ist, daß es einen elektrischen Kontakt mit einer Kontaktfläche der Karte gewährleistet, wobei jedes Kontaktelement einen stangeηformigeη Teil aufweist, welcher einerseits in einem zurückgebogenen Teil mit doppelter Krümmung endet, der zur Herstellung eines Kontakts mit einer Kontaktfläche an zwei Punkten geeignet ist, und welcher andererseits mit einer keilförmigen Verbreiterung versehen ist, die einen Vorsprung aufweist und zum Einsetzen unter Kraftausübung in eine Kammer mit veränderlichem, rechteckigem Querschnitt geeignet 1st, wobei die Verbreiterung von einem Kontaktstab fortgesetzt wird, welcher sich ins Äußere des Isolierkörpers erstreckt und zur Aufnahme von elektrischen Anschlüssen dient.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine geschnittene Schrägansicht eines Teils eines Verbinders mit einem Teil einer gedruckten Schaltungskarte, welche in den Verbinder eingesteckt ist?,

Figur 2 eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab eines Teils eines Kontaktelements im Schnitt längs der Linie 2-2 in Figur 1,

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Figur 3 eine Draufsicht auf einen Isolierkörper des Verbinders, welcher teilweise längs der Linie 3-3 in Figur 4 geschnitten ist,

Figur 4 eine Außenansicht des Isolierkörpers, betrachtet in Richtung des Pfeils 4 in Figur 3, und

Figur 5 einen Schnitt durch den Isolierkörper längs der Linie 5-5 in Figur 3.

Der in Figur 1 teilweise dargestellte Verbinder weist einen Isolierkörper 1 auf, welcher ausführlicher in den Figuren 3, ^ und 5 dargestellt ist. Die Länge dieses Körpers kann je nach der Anzahl von Kontaktelementen des Verbinders und je nach den Abmessungen der gedruckten Schaltungskarten, welche dieser aufnehmen soll, unterschiedlich sein. Dieser einstückige Körper kann vorteilhafterweise durch Gießen aus einem isolierenden Material hergestellt werden, welches unter dem Warenzeichen "MAKROLQN" bekannt 1st. Dieses Material ist ein Polycarbonat, welches mit etwa 20 Gew.-% Glasfasern geringer Länge vermischt ist. Mit diesem Material können leicht Verbinder für 80 bis 100 Kontaktelemente und mehr hergestellt werden. Das MAKROLON gewährleistet ein gutes mechanisches Verhalten im Lauf der Zeit und eine ausgezeichnete elektrische Isolierung für die Kontaktelemente.

Der 109848/0466

Der Isolierkörper 1 weist in seiner Mitte (Figur 1) eine Ausnehmung 4 und seitliche Schlitze 4A und 4B (Figuren und 5) auf, welche so ausgebildet sind, daß sie eine gedruckte Schaltungskarte 2 aufnehmen und führen, welche mit Kontaktflächen 3A, 3B, 3C ... versehen ist, die elektrisch mit gedruckten Schaltungen der Karte verbunden sind. Kammern 5A, 5B, 5C ... und 6A, 6B, 6C (Figuren 1, 3 und 5) sind im Isolierkörper auf beiden Seiten der Ausnehmung 4 und senkrecht zu dieser angeordnet, deren jede ein Kontaktelement 7A, 7B, 7C an den jeder Kontaktfläche auf der Oberseite der Karte entsprechenden Stellen sowie Kontaktelemente 8A, 8B, 8C für die Kontaktflächen auf der Unterseite der Karte enthält.

Der Isolierkörper 1, welcher in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt ist, ist an seinen Enden (Figuren 3 und 4) mit Fortsätzen G und H versehen, deren Form der zum Anbringen der Verbinder auf einem Gestell gewählten Befestigungsart angepaßt ist. Es ist ersichtlich, daß diese Teile jede für die jeweilige Befestigungsart geeignete Form besitzen können oder auch je nach der gewünschten Verwendung weggelassen werden können.

