DE3939936A1

DE3939936A1 - CONNECTOR FOR ELECTRICALLY CONNECTING PCBS

Info

Publication number: DE3939936A1
Application number: DE19893939936
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing Grad Pirner
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1989-12-02
Filing date: 1989-12-02
Publication date: 1991-06-06
Also published as: FR2655483A1; GB2239565A; GB9025980D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung zum elektrischen Verbinden von Leiterplatten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a connector for electrical connection of printed circuit boards according to the Preamble of claim 1.

Aus der DE-OS 36 14 689 ist es bekannt, auf der Unterseite einer Leiterplatte an schaltkreistechnisch günstigen Schaltungspunkten Pins und gegenüberliegend auf der Oberseite Steckbuchsen anzuordnen. Durch eine derartige Anordnung mehrerer Pins und Steckbuchsen ist es möglich, eine Vielzahl von Leiterplatten übereinander zu stapeln, so daß diese mechanisch und auch elektrisch miteinander verbunden werden. Die Steckbuchsen haben hierbei federnde Kontaktzungen, so daß die Pins beim Einschieben spielfrei gehalten werden, und ein sicherer Kontakt gewährleistet ist. Eine derartige Steckverbindung wird jedoch nur an wenigen Punkten eingerichtet, nicht zuletzt deswegen, weil bei einer Vielzahl von Kontaktierungsstellen die geometrische Anordnung der Pins und der Steckbuchsen äußerst genau sein muß, sondern auch deswegen, weil beim Einschieben der Pins in die Steckbuchsen ein durch die federnden Kontaktzungen bedingter Widerstand überwunden werden muß, der in der Summe doch recht erheblich ist. Eine solche Steckverbindung ist daher nur für eine Leiterplattenanordnung geeignet, bei der einige wenige elektrische Verbindungen zwischen den Leiterplatten installiert sind. From DE-OS 36 14 689 it is known on the Underside of a circuit board in terms of circuit technology favorable circuit points pins and opposite Arrange sockets on the top. By a such arrangement of multiple pins and sockets it is possible to stack a variety of circuit boards to stack, so that these mechanically and also electrically be connected to each other. The sockets have resilient contact tongues, so that the pins when Sliding are kept free of play, and a more secure Contact is guaranteed. Such one However, plug connection is only at a few points furnished, not least because at a Large number of contact points the geometric Arrangement of the pins and sockets extremely precise must be, but also because when inserting the pins into the sockets by the resilient Tongue-related resistance can be overcome must, which is quite considerable in total. A such connector is therefore only for one PCB arrangement suitable in which a few electrical connections between the circuit boards are installed.

