DE19949160A1 - Elektrischer Steckverbinder zur Kontaktierung von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektrischer Steckverbinder zur Kontaktierung von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte angegeben, wobei der elektrische Steckverbinder (1) ein Gehäuse (2) aufweist, mit einer Stirnseite (3) und einer gegenüberliegenden Rückseite (4) und mit in Reihen und Spalten angeordneten Kontaktkammern (5), die sich von der Stirnseite (3) zur Rückseite (4) erstrecken, und mit einer Ausnehmung (7) zur Aufnahme des Randbereiches einer Leiterplatte (200) und wobei der Steckverbinder (1) eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten (8) aufweist, mit je einem Kontaktierungsbereich (9) zur Kontaktierung von komplementären Kontakten eines komplementären Steckverbinders, mit je einem sich daran anschließenden Befestigungsbereich (10) zur Befestigung des Kontaktes (8) in einer Kontaktkammer (5), mit je einem sich daran anschließenden Verbindungsabschnitt (11), der zumindest bereichsweise gegenüber den Kontaktkammern (5) abgewinkelt ist und zumindest bereichsweise außerhalb des Gehäuses (2) verläuft und mit einem verlötbaren Anschlußabschnitt (12) zur Kontaktierung und Verlötung auf den Leiterbahnen oder Leiterplatte (200), wobei oberhalb und unterhalb der Ausnehmung (7) Kontaktkammern (5) mit Kontakten (6) vorgesehen sind, zur Kontaktierung der Leiterplatte (200) von zwei Seiten.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zur Kontaktierung von Leitbahnen auf einer Leiterplatte, wobei der elektrische Steckverbinder ein Gehäuse aufweist, mit einer Stirnfläche und einer gegenüberliegenden Rückseite und mit in Reihen und Spalten angeordneten Kontaktkammern, die sich von der Stirnfläche zur Rückseite erstrecken, und mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Randbereichs einer Leiterplatte und eine Vielzahl von elektrischen Kontakten aufweist, mit je einem Kontaktierungsbereich zur Kontaktierung von komplementären Kontakten eines komplementären Steckverbinders, mit je einem sich daran anschliessenden Befestigungsbereich zur Befestigung des Kontaktes in einer Kontaktkammer, mit je einem sich daran anschliessenden Verbindungsabschnitt, der gegenüber den Kontaktkammern abgewinkelt ist und ausserhalb des Gehäuses verläuft und mit einem verlötbaren Anschlussabschnitt zur Kontaktierung und Verlötung auf einer Leiterbahn auf der Leiterplatte.

Aus der US 5,583,807 ist ein oberflächenmontierbarer Steckverbinder bekannt mit den oben genannten Merkmalen. Es handelt sich bei dem Steckverbinder um eine Stiftwanne. Die Kontaktstifte erstrecken sich teilweise in einem wannenförmigen Kunststoffgehäuse und weisen Befestigungsbereiche auf mit denen sie in Kammern des Kunststoffgehäuses befestigt sind. Auf der der Wanne gegenüberliegenden Seite des Kunststoffgehäuses treten die Kontakte aus dem Gehäuse aus und sind dann mehrfach abgewinkelt und weisen Anschlussabschnitte auf, die auf einer Leiterplatte verlötbar sind. Eine Seitenwand des Gehäuses weist einen abgestuften Bereich auf, in den der Randbereich der Leiterplatte einbringbar ist. Das Gehäuse wird mechanisch auf der Leiterplatte befestigt. Die Kontakte kontaktieren Leiterbahnen auf der Leiterplatte, die alle auf einer Seite der Leiterplatte angeordnet sind. Die Verbindungsabschnitte der Kontakte weisen unterschiedliche Längen auf, wobei die Verbindungsabschnitte der Kontakte in den Kontaktkammern, die am nächsten an der Leiterplatte angeordnet sind, am kürzesten sind. In Abhängigkeit von der Länge der Verbindungsabschnitte ist auch die Materialstärke der Verbindungsabschnitte bestimmt.

