DE202004005273U1 - Koaxialsteckverbindung für Leiterplatten mit gefedertem Toleranzausgleich - Google Patents

Koaxialsteckverbindung für Leiterplatten mit gefedertem Toleranzausgleich Download PDF

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Abstract

Koaxialsteckverbindung, insbesondere für Leiterplatten (Board-to-Board-Verbindung), mit einem jeder Leiterplatte (1 bzw. 2) zugeordneten Aussen- und Innenleiter (3, 4), die über einen Adapter in Form einer hülsenförmigen Steckkupplung (6), welcher ein entsprechendes Aussenleiterteil (7) sowie Innenleiterteil (10) aufweist, mit dem Aussen- bzw. Innenleiter (3, 4) der betreffenden anderen Leiterplatte (2, 1) elektrisch verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Leiterplatte (1, 2) als Federblech (4) ausgestaltet ist, das mit seinem einen Ende an der Leiterplatte (1, 2) bzw. an einer Isolierung (5) festgelegt und an seinem anderen freien Ende (13) mit dem als Kontaktstift (10) ausgebildeten Innenleiterteil der Steckkupplung (6) in Eingriff bringbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Koaxialsteckverbindung, insbesondere für Leiterplatten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei bekannten Koaxialsteckverbindungen dieser Art ( DE 202 08 425.6 ) sind üblicherweise an jeder Leiterplatte wenigstens eine Aussenleiterbuchse mit einem zugeordneten Innenleiter festgelegt. Hierbei weist der Innenleiter einen normalerweise zylinderförmigen Kontaktstift auf, der federnd klemmend in eine entsprechend ausgebildete stirnseitige Ausnehmung des Innenleiterteils eines Adapters in Form einer hülsenförmigen Steckkupplung einsteckbar ist. Die Ausbildung ist derart getroffen, dass ein definierter Luftspalt zwischen Aussenleiterbuchse und Stirnfläche der Steckkupplung belassen wird.
  • Obwohl derartige Koaxialsteckverbindungen die an sie gestellten Anforderungen normalerweise ausreichend erfüllen, hat sich dennoch gezeigt, dass einige gravierende Nachteile auftreten, und zwar insbesondere bei den heute zu erwartenden hohen Übertragungsfrequenzen, die bis zu 60 GHz und mehr erreichen können.
  • Diese Nachteile ergeben sich dadurch, dass schon geringfügige Relativbewegungen zwischen den miteinander verbundenen Leiterplatten sowohl in Axialrichtung der Kontaktstifte als auch quer hierzu eine unerwünschte Veränderung der Kontaktzone zwischen dem Kontaktstift des Innenleiters und dem Innenleiterteil der Steckkupplung verursachen. Dies wiederum hat eine unerwünschte Veränderung des durch den definierten Luftspalt vorgegebenen Feldwiderstandes zur Folge, was die Qualität der elektrischen Übertragung entscheidend beeinträchtigt.
  • Aufgrund dieser nicht zu vermeidenden – wenn auch geringfügigen – Relativbewegungen zwischen den Leiterplatten ist auch bei den bekannten Koaxialsteckverbindungen nicht mehr gewährleistet, dass die sog. Steckwiederholbarkeit gleich bleibt, was gleichfalls als Nachteil angesehen wird.
  • Hinzu kommt außerdem, daß die Herstellung derartiger Koaxialsteckverbindungen mit einem relativ hohen Aufwand an Zeit und Kosten verbunden ist, da stets bestimmte Verbindungstoleranzen einzuhalten sind, was sich entsprechend auf die Herstellungskosten auswirkt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Koaxialsteckverbindung der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, dass deren Steckwiederholbarkeit, insbesondere bei hohen Übertragungsfrequenzen bis zu 60 GHz und mehr, entscheidend verbessert und gleichzeitig bei bedeutend vereinfachter Herstellung unter Vermeidung unerwünschter Durchmessersprünge des Kontaktstiftes eine gleichbleibend gute Kontaktzone gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt.
  • Bei der Koaxialsteckverbindung gemäß der Erfindung ist die Ausgestaltung derart getroffen, dass der Innenleiter der Leiterplatte als Federblech ausgestaltet ist, das mit seinem einen Ende an der Leiterplatte bzw. an einer Isolierung festgelegt und an seinem anderen freien Ende mit dem als Kontaktstift ausgebildeten Innenleiterteil der Steckkupplung in Eingriff bringbar ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Federblech laschenartig bzw. streifenförmig ausgebildet, was eine einfache Herstellung gewährleistet.
  • Eine stets gute Kontaktierung zwischen dem Innenleiter der Leiterplatte und dem als Kontaktstift ausgebildeten Innenleiterteil der Steckkupplung ist dann gewährleistet, wenn – wie erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen – das Federblech unter Vorspannung festgelegt ist.
  • Zweckmäßigerweise ragt das freie Ende des Federblechs winklig in die Achse des Kontaktstiftes der Steckkupplung hinein. Aus diesem Grund müssen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, um stets eine Kontaktierung zwischen Federblech der Leiterplatte und Kontaktstift der Steckkupplung zu gewährleisten.
  • Wenn das Federblech, wie dargelegt, laschenartig bzw. streifenförmig ausgebildet ist, steht das freie Ende des Federblechs üblicherweise mittels Punktberührung in Kontakt mit dem jeweiligen Ende des Kontaktstiftes. Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, am freien Ende des Federblechs auch eine Durchbrechung vorzusehen, die weitgehend mit der Achse des Kontaktstiftes fluchtet. Hierdurch ergibt sich dann eine linienförmige, üblicherweise kreisringförmige, Kontaktierung zwischen Federblech und Kontaktstift.
  • Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbindung werden dann entscheidend weiter verringert, wenn gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kontaktstift der Steckkupplung abgerundete bzw. kugelige, insbesondere halbkugelige, Enden aufweist. Ein derartiger Kontaktstift läßt sich mit geringst möglichem Herstellungsaufwand herstellen und gewährleistet gleichzeitig, daß die Kontaktierung zwischen seinen Enden und dem jeweiligen freien Ende des Federblechs stets mit höchstem Wirkungsgrad erreicht wird.
