DE19939580C2

DE19939580C2 - Elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE19939580C2
Application number: DE19939580A
Authority: DE
Inventors: Helge Schmidt; Reinhard Sander
Original assignee: Tyco Electronics Logistics AG
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-08-21
Also published as: WO2001015280A1; CA2388356A1; DE19939580A1; US6846202B1; EP1205011A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Steckverbinder ist aus der DE 32 44 247 C2 bekannt. Die hinteren Enden der Kontakt elemente sind unter einem Winkel von 90° abgewinkelt, so daß sie mit dem hinteren Ende des Verbindermoduls (= Kontaktträger) fluchten. Durch den stetigen Anstieg der Komplexität und Leistungsfä higkeit elektronischer Systeme ergeben sich auch immer höhere Anforderungen an die elektrischen Verbindungen zwischen den Systemkomponenten. Dabei werden zunehmend elektrische Verbin der benötigt, die einerseits unter allen Umständen, d. h. auch bei hohen mechanischen und elektrischen Belastungen zuverläs sig arbeiten, und andererseits bei möglichst geringer Größe möglichst viele Kontakte aufweisen.

Hochpolige Steckverbinder in Miniaturausführung sind aus der WO 95/24748 und der WO 96/08056 bekannt. Steckverbinder die ser Art sind jedoch weder in der Herstellung noch in der Handhabung zuverlässig beherrschbar, und entsprechendes gilt damit auch für die durch solche elektrischen Verbinder her stellbaren elektrischen Verbindungen.

Aus der vorerwähnten WO 95/24748 ist eine Verbinderanordnung bekannt, bei der Kontaktelementpfosten in Vierergruppen in einem Isolierstoffträger aufgenommen sind, wobei die einen Enden der Kontaktelementpfosten abgewinkelt und die anderen Enden mit Auflaufflächen versehen sind. Die nach außen weisenden Flächen bilden Kontaktflächen, die mit inneren Kontaktflächen der vier Enden zugehöriger Kontaktelementpfosten eines Kupplungsteils zusammenwirken. Es besteht die Option, auf den den Außenseiten der Kontaktelementpfosten abgewandten Innenseiten ein Isolierstoff-Stützteil anzuordnen, an welches sich die Kontaktelementpfosten anlehnen können.

Die WO 85/02498 zeigt einen Leiterplatten-Steckverbinder mit mehreren in einem Gehäuse schwimmend gelagerten Verbindermodulen, die jeweils Reihen von Kontaktelement-Federn enthalten. Durch einen Verstellnocken können Längswände innerhalb der Verbindermodulen voneinander abgerückt werden, wobei auch die einander gegenüberliegenden Kontaktbereiche der Kontaktfedern voneinander abrücken und das einfache Einsetzen einer Leiterplatte ermöglichen. Im montierten Zustand der Leiterplatte liegen einzelne Bereiche der Kontaktelement- Federn an Außenflächen der eine Kante der eingesteckten Leiterplatte mechanisch halternden Wände an. Beim Verstellen der Kontaktelement-Federn in die zur Aufnahme einer Leiterplatte bereite Stellung werden die Kontaktelemente erheblichen Kräften ausgesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder zu schaffen, mit dem sich zuverlässig qualitativ hochwertige elektrische Ver bindungen auch für hochpolige Miniatur-Steckverbinder herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 beanspruchten Merkmale gelöst.

Durch die Anordnung der mit dem Kontaktträger verbundenen Kontaktelemente entlang der Oberfläche eines Kontaktträgers lassen sich diese problemlos zuver lässig in vorbestimmten Positionen anordnen und halten. Dar über hinaus müssen sie beim Inkontaktbringen mit anderen Kon taktelementen keinen oder nur minimalen mechanischen Bela stungen standhalten können. Gegebenenfalls auftretende mecha nische Belastungen haben jedenfalls keine Veränderung der Kontaktelement-Lage und keine Beschädigung der Kontaktelemen te zur Folge. Dies gilt auch für den Fall, daß die Kontakte lemente mechanisch schwach ausgebildet sind. Die Kontaktele mente können dadurch sehr klein ausgebildet und/oder sehr dicht angeordnet werden.

Verwendet man als Kontaktelemente beispielsweise sehr schmale Metallstreifen und verbindet diese beispielsweise durch Bespritzen mit Kunststoff mit dem sie tragenden Kontaktträger, was bei dem beanspruchten Aufbau des elektrischen Steckver binders problemlos möglich ist, so läßt sich ein hochpoliger Miniatur-Steckverbinder schaffen, mit dem sich zuverlässig qualitativ hochwertige elektrische Verbindungen herstellen lassen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dem Unteran spruch, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren ent nehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von Verbindermodu len der nachfolgend näher beschriebenen elektrischen Verbinder,

Fig. 2 eine frontale Draufsicht auf einen mehrere Stecker module gemäß Fig. 1 enthaltenden Verbinder-Stecker,

Fig. 3 eine frontale Draufsicht auf eine mehrere Kupplungs module gemäß Fig. 1 enthaltende Verbinder-Kupplung,

Fig. 4A eine Querschnittsansicht des Steckers gemäß Fig. 2,

Fig. 4B eine Querschnittsansicht der Kupplung gemäß Fig. 3,

Fig. 4C eine Querschnittsansicht einer Anordnung, in welcher ein Stecker gemäß Fig. 2 und eine Kupplung gemäß Fig. 3 zusammengesteckt sind,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Unterseite eines unter Ver wendung der BGA-Technologie auf eine Leiterplatte montierbaren Sockels des Steckers gemäß Fig. 2 oder der Kupplung gemäß Fig. 3, und

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Unterseite eines modifizier ten Sockels des Steckers gemäß Fig. 2 oder der Kupplung gemäß Fig. 3.

