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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet elektrischer
Verbinder und insbesondere ein winkelförmiges Koaxialverbindermodul
zur Installation auf einer gedruckten Schaltungsplatine zusammen
mit einem Verfahren zur Herstellung des Moduls.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei
Hochfrequenzverbindern, beispielsweise RF-Koaxialverbindermodulen,
ist es besonders wichtig, die Verbinder des Moduls elektrisch gegen
ein Eindringen oder Ausdringen elektromagnetischer Störungen (Electromagnetic
interference = EMI) oder Funkfrequenzstörungen abzuschirmen. Es ist
außerdem
wichtig, jedes Übersprechen
zwischen den Signalen, die von den beiden benachbarten Leitern geführt werden,
zu verhindern. Folglich weisen Koaxialverbindermodule typischerweise
eine gewisse Art von sorgfältig
ausgelegtem Abschirmsystem um die Leiter herum auf.
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Ein
Typ eines Koaxialverbindermoduls ist ein winkelförmiges Verbindermodul, welches
zumindest zwei Leiter aufweist, die jeweils allgemein senkrecht zueinander
liegende Schenkel aufweisen, die an einem Knie verbunden sind. Solche
Verbindermodule verbinden elektrische Bauteile, die in Winkeln zueinander
angeordnet sind. Beispielsweise kann ein winkelförmiges Koaxialverbindermodul
eine erste gedruckte Schaltungsplatine verbinden, die senkrecht zu
einer zweiten gedruckten Schaltungsplatine angeordnet ist. In der
Technologie gedruckter Leiterplatinen werden mehrere Koaxialsteckverbinder,
insbesondere solche Koaxialverbindermodule wie die winkelförmigen Koaxialverbindermodule,
bei einer hohen Packungsdichte verwendet. Daher ist eine geeignete
Abschirmung der Leiter bei solchen Umgebungen mit hoher Packungsdichte
unbedingt notwendig. Bisher werden isolierte Koaxialleiter von Koaxialverbindermodulen
typischerweise von einem im Wesentlichen einteiligen Abschirmgehäuse umschlossen,
welches alle Leiter des Moduls umschließt. Diese Abschirmgehäuse sind
relativ massiv, arbeitsintensiv, zeitintensiv und teuer. Die vorliegende
Erfindung ist darauf ausgerichtet, ein einfaches und wirksames winkelförmiges Koaxialverbindermodul
zur Verfügung
zu stellen, bei welchem die einzelnen isolierten Leiter in einfacher
Weise einzeln abgeschirmt sind und die Anordnung durch ein einfaches übergossenes
dielektrisches Gehäuse
als Modul ausgebildet wird.
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Ein
winkelförmiges
Koaxialverbindermodul, welches die Merkmale des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 zeigt, ist aus der US-A 5,577,935 bekannt. Die leitfähige Abschirmung
besteht aus Abschirmhülsen
und einem Gehäuseblock,
der aus zwei flachen Halbschalen oder Teilschalen, vorzugsweise
aus einem metallischen Material, besteht. Die winkelförmigen dielektrischen
Mäntel
sind nicht vollständig
von der leitfähigen
Abschirmung umschlossen. Somit bilden die Schalen einen Block, der
relativ massiv, arbeitsintensiv, zeitintensiv und teuer ist.
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Ein
weiteres winkelförmiges
Koaxialverbindermodul ist aus der
EP A 1 003 248 bekannt und weist einen inneren
Mittenkontakt, ein isolierendes Element und eine äußere Abschirmröhre auf.
Die äußere Abschirmröhre weist
Abschnitte mit relativ dicken Wandungen und relativ dünnen Wandungen auf.
Eine solche Struktur mit dem inneren Mittenkontakt kann als ein
im Wesentlichen einteiliger Körper geformt
werden, was jedoch arbeitsintensiv, zeitintensiv und teuer ist,
oder er wird angeblich aus einer Materialschicht aufgerollt, wobei
die Ausführungsweise
dafür jedoch
nicht aufgezeigt ist.
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Ein
weiterer winkelförmiger
Koaxialverbinder ist aus der US-A-5,116,245 bekannt, welche einen Einsatz
mit einem mittigen Stift in diesem zeigt, sowie ein Paar Schalen hälften, welche
den Einsatz umschließen.
Die Schalenhälften
sind mittels Lappen und Kerben miteinander verbunden. Darüber hinaus sind
Befestigungsnasen in der Ebene der Basisplatte, aus welcher die
Schalenhälften
hergestellt werden, vorgesehen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein neues und verbessertes
winkelförmiges Koaxialverbindermodul
zur Installation auf einer gedruckten Schaltungsplatine zur Verfügung zu
stellen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neues und verbessertes
Verfahren zur Herstellung eines winkelförmigen Koaxialverbindermoduls
der beschriebenen Gattung anzugeben.