Jedes Kontaktelement des Verbinders kann durch Kaltverformung oder Schneiden aus einer elastischen und elektrisch leitenden

Metallfolie 109848/0466

Metallfolie oder auf jede andere geeignete Weise hergestellt werden. Ein. Kontaktelement (7A, Figur 1) weist einen flexiblen, stangenförmigen Teil 9 mit etwa gleichförmigem Querschnitt auf, welcher an einer Seite in einem umgebogenen Teil 10 mit doppelter Krümmung endet, welcher in bekannter Weise geeignet ist, an zwei Stellen 11 und 12 eine Kontaktfläche 3A der eingesteckten Karte 2 zu berühren. Der stangenförmige Teil weist eine keilförmige Verbreiterung 13 auf, und zwar einen ersten Teil parallel zur Einsteckrichtung und einen zweiten, bezüglich des ersten Teils stark geneigten Teil, welcher mit der gleichgeformten Ausnehmung 14a der Kammer übereinstimmt. Die Verbreiterung 13 ist mit einer Ausbauchung 18 versehen, welche einen aus einer Oberfläche vorstehenden Vorsprung derart bildet, daß das Kontaktelement mit Kraft in seine Kammer eingesetzt werden muß. Die keilförmige Verbreiterung 13 ist zum Äußeren des Isolierkörpers hin durch einen Teil 15A (15B, 15C ... 16A, 16B, l6C ... für die anderen Kontaktelemente) verlängert, welcher langgestreckt und geradlinig ausgebildet ist und einen Kontaktstab bildet, welcher an andere Schaltungen angeschlossen werden kann, wie weiter unten gezeigt wird.

In Figur 1 ist die Karte 2 in den Verbinder zwischen die Kontaktelemente 7A,7B,7C... u.8a,8B,8C...eingesteckt dargestellt und

der 109848/0466

der Stangenteil 9 des Kontaktelements 7A Ist infolge „ der Anwesenheit der Karte im Verbinder in eine Stellung Pl verbogen, bei Abwesenheit einer Karte kehrt jedoch der untere Rand des Teils 9 durch seine Elastizität in eine Stellung P2 zurück. Das Kontaktelement 8A sowie die anderen Kontaktelemente des Verbinders, welche die gleichen Eigenschaften besitzen, drücken infolgedessen unter den gleichen Bedingungen alle auf die Kontaktflächen der Karte.

Bei einem Verbinder, wie er in großem Maßstab in Figur 1 dargestellt ist, können die Kontaktelemente bei Beibehaltung aller Verhältnisse eine Gesamtlänge L von ungefähr 37 mm bei einer gleichförmigen Dicke E (Figur 2) von 0,5 mm besitzen. Der Abstandsschritt P der Kontakte in einem solchen Verbinder kann beispielsweise 2,5^ mm betragen.

Der gekrümmte Teil C des Kontaktelements 7A, welcher sich zwischen dem Stangenteil 9 und dem zurückgebogenen, doppelt gekrümmten Teil 10 befindet, besitzt einen größeren Querschnitt als die genannten Teile, während die Breite des Teils 10 sich vom Punkt 12 zum Punkt 11 zunehmend vermindert. Diese Form wurde experimentell bestimmt, indem durch Photoelastizitätsmessung mittels in großem Maßstab nachgebildeter Modelle aus "PLEXIGLAS" (Warenzeichen)

die

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die Intensität und die Verteilung der hervorgerufenen Spannungen in einem Kontaktelement durch die beim Einführen einer Karte in einen Verbinder entstehenden Biegungen untersucht wurden. Diese Untersuchungen haben gezeigt, daß es möglich ist, für die Herstellung der Kontaktelemente eine Phosphorbronze von technischer Qualität anstatt von Spezialmetallen, wie die viel kostspieligere und weniger leicht zu verarbeitende Berylliumbronze, zu verwenden, wobei die normalen Verwendunpsbe-Qingungen des Metalls erhalten bleiben. Die unter den angegebenen Bedingungen hergestellten Kontaktelemente ermöglichen normalerweise an den Kontaktstellen 11 und 12 die Ausübung eines Berührungsdrucks von 100 bis 300 g auf die Kontaktflächen, wobei gewährleistet ist, daß die auf den Verformungen beruhenden Spannungen des Metalls unterhalb oder höchstens gleich 75% der Grenzbelastung· der Elastizität bleiben.

