DE19732284A1

DE19732284A1 - Steckverbindung für eine Leiterplattenschaltung elektronischer Bauelemente

Info

Publication number: DE19732284A1
Application number: DE19732284A
Authority: DE
Inventors: Franz Czeschka; Roland Moedinger
Original assignee: ERNI Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: ERNI Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 1997-07-26
Filing date: 1997-07-26
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2017-07-27
Also published as: DE19732284C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für eine Leiterplattenschaltung elektronischer Bauelemente nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Steckverbindung ist aus der US 49 84 992 bekannt. Die Steckverbindung dieser Druckschrift besteht aus zwei ineinandergreifenden Steckverbindungselementen, die elektrische Leiter für Signaldrähte und Massedrähte von Kabeln bilden. An einem der beiden Steckverbindungselemente ist ein Schirmblech vorgesehen, welches die Signalleiter abschnittsweise abschirmt. Die Massedrähte des Kabels sind unmittelbar mit den Masseleitern verbunden, die in elektrisch leitendem Kontakt zum Schirmblech stehen.

Bei dieser Steckverbindung besteht das Problem, daß die Masseleiter am Schirmblech gegenüber den Signalleitern räumlich versetzt zueinander verlaufen, wodurch der Raumbedarf dieser Vorrichtung erhöht ist. Weiterhin ist nachteilig, daß eine gleichmäßige magnetische Kopplung zwischen dem Signalübertragungsweg und dem Masseweg aufgrund der nicht eindeutig definierten Stromführungsrichtung im Masseweg, bedingt durch die schwach ausgebildete Verbindung des Masse- bzw. Beilaufdrahtes mit dem Schirmblech, nicht gewährleistet werden kann. Reflexionen und ein Übersprechen zwischen den einzelnen Leitern können die Folge sein, wodurch die Qualität der Signalübertragung beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine klein bauende gattungsgemäße Steckverbindung mit hoher Signalübertragungsqualität auszubilden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Signalleiter und Masseleiter liegen in einer Ebene und verlaufen parallel zueinander, so daß bei geringem Platzbedarf eine Mehrzahl von Schirmblechen einschließlich Signal- bzw. Masseleiter stapelförmig angeordnet werden können. Zugleich ist die Qualität der Signalübertragung erhöht, weil infolge der stark ausgebildeten Verbindung zwischen der Kabelabschirmung und dem Schirmblech eine impedanzangepaßte Signalübertragung möglich ist, bei der Reflexionen und ein Übersprechen (cross talk) zwischen den Leitern minimiert werden.

Die Entlastung der Drähte von Zugkräften durch die bevorzugt verwendete Klemmverbindung, beispielsweise eine O-Crimp-Verbindung, macht die Vorrichtung weniger störanfällig gegenüber Bewegungen des Kabels oder der Steckverbindungen. Zugkräfte werden auf die Kabelabschirmung bzw. die Isolierung des Kabels übertragen, die Drähte selbst bleiben weitgehend kräftefrei. Dadurch ist auch ein dauerhafter Kontakt zu den Signal- und Masseleitern der Steckverbindungen gewährleistet.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung besteht das Schirmblech aus einer ebenen Grundplatte mit abgebogenen Seitenwinkeln, wobei die Signal- und Masseleiter unmittelbar benachbart zur Grundplatte verlaufen. Die Signal- und Masseleiter sind somit durch die Grundplatte und zugleich durch die Seitenwinkel abgeschirmt. Zudem baut diese Anordnung sehr klein, weil die Seitenwinkel sich parallel zu den Leitern erstrecken und deshalb kein weiterer Bauraum benötigt wird.

Vorzugsweise erstrecken sich die Signal- und Masseleiter im wesentlichen über die Länge der Steckverbindung etwa parallel zueinander, so daß Signalverluste über die Länge der Steckverbindung nicht zu erwarten sind.

Der Massedraht des Kabels ist bevorzugt direkt mit dem mittleren Masseleiter verbunden, der wiederum elektrisch leitend mit dem Schirmblech in Kontakt steht.

