DE19611422A1

DE19611422A1 - Verbinder für die elektrische Verbindung von zwei Leiterplatten miteinander

Info

Publication number: DE19611422A1
Application number: DE1996111422
Authority: DE
Inventors: Albert Hoolhorst; Paul Ryckaert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2016-03-23
Also published as: DE19611422C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbinder für die elektrische Verbindung von zwei Leiterplatten miteinander, mit einem Iso liergehäuse und darin angeordneten federnden Kontaktelemen ten. Derartige Verbinder sind auch als Board-to-Board- Connector bekannt und dienen zum Beispiel der elektrischen Verbindung mehrerer nebeneinander auf einer ersten Leiterplatte vorgesehener Leitungszüge mit einer zu der ersten Platte häufig parallel angeordneten zweiten Leitungsplatte.

Durch DE 94 10 349.6 U1 ist ein Verbinder mit einem Isolier gehäuse und darin angeordneten federnden Kontaktelementen be kannt, der zur elektrischen Verbindung zwischen einer ge druckten Schaltungsplatte und auf einer Oberfläche angebrach ten Leitern dient, wobei es sich insbesondere um nebeneinan der angeordnete, flache Leiter einer Mehrfach-Sammelleitung handelt. Die Kontaktelemente des bekannten Verbinders sind einreihig in dem Isoliergehäuse angeordnet und mit einem U-förmigen Federbereich ausgebildet, an dessen einem Feder schenkel ein C-förmig gewölbter, an der oberen Flachseite des Isoliergehäuses nach außen vorstehender Kontaktbereich ausge bildet ist und dessen anderer Federschenkel einen im Isolier gehäuse fixierbaren Anschlußbasisbereich bildet, welcher eine Führungs- und Festhalteeinrichtung besitzt und an einem Ende einen senkrecht abragenden Kontaktstift aufweist. Bei diesem Verbinder erfolgt die Kontaktierung mit parallel nebeneinan der auf einer ersten Schaltungsplatte angeordneten flachen Leitern durch Andruckkontaktierung der C-förmigen Kontaktbe reiche der Kontaktelemente gegen die erste Schaltungsplatte und die Verbindung mit der zweiten Schaltungsplatte durch Einstecken der Kontaktstifte in durchkontaktierte Löcher der zweiten Schaltungsplatte. Bei dem bekannten Verbinder sind die Kontaktelemente von unten her in das nach unten offene Isoliergehäuse eingeführt und nicht in geeigneter Weise für die SMD-Anschlußtechnik ausgebildet. Außerdem ist für eine große Anzahl von zu kontaktierenden flachen Leitern ein rela tiv großer Verbinder mit einem entsprechend langen Isolierge häuse erforderlich, so daß dementsprechend viel Schaltungsplattenfläche für die Verbindung zur Verfügung stehen muß.

Durch EP 0 539 863 A2 ist ein weiterer Verbinder für die elektrische Verbindung von zwei Schaltungsplatten bekannt, der aus einem an einer ersten Schaltungsplatte vorgesehenen ersten Verbindungsteil und einem an der zweiten Schaltungs platte angeordneten zweiten Verbindungsteil besteht. Das eine Verbindungsteil besitzt ein zu der zweiten Schaltungsplatte an der Oberseite offenes Isoliergehäuse, in dem zwei um den halben Teilungsabstand gegeneinander versetzte Reihen von Kontaktelementen angeordnet sind. Diese Kontaktelemente wei sen einen U-förmigen Federbereich mit einer Kontaktzone an einem Ende und eine senkrecht am anderen Ende abstehende Löt fahne auf, wobei die Kontaktelemente in ihrer Bauhöhe bis auf die Lötfahne in das Isoliergehäuse integriert sind. Das an dere Verbindungsteil besitzt ebenfalls ein Isoliergehäuse, welches mit zwei senkrecht abragenden Türmen ausgebildet ist, die mit Kontaktkuppen versehene Kontaktelemente aufnehmen. Die elektrische Verbindung von zwei Schaltungsplatten mitein ander wird beim Eindringen der Türme des einen Verbindungs teiles in das andere Verbindungsteil durch Andruckkontaktie rung der Kontaktkuppen an die Kontaktzonen der entsprechenden Kontaktelemente des anderen Verbindungsteiles bewirkt. Der bekannte Verbinder benötigt zwar aufgrund seiner Ausbildung mit zwei gegeneinander versetzten Reihen von Kontaktelementen bei einer großen Anzahl von zu kontaktierenden Leitern weniger Freiraum auf der Fläche der Schaltungsplatten, ist aber durch einen zweiteiligen Aufbau relativ aufwendig ge staltet und aufgrund dieses zweiteiligen Aufbaues bei sehr kleinen Schaltungsplattenabständen nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder für die elektrische Verbindung von zwei Leiterplatten miteinander so weiterzubilden, daß er bei einfachem Aufbau sehr kleine Leiterplattenabstände ermöglicht und auch bei einer großen Anzahl zu kontaktierender Leiter möglichst wenig Platz auf den Leiterplattenflächen beansprucht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verbinder der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale a) bis h) gelöst.

