DE2453843A1 - Steckverbinder-anordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH 9 Λ 5 Ί 8 A 3

Freiburg

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Steckverbinder-Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Steckverbinder-Anordnung entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In Digitalcomputern und anderen elektronischen Datenverarbeitungsanlagen ist es üblich, gedruckte Schaltungsplatten mit verschiedener Bauelementebestückung in Steckverbinder einzustecken, die auf der Vorderseite einer Metallplatte angebracht sind. Letztere dient sowohl als Masseebene für die elektrischen Schaltkreise auf den Schaltungsplatten als auch als mechanische Halterung für diese Schaltungsplatten und ihre Steckverbinder. Jeder Verbinder besteht aus einem Isolierstoffgehäuse und einer darin unter- · gebrachten Vielzahl von Kontakten, welche Anschlußenden besitzen, die die Metallplatte durchdringen und .auf der Rückseite überstehen. Die Anschlußenden sind gewöhnlich Stifte quadratischen oder rechteckigen Querschnitts für konventionelle automatische Verdrahtungstechnik, wie lötlose Wickeltedtinik oder dgl., mit deren Hilfe,die erforderliche Verdrahtung der Leistungs- und Signaleingänge und der Signalausgänge hergestellt wird.

In Geräten dieser. Art hat jede Schaltungsplatte einen oder mehrere Leistungseingänge. Gewöhnlich verbindet eine Spannungsschiene in Form einer relativ schweren Metallschiene alle Kontakte, die ihrerseits mit Leiterbahnen der Schal-

24.10.1974, Gei/Ku ./.

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tungsplatte verbunden sind, die gleiche Spannung führen. Der Nachteil dieser Anordnung liegt in ihrer Auswirkung auf die Ausgangsimpedanz des Netzteils. Diese Impedanz ist hauptsächlich eine Punktion der Kapazität derSpannungs· schiene zur Masse und ihrer Induktivität. Weil diese Impedanz die Schaltkreise der Schaltungsplatte beeinflußt, sollte sie so gering wie möglich sein* um ihre Auswirkung auf die Impulsanstiegszeit kMn und begrenzende Einflüsse auf die Schaltgeschwindigkeit von den Schaltkreisen fern zu halten.

Um die Impedanz durch Steigern der Kapazität gegen Masse und Verringern der Induktivität zu reduzieren, kann eine Spannungsebene anstelle der Spannungsschiene verwendet werden. Eine solche Spannungsebene hat die Form einer Metallplatte und liegt unter der Masseplatte, von der sie durch eine dünne Isolierschicht getrennt ist. Diese Konfiguration ergibt eine hohe Kapazität gegen Masse sowie eine niedere Induktivität und niedrigen Widerstand, Paktoren, die verhindern, daß die Spannungsverteilung die Schaltkreise der Schaltungsplatten belastet.

In der US-PS 3 518 610 ist eine Anordnung der oben erwähnten Art beschrieben, die metallische Muffen zur elektrischen und mechanischen Verbindung ausgewählter Kontakte mit der Masse- bzw. Spannungsplatte verwendet. Während dieses System die gewünschten Charakteristiken hoher Kapazität und niedriger Impedanz aufweist, erfordert hier die Anbringung der Wickelanschlüsse an den Kontaktstiften der Signalkontakte viel Zeit, die hohe Kosten verursacht»