  • Zweckmäßigerweise weist der Kontaktstift eine solche Länge auf, daß er bei in den buchsenförmigen Außenleiter der Leiterplatte klemmend eingesteckter Steckkupplung an seinem jeweiligen freien Ende federnd mit dem freien Ende des Federblechs in Eingriff steht.
  • Die Flexibilität der Kontaktierung zwischen Federblech und Kontaktstift ist dann entscheidend weiter verbessert, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, der Kontaktstift axial verschiebbar in der Steckkupplung bzw. innerhalb seiner Isolierung angeordnet ist. Dies ermöglicht gleichsam selbsttätig eine ständige Zentrierung der Kontaktierung zwischen Kontaktstift und Federblech, da je nach axialer Belastung von der einen oder anderen Seite der Kontaktstift in der Lage ist, sich innerhalb seiner Steckkupplung entsprechend zu verschieben. Auf diese Weise wird die Kontaktierung zwischen Federblech und dem Ende des Kontaktstiftes stets und mit voller Wirksamkeit gewährleistet.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung der Koaxialsteckverbindung läßt sich mit beträchtlich verringerten Herstellungskosten verwirklichen. Sie bietet gleichzeitig den entscheidenden Vorteil, daß beim Auftreten der erwähnten möglichen Relativbewegungen zwischen den Leiterplatten in Richtung der Längsachse des Kontaktstiftes und/oder quer hierzu stets eine gleichbleibend gute Kontaktzone gewährleistet ist. Dies beruht darauf, daß aufgrund der erwähnten erfindungsgemäßen Ausbildung der Kontaktierung zwischen Federblech und Kontaktstift selbst bei einem Verkippen und/oder bei einer Längsverschiebung des Kontaktstiftes stets die erwünschte Kontaktzone beibehalten wird.
  • Schließlich ist hierdurch auch die Steckwiederholbarkeit der gesamten Koaxialsteckverbindung nicht nur verbessert, sondern auch in stets gleichbleibender Qualität gewährleistet.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Koaxialsteckverbindung im Querschnitt und
  • 2 im Detail eine abgewandelte Ausführungsform.
  • Die aus 1 der Zeichnung ersichtliche Koaxialsteckverbindung dient zur Verbindung zweier Leiterplatten 1, 2, die auch als Board-to-Board-Verbindung bekannt ist.
  • Hierbei sind an jeder Leiterplatte 1 bzw. 2 ein Aussenleiter 3 in Form einer Aussenleiterbuchse sowie ein Innenleiter 4 festgelegt. Der Innenleiter 4 ist mittels eines Isolierteils 5 gegenüber der Aussenleiterbuchse 3 isoliert.
  • Die Leiterplatten 1, 2 sind mittels eines Adapters 6 elektrisch verbindbar, wobei dieser Adapter 6 die Form einer hülsenförmigen Steckkupplung aufweist. Die Steckkupplung 6 besitzt an ihrer Aussenseite ein hülsenförmiges Aussenleiterteil 7, das in der dargestellten Weise an seinen stirnseitigen Enden mittels eines umlaufenden Ringwulstes 8 klemmend mit der jeweiligen Aussenleiterbuchse 3 der Leiterplatten 1 bzw. 2 in Eingriff bringbar ist.
  • Die Steckkupplung 6 weist ausserdem – in Bezug auf ihr hülsenförmiges Aussenleiterteil 7 unter Zwischenschaltung einer Isolierung 9 – ein Innenleiterteil 10 auf, das axial mittig innerhalb der Steckkupplung 6 verläuft und als Kontaktstift ausgebildet ist. Die spezielle Ausbildung dieses Kontaktstiftes 10 ist derart getroffen, daß er an seinen beiden Enden 11 halbkugelförmig ausgebildet ist und mit diesen halbkugelförmigen Enden in der dargestellten Weise jeweils aus der Steckkupplung 6 herausragt.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kontaktstift 10 axial verschiebbar innerhalb der Isolierung 9 angeordnet.
  • Der jeweilige Innenleiter 4 der Leiterplatten 1 bzw. 2 ist als streifenförmiges Federblech ausgestaltet, das mit seinem einen Ende unter Vorspannung an der Leiterplatte 1 bzw. 2 bzw. an der Isolierung 5 festgelegt ist und mit seinem freien Ende 13 winklig in die Längsmittelachse 12 der Koaxialsteckverbindung bzw. darüber hinaus ragt. Dies hat zur Folge, daß der Kontaktstift 10 dann, wenn die Steckkupplung 6 klemmend in die Aussenleiterbuchsen 3 der Leiterplatten 1 bzw. 2 eingesteckt ist, an seinen halbkugelförmigen Enden 11 federnd mit dem freien Ende 13 des jeweiligen Federblechs 4 der Leiterplatte 1 bzw. 2 in Eingriff steht.
  • Aufgrund dieser damit erzielten ständigen elastisch federnden Verbindung zwischen dem freien Ende 13 des Federblechs 4 und dem Kugelende 11 des Kontaktstiftes 10 ist somit gewährleistet, daß unabhängig von den stets auftretenden Relativbewegungen zwischen den Leiterplatten 1, 2 sowohl in Längs- als auch in Querrichtung immer eine wirkungsvolle Kontaktierung und damit elektrische Verbindung erreicht ist. Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß der Kontaktstift 10, wie erwähnt, axial verschiebbar innerhalb der Steckkupplung 6 angeordnet ist.
  • Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß 2 weist das freie Ende 13 des Federblechs 4 eine Durchbrechung 14 auf, die weitgehend mit der Achse 12 des Kontaktstiftes 10 fluchtet. Hierdurch wird im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1, bei der weitgehend eine Punktberührung zwischen dem freien Ende 13 des Federblechs 4 und dem abgerundeten Ende 11 des Kontaktstiftes 10 erreicht wird, eine mehr oder weniger kreislinienförmige Berührung zwischen den Kanten der Durchbrechung 14 des Federblechs 4 und dem abgerundeten Ende 11 des Kontaktstiftes 10 erzielt. Gleichzeitig wird jedoch stets die Flexibilität der Kontaktierung sowie deren Zentrierung gewährleistet, was einerseits auf der grundsätzlichen Anordnung des Federblechs 4 sowie andererseits auf der axialen Verschiebbarkeit des Kontaktstiftes 10 beruht.
  • Hinsichtlich vorstehend nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Zeichnung sowie die Ansprüche verwiesen.