Aus der EP 273 589-A1 insbesondere Fig. 4 ist ebenfalls eine Anordnung zur Kontaktierung einer Leiterplatte mit oberflächenverlötbaren Kontakten bekannt. Zur Kontaktierung der Leiterplatte von beiden gegenüberliegenden Seiten werden hier zwei Steckverbinder vorgesehen. Die beiden voneinander unabhängigen Steckverbinder sind jeweils durch Schirmbleche abgeschirmt.

Aus der DE 195 11 508-C2 ist ein elektrischer Leiterplattenverbinder bekannt, der eine erste Leiterplatte von zwei Seiten kontaktiert. Dazu wird ein auseinander klappbarer zweiteiliger Steckverbinder vorgesehen.

Aus der EP 422 785-B1 ist ein impedanzangepasster Leiterplattensteckverbinder bekannt. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Der Steckverbinder 100 besteht aus einem Gehäuse 101 mit einer Stirnfläche 102 und einer Rückseite. In dem Gehäuse 101 sind in mehreren Reihen und Spalten Kontaktkammern 103 angeordnet, die sich von der Stirnseite 102 bis zur Rückseite erstrecken. In den Kontaktkammern 103 befinden sich elektrische Kontakte 104, die aus der Rückseite des Gehäuses 101 hinausragen und spaltenweise von einem Spritzteil 105 umspritzt sind. Der Steckverbinder 100 dient zur Kontaktierung einer Leiterplatte 200, die am Rand matrixartig angeordnete durchkontaktierte Bohrungen 201 aufweist. Die elektrischen Kontakte 104 weisen entsprechende Einpressbereiche auf zum Einpressen in die Bohrungen 201 der Leiterplatte. Um besonders gute elektrische Eigenschaften aufzuweisen, sind zwei Abschirmungsbleche 106 und 107 vorgesehen. Das eine Abschirmungsblech 106 schirmt einerseits das Gehäuse 101 von einer Seite ab und ist andererseits unterhalb der Leiterplatte 200 zur Abschirmung der Kontakte im Bereich der Bohrungen 201 vorgesehen. Das Abschirmungsblech 107 wird auf das Gehäuse 101 auf der gegenüberliegenden Seite aufgebracht und kontaktiert ebenfalls die Leiterplatte 200 jedoch hinter den elektrischen Kontakten 104, so dass eine komplette Abschirmung der Kontakte des Steckverbinders vorgesehen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Steckverbinder zur Kontaktierung von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte anzugeben, mit dem die Leiterplatte von beiden Seiten kontaktierbar ist und der einfach aufgebaut ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemässe elektrische Steckverbinder weist eine Ausnehmung auf oberhalb und unterhalb derer sich Kontaktkammern befinden. In die Ausnehmung ist eine Leiterplatte in der Richtung, in der auch die Kontaktkammern verlaufen, einschiebbar. Die Kontakte, in den Kontaktkammern sind jeweils derart abgewinkelt, dass sie die Leiterplatte mit ihren Anschlussabschnitten kontaktieren. Die Verbindungsabschnitte der Kontakte in Kontaktkammern oberhalb und unterhalb der Ausnehmung laufen aufeinander zu. Durch die besondere Ausbildung des elektrischen Steckverbinders ist es möglich, diesen Steckverbinder auf eine Leiterplatte aufzuschieben, wobei die Leiterplatte von beiden gegenüberliegenden Seiten kontaktiert wird. Ein Verlöten der Kontakte des elektrischen Steckverbinders in einem üblichen Lötprozess, beispielsweise SMD-Lötprozess, ist möglich.

Es ist von besonderem Vorteil, dass auf den gegenüberliegenden Seiten des Steckverbinders, die am Gehäuse parallel zur Leiterplatte ausgerichtet sind, Schirmungsbleche vorgesehen sind, die jeweils die Leiterplatte von einer Seite kontaktieren und sämtliche elektrischen Kontakte umgeben und abschirmen. Die Schirmbleche können sowohl vor der Montage des Steckverbinders auf einer Leiterplatte montiert sein, als auch nachträglich montiert werden. Die nachträgliche Montage hat den Vorteil, dass die Verlötung der Kontakte auf der Leiterplatte zunächst visuell überprüft werden kann, bevor die Schirmbleche aufgebracht werden. Das sofortige Aufbringen der Schirmbleche hat den Vorteil, dass diese im gleichen Arbeitsgang wie die Kontakte mit der Leiterplatte verlötbar sind.

