DE202010016321U1 - Überspannungs- und elektrostatisch sicherer, elektrischer Verbinder vom Halbleitertyp - Google Patents

Überspannungs- und elektrostatisch sicherer, elektrischer Verbinder vom Halbleitertyp Download PDF

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Abstract

Überspannungs- und elektrostatisch sicherer, elektrischer Verbinder vom Halbleitertyp, bestehend aus:
einem Gehäuse (10), an dessen Vorderendseite eine Öffnung (11) ausgebildet ist und an dessen Hinterende eine Basis (12) im Inneren angeordnet ist, wobei an der Basis (12) ein Einsteckschlitz (121) horizontal ausgebildet ist;
einem Schaltungssubstrat (20), das mit seinem Hinterende in den Einsteckschlitz (121) der Basis (12) horizontal eingesteckt und mit seinem Vorderende an der Öffnung (11) des Gehäuses (10) horizontal hängend angeordnet ist, wobei an der Oberfläche des Vorderendes des Schaltungssubstrats (20) mehrere elektrisch leitfähige Anschlussklemmen (21) angeordnet sind, wobei am Hinterende des Schaltungssubstrats (20) mehrere Lötlöcher (22) den elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) entsprechend angeordnet sind, wobei die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) mit den entsprechenden Lötlöchern (22) elektrisch verbunden sind;
mehreren Anschlussstiften (30), die aus Metall hergestellt sind und jeweils einem Lötloch (22) entsprechen, wobei jeder Anschlussstift (30) mit seinem einen Ende am Lötloch (22)...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen überspannungs- und elektrostatisch sicheren, elektrischen Verbinder vom Halbleitertyp gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlich werden elektrische Verbinder mit verschiedenen Leistungen für elektronische Einrichtungen zur Signal- und Datenübertragung verwendet. In manchen elektrischen Verbindern ist sogar eine Stromquelle mit Niedrigspannung eingebaut, damit die externe damit verbundene elektronische Einrichtung ihre Funktion bewerkstelligen kann. Zu den genannten elektrischen Verbindern gehören USB-, HDMI-Anschlüsse, usw. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines USB-Anschlusses, der ein Gehäuse 1 umfasst, in dem eine Basis 2 angeordnet ist, an deren einem dem Öffnungsende des Gehäuses 1 zugewandten Ende eine Zunge 3 horizontal hängend angeordnet ist. Des Weiteren sind im Gehäuse 1 mehrere elektrisch leitfähige Scheiben 4 parallel zueinander angeordnet, an deren Vorderende elektrisch leitfähige Anschlussklemmen ausgebildet sind, an die die externe damit verbundene elektronische Einrichtung elektrisch geschaltet ist. Vom anderen Ende der elektrisch leitfähigen Scheiben 4 verlaufen Anschlussstifte nach unten, die an einem Schaltungssubstrat der elektronischen Einrichtung verlötet sind. Zur Vermeidung, dass der durch den elektrischen Verbinder eingebrachte große Strom die im Inneren der elektronischen Einrichtung angeordneten elektronischen Bauelemente beschädigt und eine Signalstörung durch Elektrostatik verursacht wird, sind üblicherweise an der Schaltplatte im Inneren der elektronischen Einrichtung wahlweise elektrisch schaltbare Schutzelemente wie Dioden montiert, so dass die elektronischen Bauelemente vor Beschädigung durch Überspannung oder Elektrostatik geschützt werden. Jedoch lassen sich defekte oder mangelhafte Schutzelemente nicht leicht auswechseln, was für den Benutzer sehr unpraktisch ist.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen überspannungs- und elektrostatisch sicheren, elektrischen Verbinder vom Halbleitertyp zu schaffen, der leicht auswechselbar ist.
  • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen überspannungs- und elektrostatisch sicheren, elektrischen Verbinder vom Halbleitertyp mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die o. g. Aufgabe wird gelöst durch einen erfindungsgemäßen überspannungs- und elektrostatisch sicheren, elektrischen Verbinder vom Halbleitertyp, in welchem Verbinder ein Schaltungssubstrat angeordnet ist, an dem mindestens ein elektronisches Bauelement (Halbleiterchip) und mehrere elektrisch leitfähige Anschlussklemmen angeordnet sind, wobei das elektronische Bauelement an die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen in Parallelschaltung elektrisch angeschlossen ist. Dadurch ist der elektrische Verbinder gegenüber Überspannung und elektrostatischen Entladungen gesichert und lässt sich leicht auswechseln.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen elektrischen Verbinders im zerlegten Zustand.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung im zerlegten Zustand.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung im aufgebauten Zustand.
  • 4 zeigt einen Schaltplan des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung im aufgebauten Zustand.
  • Wege der Ausführung der Erfindung
  • Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt werden.
  • Wie aus 2 und 3 ersichtlich, besteht der erfindungsgemäße elektrische Verbinder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuse 10, einem Schaltungssubstrat 20, mehreren Anschlussstiften 30 und mehreren elektronischen Bauelementen 40.
  • Das Gehäuse 10 ist aus Metall hergestellt und wesentlich rechteckig ausgebildet, wobei an der Vorderendseite des Gehäuses 10 eine Öffnung 11 ausgebildet ist und im Inneren des Hinterendes des Gehäuses 10 eine Basis 12 angeordnet ist, wobei an der Basis 12 ein Einsteckschlitz 121 horizontal ausgebildet ist.