Claims (8)

  1. Koaxialsteckverbindung, insbesondere für Leiterplatten (Board-to-Board-Verbindung), mit einem jeder Leiterplatte (1 bzw. 2) zugeordneten Aussen- und Innenleiter (3, 4), die über einen Adapter in Form einer hülsenförmigen Steckkupplung (6), welcher ein entsprechendes Aussenleiterteil (7) sowie Innenleiterteil (10) aufweist, mit dem Aussen- bzw. Innenleiter (3, 4) der betreffenden anderen Leiterplatte (2, 1) elektrisch verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Leiterplatte (1, 2) als Federblech (4) ausgestaltet ist, das mit seinem einen Ende an der Leiterplatte (1, 2) bzw. an einer Isolierung (5) festgelegt und an seinem anderen freien Ende (13) mit dem als Kontaktstift (10) ausgebildeten Innenleiterteil der Steckkupplung (6) in Eingriff bringbar ist.
  2. Koaxialsteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (4) laschenartig bzw. streifenförmig ausgebildet ist.
  3. Koaxialsteckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (4) unter Vorspannung festgelegt ist.
  4. Koaxialsteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (13) des Federblechs (4) winklig in die Achse (12) des Kontaktstiftes (10) der Steckkupplung (6) ragt.
  5. Koaxialsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (13) des Federblechs (4) ei ne Durchbrechung (14) aufweist, die weitgehend mit der Achse (12) des Kontaktstiftes (10) fluchtet.
  6. Koaxialsteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (10) abgerundete bzw. kugelige, insbesondere halbkugelige, Enden (11) aufweist.
  7. Koaxialsteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (10) eine solche Länge aufweist, daß er bei in den buchsenförmigen Aussenleiter (3) der Leiterplatte (1, 2) klemmend eingesteckter Steckkupplung (6) an seinem jeweiligen freien Ende (11) federnd mit dem freien Ende (13) des Federblechs (4) in Eingriff steht.
  8. Koaxialsteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (10) axial verschiebbar in der Steckkupplung (6) angeordnet ist.
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