Bei den nachfolgend beschriebenen elektrischen Verbindern handelt es sich um Leiterplatten-Steckverbinder. Es sei je doch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß hierauf keine Einschränkung besteht. Die Besonderheiten der beschrie benen elektrischen Verbinder lassen sich auch bei für andere Zwecke eingesetzten elektrischen Steckverbindern vorsehen.

Wie es bei Steckverbindern üblich ist, müssen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung ein als ein Stecker ausgebilde ter elektrischer Verbinder und ein als eine Kupplung ausge bildeter elektrischer Verbinder zusammengesteckt werden.

Im betrachteten Beispiel umfaßt der Stecker eine Vielzahl von nebeneinander und/oder übereinander angeordneten identischen Steckermodulen. Entsprechendes gilt für die Kupplung. Diese umfaßt eine Vielzahl von nebeneinander und/oder übereinander angeordneten identischen Kupplungsmodulen Hierauf besteht al lerdings keine Einschränkung. Der Stecker und die Kupplung können auch nur ein einziges Modul oder mehrere nicht identi sche Module enthalten.

Ein Steckermodul und ein Kupplungsmodul sind perspektivisch in Fig. 1 dargestellt. Das Steckermodul ist dabei mit dem Bezugszeichen SM bezeichnet, und das Kupplungsmodul mit dem Bezugszeichen KM. Das Steckermodul SM ist in das Kupplungsmo dul KM einsteckbar.

Im betrachteten Beispiel umfaßt jedes Verbindermodul (jedes Steckermodul und jedes Kupplungsmodul) 32 Kontaktelemente. Die Anzahl der Kontaktelemente kann jedoch auch beliebig viel größer oder kleiner sein.

Ordnet man mehrere solcher Steckermodule SM übereinander und/oder nebeneinander auf einem vorzugsweise für alle Stec kermodule gemeinsamen Sockel an und umgibt sie mit einem ge meinsamen Gehäuse, so gelangt man zu dem vorliegend näher be trachteten elektrischen Stecker. Die Frontansicht eines sol chen elektrischen Verbinders ist in Fig. 2 dargestellt.

Entsprechendes gilt für die Kupplungsmodule KM. Ordnet man mehrere solcher Kupplungsmodule KM übereinander und/oder ne beneinander auf einem vorzugsweise für alle Kupplungsmodule gemeinsamen Sockel an und umgibt sie mit einem gemeinsamen Gehäuse, so gelangt man zu der vorliegend näher betrachteten elektrischen Kupplung. Die Frontansicht eines solchen elek trischen Verbinders ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Fig. 4A, 4B und 4C zeigen Querschnitte durch die elek trischen Verbinder gemäß den Fig. 2 und 3. Genauer gesagt zeigt die Fig. 4A einen Querschnitt durch den Stecker gemäß Fig. 2, die Fig. 4B einen Querschnitt durch die Kupplung gemäß Fig. 3, und die Fig. 4C den Stecker gemäß Fig. 2 und die Kupplung gemäß Fig. 3 im zusammengesteckten Zustand.

Der in der Fig. 4A gezeigte Stecker umfaßt einen (vorstehend bereits erwähnten) Sockel 1, ein (vorstehend ebenfalls be reits erwähntes) Gehäuse 2, und ein oder mehrere Steckermodu le SM, wobei jedes Steckermodul SM aus einem Kontaktträger 3 und einer Vielzahl von Kontaktelementen 4 besteht.

Im betrachteten Beispiel ist pro Steckermodul SM jeweils ein einziger Kontaktträger 3 vorgesehen; auf diesem sind jeweils alle Kontaktelemente der jeweiligen Steckermodule angebracht. Allerdings besteht hierauf keine Einschränkung. Pro Stecker modul SM können grundsätzlich beliebig viele Kontaktträger vorgesehen sein.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Kontaktelemente 4 an dem sie tragenden Kontaktträger 3 in zwei einander gegenüberliegenden Kontaktelemente-Reihen angeordnet. Obgleich dies derzeit als die optimale Anordnung angesehen wird, besteht hierauf keine Einschränkung.

Die Kontaktelemente 4 werden im betrachteten Beispiel durch relativ lange und relativ schmale Metallstreifen mit mög lichst hoher Steifigkeit gebildet. Sie weisen in einem rela tiv weit hinten liegenden Bereich 41 einen (vorzugsweise mehrfach) gebogenen oder abknickenden (beispielsweise zick zackförmigen) Verlauf auf. Die Kontaktelemente 4 des Steckers und/oder der Kupplung weisen darüber hinaus im vorderen (dem zur Kontaktierung mit den Kontaktelementen der Kupplung bzw. des Steckers vorgesehenen) Bereich mindestens eine, vorzugs weise aber zwei oder mehrere Wölbungen oder gleichwirkende Ausbildungen der Kontaktelemente auf. Im betrachteten Bei spiel sind es die Kontaktelemente 4 des Steckers, die die be sagten Wölbungen aufweisen; diese Wölbungen sind mit dem Be zugszeichen 42 bezeichnet.