Leiterplatten, auf denen mikroelektronische Schaltungen vorhanden sind, so z. B. Prozessor- oder Logikschaltungen, erfordern jedoch eine erhebliche Anzahl derartiger Steckverbindungen zwischen einzelnen Leiterplatten, was in der Regel durch ein sog. Bussystem gelöst wird. Dieses Bussystem, d. h. ein Multi-Leitungssystem auf der Leiterplatte, wird auf der einen Seite mit einem Stecker, der eine Vielzahl von Pins in regelmäßiger Anordnung aufweist und auf der anderen Seite mit einer Steckdose verbunden, die eine entsprechende Anzahl von die Pins aufnehmenden Steckbuchsen aufweist. Auch bei derartigen Steckverbindungen weisen die Steckbuchsen federnde Kontaktzungen auf, um den Busstecker mechanisch sicher zu halten und einen guten Kontakt zu gewährleisten. Auch bei derartigen Bus-Steckverbindungen sind merkliche Steckkräfte für die Herstellung der elektrischen Verbindung von Nöten, jedoch auch erhebliche Ziehkräfte zum Lösen der Verbindungen. Schon aus diesem Grunde können derartige Steckverbindungen nur eine begrenzte Anzahl von Pins bzw. Steckbuchsen aufweisen, wobei die maximale Anzahl bei wenigen Hundert Stück liegt. Eine derartige Anzahl reicht zwar für die Verbindung von Leiterplatten, die mit elektronischen Schaltungen ausgerüstet sind, die einen 16-Bit- oder einen 32-Bit-Datenbus aufweisen. Bei der zu erwartenden Entwicklung der Mikroprozessoren sind jedoch Daten-Bussysteme mit 64, 128 oder gar mehr Bits in Rede, wobei dann die Leiterplatten nicht mehr durch herkömmliche Busstecker verbunden werden könnten. Hier wären dann fest zu installierende Systeme von Nöten, deren Dimensionen und Kosten erheblich gegenüber herkömmlichen System ansteigen. Außerdem wäre der Aufwand für die Mutterplatten bei derartig hochpoligen Bussystemen sehr groß im Vergleich zur elektrischen Funktion. Um Störungen bei der Datenübertragung zu vermeiden, wären getrennte Schreib- und Lesedatenbusse sowie differentielle Datenübertragung wünschenswert. Beides erhöht jedoch die Pinzahl der Steckverbindungen und kann daher mit herkömmlichen Techniken nicht angewandt werden.Printed circuit boards on which microelectronic circuits are available, e.g. B. processor or Logic circuits, however, require a significant amount Number of such connections between individual Printed circuit boards, which is usually a so-called bus system is solved. This bus system, i. H. a Multi-line system on the circuit board, is on the one side with a connector that is a variety of Pins in a regular arrangement and on the other side connected to an electrical outlet, the one corresponding number of pins Has sockets. Even with such Plug connections have the sockets resilient Contact tabs to make the bus connector mechanically secure to maintain and ensure good contact. Also with such bus connectors are noticeable Plug-in forces for the manufacture of electrical Connection of needs, but also considerable pulling forces to loosen the connections. For this reason alone such connectors can only be limited Have number of pins or sockets, the maximum number is a few hundred pieces. A such a number is sufficient for the connection of Printed circuit boards made with electronic circuits are equipped that a 16-bit or one Have 32-bit data bus. At the expected Development of microprocessors are, however Data bus systems with 64, 128 or even more bits in question, then the circuit boards no longer through conventional bus plugs could be connected. Here then fixed systems would be required, their dimensions and costs significantly conventional system increase. Besides that would be Effort for the motherboards with such high-pole Bus systems very large compared to the electrical Function. To avoid data transmission errors would be separate write and read data buses as well as differential data transmission are desirable. However, both increase the number of pins in the plug connections and therefore cannot with conventional techniques be applied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung der in Rede stehenden Art anzugeben, die bei einfacher und kleinbauender Konstruktion die Möglichkeit gibt, Leiterplatten mit einer Vielzahl von Anschlüssen elektrisch miteinander zu kontaktieren.The invention has for its object a Specify connector of the type in question, the with simple and small construction the Possibility of using a variety of circuit boards To make electrical connections.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is according to the invention by the Characteristics of claim 1 specified features solved.

Die Steckverbindung wird demgemäß als sog. Nullkraft-Steckverbindung ausgebildet, bei der die Steckbuchsen so ausgestaltet sind, daß die Pins ohne Kraftaufwand eingefügt und erst anschließend durch ein gemeinsames Riegelelement verklemmt werden.The connector is accordingly called a Zero force plug-in connection formed, in which the Sockets are designed so that the pins without Force input and only then by a common locking element are jammed.

Es sind zwar sog. Testsockel bekannt, die auf der Oberseite eines Gehäuses eine Vielzahl von Steckbuchsen aufweisen, in die Pins eines Steckers ohne Kraftaufwand eingeführt und anschließend durch ein Riegelelement verklemmt werden. Mit diesem Testsockeln werden z. B. elektronische Baugruppen mit einer Mehrzahl von Pins auf Funktionsfähigkeit geprüft. Diese Testsockel weisen jedoch keine mit den Steckbuchsen verbundene Pins auf und sind daher zum Verbinden von Leiterplatten nicht geeignet. So-called test bases are known which are based on the Top of a housing a variety of sockets have, in the pins of a plug without effort introduced and then by a locking element be jammed. With this test socket z. B. electronic assemblies with a plurality of pins Functionality checked. These test bases point however, no pins connected to the sockets and are therefore not for connecting circuit boards suitable.