Die elektrischen Kontakte des erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinders sind wie folgt ausgebildet:
Sie weisen einen Kontaktierungsbereich zur Kontaktierung von komplementären Kontakten eines komplementären Steckverbinders auf, einen sich daran anschliessenden Befestigungsbereich zur Befestigung des Kontaktes in einer Kontaktkammer, einen sich daran anschliessenden Verbindungsabschnitt, der gegenüber dem Befestigungsabschnitt zumindest bereichsweise abgewinkelt ist und einen Anschlussabschnitt zur Kontaktierung und Verlötung auf den Leiterbahnen der Leiterplatte. Es kann sich bei den elektrischen Kontakten, sowohl um Stiftkontakte als auch um weibliche Gabelkontakte zur Kontaktierung von Kontaktstiften oder Messern handeln. Die Befestigung des Kontaktes in der Kontaktkammer erfolgt über einen Formschluss. Die Verbindungs- und Anschlussabschnitte können derart ausgestaltet sein, dass der Anschlussabschnitt eine Kontaktierung der Leiterplatte mit der gestanzten Kante des Metallmaterials bewirkt oder der Kontakt kann auch einen gedrehten Bereich aufweisen, so dass die Leiterplatte mit einem blattfederartigen Anschlussabschnitt kontaktiert ist.

Es ist von besonderem Vorteil, dass die Leiterplatte allein durch die Elastizität der Kontakte und die Verlötung mit diesen Kontakten gehalten ist.

Es ist weiter von besonderem Vorteil, dass eine zusätzliche mechanische Fixierung der Leiterplatte möglich ist.

Da es möglich ist, die Kontakte zur Leiterplatte hin mit einer Vorspannung zu versehen, kann auf eine hohe Koplanarität der Kontakte im Bereich der Anschlussabschnitte verzichtet werden. Da von beiden Seiten Kontakte auf die Leiterplatte aufbringbar sind, wird die Leiterplatte zwischen den vorgespannten Kontakten und durch die Verlötung von beiden Seiten her sehr sicher mit dem Steckverbinder verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Steckverbinders.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Steckverbinders.

Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines elektrischen Steckverbinders gemäss dem Stand der Technik.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinders 1 dargestellt. Der erfindungsgemässe elektrische Steckverbinder 1 dient zur Kontaktierung von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte 200. Die Leiterplatte 200 ist in Fig. 1 ebenfalls im Querschnitt dargestellt. Die Leiterbahnen selbst sind nicht zu erkennen.

Der erfindungsgemässe elektrische Steckverbinder 1 weist ein Gehäuse 2 aus einem nicht leitenden Material auf. Das Gehäuse 2 weist eine Stirnseite 3 und eine der Stirnseite gegenüberliegende Rückseite 4 auf. Wenn der elektrische Steckverbinder mit einem komplementären Steckverbinder kontaktiert wird, so wird die Stirnseite 3 mit dem komplementären Steckverbinder zusammengefügt. Das Gehäuse 2 weist mehrere Reihen und Spalten von Kontaktkammern 5 auf. Die Kontaktkammern 5 erstrecken sich jeweils von der Stirnseite 3 bis zur Rückseite 4 des Gehäuses 2. In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Spalte von fünf Kontaktkammern 5 dargestellt. Zur Stirnseite 3 hin weist jede Kontaktkammer eine Öffnung mit einem Öffnungstrichter 6 auf. Der Öffnungstrichter 6 dient zur erleichterten Einführung der komplementären Kontakte in die Kontaktkammern 5. Das Gehäuse 2 weist weiter eine Ausnehmung 7 auf. Die Ausnehmung 7 erstreckt sich parallel zu einer Reihe von Kontaktkammern zwischen der ersten und zweiten Reihe von Kontaktkammern.