Der gebogen oder abknickend ausgebildete Bereich 41 der Kon taktelemente 4 ermöglicht es, daß die diesseits und jenseits dieses Bereiches liegenden Teile der Kontaktelemente relativ zueinander bewegbar sind. Er (der Bereich 41) kommt im be stimmungsgemäß zusammengebauten Zustand des elektrischen Ver binders in einem zwischen dem Sockel 1 und dem Kontaktträger 3 vorhandenen Hohlraum 11 des elektrischen Verbinders zu lie gen und ermöglicht es dadurch, daß die Lage der Kontaktele mente, genauer gesagt die Lage der diese enthaltenden Stec kermodule auch noch im zusammengebauten Zustand des Steckers gegenüber der bestimmungsgemäßen Normallage sowohl in Längs richtung als auch quer zur Längsrichtung der Kontaktelemente 4 in einem gewissen Umfang variieren und/oder verändert wer den kann. Dies erweist sich sowohl bei der Herstellung des elektrischen Verbinders als auch bei dessen Gebrauch als Vor teil.

Die Wölbungen 42 (oder vergleichbare Ausbildungen der Kontak telemente) bilden federnde Kontaktstellen, über welche die Kontaktelemente 4 des Steckers mit den Kontaktelementen der Kupplung in Kontakt kommen. Wenn wie im betrachteten Beispiel pro Kontaktelement mehrere Kontaktstellen bildende Wölbungen oder dergleichen vorgesehen wird, können die betreffenden Kontaktelemente gleich an mehreren Stellen mit den zu kontak tierenden Kontaktelementen in Kontakt kommen, sind also Mehr fachkontaktelemente, durch welche sich besonders gute und zu verlässige Verbindungen zu anderen Kontaktelementen herstel len lassen.

Die Kontaktelemente 4 sind jeweils entlang der Oberfläche der diese tragenden Kontaktträger 3 verlaufend an diesen angeord net und werden durch eine teilweise Umspritzung derselben mit Kunststoff in ihrer bestimmungsgemäßen Lage am jeweiligen Kontaktträger 3 gehalten.

Beim Stecker werden die Kontaktträger 3 durch Leisten gebil det, die an den Stellen, an denen die Kontaktelemente 4 zu liegen kommen sollen, d. h. an einander gegenüberliegenden Längsseiten mit nutenartigen Aussparungen 31 versehen sind.

Bei der Montage der Kontaktelemente 4 auf die Kontaktträger 3 werden die Kontaktelemente 4 in die nutenartigen Aussparungen 31 eingesetzt und sodann durch Umspritzen des hinteren Endes des betreffenden Kontaktträgers 3 und der dort befindlichen Kontaktelement-Teile am Kontaktträger befestigt.

Die Kontaktelemente 4 sind dann so am Kontaktträger 3 befe stigt, daß deren vorderes Ende ein Stück vor dem vorderen En de des Kontaktträgers 3 endet und daß deren hinteres Ende einschließlich des gebogen oder abgeknickt ausgebildeten Be reichs 41 über das hintere Ende der Kontaktträgers 3 hinaus ragt.

Die nicht umspritzten Bereiche der in den nutenartigen Aus sparungen 31 des Kontaktträgers 3 angeordneten Teile der Kon taktelemente sind im betrachteten Beispiel nicht am Kontakt träger 3 befestigt. Die Kontaktelemente sind allerdings so ausgebildet und so an die Kontaktträger angespritzt, daß die durch die nutenartigen Aussparungen 31 verlaufenden Teile derselben, die nicht umspritzt sind, elastisch federnd gegen den Boden der von ihnen durchlaufenen Aussparung 31 drücken. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Kontaktelemente - obgleich sie nur jeweils an einem einzigen Punkt an den Kon taktträgern befestigt sind - die nutenartigen Aussparungen nicht oder jedenfalls nicht ohne weiteres verlassen können.

Durch eine wie beschrieben erfolgende Ausbildung und Montage der Kontaktelemente können diese selbst dann, wenn sie sehr klein und/oder schwach ausgebildet sind, und/oder selbst dann wenn sie mechanisch belastet werden würden, zuverlässig in ihrer bestimmungsgemäßen Stellung gehalten werden.

Durch das erwähnte Umspritzen des Kontaktträgers 3 wird die ser an seinem hinteren Ende mit einem Kragen 32 versehen. Dieser Kragen läßt sich, wie später noch genauer beschrieben wird, zur Montage der Kontaktträger (der die Kontaktträger enthaltenden Steckermodule) innerhalb des Steckers verwenden. Durch die wie beschrieben erfolgende Verbindung von Kontakt träger und Kontaktelementen wird das Steckermodul also nicht größer als es ohne eine solche Verbindung der Fall wäre.

Zum Kontaktträger 3 ist ferner anzumerken, daß dieser an sei nem vorderen (kontaktelementefreien) Ende abgeschrägt ist. Dies dient zur Zentrierung der einander zugeordneten Stecker- und Kupplungsmodule beim Zusammenstecken von Stecker und Kupplung.

Ein Kontaktträger 3 und die wie soeben beschrieben daran an geordneten Kontaktelemente bilden ein Steckermodul SM der in der Fig. 1 gezeigten Art.