Eine Steckverbindung gemäß der Erfindung ermöglicht die Verbindung von Leiterplatten über mehrere Hunderte von Leitungen, so daß diese Steckverbindung auch dann einzusetzen ist, wenn auf den Leiterplatten Prozessorschaltungen mit hochpoligen Leitungssystemen vorhanden sind. Die Steckverbindung kann direkt auf einer Leiterplatte montiert, z. B. in eine dortige Öffnung eingesetzt sein. Die Steckverbindung ist dann gleichzeitig Busstecker und Bussystem. Die Steckverbindung ist auch bei einer Vielzahl von Pins und Steckbuchsen kleinbauend und kann bei einer Fläche von etwa 35 cm² 361 Pins und Steckbuchsen aufnehmen. Es können auch mehrere dieser Steckverbindungen auf eine Leiterplatte montiert werden. Bei quasi unbeschränkter Anzahl ergeben sich ferner Möglichkeiten wie getrennte Schreib- und Lesedatenbusse sowie ein Übergang auf differenzielle Datenübertragung.A plug-in connection according to the invention enables the connection of printed circuit boards over several hundreds of lines, so that this plug-in connection can also be used when processor circuits with high-pole line systems are present on the printed circuit boards. The connector can be mounted directly on a circuit board, e.g. B. be used in an opening there. The connector is then the bus connector and bus system at the same time. The connector is also small in the case of a large number of pins and sockets and can accommodate ² 361 pins and sockets with an area of approximately 35 cm. Several of these plug connections can also be mounted on a circuit board. With a virtually unlimited number, there are also options such as separate write and read data buses and a transition to differential data transmission.

Mit Steckverbindungen gemäß der Erfindung können auch Busstrukturen ohne Mutterplatten aufgebaut werden. Sie sind für Hochleistungsrechner mit z. B. 64-Bit-Datenbussen geeignet, weisen ein geringes Gewicht auf und können gleichzeitig als mechanische Verbindungen von mehreren Leiterplatten eingesetzt werden. Durch den Wegfall der Mutterplatinen werden auch die Fertigungskosten gesenkt. Die Steckverbindungen, seien sie verwendet als Bussystem oder Eingangs-Ausgangs- Stecker, benötigen weniger Platinenfläche als sonstige hochpolige Verbindungsleisten. Da die Steckverbindungen zudem beliebig oft gelöst und auch wieder neu gesteckt werden können, werden Wartungsarbeiten erleichtert; es ist sogar der Austausch einzelner Platten ohne weiteres möglich.With connectors according to the invention can also Bus structures can be built without motherboards. they are for high-performance computers with z. B. Suitable for 64-bit data buses are lightweight on and can simultaneously act as mechanical connections of several circuit boards. By the The motherboards are also eliminated Manufacturing costs reduced. The plug connections, are it used as a bus system or input-output Plugs require less board space than others multi-pin connector strips. Because the connectors also solved as often as required and also reinserted maintenance work is made easier; it is even easy to replace individual plates possible.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further refinements of the invention result from the Sub-claims emerge.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:The invention is based on an exemplary embodiment the drawing explained in more detail. In this represent:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Steckverbindung gemäß der Erfindung aus einem Gehäuse, in dem Steckbuchsen, mit diesen verbundene Pins und ein gemeinsames Riegelelement aufgenommen sind; Figure 1 is a partially sectioned side view of a connector according to the invention from a housing in which sockets, pins connected to them and a common locking element are received.

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Steckverbindung beim Einführen von einem Pin in die Steckbuchsen; Figure 2 is a schematic representation of the connector when inserting a pin into the sockets.

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines in eine Steckbuchse durch das Riegelelement eingeklemmten Pins; Figure 3 is a schematic representation of a pin clamped in a socket by the locking element.

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Teil des gemeinsamen Riegelelementes; Figure 4 is a plan view of part of the common locking element.

Fig. 5 eine Ansicht einer auf einer Leiterplatte montierten Steckverbindung gemäß der Erfindung und Fig. 5 is a view of a connector mounted on a circuit board according to the invention and

Fig. 6 eine Seitenansicht mehrerer aufeinander gesetzter Leiterplatten, die mit Steckverbindungen gemäß der Erfindung untereinander verbunden sind. Fig. 6 is a side view of several printed circuit boards placed one on top of the other, which are interconnected with plug connections according to the invention.

Eine in Fig. 1 gezeigte Steckverbindung 1 weist ein Gehäuse 2 in Form einer flachen Schachtel mit einer Bodenplatte 3, einer Deckplatte 4 sowie Seitenwänden 5 auf, die einen inneren Hohlraum 6 umschließen. Die Kontaktierungselemente bestehen jeweils aus einer Steckbuchse 7 und einem mit dieser verbundenen Pin 8, wobei sich die Pins durch die Bodenplatte 3 erstrecken und die Öffnungen der Steckbuchsen gegen die Deckplatte gewandt sind. In diese Steckbuchsen können durch Öffnungen 9 in der Deckplatte 4 Pins 8′ eingeschoben werden.A connector 1 shown in FIG. 1 has a housing 2 in the form of a flat box with a bottom plate 3, a cover plate 4 and side walls 5, which enclose an inner cavity 6. The contacting elements each consist of a socket 7 and a pin 8 connected to it, the pins extending through the base plate 3 and the openings of the sockets facing the cover plate. In these sockets 4 pins 8 'can be inserted through openings 9 in the cover plate.