Bei einem derartigen Verbinder sind die federnden Kontaktele mente in dem Isoliergehäuse in zwei um den halben Teilungsab stand gegeneinander versetzten einander gegenüberliegenden Reihen angeordnet. Hierbei können die Federschenkel der Kon taktelemente zwischen einander und sich teilweise überdeckend in die Aufnahmekanäle geschoben werden. Damit wird der Abstand benachbarter Kontaktkuppen und somit die gesamte Breite des Verbinders, das heißt die Länge seines Isoliergehäuses, verkleinert. Da außerdem die SMD-Lötanschlußfahnen nach innen gebogen sind, wird der Platzbedarf des gesamten Verbinders auf der Fläche der Leiterplatten erheblich minimiert und praktisch auf die Größe des Isoliergehäuses, das heißt auf die Länge, Breite und Höhe des aus einem flachen, im Querschnitt rechteckigen Körper bestehenden Isoliergehäuses reduziert. Der einteilig und damit einfach aufgebaute Verbinder ermöglicht somit in einer Lösung die Kontaktierung einer großen Anzahl von auf einer Leiterplatte zueinander parallel angeordneten flachen Leitungsbahnen bei sehr kleinen Leiterplattenabständen und ist in vorteilhafter Weise daher auch für Leiterplattenabstände von ca. 4 mm und kleiner geeignet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Anspruches 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn das Iso liergehäuse an den beiden einander gegenüberliegenden Schmal seiten für jedes Kontaktelement mit jeweils zwei quer zu dem jeweiligen Aufnahmekanal verlaufenden Nuten zur Einführung der Federbasis des Kontaktelementes versehen und die Federbasis mit seitlichen, in die Nuten klemmend einsteckbaren Vorsprüngen ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen zweireihigen Verbinder durch einfaches Einstecken der Kontaktelemente in die Aufnahmekanäle einander gegenüberliegender Schmalseiten des Isoliergehäuses von entgegengesetzten Seiten her zu bestücken, wobei die Kontaktelemente gleichzeitig ausreichend in dem Isoliergehäuse fixiert sind. Diese Ausbildung des erfindungs gemäßen Verbinders ist daher für automatische Bestückungen besonders vorteilhaft.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spieles ist die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und Fig. 2 einen Verbinder jeweils in perspekti vischer Darstellung,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Verbinders nach Fig. 1 bzw. 2,

Fig. 4 einen Verbinder in Seitenansicht,

Fig. 5 eine Schnittansicht des Verbinders im Schnitt V-V und

Fig. 6 die Verbindung von zwei Leiterplatten miteinander im Schnitt.