Mehrere der wie vorstehend beschrieben aufgebauten und her stellbaren Steckermodule SM sind mit dem bereits erwähnten Sockel 1 und dem ebenfalls bereits erwähnten Gehäuse 2 zu ei nem Stecker nach Art der Fig. 2 zusammensetzbar.

Der Sockel 1 ist im betrachteten Beispiel ein plattenartiges Gebilde, das oben zum Aufsetzen mehrerer Steckermodule SM und des Gehäuses 2 ausgebildet ist, und das unten zum Anlöten der hinteren Enden der Kontaktelemente 4 an den Sockel 1 und zur Montage des Sockels 1 auf eine in den Figuren nicht gezeigte Leiterplatte ausgebildet ist. Der Sockel 1 weist im Boden ei ne Vielzahl von zum Durchstecken der hinteren Enden der Kon taktelemente 4 vorgesehenen Löchern auf. Die Oberseite des Sockelbodens ist darüber hinaus mit den Ausnehmungen verse hen, die im fertig zusammengebauten Zustand des Steckers die bereits erwähnten Hohlräume 11 bilden. Bei der Montage der Steckermodule SM auf den Sockel 1 werden die hinteren Enden der Kontaktelemente 4 durch die im Sockelboden vorgesehenen Löcher gesteckt und auf der Unterseite des Sockelbodens mit diesem oder mit zum Verbinden des Sockels mit der Leiterplat te vorgesehenen Elementen verlötet oder in sonstiger Weise elektrisch und/oder mechanisch verbunden. Die gebogen oder abgeknickt ausgebildeten Bereiche 41 der Kontaktelemente 4 kommen dabei in den die Hohlräume 11 des Steckers bildenden Ausnehmungen des Sockels 1 zu liegen.

Das Gehäuse 2 ist im betrachteten Beispiel ein wannenartiges Gebilde, das einen Boden 21 und seitliche Wände 22 aufweist. Der Boden 21 ist mit Öffnungen versehen, durch welche die vorderen Teile der Steckermodule SM hindurchgesteckt werden können. Die hinteren, die Kragen 32 tragende Enden der Stec kermodule SM können die Gehäuseboden-Öffnungen nicht passie ren. Im zusammengebauten Zustand des Steckers kommen die nicht durch die Gehäuseboden-Öffnungen passenden Teile der Steckermodule wie beispielhaft in Fig. 4A gezeigt zwischen dem Gehäuse 2 und dem Sockel 1 zu liegen. Das Gehäuse 2 wird beispielsweise durch eine Klebeverbindung, eine Rastverbin dung oder eine sonstige Verbindung mit dem Sockel 1 verbun den. Damit wird aus dem Sockel 1, dem Gehäuse 2, und den Steckermodulen SM eine zusammenhängende Einheit gebildet.

Im wie beschrieben zusammengesetzten Zustand des Steckers um laufen die seitlichen Wände 22 des Gehäuses 2 den die Stec kermodule SM enthaltenden Bereich des Steckers. Sie ragen da bei über die vorderen Enden der Steckermodule hinaus.

Das vordere Ende der seitlichen Gehäusewände 22 ist an der Innenseite mit einer Schräge 23 versehen. Diese Schräge dient zur Zentrierung von Steckergehäuse und Kupplungsgehäuse beim Zusammenstecken von Stecker und Kupplung.

Die Kupplung, mit der der wie beschrieben aufgebaute und her gestellte Stecker zu verbinden ist, ist im betrachteten Bei spiel anders aufgebaut und wird anders hergestellt als der Stecker.

Wie insbesondere aus der Fig. 4B ersichtlich ist, umfaßt die Kupplung einen Sockel 6, ein Gehäuse 7, und mehrere Kupp lungsmodule KM, wobei jedes Kupplungsmodul KM aus einem Kon taktträger 8 und einer Vielzahl von Kontaktelementen 9 be steht.

Im betrachteten Beispiel ist pro Kupplungsmodul KM jeweils ein einziger Kontaktträger 8 vorgesehen; auf diesem sind je weils alle Kontaktelemente 9 der jeweiligen Kupplungsmodule angebracht. Allerdings besteht hierauf keine Einschränkung. Pro Kupplungsmodul KM können grundsätzlich beliebig viele Kontaktträger 8 vorgesehen sein.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, sind die Kontaktelemente 9 an dem sie tragenden Kontaktträger 8 in zwei einander gegenüberliegenden Kontaktelemente-Reihen angeordnet. Obgleich dies derzeit als die optimale Anordnung angesehen wird, besteht hierauf keine Einschränkung.

Insoweit herrscht Übereinstimmung mit dem Stecker gemäß der Fig. 4A. Die einzelnen Komponenten der Kupplung unterschei den sich allerdings von den entsprechenden Komponenten des Steckers.

Die Kontaktelemente 9 werden im betrachteten Beispiel wie die Kontaktelemente 4 des Steckers jeweils durch relativ lange und schmale Metallstreifen mit möglichst hoher Steifigkeit gebildet. Sie weisen in einem relativ weit hinten liegenden Bereich 91 einen (vorzugsweise mehrfach) gebogenen oder ab knickenden (beispielsweise zickzackförmigen) Verlauf auf, sind ansonsten aber gerade ausgebildet.