Wie in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt, weisen die Steckbuchsen 7 jeweils eine federnde Kontaktzunge 10 und eine feststehende Kontaktzunge 11 auf, wobei diese feststehende Kontaktzunge ggfs. noch durch Stützelemente 12, z. B. Unterteilungen des Hohlraumes 6, abgestützt werden kann, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist. Für die Steckbuchsen 7 ist eine Riegelplatte 13 vorgesehen, die in regelmäßiger Anordnung entsprechend derjenigen der Steckbuchsen Öffnungen 14 aufweist, die die Steckbuchsen 7 umgeben. Diese Riegelplatte 13 ist innerhalb des Gehäuses in den Seitenwänden 5 geführt und kann, wie in den Fig. 2 und 3 durch Pfeile angedeutet, in dem Gehäuse verschoben werden. Dies kann etwa, wie in Fig. 3 angedeutet, mit Hilfe eines Spindeltriebes 15 erfolgen. Dieser Spindeltrieb 15 weist eine Spindel 16 auf, die auf der einen Seite in einer Seitenwand 5 des Gehäuses und innerhalb des Gehäuses in einem Spindelbock 17 gelagert ist. Die Spindel kann mit Hilfe einer Schraube 18 von außen verstellt werden. Auf dieser Spindel 16 läuft eine Spindelmutter 19, die, z. B. über einen Bolzen 20, mit der Riegelplatte 13 verbunden ist.As shown schematically in FIGS. 2 and 3, the sockets 7 each have a resilient contact tongue 10 and a fixed contact tongue 11 , this fixed contact tongue possibly also by supporting elements 12 , for. B. subdivisions of the cavity 6 , can be supported, as shown in Fig. 3. A locking plate 13 is provided for the sockets 7 , which has openings 14 in a regular arrangement corresponding to that of the sockets, which surround the sockets 7 . This locking plate 13 is guided within the housing in the side walls 5 and can, as indicated in FIGS . 2 and 3 by arrows, be moved in the housing. As indicated in FIG. 3, this can be done with the aid of a spindle drive 15 . This spindle drive 15 has a spindle 16 which is mounted on one side in a side wall 5 of the housing and inside the housing in a spindle block 17 . The spindle can be adjusted from the outside using a screw 18 . On this spindle 16 runs a spindle nut 19 which, for. B. is connected via a bolt 20 to the locking plate 13 .

Ist die Riegelplatte 13, wie in Fig. 2 gezeigt, ganz nach links verschoben, so weisen die Steckbuchsen einen freien Querschnitt auf, der größer ist als der Querschnitt des in die Steckbuchse einzuführenden Pins 8′. Die Pins können somit ohne Kraftaufwand in die Steckbuchsen 7 gesteckt werden. Ist dieses erfolgt, so wird durch Verdrehen der Spindel 16 die Riegelplatte 13, wie in Fig. 3 gezeigt, nach rechts gezogen, wobei die elastischen Kontaktzungen 10 durch die Wände der Öffnungen 14 mitgenommen werden und gegen den Pin 8′ gedrückt werden, so daß dieser in der Steckbuchse 7 eingeklemmt wird. Soll der Pin 8′ aus der Steckbuchse 7 wieder herausgezogen werden, so wird dementsprechend die Riegelplatte 13 nach links geschoben. Auch das Herausziehen des Pins 8′ ist ohne Kraftaufwand möglich.If the locking plate 13 , as shown in Fig. 2, moved all the way to the left, then the sockets have a free cross section that is larger than the cross section of the pins 8 'to be inserted into the socket. The pins can thus be inserted into the sockets 7 without effort. If this is done, the locking plate 13 , as shown in Fig. 3, is pulled to the right by rotating the spindle 16 , the elastic contact tongues 10 being taken through the walls of the openings 14 and pressed against the pin 8 ', so that this is clamped in the socket 7 . If the pin 8 'are pulled out of the socket 7 again, the locking plate 13 is accordingly pushed to the left. Pulling out the pin 8 'is possible without effort.