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Diese
Aufgaben werden durch den Verbinder entsprechend Anspruch 1 und
durch das Verfahren entsprechend Anspruch 9 gelöst.
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Bei
der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung umfasst das winkelförmige Koaxialverbindermodul
zumindest ein Paar von winkelförmigen Koaxialleitern,
die jeder einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisen,
welche an einem Knie verbunden sind. Das ferne Ende des ersten Schenkels
jedes Leiters bestimmt ein Kontaktende. Das ferne Ende des zweiten
Schenkels jedes Leiters bestimmt ein Anschlussende zum Anbringen
an der gedruckten Schaltungsplatine.
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Eine
dielektrische Umhüllung
ist um jeden der winkelförmigen
Koaxialleiter herum angeordnet, wobei die fernen Enden derselben
freiliegend bleiben. Eine rohrartige Abschirmung ist um den ersten Schenkel
des Leiterpaares herum angeordnet. Erdungsmittel sind zur Verbindung
der Abschirmungen mit der gedruckten Schaltungsplatine vorgesehen. Ein
einstückiges,
dielektrisches Gehäuse
ist um zumindest Abschnitte der Abschirmungen herum angeordnet,
um die Verbinderanordnung in einem Modul zu halten.
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Wie
vorliegend offenbart wird, sind die dielektrischen Umhüllungen
in rohrartiger Form um die winkelförmigen Koaxialleiter herum
angegossen. Das dielektrische Gehäuse stellt eine einstückige Kunststoffstruktur
dar, die um zumindest Abschnitte der Abschirmungen herum gegossen
ist. Das Erdungsmittel umfasst zumindest eine Erdungsklemme, die
zumindest einen Endabschnitt zum Anbringen an der gedruckten Schaltungsplatine
aufweist. Eine Art von Erdungsklemme weist einen Rumpfabschnitt
auf, welcher die leitfähigen
Abschirmungen beider Koaxialleiter umschließt. Es können auch einzelne Erdungsklemmen
vorgesehen sein, um jede einzelne leitfähige Abschirmung zu umschließen.
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Jede
der rohrartigen, leitfähigen
Abschirmungen um einen jeweiligen der winkelförmigen Koaxialleiter herum
umfasst einen axial gespaltenen, L-förmigen Abschirmabschnitt um
einen Schenkel und das Knie des jeweiligen Leiters herum, wobei das
entfernte Ende des einen Schenkels freiliegend bleibt. Jede Abschirmung
umfasst ferner einen umfänglich
durchgängigen
Abschirmabschnitt um den anderen Schenkel des jeweiligen Leiters
herum, welcher das ferne Ende des anderen Schenkels freiliegend
belässt.
Der umfänglich
durchgängige
Abschnitt jeder Abschirmung weist ein Ende auf, welches ein angrenzendes
Ende des axial gespaltenen Abschnitts der Abschirmung umschließt, um den
axial gespaltenen Abschnitt zusammenzuhalten.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, die in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neuartig erachtet
werden, sind insbesondere in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt. Die
Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten
durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden,
und zwar in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen,
in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren
bezeichnen und in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines die Konzepte der Erfindung verkörpernden,
winkelförmigen
Koaxialverbindermoduls ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Paares von winkelförmigen Koaxialleitern des Moduls
ist, die durch dielektrische Umhüllungen
abgedeckt sind;
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3 eine
perspektivische Ansicht der abgedeckten Leiter aus 2 ist,
die von den rückwärtigen,
axial gespaltenen Abschnitten der Abschirmungen des Moduls umschlossen
sind;
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4 eine
perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht ist, welche die
vorderen Abschnitte der Abschirmungen an einer Erdungsklemme angebaut
zeigt;
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5 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die Teilanordnungen aus den 3 und 4 zusammengebaut
zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht ähnlich der
aus 5 ist, wobei die Erdungsklemme aus 5 entfernt
ist und wobei ein Paar Hilfserdungsklemmen installiert sind;
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7 eine
Ansicht ähnlich
der aus 6 ist, aber axial geschnitten,
und wobei die Erdungsklemme für
den innenseitigen Leiter entfernt ist;
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8 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die Integration der Erdungsklemmen
aus den beiden 5 und 6 zeigt;
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9 eine
perspektivische Ansicht ähnlich der
aus 8 ist, aber von der Unterseite der Anordnung aus betrachtet,
und welche eine alternative Form der hinteren Erdungsklemmen zeigt;
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10 eine
Ansicht ähnlich
der aus 9 ist, die aber eine weitere
alternative Ausführungsform der
rückwärtigen Erdungsklemmen
zeigt; und
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11 eine
perspektivische Ansicht des fertig hergestellten winkelförmigen Koaxialverbindermoduls ähnlich der 1 ist,
aber von der Unterseite des Moduls aus betracht.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Nehmen
wir detaillierter auf die Zeichnungen und zunächst auf 1 Bezug,
so ist die Erfindung in einem generell mit 12 bezeichneten,
winkelförmigen Koaxialverbindermodul
verkörpert.