Der gebogen oder abknickend ausgebildete Bereich 91 der Kon taktelemente 9 ermöglicht es, daß die diesseits und jenseits dieses Bereichs 91 liegenden Teile der Kontaktelemente 9 re lativ zueinander bewegbar sind. Er (der Bereich 91) kommt im bestimmungsgemäß zusammengebauten Zustand des elektrischen Verbinders in einem zwischen dem Sockel 6 und dem Kontaktträ ger 8 vorhandenen Hohlraum 61 des elektrischen Verbinders zu liegen und ermöglicht es dadurch, daß die Lage der Kontakte lemente 9, genauer gesagt die Lage der diese enthaltenden Kupplungsmodule auch noch im zusammengebauten Zustand der Kupplung gegenüber der bestimmungsgemäßen Normallage sowohl in Längsrichtung als auch quer zur Längsrichtung der Kontak telemente in einem gewissen Umfang variieren und/oder verän dert werden kann. Dies erweist sich sowohl bei der Herstel lung des elektrischen Verbinders als auch bei dessen Gebrauch als Vorteil.

Die Kontaktelemente 9 sind jeweils entlang der Oberfläche der diese tragenden Kontaktträger 8 verlaufend an diesen angeord net. Der Kontaktträger 8 wird in diesem Fall jedoch an die zuvor bestimmungsgemäß angeordneten und ausgerichteten (in ein Spritzgießwerkzeug eingelegten) Kontaktelemente ange spritzt. Das Anspritzen des Kontaktträgers 8 an die Kontakte lemente 9 ist für die Kontaktelemente 9 ein teilweises Um spritzen derselben mit Kunststoff. Durch dieses Umspritzen werden die Kontaktelemente über die gesamte Länge des am Kon taktträger 8 entlanglaufenden Teils derselben am durch das Umspritzen gebildeten Kontaktträger 8 befestigt.

Die Kontaktträger 8 sind im betrachteten Beispiel einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisende Hülsen, die an zwei einander zugewandten Innenseiten mit jeweils einer Reihe von Kontaktelementen 9 versehen sind, und an ihrem hinteren Ende einen den Kontaktträger 8 umlaufenden Kragen 82 aufweisen.

Die Kontaktelemente 9 sind so am Kontaktträger 8 angeordnet, daß deren vorderes Ende ein Stück vor dem vorderen Ende des Kontaktträgers 8 endet und daß deren hinteres Ende ein schließlich des gebogen oder abgeknickt ausgebildeten Be reichs 81 über das hintere Ende der Kontaktträgers 8 hinaus ragt.

Der an der Oberfläche des Kontaktträgers 8 entlanglaufende, Teil der Kontaktelemente ist im betrachteten Beispiel über seine gesamte Länge mit dem Kontaktträger 8 verbunden. Da durch können die Kontaktelemente 9 selbst dann, wenn sie sehr klein und/oder schwach ausgebildet sind und selbst dann, wenn sie mechanisch beansprucht werden würden, zuverlässig in ih rer bestimmungsgemäßen Stellung gehalten werden.

Ein Kontaktträger 8 und die wie soeben beschrieben daran vor gesehenen Kontaktelemente 9 bilden ein Kupplungsmodul KM der in der Fig. 1 gezeigten Art.

Der Kontaktträger 8 ist an seinem vorderen (kontaktelemente freien) Ende an der Innenkante abgeschrägt. Dies dient der Zentrierung der einander zugeordneten Stecker- und Kupplungs module beim Zusammenstecken von Stecker und Kupplung.

Mehrere der wie vorstehend beschrieben aufgebauten und her stellbaren Kupplungsmodule KM sind mit dem bereits erwähnten Sockel 6 und dem ebenfalls bereits erwähnten Gehäuse 7 zu ei ner Kupplung nach Art der Fig. 3 zusammensetzbar.

Der Sockel 6 ist im betrachteten Beispiel ein plattenartiges Gebilde, das oben zum Aufsetzen mehrerer Kupplungsmodule KM und des Gehäuses 2 ausgebildet ist, und das unten zum Anlöten der hinteren Enden der Kontaktelemente 9 an den Sockel 6 und zur Montage des Sockels 6 auf eine in den Figuren nicht ge zeigte Leiterplatte ausgebildet ist. Der Sockel 6 weist im Boden eine Vielzahl von zum Durchstecken der hinteren Enden der Kontaktelemente 9 vorgesehenen Löchern auf. Die Oberseite des Sockelbodens ist darüber hinaus mit den Ausnehmungen ver sehen, die im fertig zusammengebauten Zustand der Kupplung die bereits erwähnten Hohlräume 61 bilden. Bei der Montage der Kupplungsmodule KM auf dem Sockel 6 werden die hinteren Enden der Kontaktelemente 9 durch die im Sockelboden vorgese henen Löcher gesteckt und auf der Unterseite des Sockelbodens mit diesem oder mit zum Verbinden des Sockels mit der Leiter platte vorgesehenen Elementen verlötet oder in sonstiger Wei se elektrisch und/oder mechanisch verbunden. Die gebogen oder abgeknickt ausgebildeten Bereiche 91 der Kontaktelemente 9 kommen dabei in den die Hohlräume 61 der Kupplung bildenden Ausnehmungen des Sockels zu liegen.