Vorteilhaft sind zwei Kabel mit jeweils zwei Signaldrähten und einem Massedraht in das erste Steckverbindungselement geführt, wobei die beiden Massedrähte einem gemeinsamen mittleren Masseleiter zugeordnet sind. Dieser Masseleiter liegt zwischen den beiden Signalleitern des ersten bzw. des zweiten Kabels und bewirkt eine gute Abschirmung zwischen den Signalübertragungen beider Kabel.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Steckverbindung,

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht der Steckverbindung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht in teilweiser freigeschnittener Darstellung,

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht der Darstellung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 3,

Fig. 6 eine Draufsicht in einer anderen frei geschnittenen Darstellung,

Fig. 7 eine stirnseitige Ansicht der Darstellung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht in einer anderen freigeschnittenen Darstellung,

Fig. 9 eine stirnseitige Ansicht der Darstellung nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 8,

Fig. 11 ein Detail aus Fig. 10 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 12 eine Draufsicht auf eine Steckverbindung in einer anderen Ausführung,

Fig. 13 eine stirnseitige Ansicht der Steckverbindung nach Fig. 12,

Fig. 14 eine Seitenansicht der Steckverbindung nach Fig. 12.

Die in Fig. 1 gezeigte Steckverbindung 1 umfaßt ein erstes Steckverbindungselement 2 und ein zweites Steckverbindungselement 3, die beide lösbar ineinander gesteckt sind. Das erste Steckverbindungselement 2 besteht aus einem Kunststoffgehäuse 16, in das an einer Stirnseite zwei Elektrokabel 4 aufgenommen sind, sowie einem elektrisch leitenden Schirmblech 9 und diversen Federleisten bzw. -kontakten 10, 13, 28. Das Kabel 4 ist am Steckverbindungselement 2 mittels einer Klemmverbindung 23 gehalten, die einen guten elektrischen Kontakt ermöglicht und die Drähte des Kabels von Zugkräften entlastet. Die Klemmverbindung 23 ist zweckmäßig als O-Crimp- Verbindung ausgeführt; es kommen aber auch andere form-, reib- oder stoffschlüssige Verbindungsmöglichkeiten in Betracht, beispielsweise Schellenverbindungen, Löt- oder Laserschweißverbindungen.

Das zweite Steckverbindungselement 3 besteht aus einer Messerleiste 24 mit Messerkontakten 11, 27, einer Leiterplatte 25 und einem Übergaberahmen 26. Die Messerkontakte 11, 27 des zweiten Steckverbindungselementes 3 greifen in die Federkontakte 10,13 und 28 des ersten Steckverbindungselementes 2 ein. Die beiden Steckverbindungselemente 2, 3 sind durch einen Verriegelungshebel 20 gesichert aneinander gehalten.

Gemäß einer nicht gezeigten Darstellung kann auch das erste Steckverbindungselement 2 als Messerleiste und das zweite Steckverbindungselement 3 als Federleiste ausgebildet sein.

Jedes Kabel 4 ist als Twinax-Kabel mit jeweils zwei Signaldrähten 5 und einem Beilauf- bzw. Massedraht 6 ausgeführt, wobei die beiden Signaldrähte eines Kabels zur paarweisen, differentiellen Datenübertragung dienen. Die Signaldrähte 5 sind jeweils mit einem Signalleiter 7, die Massedrähte 6 jeweils mit einem Masseleiter 8 verbunden.

In einer anderen Ausführung kann das Kabel 4 als Coax-Kabel mit nur einem Signaldraht und einem Massedraht ausgebildet sein.

Wie Fig. 2 zu entnehmen liegen die Signalleiter 7 und die Masseleiter 8 in einer gemeinsamen Kontaktebene 37. Das Schirmblech 9 besteht aus einer zur Kontaktebene 37 parallelen Grundplatte 38 und zwei seitlichen, vertikal abgebogenen Seitenwinkeln 39. In dem von Grundplatte 38 und Seitenwinkeln 39 begrenzten Innenraum des Schirmbleches liegen parallel nebeneinander die Signal- und Masseleiter 7, 8.