Das Modul ist im Hinblick auf eine Installation auf einer gedruckten Schaltungsplatine
konfiguriert. 1 zeigt die vorderen Abschnitte 14 der
rohrförmigen,
leitfähigen
Abschirmungen, welche ein Paar winkelförmiger Koaxialleiter verbinden,
wie später
beschrieben wird. Die vorderen Abschnitte der Abschirmungen ragen
von einem einstückigen, übergossenen
Kunststoffgehäuse 16 nach
außen
vor. Eine allgemein mit 18 bezeichnete Erdungsklemme weist
einen Rumpfabschnitt 20 auf, welcher die beiden rohrförmigen Abschirmungen umschließt, sowie
einen Endabschnitt 22 zum Einfügen in ein in der gedruckten
Schaltungsplatine befindliches Loch und zum elektrischen Anschluss,
beispielsweise durch Löten,
an eine Erdungsschaltung auf der Platine und/oder in dem Loch. Eine
Mehrzahl von Endabschnitten 24 eines (später beschriebenen) zusätzlichen
Paares von Erdungsklemmen ragt von dem übergossenen Gehäuse 16 aus
nach unten, ebenfalls zum Einfügen
in geeignete Löcher
in der gedruckten Schaltungsplatine.
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Die
restlichen Zeichnungsfiguren zeigen aufeinanderfolgende Ansichten
bei der Herstellung des winkelförmigen Koaxialverbindermoduls 12.
Daher wird in dem Maße,
wie die aufeinanderfolgenden Figuren beschrieben werden, das Verfahren
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Moduls in die folgende
Beschreibung integriert.
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Dies
vorangestellt, zeigt 2 den ersten Herstellungsschritt,
welcher darin besteht, um jeden Koaxialleiter des Paares des Moduls
herum eine einstückige,
L-förmige,
dielektrische Umhüllung 26 zu gießen. Bevor
wir fortfahren, sei auf 7 Bezug genommen, in welcher
ein Paar winkelförmiger
Koaxialleiter in seiner vollständigen
Ausdehnung gezeigt ist, einschließlich eines generell mit 28 bezeichneten,
innenseitigen Leiters und eines generell mit 30 bezeichneten, äußeren Leiters.
Jeder Leiter weist einen ersten und einen zweiten Schenkel 32 bzw. 34 auf, die
an einem rechtwinkligen Knie 36 verbunden sind. Die Schenkel 32 weisen
ferne Enden 32a auf, die außerhalb der Umhüllungen 26 freiliegen.
Die Schenkel 34 weisen ferne Enden 34a auf, die
außerhalb
der Umhüllungen 26 freiliegen.
Die fernen Enden 32a der Schenkel 32 sind innerhalb
der vorderen Abschnitte 14 der rohrförmigen Abschirmungen des Moduls
angeordnet, zur Verbindung mit den Buchsenkontakten einer geeigneten
zu paarenden Verbindungseinrichtung, welche Abschnitte aufweist,
die in Richtung der Pfeile "A" (7)
eingefügt
werden. Die fernen Enden 34a der Schenkel 34 sind
zum Anbringen an geeigneten Schaltungsspuren auf der gedruckten Schaltungsplatine
ausgelegt, wie später
beschrieben wird.
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Nachdem
die dielektrischen Umhüllungen 26 über die
Leiter 30 gossen sind, wie in 2 zu sehen ist,
wird ein Paar von generell mit 38 bezeichneten, axial gespaltenen,
L-förmigen,
rückwärtigen Abschirmabschnitten
der rohrartigen Abschirmungen des Moduls um die dielektrischen Umhüllungen 26 herum angeordnet,
wie in 3 zu sehen ist. Jeder rückwärtige Abschirmabschnitt 38 jeder
rohrartigen Abschirmung ist axial gespalten, wie bei 40,
um zwei L-förmige
Halbrohrabschnitte zu bestimmen, die zusammengefügt werden, um die Schenkel 34 und
die Knie 36 (7) der winkelförmigen Koaxialleiter 30 zu
umschließen
und auch wesentliche Abschnitte der Schenkel 32 der Leiter
umschließen,
wie anhand der L-förmigen
Konfigurationen der in 3 gezeigten, rückwärtigen Abschirmabschnitte
zu sehen ist. Es ist zu erkennen, dass die rückwärtigen Abschirmabschnitte 38 an
ihren oberen, nach vorn zeigenden Enden Abschnitte 42 mit
reduziertem Durchmesser aufweisen. Die Abschnitte mit reduziertem
Durchmesser bilden ringartige Schultern 44.