Das Gehäuse 7 ist im betrachteten Beispiel ein einen recht eckförmigen Querschnitt aufweisendes, oben und unten offenes Profilelement mit einem durch parallel zu den Außenwänden 71 verlaufenden Zwischenwände 72 unterteilten Innenbereich. Durch die Außen- und Zwischenwände 71 und 72 wird eine Viel zahl von nebeneinander und übereinander liegenden Kanälen de finiert, wobei jeder Kanal ein Kupplungsmodul aufnehmen kann. Im auf den Sockel und die Kupplungsmodule aufgesetzten Zu stand werden die Kupplungsmodule einzeln von den Außen- und Seitenwänden 71, 72 des Gehäuses 7 umlaufen.

Die Außen- und Seitenwände 71 und 72 weisen in die Kanäle hineinragende Vorsprünge 711 und 721 auf, welche im zusammen gebauten Zustand der Kupplung knapp oberhalb der Krägen 82 der Kupplungsmodule KM zu liegen kommen; die Krägen 82 der Kupplungsmodule kommen im zusammengebauten Zustand der Kupp lung wie beispielhaft in der Fig. 4B gezeigt zwischen dem Sockel 6 und dem Gehäuse 7 zu liegen.

Das Gehäuse 7 wird beispielsweise durch eine Klebeverbindung, eine Rastverbindung oder eine sonstige Verbindung mit dem Sockel 6 verbunden. Damit wird aus dem Sockel 6, dem Gehäuse 7, und den Kupplungsmodulen KM eine zusammenhängende Einheit gebildet.

Im wie beschrieben zusammengesetzten Zustand der Kupplung werden die Kupplungsmodule der Kupplung von den Wänden 71 und 72 des Gehäuses 7 einzeln umlaufen. Die die Kupplungsmodule umgebenden Gehäuseteile (die Wände 71, 72) ragen dabei über die vorderen Enden der Kupplungsmodule hinaus.

Das vordere Ende der Außenwände 71 des Gehäuses 7 sind an den Außenseiten mit einer Schräge 712 versehen. Diese Schräge dient zur Zentrierung von Steckergehäuse und Kupplungsgehäuse beim Zusammenstecken von Stecker und Kupplung.

Beim Zusammenstecken von Stecker und Kupplung treffen zu nächst die vorderen Enden der Gehäuse 2 und 7 aufeinander, denn wenigstens eines der Gehäuse, vorzugsweise aber beide Gehäuse überragen die vorderen Enden der Stecker- und/oder Kupplungsmodule. Durch die an den vorderen Enden der Gehäuse vorgesehenen Schrägen 23 und 712 zentrieren sich diese rela tiv zueinander und lassen sich so leicht übereinanderschie ben. Im betrachteten Beispiel wird das Steckergehäuse über das Kupplungsgehäuse geschoben. Beim Aufeinandertreffen der Gehäuse 2 und 7 sind die Steckermodule und die Kupplungsmodu le noch ein Stück voneinander entfernt. Das Aufeinanderschieben der Gehäuse 2 und 7 kann damit - ohne daß damit auf die Steckermodule und die Kupplungsmodule irgendwelche Kräfte wirken - eine Vorzentrierung derselben bewirken.

Während des Aufschiebens des Steckergehäuses auf das Kupp lungsgehäuse treffen früher oder später die einander zugeord neten Stecker- und Kupplungsmodule aufeinander. Weil diese an ihren vorderen Enden ebenfalls abgeschrägt sind, und weil diese darüber hinaus schon vorzentriert sind, können sie im wesentlichen ohne mechanische Belastung derselben ineinander gesteckt werden.

Dies wird im betrachteten Beispiel zusätzlich dadurch begün stigt, daß die Steckermodule und/oder die Kupplungsmodule re lativ zueinander und/oder relativ zu den jeweiligen Gehäusen und/oder Sockeln bewegbar sind.

Bei den Steckermodulen wird diese Bewegbarkeit dadurch er reicht,

- daß die Steckermodule "nur" dadurch am Stecker befestigt werden, daß ein vorbestimmter Teil der Steckermodule (im betrachteten Beispiel der Kragen 32) mehr oder weniger lose zwischen dem Sockel 1 und dem Gehäuse 2 gehalten wird (zwi schen dem Kragen 32 und den diesen umgebenden Teilen des Sockels 1 und des Gehäuses 2 sind Zwischenräume vorhanden, die auch im zusammengebauten Zustand des Steckers in einem gewissen Umfang Bewegungen des betreffenden Steckermoduls gestatten), und
- daß die Kontaktelemente 4 einen gebogen oder abgeknickt ausgebildeten Bereich (den Bereich 41) aufweisen, der in einem zwischen dem Sockel 1 und dem Gehäuse 2 vorhandenen Hohlraum (dem Hohlraum 11) zu liegen kommt und damit auch im zusammengebauten Zustand des Steckers in einem gewissen Umfang Relativbewegungen der diesseits und jenseits des Be reiches 41 liegenden Kontaktelemente-Teile gestattet.

Dadurch können sich die Steckermodule zumindest geringfügig relativ zueinander und/oder relativ zu den anderen Steckerbe standteilen bewegen.