Der Verbinder nach den Fig. 1 bis 6 besteht aus einem Iso liergehäuse 1 und darin angeordneten federnden Kontaktelemen ten 2, welche die elektrische Verbindung von zwei Leiterplat ten 3 und 4 (Fig. 6) miteinander, das heißt die elektrische Verbindung mehrerer nebeneinander auf einer ersten Leiter platte vorgesehener flacher Leitungszüge oder Leiterbahnen mit einer im allgemeinen parallel zu der ersten Leiterplatte angeordneten zweiten Leiterplatte bzw. deren Leiterbahnen oder Massekaschierung, herstellen. Das Isoliergehäuse 1 be steht aus einem flachen, im Querschnitt rechteckigen längli chen Körper, in dem zwei in Längsrichtung des Körpers um den Teilungsabstand der Kontaktelemente 2 gegeneinander versetzte Reihen 5 und 6 von Kontaktelementen angeordnet sind. Die Kon taktelemente 2 sind jeweils aus einem schmalen, streifenarti gen Stanzbiegeteil aus Blech hergestellt und in einzelne Zo nen aus einem Blechstreifen geformt. Zur Aufnahme derartiger Kontaktelemente ist das Isoliergehäuse 1 an zwei einander ge genüberliegenden Schmalseiten 7 und 8 mit jeweils einer Reihe von zueinander parallen, sich quer zur Längsrichtung des Iso liergehäuses in dieses hineinerstreckenden Aufnahmekanälen 9 versehen. Diese Aufnahmekanäle sind - wie zum Beispiel die Schnittdarstellung in Fig. 5 , aber auch die perspektivische Darstellung in Fig. 2 deutlich zeigt - zu der jeweiligen Schmalseite 7, 8 sowie zu einer oberen äußeren Flachseite 10 des Isoliergehäuses 1 hin ganz bzw. teilweise offen und zu der der oberen Flachseite 10 gegenüberliegenden unteren äuße ren Flachseite 11 des Isoliergehäuses hin nach außen durch eine Bodenwand 12 geschlossen. Außerdem ist das Isolierge häuse 1 an den beiden einander gegenüberliegenden Schmalsei ten 7 und 8 für jedes einzelne Kontaktelement 2 mit jeweils zwei Nuten 13, 14 versehen, welche quer zu dem jeweiligen Aufnahmekanal 9 verlaufen und einander gegenüberliegend etwas oberhalb der Bodenwand 12 in die Seitenwände 15, 16 des Auf nahmekanals eingebracht sind. Die Nuten 13, 14 dienen - wie später noch genauer dargelegt wird - zur Einführung und Fi xierung der Kontaktelemente 2 in den Aufnahmekanälen 9. Die Kontaktelemente 2 sind so geformt, daß sie ein U-förmiges Fe derglied 17 als zentrales, im Isoliergehäuse 1 sitzendes Organ mit zwei Federschenkeln 18, 19 aufweisen. Dabei ist der eine Federschenkel 18 endseitig mit einer zum Beispiel C-för mig gewölbten Kontaktkuppe 20 ausgebildet, während der andere Federschenkel 19 eine im Isoliergehäuse 1 fixierbare Federba sis bildet, an der endseitig eine streifenartige SMD-Lötan schlußfahne 21 zur Lötverbindung mit der zweiten Leiterplatte 4 angeformt und etwa parallel zu dem Federschenkel 19 in ent gegengesetzter Richtung der Federbasis zur unteren äußeren Flachseite 11 des Isoliergehäuses 1 hin umgebogen ist. Der die Federbasis bildende Federschenkel 19 der Kontaktelemente 2 ist mit seitlichen Vorsprüngen 22, 23, zum Beispiel in Form von einfachen Materialverbreiterungen oder federnden Rastzungen, versehen, welche in die quer verlaufenden Nuten 13, 14 des Aufnahmekanals 9 klemmend einsteckbar sind. Im eingesteckten Zustand ist jedes Kontaktelement 2 in seinem Aufnahmekanal 9 bzw. in den Nuten 13, 14 ausreichend fixiert, wobei das U-förmige Federglied 17 der Kontaktelemente bis auf die dann nach außen an der oberen äußeren Flachseite 10 des Isoliergehäuses 1 vorstehende Kontaktkuppe 20 und die SMD-Lötanschlußfahne 21 zwischen einer Deckenwand 24 an der oberen Flachseite 10 und der Bodenwand 12 an der unteren Flachseite 11 des Isoliergehäuses 1 klemmend, jedoch so eingespannt ist, daß der Federschenkel 18 mit der der Andruckkontaktierung mit der ersten Leiterplatte 3 dienenden Kontaktkuppe 20 frei federnd nach innen ausweichen kann. Außerdem sind die gegeneinander versetzten Kontaktelemente 2 der gegenüberliegenden Reihen 5, 6 aufgrund dieses Versatzes 25 und einer entsprechend tiefen Ausbildung der Aufnahmekanäle 9, welche sich - wie die Fig. 3 und 5 deut lich zeigen - quer zur Längsrichtung des Isoliergehäuses über die Mitte der Breite des Isoliergehäuses hinaus erstrecken, so angeordnet, daß sich die jeweiligen U-förmigen Federglieder 17 der Kontaktelemente 2 der gegenüberliegenden Reihen 5 und 6 auf einer Teillänge ihrer Federschenkel 18, 19 überdecken. Auf diese Weise wird ein besonders klein dimensionierbarer Verbinder erreicht. Die elektrische Verbindung zweier Leiter platten 3 und 4 zeigt die Fig. 6 im Schnitt. Dabei ist zu sehen, daß die obere Leiterplatte 3 auf der oberen äußeren Flachseite 10 des Isoliergehäuses 1 und unter Andruckkontak tierung auf den Kontaktkuppen 20 der Kontaktelemente 2 auf liegt, während der Verbinder mit den SMD-Lötanschlußfahnen 21 seiner Kontaktelemente 2 an der unteren Leiterplatte 4 ange lötet ist. In Fig. 6 ist ferner deutlich zu sehen, daß der Verbinder zwischen den beiden Leiterplatten 3 und 4 lediglich einen der Größe des Isoliergehäuses 1 entsprechenden reduzierten Flächenbedarf auf den Leiterplatten hat und auch der Leiterplattenabstand A praktisch nahezu auf die Höhe H des Isoliergehäuses 1 reduzierbar ist. Der erfindungsgemäße Verbinder ist daher als Board-to-Board-Connector vorteilhaft bei einer Vielzahl von zu kontaktierenden flachen Leitern zweier Leiterplatten verwendbar, wobei außerdem noch sehr kleine Plattenabstände von < 4 mm realisierbar sind.