  • Das Schaltungssubstrat 20 ist mit seinem Hinterende in den Einsteckschlitz 121 der Basis 12 horizontal eingesteckt und mit seinem Vorderende an der Öffnung 11 des Gehäuses 10 horizontal hängend angeordnet. An der Oberfläche des Vorderendes des Schaltungssubstrats 20 sind mehrere elektrisch leitfähige Anschlussklemmen 21 gedruckt, die aus elektrisch leitfähigem Material, Kupferfolie, hergestellt und direkt am Schaltungssubstrat 20 ausgebildet sind. Am Hinterende des Schaltungssubstrats 20 sind mehrere Lötlöcher 22 den elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen 21 entsprechend gedruckt, wobei die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen 21 mit den entsprechenden Lötlöchern 22 elektrisch verbunden sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier lektrisch leitfähige Anschlussklemmen 21 vorgesehen, die jeweils eine Stromanschlussklemme, eine Erdungsanschlussklemme, eine Signalaussende-Anschlussklemme (Tx) und eine Signalaempfangs-Anschlussklemme (Rx) sind.
  • Die Anschlussstifte 30 sind aus Metall hergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Anschlussstifte 30 vorgesehen, die jeweils einem Lötloch 22 entsprechen. Jeder Anschlussstift 30 ist mit seinem einen Ende am Lötloch 22 verlötet, so dass die Anschlussstifte 30 und die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen 21 seriell aneinander elektrisch angeschlossen, wobei das andere Ende der Anschlussstifte 30 aus dem Gehäuse 10 herausguckt.
  • Die elektronischen Bauelemente 40 sind aus Halbleiterchips hergestellt, an der Oberfläche des Schaltungssubstrats 20 angeordnet und in Parallelschaltung an die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen 21 elektrisch angeschlossen. Die elektronischen Bauelemente 40 können in einem bestimmten Zustand elektrisch geschaltet werden. Wie in 4 gezeigt, bestehen die elektronischen Bauelemente 40 in diesem Ausführungsbeispiel aus vier Dioden 41 und einer Zener-Diode 42, wobei die eine Diode 41 die Stromanschlussklemme 21 und die Signalaussende-Anschlussklemme (Tx) 21 überbrückt, die eine Diode 41 die Erdungsanschlussklemme 21 und die Signalaussende-Anschlussklemme (Tx) 21 überbrückt, die eine Diode 41 die Stromanschlussklemme 21 und die Signalempfangs-Anschlussklemme (Rx) überbrückt und die andere Diode 41 die Erdungsanschlussklemme 21 und die Signalempfangs-Anschlussklemme (Rx) überbrückt; die beiden Zener-Dioden 42 überbrücken die Stromanschlussklemme 21 und die Erdungsanschlussklemme 21.
  • Nachdem eine externe elektronische Einrichtung in den elektrischen Verbinder in eingesteckt worden ist, kann der Verbinder zur Übertragung von Signalen, Daten und sogar Strom mit Niedrigspannung dienen, so dass die externe elektronische Einrichtung ihre Funktion bewerkstelligen kann. Im Normalbetrieb sind die elektronischen Bauelemente 40 nicht elektrisch geschaltet. Wenn eine außerordentliche Spannung durch einen Stoßstrom oder durch Elektrostatik hervorgerufen wird, werden die elektronischen Bauelemente 40 elektrisch geschaltet, um den übergroßen Strom oder die übergroße Spannung auf die Erdungsanschlussklemme zu führen und abzuleiten, wodurch die weiteren elektronischen Bauelemente geschützt werden und die Richtigkeit der Signale sichergestellt wird.
  • Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
    • 1. leicht reparierbar: wenn beim Einsatz der elektronischen Einrichtung eine externe außerordentliche Spannung zu Verschlechterung oder Defekt der elektronischen Bauelemente im elektrischen Verbinder führt, muss lediglich der erfindungsgemäße elektrische Verbinder ausgewechselt werden, ohne dass die Schutzelemente oder die ganze Schaltplatte im Inneren ausgewechselt werden müssen;
    • 2. einstückige Anordnung: statt der Zunge beim Stand der Technik ist erfindungsgemäß ein Schaltungssubstrat vorgesehen, an dem die zum Schutz dienenden elektronischen Bauelemente direkt angeordnet werden können, wodurch die zum Schutz dienenden elektronischen Bauelemente und der elektrische Verbinder einstückig ausgebildet sind, ohne zum Schutz dienende elektronische Bauelemente zusätzlich an der elektronischen Einrichtung anordnen zu müssen, wodurch das Volumen der elektronischen Einrichtung verkleinert werden kann;
    • 3. keine Änderung der Norm erforderlich: statt der Zunge beim Stand der Technik ist erfindungsgemäß ein Schaltungssubstrat vorgesehen, an dem die zum Schutz dienenden elektronischen Bauelemente direkt angeordnet werden können, wobei die zum Schutz dienenden elektronischen Bauelemente aus Halbleiterchips hergestellt und direkt am Schaltungssubstrat montiert sind und nicht verkapselt werden müssen, so dass sie ein kleineres Gesamtvolumen aufweisen und im bestehenden Gehäuse untergebracht werden können, ohne die Norm des elektrischen Verbinders verändern zu müssen; und
    • 4. reduzierte Herstellungskosten: die zum Schutz dienenden elektronischen Bauelemente sind direkt am Schaltungssubstrat montiert, wobei der Prozess, dass zum Schutz dienende elektronische Bauelemente an der Schaltplatte in der elektronischen Einrichtung montiert werden, entfällt, wodurch die Fläche der Schaltplatte in der elektronischen Einrichtung verkleinert werden kann und die Herstellungskosten entsprechend reduzierbar sind.