Bei den ebenfalls in dieser Art bewegbaren Kupplungsmodulen wird die Bewegbarkeit dadurch erreicht,

- daß die Kupplungsmodule "nur" dadurch an der Kupplung befe stigt werden, daß ein vorbestimmter Teil der Kupplungsmodu le (im betrachteten Beispiel der Kragen 82) mehr oder weni ger lose zwischen dem Sockel 6 und dem Gehäuse 7 gehalten wird (zwischen dem Kragen 82 und den diesen umgebenden Tei len des Sockels 6 und des Gehäuses 7 sind Zwischenräume vorhanden, die auch im zusammengebauten Zustand der Kupp lung in einem gewissen Umfang Bewegungen des betreffenden Kupplungsmoduls gestatten), und
- daß die Kontaktelemente 9 einen gebogen oder abgeknickt ausgebildeten Bereich (den Bereich 91) aufweisen, der in einem zwischen dem Sockel 6 und dem Gehäuse 7 vorhandenen Hohlraum (dem Hohlraum 61) zu liegen kommt und damit auch im zusammengebauten Zustand der Kupplung in einem gewissen Umfang Relativbewegungen der diesseits und jenseits des Be reiches 91 liegenden Kontaktelemente-Teile gestattet.

Dadurch können sich auch die Kupplungsmodule zumindest ge ringfügig relativ zueinander und/oder relativ zu den anderen Kupplungsbestandteilen bewegen.

Durch das voneinander unabhängige Schwimmen der Steckermodule SM innerhalb des Steckers und das voneinander unabhängige Schwimmen der Kupplungsmodule KM innerhalb der Kupplung kön nen sich die Steckermodule und die Kupplungsmodule unter al len Umständen optimal zueinander ausrichten, wodurch sie stets automatisch und ohne oder jedenfalls ohne nennenswerte mechanische Belastung der Module und der diese enthaltenden Verbinder bestimmungsgemäß in Verbindung bringbar sind. Dies ist selbst dann der Fall, wenn die Bestandteile der Stecker und der Kupplungen nicht exakt vorschriftsmäßig hergestellt und/oder zusammengebaut sind und/oder ihre Lage und/oder ihre Abmessungen (beispielsweise aufgrund leichter Beschädigungen oder Temperaturschwankungen) ändern.

Bei der Verbindung von Stecker und Kupplung kommt jedes Stec ker-Kontaktelement 4 an mehreren Stellen mit dem zugeordneten Kupplungs-Kontaktelement 9 in Kontakt. Dadurch lassen sich qualitativ höchstwertige elektrische Verbindungen herstellen.

Die Kupplungs-Kontaktelemente 9 kommen während der Verbindung mit den Stecker-Kontaktelementen 4 in den nutenartigen Aus sparungen 31 der Steckermodule zu liegen; die zwischen be nachbarten nutenartigen Aussparungen 31 vorhandenen Stege der Kontaktträger 3 des Steckers reichen im zusammengesteckten Zustand von Stecker und Kupplung bis an die Kontaktträger 8 der Kupplung heran und trennen (isolieren) damit benachbarte Kontaktelemente-Paare voneinander. Benachbarte Kontaktelemen te der Stecker- und Kupplungsmodule können sich dadurch ge genseitig nicht beeinflussen. Insbesondere können keine Kriechströme fließen.

Wie beschrieben aufgebaute Stecker und Kupplungen lassen sich im wesentlichen ohne Beschädigungsgefahr zusammenstecken und trennen und lassen dabei unter allen Umständen hervorragende elektrische Verbindungen zustandekommen. Die Verbindungen sind niederohmig, vertragen hohe Spannungen und große Ströme, und sind relativ unempfindlich gegen wechselnde oder ungün stige Umgebungseinflüsse wie extreme und/oder schwankende Temperaturen, Vibrationen, Feuchtigkeit, Schmutz etc.

Die genannten Eigenschaften sind dabei unabhängig von der Größe und der Kontaktdichte der wie beschrieben aufgebauten und hergestellten elektrischen Verbinder.

Die beschriebenen elektrischen Verbinder können damit bei im wesentlichen gleichbleibend hervorragenden Eigenschaften sehr klein und/oder mit hoher Kontaktdichte hergestellt werden.

Dies wurde durch Versuche bestätigt: hierzu wurden die in den Fig. 2 und 3 gezeigten elektrischen Verbinder, also elek trische Verbinder mit jeweils 8 Verbindermodulen und insge samt 256 Kontakten auf einem Raum von 24,9 mm × 5,4 mm × 9 mm (Länge × Breite × Tiefe im gesteckten Zustand) realisiert.

Die Handhabbarkeit der elektrischen Verbinder und die Quali tät der damit herstellbaren elektrischen Verbindungen erwie sen sich als hervorragend.

Hier einige technische Daten:
Einsatztemperaturbereich:
-30 bis +125°C
Strombelastbarkeit pro Kontakt:
250 mA bei 25°C
150 mA bei 85°C
Durchschlagfestigkeit benachbarter Kontakte:
650 V bei Gleichstrom
750 V bei Wechselstrom
Durchgangswiderstand:
175 mΩ
Kontaktwiderstand:
40 mΩ
Isolationswiderstand:
4 × 10¹⁰ Ω

Dies sind Ergebnisse, die sich mit bekannten hochpoligen Mi niaturverbindern nicht einmal annähernd erzielen lassen.