Das Kabel 4 weist eine elektrisch leitfähige Kabelabschirmung 36 auf, die die Masse- und Signaldrähte umschließt. Um die Kabelabschirmung 36 ist eine Isolierung gelegt. Die Kabelabschirmung 36 ist über die Klemmverbindung 23 (Fig. 1) unmittelbar mit dem Schirmblech verbunden.

Jeder Signalleiter 7 umfaßt einen Federkontakt 28 mit paarweise zusammenwirkenden Federbügeln, in die jeweils ein Signal-Messerkontakt 27 eingreift. Jeweils zwei parallele, unmittelbar nebeneinander liegende Signalleiter 7 sind den Signaldrähten 5 eines bestimmten Kabels 4 zugeordnet. Diese zu je zwei Paaren angeordneten Signalleiter 7 sind durch einen mittleren Masseleiter 8 voneinander getrennt, der wie die Signalleiter einen Federkontakt 13 mit einem einragenden Masse-Messerkontakt 11 umfaßt. Der mittlere Masseleiter 8 ist mit den beiden Massedrähten 6 der beiden Kabel 4 verbunden, beide Massedrähte münden gemeinsam in den mittleren Masseleiter. Im Bereich beider Seiten des Schirmbleches 9 verlaufen äußere Masseleiter 8, die als Teile des Schirmbleches 9 mit einem einzelnen Federbügel ausgebildet sind. Die einzelnen Federbügel der äußeren Masseleiter wirken mit äußeren Masse-Messerkontakten 11 des zweiten Steckverbindungselementes 3 zusammen und bilden Kontaktstellen 12. Die Federbügel 29 der äußeren Masseleiter 8 sind im entspannten Zustand geringfügig nach außen gebogen (Fig. 8), so daß in der in Fig. 1 gezeigten zusammengesteckten Stellung der beiden Steckverbindungselemente 2, 3 der Federbügel den Masse-Messerkontakt 11 im Bereich der Kontaktstelle 12 mit einer seitlichen Anpreßkraft beaufschlagt und eine elektrisch leitende Verbindung sicher gewährleistet ist.

Damit ergibt sich folgender Aufbau der Signal- und Masseleiter 7, 8: an die beiden äußeren Masseleiter 8 nach innen anschließend verlaufen die paarweise angeordneten Signalleiter 7, wobei die jeweils einem bestimmten Kabel zuzuordnenden Signalleiter-Paare durch den mittleren Masseleiter 8 getrennt sind. Jeder Signalleiter 7 liegt somit unmittelbar benachbart zu einem Masseleiter 8, wodurch Reflexionen und Übersprechen zwischen den Leitern minimiert und die Signal-Übertragungsqualität verbessert wird. Alle Leiter verlaufen etwa parallel zueinander und erstrecken sich im wesentlichen über die Länge der Steckverbindung 1.

Wie Fig. 1, 2 und insbesondere Fig. 6 und 7 zu entnehmen, ist an beiden Seiten des Gehäuses 16 des ersten Steckverbindungselementes 2 jeweils ein Vorsprung 18 angeformt, der in eine komplementär geformte Ausnehmung 19 am zweiten Steckverbindungselement 3 eingreift und als Einbauhilfe fungiert. Der Vorsprung 18 ist außerhalb der Mittelebene 17 des Gehäuses 16 angeordnet, wodurch die Einbau- bzw. Montageposition eindeutig festgelegt und eine versehentliche, um 180° verdrehte Montage ausgeschlossen ist. Diese Anordnung zeichnet sich zudem durch eine besonders raumsparende Bauweise aus, denn im Seitenbereich des Schirmblechs 9 sind ohne gegenseitige Behinderung neben der Einbauhilfe auch die äußeren Masseleiter integriert.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist am Gehäuse 16 beidseitig je ein zweistufiger Zapfen 21 angeordnet, der zwei Stufen mit unterschiedlichen Radien aufweist und in eine entsprechend geformte Ausnehmung 22 auf der Rückseite eines weiteren Gehäuses eingreifen kann. Es ist dadurch möglich, mehrere Steckverbindungselemente 2 parallel stapelförmig anzuordnen. Die zwei Stufen des Zapfens garantieren eine formschlüssige, feste Verbindung zwischen den einzelnen Steckverbindungselementen.