In den einzelnen Kontaktkammern 5 sind elektrische Kontakte 8 angeordnet. Die elektrischen Kontakte weisen einen Kontaktierungsbereich 9 zur Kontaktierung eines komplementären Kontaktes, einen sich daran anschliessenden Befestigungsbereich 10 zur Befestigung des Kontaktes in der Kontaktkammer 5, einen sich daran anschliessenden Verbindungsabschnitt 11 und einen mit diesem verbundenen Anschlussabschnitt 12 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kontaktierungsbereich 9 der elektrischen Kontakte in Form eines weiblichen Kontaktes mit gegenüberliegenden Kontaktfedern ausgebildet. Dieser Kontakt dient zur Aufnahme eines komplementären Messer- oder Stiftkontaktes. Die gegenüberliegenden Kontaktfederarme des Kontaktierungsbereiches 9 sind an den Befestigungsbereich 10 angebunden. Der Befestigungsbereich 10 ist in seiner Breite derart ausgestaltet, dass er formschlüssig von den Kontaktkammern 5 aufgenommen wird. An den Befestigungsbereich 10 schliesst sich ein Verbindungsabschnitt 11 an, der dazu dient den räumlichen Abstand zwischen dem Kontaktierungsbereich 9 und dem Anschlussabschnitt 12 zu überbrücken. Dazu verläuft der Verbindungsabschnitt 11 der Kontakte zumindest bereichsweise ausserhalb des Gehäuses 2. Vergleicht man die Verbindungsabschnitte 11a bis 11e der Kontakte in den unterschiedlichen Reihen miteinander, so ist festzustellen, dass zunächst ein Teil des Verbindungsabschnittes parallel zur Kontaktkammer in dieser Kontaktkammer verläuft, dass der Kontakt 8 im Verbindungsabschnitt 11 dann zur Leiterplatte hin abgewinkelt ist, um dann in den Anschlussabschnitt 12 überzugehen. Die Länge des abgewinkelten Bereiches 13 hängt dabei davon ab, wie nahe ein Kontakt an der Leiterplatte angeordnet ist.

Beispielsweise gilt für die beiden Kontakte, die in den Kammern am nächsten zur Leiterplatte angeordnet sind, dass der abgewinkelte Abschnitt 13 sehr kurz ist. Demgegenüber weist der Kontakt 8 mit dem Verbindungsabschnitt 11e den längsten abgewinkelten Bereich 13 auf. Die Kontakte 8 in den Kontaktkammern 5, die der Leiterplatte am nächsten sind, kontaktieren diese näher am Rand der Leiterplatte 200 als die Kontakte in den Kontaktkammern die weiter von der Leiterplatte entfernt sind. Während für die Kontakte 8 der drei weiter von der Leiterplatte entfernten Kontaktkammern der Verbindungsabschnitt 11 symmetrisch am Befestigungsbereich 10 angebunden ist, erfolgt diese Anbindung für die Kontakte 8a und 8b jeweils seitlich, um Raum für die Leiterplatte 200 zwischen den Kontakten 8a und 8b zu schaffen.

Es ist von besonderem Vorteil, dass die Kontakte 8 vorgespannt sein können, so dass die Leiterplatte 200 zwischen den Kontakten 8 geklemmt wird. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass von der Unterseite der Leiterplatte 200 nur ein Kontakt 8a an die Leiterplatte 200 angreift, während von der Oberseite vier Kontakte angreifen. Dies ist jedoch durch die unterschiedliche Einstellung der Federkräfte durch der Vorspannung ausgleichbar.

Um besonders gute elektrische Eigenschaften des Steckverbinders zu erreichen, können Schirmungsbleche 14 und 15 vorgesehen werden. Die Schirmungsbleche werden jeweils auf dem Gehäuse 2 auf der Ober- und Unterseite, die sich parallel zur Leiterplatte 200 erstrecken aufgebracht und weisen einen abgewinkelten Bereich 16 beziehungsweise 17 auf, sowie Anschlussbereiche 18 beziehungsweise 19. Die Schirmbleche 14, 15 sind derart angeordnet, dass sie die Kontakte 8 vollständig umgeben. Die Schirmbleche 14, 15 können sowohl nach der Montage und dem Verlöten des Steckverbinders auf der Leiterplatte 200 aufgebracht werden, als auch gleichzeitig mit dem Steckverbinder auf der Leiterplatte montiert werden. Die Leiterplatte 200 wird zwischen die Kontakte und Schirmbleche in der Richtung S eingeschoben. Der elektrische Steckverbinder ist vollständig als sogenanntes SMD-Bauteil ausgebildet. Nach dem Einschieben der Leiterplatte in der Schieberichtung 5 ist nur noch ein Verlöten des Steckverbinders auf der Leiterplatte 200 notwendig.