Zur Erleichterung der Entformung des Isolierkörpers bei dessen Herstellung, zur Gewährleistung des freien Spiels der flexiblen Teile der Kontaktelemente im Verbinder und zur Erleichterung des Einbringens derselben in ihre Kammern weisen die Kammern 5A_: 5B, 5C ... und 6A, OB, 6c_; ..., welche Kontaktelemente aufnehmen, eine minimale Breite In dem keilförmigen Teil auf, welche jedoch noch etwas

grüßer 109848/0466

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ίο -

größer ist als die Dicke E des Kontakts. Eine sehr sichere Festlegung der Kontakte in ihrer Kammer wird durch die Verbreiterung 13, welche keilförmig ausgebildet ist, so daß jedes Kontaktorgan in seiner Kammer zentriert und in seiner Lage gehalten wird, und infolge der Ausbauchung 18 (Figur 2) gewährleistet, deren Erhebung S etwa der Hälfte der Dicke E des Kontakts entspricht und die Festlegung vervollständigt. Unter diesen Bedingungen muß gegen das Ende des Einbringens jedes Kontaktelements in seine Kammer auf den Kontaktstab 15A, welcher aus dem Isolierkörper hervorsteht, eine Zugkraft von ungefähr 10 kg ausgeübt werden, was eine praktisch vollständige Festlegung eier Verbreiterung 13 des Kontaktelements in ihrer Kammer gewährleistet. Trotzdem ermöglicht die Anwendung eines in entgegengesetzter Richtung ausgeübten Schubes von einigen Kilogramm, daß dieser Kontakt leicht aus seiner Kammer gelöst werden kann. Es ist unter diesen Bedingungen offensichtlich, daß die auf die Kontaktflächen der Kontaktelemente beim Herausziehen einer Karte aus dem Verbinder ausgeübte Reibungswirkung in keinem Fall ein Kontaktelement aus seiner Kammer herausziehen kann.

Um einen vollständigen elektrischen Kontakt der Kontaktelemente mit den Kontaktflächen der Karten zu gewährleisten, sind wenigstens die Teile 11 und 12 des gekrümmten Teils

der 109848/0466

. _αι .

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der Kontaktelemente wie auch die Kontaktflächen der Karten elektrolytisch vergoldet oder mit einem anderen nicht oxydierbaren und eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzenden Metall überzogen.

Die Abmessungen und Eigenschaften der verschiedenen Teile eines Verbinders, welche oben angegeben wurden, sollen keine Einschränkung bedeuten, da man bei Anwendung der gleichen Prinzipien viel kleinere und vollständig an ihre Verwendung bei Schaltungen mit extrem kleinen Abmessungen, sogenannten "miniaturisierten Schaltungen", angepaßte Verbinder herstellen kann, welche ebenfalls mit Kontaktflächen versehen sind.

Erfindungsgemäße Verbinder können nebeneinandergesetzt und gegenseitig sowie mit anderen Schaltungen mittels Verbindungsplatten elektrisch gekoppelt werden, wie es in Figur 1 gezeigt ist.

Eine Verbindungsplatte 20 ist eine mit gedruckten Schaltungen 2OA, 2OB, 2OC und Löchern 21A, 21B, 21C sowie 22A, 22B, 22C versehene Platte, wobei die Löcher so angeordnet sind, daß die Kontaktstäbe 15A, 15B, 15C ... und 16a, !OB und l6C der Kontaktelemente durchgesteckt werden können. Eine Verbindungsplatte ermöglicht eine schnelle und vollständig^ 109848/0466

"Al -

ständige Herstellung der meisten Zwischenverbindungen, Spannungsanschlüsse und Verbindungen mit Masse für die Kontakte eines oder mehrerer Verbinder. Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist der Kontaktstab 15A (und alle Kontaktstäbe, welche sich im gleichen Zustand befinden) durch, ein Loch 21A mit verringerten Abmessungen geführt, welches ein gedrucktes Schaltungselement üü B durchsetzt, dessen leitender Teil in die unmittelbare Umgebung des Stabes 15A gelang. Venn man mehrere nebeneinanderliegende Verbinder annimmt, von welchen eine bestimmte Anzahl von Kontaktstäben in dem Loch 21A analogen Löchern sitzen, so kann eine große Menge von elektrischen Verbindungen 23 für diese Kontaktstäbe schnell hergestellt werden, indem man die Platte dO in bekannter Weise über ein Zinnbad streichen läßt, welches eine von einem Rührwerk hervorgerufene Erhöhung seines Niveaus aufweist, so daß durch Lötung alle gewünschten elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten der Verbinder und den gedruckten Schaltungen der Platte hergestellt werden. Natürlich kann man die Lötung bestimmter Kontaktstäbe reservieren, indem man dieselben durch Löcher 22A, ü2B, 22C gehen läßt, welche größer als die Löcher 21A, 21B und 21C und genügend groß sind, um zu verhindern, daß das Zinnbad elektrische Verbindungen zwischen den durch diese Löcher gehenden Kontaktstäben und Teilen der gedruckten Schaltungen der Verbindungsplatte herstellt. Man kann auch Löcher (22A) mit den ganz