In den Fig. 3 bis 5 und Fig. 8 bis 11 ist die Verbindung zwischen dem Federkontakt 13 des mittleren Masseleiters und dem Schirmblech 9 am ersten Steckverbindungselement 2 gezeigt. Der Federkontakt 13 weist eine näherungsweise rechteckförmige Ausnehmung 14 auf, wobei die Längsachse der Ausnehmung mit der Längsachse 30 des Federkontaktes einen kleinen Winkel einschließt. In die Ausnehmung 14 ragt die Lasche 15 des Schirmbleches 9 ein, wobei die Lasche 15 aus dem Schirmblech 9 gemäß dem Umriß 31 ausgestanzt und vertikal zur Ebene des Schirmbleches abgebogen ist. Die Lasche 15 liegt in einer Vertikalebene durch die Längsachse 30 und schließt daher ebenfalls mit der Längsachse der Ausnehmung 14 einen kleinen Winkel ein. Dies hat zur Folge, daß die Lasche 15, deren freies Ende spitz zuläuft, geringfügig verkantet in die Ausnehmung 14 einragt und ein sicherer Kontakt zwischen Schirmblech 9 und Federkontakt 13 hergestellt ist.

Gemäß Fig. 1 und 6 weist das Gehäuse 16 des ersten Steckverbindungselementes 2 an einer Seite einen Eingriff 32 auf, in den ein Zapfen 33 des Verriegelungshebels 20 einragt. Eine Stirnseite des Verriegelungshebels 20 bildet einen Schnappverschluß, indem eine Nase 34 des Verriegelungshebels 20 einen Vorsprung 35 am Gehäuse 16 hintergreift. Das der Nase 34 gegenüberliegende Ende des Verriegelungshebels ist am zweiten Steckverbindungselement 3 fixiert; zum Lösen der Verriegelung muß das freie Ende des Verriegelungshebels im Bereich der Nase 34 angehoben werden, bis die Nase 34 und der Zapfen 33 in Außereingriff stehen.

In den Fig. 12 bis 14 ist eine Steckverbindung 1 in einer weiteren Ausführung gezeigt. Am ersten Steckverbindungselement 2 sind drei Kabel 4 gehalten, von denen jedes zwei Signaldrähte 5 und einen Massedraht 6 aufweist. Die Signaldrähte 5 sind Signalleitern 7 zugeordnet, die Massedrähte 6 Masseleitern 8. Die Signalleiter 7 und Masseleiter 8 sind im Bereich des zweiten Steckverbindungselementes 3 als Signal- Messerkontakte 27 bzw. als Masse-Messerkontakte 11 ausgebildet.

Die Reihenfolge der im wesentlichen parallel verlaufenden Leiter ist so gewählt, daß immer ein Signalleiter-Paar 7, das einem bestimmten Kabel zuzuordnen ist, unmittelbar nebeneinander angeordnet ist und zu beiden Seiten hin von einem Masseleiter 8 begrenzt ist. Dies hat zur Folge, daß Signalleiter-Paare verschiedener Kabel 4 durch einen Masseleiter 8 getrennt und entsprechend gut abgeschirmt sind. Die innenliegenden Masseleiter 8 sind entweder mit einem Massedraht eines einzigen Kabels oder mit den Massedrähten zweier Kabel verbunden.

Die Federkontakte der innenliegenden Masseleiter 8 sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel über eine Lasche 15 mit dem Schirmblech 9 verbunden.