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üine andere Anordnung zur Herstellung von Signal- und Masse verbindungen zwischen den elektrischen Punktionseinheiten ist aus der US-PS j5 7J57 838 bekannt. Dort wird das Eindrücken von Kontakten in durchplattierte Löcher von ein- oder zweiseitig mit Leiterbahnen versehenen gedruckten Schaltungsplatten mit Preßsitz beschrieben. Bei einer größen Zahl von Signalleitungen auf der gedruckten Schaltung hat diese Anordnung gegenüber der zuvor genannten den Vorteil, daß sie keinen großen Verdrahtungsbedarf (Wickelanschlüsse) aufweist. Nachteilig ist jedoch, daß zur Erzielung der Masse- und der Spannungsverteilung mit hoher Kapazität und niedriger Impedanz ein System aufwendiger Mehrlagenschaltungen angewendet werden muß. Diese wiederum haben infolge, ihrer extrem dünnen Leiterbahnen eine geringe Leistungsaufnahme, wodurch ihr Gebrauch für die Rückseitenverdrahtung von Baugruppenträgern und dgl. stark eingeschränkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden durch eine Anordnung, die geringe Verluste, hohe Kapazität der Spannungs- und Masseverteilung, wie sie für elektronische Baugruppen in Datenverarbeitungsanlagen ge-.wünscht wird, sowie geringe Verdrahtungsarbeiten erfordert, aber dennoch weniger aufwendig als die herkömmlichen Mehrlagenschaltungen ist. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß unter der gedruckten Schaltungsplatte eine oder mehrere, durch isolierende Schichten getrennte Metallplatten angeordnet sind, die von den Anschlußstiften der Kontakte in Löchern berührungslos durchsetzt werden und über Muffen mit diesen verbunden sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden verschiedene Vorteile erreicht. Die gleiche Ausdehnung der unterschiedlichen Potentialebenen gewährleistet hohe Kapazität und geringe Impedanz. Die Verwendung der gedruckten Schaltung für die Signalleitungen und ggf. für die Masseebene erspart viel Verdrahtungsarbeit an den Kontakten. Durchdie eingepreßten Muffen werden die Schaltungs- und Metallplatten auch mechanisch zusammengehalten. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch die Steckverbinderanordnung;

Fig. 2 einen Teilausschnitt dieser Steckverbinderanordnung in perspektivischer Explosionsdarstellung;

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine abgewandelte Form der Steckverbinderanordnung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Steckverbinderanordnung ist mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus einem Steckverbinder 12, der auf der Oberseite einer gedruckten Schaltungsplatte 14 angebracht ist, die auf einer oberen und einer unteren Platte 16 und 18 aufliegt. Diese Platten 16 und 18 sind selbsttragende Metallplatten. Der Ausdruck "selbsttragend" ist zur Unterscheidung von Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung gebraucht, die aus einer dünnen Schicht bestehen und keine mechanische Tragfähigkeit aufweisen. Die Plätten 16 und 18 liegen an verschiedenen

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Potentialen, die Platte mit dem niedrigen Potential sei
als^?rMasseebene" bezeichnet, die mit dem höheren Potential
als "Spannungsebene". In Fig. 1 ist die Platte 16 die Spannungsebene, die Platte 18 die Masseebene. Selbstverständlich kann die Polarität der beiden Platten auch vertauscht werden. Auch ist es nicht erforderlich, daß die Spannungsplatte 16 vollständig in einer Ebene zu der Masseplatte
liegt. Beispielsweise kann die Hatte l6 von einem Paar
Stromschienen in Form relativ schwerer Metallschienen gebildet werden, die zwishen der Schaltungsplatte 14 und der Masseplatte l8 eingefügt sind. Die Kanten von zwei solchen Stromschienen sind durch gestrichelte Linien l6' in Fig. 1 angedeutet.

Die gedruckte Schaltungsplatte 14 kann einseitig oder doppelseitig mit Leiterbahnen versehen sein. In Fig. 1 ist eine doppelseitige Schaltungsplatte dargestellt, wobei die
dielektrische Platte mit 20, die Leiterbahnen der Oberseite 24 mit 22 und die Leiterbahnen der Unterseite 28 mit
26 bezeichnet sind. In der Platte sind mehrere Reihen Löcher 30 enthalten. Normalerweise sind alle Löcher durchplattiert, wie gezeigt. Doch benötigen nur die Signalkontakte des Steckverbinders 12 durchplattierte Löcher. Die · Löcher für die Masse- und die Spannurigskontakte können
isoliert sein. Es sei bemerkt, daß die Leiterbahnen 22
und 26 mit einem der durehplattierten Löcher verbunden sind. Alle Löcher 30 fluchten mit Löchern 32 und 34 in den Platzten 16 und 18. Eine Isolierschicht 36 trennt die Schaltungsplatte 14 von der oberen Platte l6 und eine zweite Isolierschicht 38 letztere von der unteren Platte l8. Die Isoliei* schichten 36 und 38 haben wiederum mit den Löchern 32 und fluchtende Öffnungen. Die Isolierschichten können aus
dünnen Schichten Kunststoff, z.B. Polyvinylchlorid, bestehen.