In Fig. 5 ist eine Steckverbindung 1 der beschriebenen Art in für die Pins 8 passende, nicht sichtbare Öffnungen einer Leiterplatte 21 eingesetzt, auf der mehrere Halbleiterschaltungen 22, z. B. mehrere Chips eines Prozessors, und andere Bauelemente aufgebaut sind, die in Fig. 5 nur teilweise angedeutet sind. Die elektrische Verbindung von Pin 8 mit der Leiterplatte kann z. B. durch Löten erfolgen.In Fig. 5, a connector 1 of the type described is inserted into matching, not visible openings of a printed circuit board 21 for the pins 8 , on which a plurality of semiconductor circuits 22 , for. B. several chips of a processor, and other components are constructed, which are only partially indicated in Fig. 5. The electrical connection of pin 8 to the circuit board can, for. B. done by soldering.

In Fig. 6 sind mehrere derartiger Leiterplatten 21 übereinander gestapelt und mit Hilfe der jeweils in die Leiterplatten eingesetzten Steckverbindungen 1 untereinander mechanisch und elektrisch verbunden. In die Steckbuchsen der Steckverbindung auf der obersten Leiterplatte kann noch ein Vielfachstecker 23 eingesteckt werden, der z. B. den Anschluß an ein Testsystem oder eine andere Schaltung herstellt. Auf der linken Seite in Fig. 6 ist ebenfalls eine Steckverbindung 1′ dargestellt, die jedoch keine Pins aufweist und die z. B. dazu dient, einen Vielfachstecker 24 einer Eingangs-Ausgangs-Schaltung aufzunehmen. In FIG. 6, a plurality of such printed circuit boards 21 are stacked one above the other and using the connectors 1 is inserted into the conductor plates each connected to each other mechanically and electrically. In the sockets of the connector on the top circuit board, a multiple connector 23 can be inserted, the z. B. connects to a test system or other circuit. On the left in Fig. 6, a connector 1 'is also shown, but which has no pins and the z. B. serves to accommodate a multiple connector 24 of an input-output circuit.

Auch wenn in den Fig. 5 und 6 die beschriebene Steckverbindung direkt auf einer Leiterplatte angeordnet ist, ist es selbstverständlich möglich, diese Steckverbindung als von der Leiterplatte getrennte Einheit zu verwenden und Anschlüsse der Leiterplatte mit der Steckverbindung über ein Kabel zu verbinden. Auch die Anordnung der Steckverbindung etwa mittig auf der Leiterplatte ist beispielhaft; sie könnte durchaus auch am Rande und in anderer Orientierung der Pins montiert werden.Even if the connector described is arranged directly on a printed circuit board in FIGS. 5 and 6, it is of course possible, this plug connection as to use and connections of the circuit board with the plug-in connection via a cable to connect the circuit board separate unit. The arrangement of the plug connection approximately in the middle of the circuit board is also exemplary; it could also be mounted on the edge and in a different orientation of the pins.

Claims

1. Plug connection for the electrical connection of printed circuit boards, consisting of at least one pin and a socket connected thereto, characterized in that the plug connection ( 1 ) has a housing ( 2 ) with a base plate ( 3 ) in which the pins ( 8 ) are used and from which they protrude that the with the pins ( 8 ) and arranged on the housing ( 2 ) arranged sockets ( 7 ) have a free cross section that corresponds at least to the cross section of the pins ( 8 , 8 '), and that for all sockets ( 7 ) a common locking element ( 13 ) is provided, which in a first position releases the free cross section of the sockets ( 7 ) and in a second position this cross section for jamming the pins ( 8 , 8 ) inserted into the sockets ( 7 ) ′) Decreased.

2. Plug connection according to claim 1, characterized in that the sockets ( 7 ) have at least one resilient contact tongue ( 10 ), that the locking element is a locking plate ( 13 ) which has openings ( 14 ) in a regular arrangement, which the sockets ( 7 ) reach around, and that a device ( 15 ) for moving the locking plate ( 13 ) is provided in the plate plane.

3. Plug connection according to claim 2, characterized in that the device ( 1 S) for moving the locking plate ( 13 ) is a spindle drive ( 15 ).

4. Plug connection according to one of the preceding claims, characterized in that the plug connection ( 1 ) is connected directly to the printed circuit board ( 21 ).

5. Plug connection according to claim 4, characterized in that the plug connection ( 1 ) is inserted into an opening of the circuit board ( 21 ), that the openings of the sockets ( 7 ) on the top of the circuit board in a plane parallel to the plane of the circuit board ( 21 ) are located and the pins protrude from the underside of the circuit board ( 21 ) so far that they can engage in sockets ( 7 ) of a connector ( 1 ) connected to a further circuit board ( 21 ).