gleichen

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gleichen Abmessungen in der Verbindungsplatte vorsehen, aber man muß die leitenden Flächen der gedruckten Schaltungen genügend weit von den Kontaktstäben enden lassen, um zu verhindern, daß durch Zinnlötung Verbindungen zwischen denselben hergestellt werden. Es können mehrere Verbindungsplatten in der gleichen Weise auf den Kontaktstäben der Verbinder angebracht werden und sodann können Anschlüsse auf dem verbleibenden Teil der Kontaktstäbe entweder durch Aufrollen eines Leiters (wie in Figur 1 gezeigt) oder durch Löten oder durch irgendein anderes Mittel (beispielweise auf die Stäbe der Kontaktelemente aufgereihte Anschlußelemente) angebracht werden.

Falls man Karten mit gedruckten Schaltungen verwendet, welche nur auf einer Seite Kontaktflächen aufweisen, kann der Verbinder entsprechend ausgebildet werden, d.h. er muß nur mit einer einzigen Reihe von Kontaktelementen versehen sein, welche auf der entsprechenden Seite der Karte' angeordnet sind.

Es ist ersichtlich, daß andere Abänderungen und Anpassungen an den beschriebenen Anordnungen je nach den Erfordernissen und Anwendungen angebracht werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Patentansprüche 109848/0466

Claims

Patentansprüche

1. Verbinder, welcher zur Aufnahme einer mit Kontaktflächen versehenen Karte mit gedruckten Schaltungen in einer bestimmten Einsteckrichtung bestimmt ist, wobei dieser Verbinder einen mit wenigstens einer Reihe von ausgerichteten Kammern versehenen Isolierkörper aufweist, deren jede geeignet ist, ein Kontaktelement in einer Ebene senkrecht zu einer entsprechenden Kontaktfläche der Karte anzuordnen, und wobei jedes Kontaktelement eine gleichbleibende Dicke besitzt, welche wesentlich geringer ist als der Abstandsschritt der Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kontaktelement (7Aj 7B, 7C) einen einzigen stangenförmigen Teil (9) etwa parallel zur Einsteckrichtung aufweist, welcher auf einer Seite mit einem umgebogenen, doppelt gekrümmten Teil (10) versehen ist, der in bekannter V/eise zur Herstellung eines Kontakts mit einer entsprechenden Kontaktfläche (3A, 3B, 3C) einer in den Verbinder gesteckten Karte (2) an zwei Punkten geeignet ist, und welcher auf der anderen Seite mit einer keilförmigen Verbreiterung (13) versehen ist, der_en erster Rand

parallel 109848/0466

parallel zur Einsteckrichtung und der_en zweiter Rand bezüglich des ersten Randes geneigt entsprechend der veränderlichen Querschnittsform einer Kammer verlauft.

2* Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung eines Kontaktelements mit einem ausgebauchten Teil (18) versehen ist, welcher auf einer Seite einen Vorsprung bildet, so daß der verbreiterte Teil (13) eines Kontaktelements notwendigerweise mit Kraft in seine Kammer eingesetzt werden muß.

3· Verbinder nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet, daß der Teil (C) eines Kontaktelements ₃ welcher sich zwischen dem stangenförmigen Teil (9) und dem umgebogenen Teil (10) befindet, einen rechteckigen Querschnitt aufweist, welcher größer ist als derjenige des stangenförmigen Teils und des umgebogenen Teils.

k. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Reihen von Kontaktelementen aufweist, welche so ausgerichtet und angeordnet sind, daß sie jeweils den auf den beiden entgegengesetzten Seiten einer Karte mit gedruckten Schaltungen angeordneten Kontaktflächen entsprechen.

5. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes 109848/0A66

jedes Kontaktelement aus Phosphorbronze besteht.

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