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Der Steckverbinder 12 weist ein Isolierstoffgehäuse 40 auf, in dem eine Vielzahl Kontakte 42 untergebracht sind. Die Kontakte sind mit Preßsitz in die Löcherveingedrückt. Die genaue Form des Gehäuses 4o und der Kontakte 42 sind für die Erfindung unwesentlich, es können handelsübliche Teile sein. Für diese Beschreibung genügt es, zu wissen, daß die Kontakte 42 jeweils paarweise gegenüberstehend in Kontaktkammern 44, die sich in den Seitenwänden 46 des Gehäuses befinden, untergebracht sind. Die Deckfläche 48 enthält den Einsteckschlitz 50 für gedruckte Schaltungen. Jeder Kontakt 42 besteht aus einem oberen, federnden Kontaktteil 52, einem mittleren Halteteil 5^ und einem unteren Teil oder Saft 56. Der Kontaktteil 52 erstreckt sich in den Einsteckschlitz 50 zur Aufnahme der Randkontakte einer eingeschobenen Schaltungsplatte (nicht gezeigt). Der Halteteil 54 weist einen oberen relativ breiten Abschnitt 58 und einen unteren relativ schmalen Abschnitt 60 auf, zwischen denen eine nach unten weisende Schulter 62 liegt. Der schmale Abschnitt 60 ist so dimensioniert, daß er in die Löcher 30 eingedrückt werden kann. Ist der Kontakt in das Loch eingedrückt, so liegt die Schulter 62 an der Oberseite 24 der Schaltungsplatte 14 an. Der breite Abschnitt 58 des Halteteils 54 des Kontaktes sitzt in einem nach unten weisenden Schlitz 64, der in den Trennwänden 66, die die Kontaktkammern 44 trennen, eingeformt ist. Der Schlitz 64 und der breite Abschnitt 58 des Kontaktes sind so- dimensioniert, daß sich beide reibend berühren. Deshalb wird das Gehäuse 40 auf der Schaltungsplatte durch seine Reibungshaftung mit den Kontakten gehalten.

Die Stifte 56 der Kontakte sind so lang bemessen, daß sie im eingedrückten Zustand, d.h. wenn die Schulter 64 an der Oberseite 24 der Schaltungsplatte 14 anliegt, die Löcher 32 und 34 in den Metallplatten l6 und l8 durchsetzen.

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Im dargestellten Beispiel sind die Stifte für Wickelanschlüsse ausgestaltet und so lang, daß sie auf der Unterseite der Metallplatte 18 noch hervorstehen. Bei Bedarf, z.B. bei Reparaturen, können Wickelanschlüsse angebracht werden.

In Pig. 1 sind drei Kontakte dargestellt, die jeder eine andere Funktion ausüben. Sie sind mit 42a, 42b und 42c bezeichnet. Der Kontakt 42a ist ein Signalkontakt und elektrisch mit den Leiterbahnen 22 und 26 der Schaltungsplatte über das durchplattierte Loch 30, in dem er sitzt, verbunden. Der Stift 56a des Signalkontaktes 42a durchläuft die Löcher 32 und 34 berührungslos und ist isoliert von Spannungs- und Masseplatte.

Auf den Stift 56b des Kontaktes 42b ist eine metallene Muffe 70 geschoben und in das Loch 34 eingepreßt, wo sie die elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Kontakt 42b und der Masseplatte l8 herstellt. Damit stellt der Kontakt 42b einen Massekontakt dar. Wie aus Pig. I ersichtlich, berührt die Muffe 70 nicht die Spannungsplatte l6.

Der Stift 56c des Kontaktes 42c ist ebenfalls mit einer Muffe 70 versehen, die jedoch bis. in das Loch 32 des Spannungsplatte 16 eingepreßt ist. Damit bildet der Kontakt 42c einen Spannungskontakt. Der Unterteil der Muffe erstreckt sich zwar bis in das Loch 34 der Masseplatte, hat aber keine Berührung mit diesem. Zweckmäßig ist deshalb der Durchmesser des Loches 34 größer als der des Loches 32 gehalten, um die Isolierung zwischen Spannungs- und Masseplatte sicherzustellen. --·■-■■

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Es sei bemerkt, daß die Mehrzahl der Kontakte Signalkontakte sind. Nichtsdestoweniger benötigen die meisten Verdrahtungsanordnungen eine stattliche Anzahl Spannungs- und Massekontakte. Diese Anzahl ist normalerweise ausreichend dafür, daß durch die adäquate Zahl Muffen die Schaltungs-, die Spannungs- und die Masseplatte zu einer Einheit zusammengehalten werden ohne daß zusätzliche Klebemittel oder dgl. erforderlich wären. So erfüllen die Kontakte und Muffen nicht nur elektrische, sondern auch mechanische Verbindungsfunktionen. Selbstverständlich können bei Bedarf Klebschichten zwischen die Platten eingefügt werden.