Bezugszeichenliste

1

Steckverbindung

2

erstes Steckverbindungselement

3

zweites Steckverbindungselement

4

Kabel

5

Signaldraht

6

Massedraht

7

Signalleiter

8

Masseleiter

9

Schirmblech

10

Federkontakt

11

Masse-Messerkontakt

12

Kontaktstelle

13

Federkontakt

14

Ausnehmung

15

Lasche

16

Gehäuse

16

a Gehäuseseite

17

Mittelebene

18

Vorsprung

19

Ausnehmung

20

Verriegelungshebel

21

Zapfen

22

Ausnehmung

23

Klemmverbindung

24

Messerleiste

25

Leiterplatte

26

Übergaberahmen

27

Signal-Messerkontakt

28

Federkontakt

29

Federbügel

30

Längsachse

31

Umriß

32

Eingriff

33

Zapfen

34

Nase

35

Vorsprung

36

Kabelabschirmung

37

Kontaktebene

38

Grundplatte

39

Seitenwinkel

Claims

1. Steckverbindung für eine Leiterplattenschaltung elektronischer Bauelemente, mit einem ersten und einem zweiten Steckverbindungselement (2, 3), die ineinandergreifen und elektrisch leitende Signalleiter (7) bzw. Masseleiter (8) bilden, welche zumindest abschnittsweise an einem Schirmblech (9) angeordnet sind, wobei am ersten Steckverbindungselement (2) mindestens ein Kabel (4) mit Signal- und Massedrähten (5, 6) aufgenommen ist und die mit einer Kabelabschirmung (36) versehenen Signal- und Massedrähte (5, 6) des Kabels (4) mit den Signalleitern (7) bzw. Masseleitern (8) der Steckverbindungselemente (2, 3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleiter (7) und Masseleiter (8) in einer Kontaktebene (37) liegen und daß die Kabelabschirmung (36) unmittelbar mit dem Schirmblech (9) verbunden ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelabschirmung (36) über eine Klemmverbindung (23), insbesondere eine O-Crimp-Verbindung, am Schirmblech (9) gehalten ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmblech (9) aus einer ebenen Grundplatte (38) mit abgebogenen Seitenwinkeln (39) besteht, wobei die Signal- und Masseleiter (7, 8) unmittelbar benachbart zur Grundplatte (38) verlaufen.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal- und Masseleiter (7, 8) sich im wesentlichen über die Länge der Steckverbindung (1) etwa parallel zueinander erstrecken.

5. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Leiter der Steckverbindung (1) als Masseleiter (8) ausgebildet sind, die zumindest abschnittsweise elektrisch leitend mit dem Schirmblech (9) am ersten Steckverbindungselement (2) verbunden sind.

6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Masseleiter (8) im Bereich des Schirmbleches (9) als Federkontakt (10) ausgebildet sind, der mit einem Masse-Messerkontakt (11) des zweiten Steckverbindungselementes (3) eine Kontaktstelle (12) bildet.

7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Kabel (4) mit jeweils zwei Signaldrähten (5) und einem Massedraht (6) vorgesehen sind, wobei jeder Signaldraht (5) jeweils einem Signalleiter (7) und die Massedrähte (6) der beiden Kabel (4) einem gemeinsamen, mittleren Masseleiter (8) zugeordnet sind.

8. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Massedraht (6) des Kabels (4) unmittelbar mit dem mittleren Masseleiter (8) verbunden ist.

9. Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Masseleiter (8) einen Federkontakt (13) umfaßt, der elektrisch leitend mit dem Schirmblech (9) verbunden ist.

10. Steckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Federkontakt (13) des mittleren Masseleiters (8) und dem Schirmblech (9) aus einer Ausnehmung (14) im Blech des Federkontaktes (13) besteht, in die eine Lasche (15) des Schirmbleches (9) einragt, wobei die Ausnehmung (14) gegenüber der Lasche (15) geringfügig verdreht, insbesondere um 3° verdreht ist.

11. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (16) des ersten Steckverbindungselementes (2) außerhalb der Mittelebene (17) des Gehäuses (16) ein Vorsprung (18) gebildet ist, der in eine Ausnehmung (19) am zweiten Steckverbindungselement (3) eingreift.

12. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seite (16a) des Gehäuses (16) ein die beiden Steckverbindungselemente (2, 3) verbindender Verriegelungshebel (20) mit einem in einen Eingriff (32) am Gehäuse (16) einragenden Zapfen (33) vorgesehen ist.

13. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (16) des ersten Steckverbindungselementes (2) ein zweistufiger Zapfen (21) angeordnet ist, der zum Stapeln mehrerer Steckverbindungselemente (2) in eine Ausnehmung (22) eines parallel angeordneten Gehäuses (16) eingreift.