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß das Isolierge häuse 1 an seiner oberen äußeren Flachseite 10 noch mit einem zentralen, die obere Leiterplatte 3 durchdringenden Zapfen 26, zum Beispiel zur mechanischen Verbindung mit der Leiterplatte sowie an seiner unteren äußeren Flachseite 11 mit zwei endseitigen Zapfen 27, z. B. zur mechanischen Verbindung mit der unteren Leiterplatte 4, ausgebildet ist.

Bezugszeichenliste

1 Isoliergehäuse
2 Kontaktelemente
3, 4 Leiterplatten
5, 6 Kontaktelementereihen
7, 8 Schmalseiten des Isoliergehäuses
9 Aufnahmekanäle
10 Obere Flachseite des Isoliergehäuses
11 Untere Flachseite des Isoliergehäuses
12 Bodenwand
13, 14 Nuten
15, 16 Seitenwände des Aufnahmekanals
17 U-förmiges Federglied
18, 19 Federschenkel
20 Kontaktkuppe
21 SMD-Lötanschlußfahne
22, 23 Seitliche Vorsprünge
24 Deckenwand
25 Versatz der Kontaktelemente
26, 27 Zapfen
A Leiterplattenabstand
H Höhe des Isoliergehäuses

Claims

1. Verbinder für die elektrische Verbindung von zwei Leiter platten (3, 4) miteinander, mit einem Isoliergehäuse (1) und darin angeordneten federnden Kontaktelementen (2), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) das Isoliergehäuse (1) besteht aus einem flachen, im Quer schnitt rechteckigen Körper,
b) in dem Isoliergehäuse (1) sind zwei um den halben Tei lungsabstand gegeneinander versetzte Reihen (5, 6) von Kon taktelementen (2) angeordnet,
c) das Isoliergehäuse (1) ist an zwei einander gegenüberlie genden Schmalseiten (7, 8) mit jeweils einer Reihe von zueinander parallelen Aufnahmekanälen (9) für die Kontaktelemente (2) versehen,
d) die Aufnahmekanäle (9) sind zu der jeweiligen Schmalseite (7, 8) und zu einer oberen äußeren Flachseite (10) des Iso liergehäuses (1) hin ganz bzw. teilweise offen und zu der gegenüberliegenden unteren äußeren Flachseite (11) des Isoliergehäuses (1) hin nach außen durch eine Bodenwand (12) geschlossen,
e) die Kontaktelemente (2) weisen ein U-förmiges Federglied (17) mit zwei Federschenkeln (18, 19) auf,
f) der eine Federschenkel (18) ist endseitig mit einer an ei ner oberen äußeren Flachseite (10) des Isoliergehäuses (1) vorstehenden Kontaktkuppe (20) zur Andruckkontaktierung mit der ersten Leiterplatte (3) ausgebildet,
g) der andere Federschenkel (19) bildet eine im Isoliergehäuse (1) fixierbare Federbasis,
h) an der Federbasis ist endseitig eine streifenartige SMD-Lötanschlußfahne (21) zur Lötverbindung mit der zweiten Leiterplatte (4) angeformt und in entgegengesetzter Richtung etwa parallel zu dem Federschenkel (19) der Federbasis zur unteren äußeren Flachseite (11) des Isoliergehäuses (1) hin umgebogen.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Isoliergehäuse (1) an den beiden einander ge genüberliegenden Schmalseiten (7, 8) für jedes Kontaktelement (2) mit jeweils zwei quer zu dem jeweiligen Aufnahmekanal (9) verlaufenden Nuten (13, 14) zur Einführung der Federbasis (19) des Kontaktelementes (2) versehen ist.

3. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Federbasis (19) mit seitlichen, in die Nuten (13, 14) klemmend einsteckbaren Vorsprüngen (22, 23) ausge bildet ist.

4. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Aufnahmekanäle (9) so gewählt ist, daß das U-förmige Federglied (17) der Kontak telemente (2) bis auf die nach außen vorstehende Kontaktkuppe (20) zwischen einer Deckenwand (24) an der oberen Flachseite (10) und der Bodenwand (12) an der unteren Flachseite (11) des Isoliergehäuses (1) klemmend eingespannt ist.

5. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Aufnahmekanäle (9) der beiden Reihen (5, 6) so gewählt ist, daß sich die U-för migen Federglieder (17) der Kontaktelemente (2) einander ge genüberliegender Reihen (5, 6) auf einer Teillänge ihrer Fe derschenkel (18, 19) überdecken.

6. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (2) einschließlich ihrer Kontaktkuppe (20) und ihrer SMD-Lötanschlußfahne (21) aus einem schmalen, streifenartigen Stanzbiegeteil aus Blech bestehen.