Claims (6)

  1. Überspannungs- und elektrostatisch sicherer, elektrischer Verbinder vom Halbleitertyp, bestehend aus: einem Gehäuse (10), an dessen Vorderendseite eine Öffnung (11) ausgebildet ist und an dessen Hinterende eine Basis (12) im Inneren angeordnet ist, wobei an der Basis (12) ein Einsteckschlitz (121) horizontal ausgebildet ist; einem Schaltungssubstrat (20), das mit seinem Hinterende in den Einsteckschlitz (121) der Basis (12) horizontal eingesteckt und mit seinem Vorderende an der Öffnung (11) des Gehäuses (10) horizontal hängend angeordnet ist, wobei an der Oberfläche des Vorderendes des Schaltungssubstrats (20) mehrere elektrisch leitfähige Anschlussklemmen (21) angeordnet sind, wobei am Hinterende des Schaltungssubstrats (20) mehrere Lötlöcher (22) den elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) entsprechend angeordnet sind, wobei die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) mit den entsprechenden Lötlöchern (22) elektrisch verbunden sind; mehreren Anschlussstiften (30), die aus Metall hergestellt sind und jeweils einem Lötloch (22) entsprechen, wobei jeder Anschlussstift (30) mit seinem einen Ende am Lötloch (22) verlötet ist, so dass die Anschlussstifte (30) und die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) seriell aneinander elektrisch angeschlossen sind, wobei das andere Ende der Anschlussstifte (30) aus dem Gehäuse (10) herausguckt; und mehreren elektronischen Bauelementen (40), die aus Halbleiterchips hergestellt, an der Oberfläche des Schaltungssubstrats (20) angeordnet und in Parallelschaltung an die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) elektrisch angeschlossen sind, wobei die elektronischen Bauelemente (40) in einem bestimmten Zustand elektrisch geschaltet werden können, so dass der elektrische Verbinder gegenüber Überspannung und elektrostatischen Entladungen gesichert ist.
  2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente (40) Dioden sind.
  3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente (40) Zener-Dioden sind.
  4. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Anschlussklemmen (21) aus elektrisch leitfähigem Material, Kupferfolie, hergestellt und direkt am Schaltungssubstrat (20) ausgebildet sind.
  5. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier elektrisch leitfähige Anschlussklemmen (21) vorgesehen sind, die jeweils eine Stromanschlussklemme, eine Erdungsanschlussklemme, eine Signalaussende-Anschlussklemme (Tx) und eine Signalaempfangs-Anschlussklemme (Rx) sind.
  6. Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente (40) aus vier Dioden (41) und einer Zener-Diode (42) besteht, wobei die eine Diode (41) die Stromanschlussklemme (21) und die Signalaussende-Anschlussklemme (Tx) (21) überbrückt, die eine Diode (41) die Erdungsanschlussklemme (21) und die Signalaussende-Anschlussklemme (Tx) (21) überbrückt, die eine Diode (41) die Stromanschlussklemme (21) und die Signalempfangs-Anschlussklemme (Rx) überbrückt und die andere Diode (41) die Erdungsanschlussklemme (21) und die Signalempfangs-Anschlussklemme (Rx) überbrückt, wobei die beiden Zener-Dioden (42) die Stromanschlussklemme (21) und die Erdungsanschlussklemme (21) überbrücken.
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