Zur Verbindung der elektrischen Verbinder mit der sie tragen den Leiterplatte sei angemerkt, daß die elektrischen Verbin der, genauer gesagt deren Sockel beispielsweise unter Verwen dung der sogenannten BGA (Ball-Grid-Array)- oder PSGA (Pla stic-Stud-Grid-Array)-Technologie auf Leiterplatten montiert werden können.

Zur BGA-Technologie ist anzumerken, daß die Balls direkt an den Stellen, an denen die durch den Sockel geführten Kontak telement-Teile die Sockel-Unterseite erreichen, oder mehr oder weniger weit entfernt davon angeordnet sein können.

Im letztgenannten Fall, also wenn die Balls mehr oder weniger weit entfernt von den Stellen angeordnet werden, an denen die durch den Sockel geführten Kontaktelement-Teile die Sockel- Unterseite erreichen, müssen die Kontaktelemente bzw. die Stellen, an denen diese die Sockel-Unterseite erreichen, und die Balls über Leiterbahnen oder auf sonstige Art und Weise elektrisch miteinander verbunden werden. Dies ist beispiel haft in Fig. 5 dargestellt. Dabei sind die Stellen, an denen die Kontaktelemente die Sockel-Unterseite erreichen, mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet, die Balls mit dem Bezugszeichen 16, und die die Stellen 15 mit den Balls 16 verbindenden Lei terbahnen mit dem Bezugszeichen 17.

Wenn die Balls direkt an den Stellen angeordnet sind, an de nen die Kontaktelemente die Sockel-Unterseite erreichen, wer den diese Stellen vorzugsweise so positioniert, daß sie (und die darauf aufzubringenden Balls) gewisse Mindestabstände voneinander haben. Die Stellen, an denen die Kontaktelemente die Sockel-Unterseite erreichen, sind dann nicht mehr wie die Kontaktelemente an den Kontaktträgern in zwei einander gegen überliegenden Reihen angeordnet, sondern beispielsweise in zwei einander gegenüberliegenden Doppelreihen, die jeweils aus zwei (im betrachteten Beispiel um einen halben Abstand, den benachbarte Reihenelemente aufweisen) versetzt zueinander angeordneten Einzel-Reihen bestehen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei sind die Stellen, an denen die Kontaktelemente die Sockel-Unterseite erreichen, wieder mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet, und die Balls wieder mit dem Bezugszeichen 16. Die Balls 16 liegen auf den Stellen 15, wodurch im Gegensatz zum Sockel gemäß Fig. 5 keine Leiter bahnen mehr erforderlich sind, um diese zu verbinden.

Durch die genannten Maßnahmen kann in beiden Fällen, also so wohl wenn die Balls direkt an den Stellen angeordnet sind, an denen die durch den Sockel geführten Kontaktelement-Teile die Sockel-Unterseite erreichen, als auch wenn die Balls mehr oder weniger weit entfernt von diesen Stellen angeordnet sind, unter allen Umständen (insbesondere unabhängig von der Kontaktelemente-Dichte der jeweiligen Verbindermodule) ge währleistet werden, daß die Balls so weit voneinander beab standet sind, wie es für die praktische Anwendung der BGA- Technologie erforderlich ist.

Unabhängig davon lassen sich bei Steckern und Kupplungen der vorstehend beschriebenen Art auch voreilende oder nacheilende Kontakte, Doppelkontakte und Power-Kontakte realisieren.

Wie beschrieben aufgebaute elektrische Verbinder können als hochpolige Miniatur-Steckverbinder ausgebildet werden, mit welchen sich zuverlässig qualitativ hochwertige elektrische Verbindungen herstellen lassen.

Claims

1. Elektrischer Steckverbinder mit einer Vielzahl von Kontaktelementen (4; 9), wobei der elektrische Steckverbinder ein oder mehrere Verbindermodule (SM; KM) enthält, von welchen jedes mindestens einen Kontaktträger (3; 8) und ei ne Vielzahl von an der Oberfläche des Kontaktträgers entlanglaufenden Kon taktelementen (4; 9) umfaßt, und die Kontaktele mente (4; 9) durch eine teilweise Umspritzung derselben mit Kunststoff mit dem mindestens einen Kontaktträger (3; 8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckverbinder ein das mindestens eine Verbindermodul (SM, KM) aufnehmendes Gehäuse (2; 7) und einen das Gehäuse (2; 7) aufnehmenden Sockel (1; 6) mit einem zwischen Sockel (1; 6) und Gehäuse (2; 7) befindlichen Hohlraum (11; 61) aufweist,
daß die Kontaktelemente (4; 9) über das hintere En de des mindestens einen Kontaktträgers (3; 8) hinausragen,
die Kontaktelemente (4; 9) im über das hintere Ende des mindestens einen Kontaktträgers (3; 8) hinausragenden Bereich einen gebogen oder abknickend verlaufenden Ab schnitt (41; 91) aufweisen, und
die gebogen oder abknickend verlaufenden Abschnitte (41; 91) der Kontakte lemente (4; 9) im zusammengesetzten Zustand des elektrischen Steckverbin ders in dem Hohlraum (11; 61) liegen.

2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß mehrere Verbindermodule (SM; KM) im zusammen gesetzten Zustand des Steckverbinders relativ zueinander und/oder relativ zu dem Gehäuse und dem Sockel (1, 2; 6, 7) des Steck verbinders bewegbar sind.