Die erfindungsgemäße Ausführung stellt ein Spannungs- und Masseverteilersystem mit geringen Verlusten und hoher Kapazität dar, das keine Wickel- oder Lötanschlüsse erfordert zur Herstellung von Verbindungen zwischen den Signalkontakten und der gedruckten Schaltung. Außerdem ist die Anordnung weniger aufwendig als die heute üblichen Mehrlagenschaltungen.

Die Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform. Die gedruckte Schaltungsplatte 14 ist beidseitig mit Leiterbahnen versehen. Die Leiterbahnen 26 auf der Unterseite der Platte werden vorzugsweise von einer Schicht gebildet, die den hauptsächlichen Teil der Oberfläche bedeckt. Diese Schicht ist mit dem durchplattierten Loch 30 verbunden, das den Massekontakt 42b trägt, und stellt die Masseebene dar. Der Spannungskontakt 42c ist in ein nicht plattiertes Loch 30 eingesetzt und mit der Spannungsplatte 16 durch eine Muffe 70, die den in Fig. 1 gezeigten, entspricht, verbunden. Der Signalkontakt 42a ist in ein durchplattiertes Loch 30 eingepaßt, das mit der Signalleiterbahn 22 der Schaltungsplatte verbunden, aber gegen die Leiterschicht 26 auf der Unterseite der Platte isoliert ist. Die Isolierschicht 36

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trennt die Spannungsebene 1β von der Masseebene 26. Hinzugefügt sei, daß beide Ebenen vertauscht werden können> so daß die Schicht 26 Spannungsebene ist, doch ist dabei zu berücksichtigen, daß die Leistungsfähigkeit der Schicht durch ihre geringe Dicke begrenzt ist. Außerdem kann, wenn die Schicht 26 nur von einer als Masseschiene dienenden Leiterbahn gebildet wird, die übrige Plattenoberfläche für Signalleitungen genutzt werden. Dadurch ergibt sich ein System mit geringer Kapazität und höherer Impedanz.

7 Ansprüche

1 Blatt Seichnung

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Claims (1)

1. L.M.Borsuk-1

   Patentansprüche

   Steckverbinderanordnung zur Aufnahme von steckbaren Plattenbaugruppen auf einer tragenden ein- oder zweiseitig jbedruckten Schaltungsplatte, in deren durchplattierte Bohrungen Ansätze der Steckverbinderkontakte eingepaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter der gedruckten Schaltungsplatte (l4) eine oder mehrere, durch isolierende Schichten (36, 38) getrennte Metallplatten (ΐβ, l8) angeordnet sind, die von den Ansehlüßstiften (56) der Kontakte (42) in Löchern (32, 34) berührungslos durchsetzt werden und über Muffen (70) mit diesen verbunden sind.

   2. Steckverbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Metallplatten (ΐβ, 18) vorgesehen sind, die gleiche Ausdehnung aufweisen.

   3. Steckverbinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Metallplatten (l6, 18) unterschiedliche Potentiale liegen.

   4. Steckverbinderanordnürig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallplatte (l6) vorgesehen ist urid die Unterseite der gedrückten SeHaltungsplätte (l4) im wesentlichen von einer Leiterschicht (26) bedeckt wird.

   5. Steekverbinderanördnuhg nach Anspruch 4; dadurch gekennzeichtiet, daß an der Platte (16) und an der Leiterschicht (26) unterschiedliche Potential liegen.

   24.10.1974, Gei/kü ./;

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   β.· Steckverbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (32, 34) in den Metallplatten (l6, 18) mit denen (30) der gedruckten Schaltungsplatte (l4) fluchten.

   7. Steckverbinderanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffen (70) aus Metall bestehen und im Preßsitz auf die Stifte (56) bestimmter Kontakte (42) und in die entsprechendenLöcher.(32, 34) der einen oder anderen Metallplatte (l6 bzw. 18) gedrückt sind.