Falls beabsichtigt ist, die Lötqualität der einzelnen Kontakte der Leiterplatte optisch zu überprüfen, so können die Schirmungsbleche 14, 15 auch noch nachträglich aufgebracht werden.

Die elektrischen Kontakte 8 sind im angegebenen Ausführungsbeispiel durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblech hergestellt. Die Metallblechebene entspricht der Ebene des Befestigungsbereiches 10. In den Verbindungsabschnitten 11 ist der elektrische Kontakt um 90° gedreht, um im Anschlussabschnitt 12 eine besonders glatte Oberfläche zum Verlöten der Leiterplatte bereitzustellen. Es ist aber auch möglich, dass auf eine solche Drehung verzichtet wird und der verlötbare Anschlussabschnitt 12 mit der gestanzten Metallkante auf der Leiterplatte angreift und somit mit dieser verlötet wird.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinders dargestellt. Auch hier soll eine Leiterplatte 200 kontaktiert werden, jedoch befinden sich die Leiterbahnen zur Kontaktierung alle auf einer Seite, lediglich die Kontaktierung des Grund- oder Abschirmungspotentials kann von beiden Seiten der Leiterplatte 200 stattfinden. Der elektrische Steckverbinder 1' ist ähnlich dem elektrischen Steckverbinder des ersten Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1 ausgeführt. Es ist ebenfalls ein Gehäuse 2', sowie Kontaktkammern 5' und elektrische Kontakte 8' vorgesehen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass sämtliche Kontakte 8' die Leiterplatte 200 von einer Seite kontaktieren. Lediglich die Schirmungsbleche 14' und 15' kontaktieren die Leiterplatte 200 von zwei gegenüberliegenden Seiten. Eine zusätzliche mechanische Fixierung 20 des Gehäuses 2 an der Leiterplatte 200 ist vorgesehen.

Claims (5)

1. Elektrischer Steckverbinder zur Kontaktierung von Leitbahnen auf einer Leiterplatte, wobei der elektrische Steckverbinder (1) ein Gehäuse (2) aufweist, mit einer Stirnseite (3) und einer gegenüberliegenden Rückseite (4) und mit in Reihen und Spalten angeordneten Kontaktkammern (5), die sich von der Stirnseite (3) zur Rückseite (4) erstrecken, und mit einer Ausnehmung (7) zur Aufnahme des Randbereichs einer Leiterplatte (200) und wobei der Steckverbinder (1) einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten (8) aufweist, mit je einem Kontaktierungsbereich (9) zur Kontaktierung von komplementären Kontakten eines komplementären Steckverbinders, mit je einem sich daran anschliessenden Befestigungsbereich (10) zur Befestigung des Kontaktes (8) in einer Kontaktkammer (5), mit je einem sich daran anschliessenden Verbindungsabschnitt (11), der zumindest bereichsweise gegenüber den Kontaktkammern (5) abgewinkelt ist und zumindest bereichsweise ausserhalb des Gehäuses (2) verläuft und mit einem verlötbaren Anschlussabschnitt (12) zur Kontaktierung und Verlötung auf einer Leiterbahn der Leiterplatte (200), dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb und unterhalb der Ausnehmung (7) Kontaktkammern (5) vorgesehen sind.

2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb und unterhalb der Ausnehmung (7) Kontakte (8) vorgesehen sind, mit denen eine eingebrachte Leiterplatte von zwei Seiten kontaktierbar ist.

3. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb und unterhalb der Ausnehmung (7) angeordneten Kontakte (8) zueinander abgewinkelt sind.

4. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die schlitzförmige Ausnehmung (7) in der Rückseite des Gehäuses (2) befindet und sich parallel zu gegenüberliegenden Seitenwänden (2) erstreckt.

5. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf diesen Seitenwänden Schirmbleche (14, 15) vorgesehen sind, die ebenfalls eine Kontaktierung zur Leiterplatte herstellen.