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Der
nächste
Schritt ist in 4 gezeigt, bei welchem die hinteren
Enden 46 der vorderen Abschirmabschnitte 14 durch
in dem Rumpfabschnitt 20 der Erdungsklemme 18 befindliche
Löcher 48 hindurch
eingefügt
werden. Jeder vordere Abschirmabschnitt 14 weist einen
kreisringförmigen,
nach außen
ragenden Flansch 50 auf, an welchem die Erdungsklemme anliegt.
Es sei angemerkt, dass die vorderen Abschirmabschnitte 14 in
zylindrischer Form umfänglich
durchgängig
sind, im Gegensatz zu der axial gespaltenen Struktur der rückwärtigen Abschirmabschnitte 38.
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5 zeigt
die Teilanordnung aus 3 an der Rückseite der Teilanordnung aus 4 eingefügt. Anders
ausgedrückt
sind die Abschnitte 42 mit reduziertem Durchmesser der
rückwärtigen Abschirmabschnitte 38 in
die hinteren Abschnitte 46 der vorderen Abschirmabschnitte 14 eingefügt. In dem
Montagezustand aus 5 werden die axial gespaltenen,
rückwärtigen Abschirmabschnitte
durch die umfänglich
durchgängige
Konfiguration der vorderen Abschirmabschnitte zusammengehalten.
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Die
Anordnung umfasst ein Paar axial gespaltener, L-förmiger Abschirmungen,
welche die dielektrischen Umhüllungen 26 umschließen und
mit der Erdungsklemme 18 oder dergleichen zusammengehalten
werden.
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Die 6 und 7 zeigen
zwei generell mit 60 bezeichnete, zusätzliche Erdungsklemmen, welche
die zuvor in Verbindung mit 1 beschriebenen
Endabschnitte 24 aufweisen. Die Endabschnitte ragen bei
jeder Erdungsklemme 60 von einem ringartigen Montageabschnitt 62 nach
unten. Wie in 7 zu sehen ist, umschließt der ringartige Montageabschnitt 62 jeder
Erdungsklemme einen Abschnitt 69 mit reduziertem Durchmesser
des jeweiligen rückwärtigen Abschirmabschnitts 38.
Der Montageabschnitt kann beispielsweise durch eine Presspassung
auf dem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser gehalten werden.
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Die
Erdungsklemme 18 (4 und 5)
ist der einfacheren Darstellung halber in den 6 und 7 entfernt
worden. Es sollte verstanden werden, dass sowohl die Erdungsklemme 18 als
auch die Erdungsklemmen 60 genutzt werden können, wie
in 8 gezeigt ist. Bei Nutzung aller Erdungsklemmen wird
ein redundantes Erdungssystem bereitgestellt, um eine gute Erdung
zwischen der gesamten rohrartigen Abschirmung jedes Koaxialleiter
sicherzustellen, einschließlich
der vorderen Abschirmabschnitte 14, die von der Erdungsklemme 18 umschlossen sind,
und der hinteren Abschirmabschnitte 38, die von den Erdungsklemmen 60 umschlossen
sind.
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9 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Erdungsklemmen 60, und die Erdungsklemmen sind in 9 allgemein
mit 60A bezeichnet. Die alternative Ausführungsform
der Erdungsklemmen 60A weist nur einen Endabschnitt 24 auf.
Ein Paar Verrastungselemente 66 in Form eines umgekehrten U
ragen von entgegengesetzten Seiten jeder Erdungsklemme nach oben.
Die Verrastungselemente schnappen auf rampenartige Verrastungsvorsprünge 68 auf,
die an entgegengesetzten Seiten der rückwärtigen Abschirmabschnitte 38 ausgebildet
sind.
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10 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erdungsklemmen 60B, welche Rumpfabschnitte 70 in
Form eines umgekehrten U aufweisen, die auf ein Paar Montagebrücken 72 aufgerastet
werden, welche integral mit den rückwärtigen Abschirmabschnitten 38 ausgebildet
sind und von diesen nach außen
vorstehen. Die Erdungsklemmen 60B weisen ein Paar Endabschnitte 24 zum
Anbringen an geeigneten Erdungsschaltungsspuren auf der gedruckten
Schaltungsplatine auf.
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Die 9 und 10 zeigen
einen Vorgang zum einfachen Anbringen der Koaxialleiter 32 (7)
an geeigneten Schaltungsspuren auf der gedruckten Schaltungsplatine.
Insbesondere zeigt die 7, dass die fernen Enden 34a der
Schenkel 34 der Koaxialleiter 28 und 30 reduzierte
Durchmesser aufweisen. Die 9 und 10 zeigen
ein Paar vorgeformter (zylindrischer) Lötpfropfen 74, die
auf die fernen Enden 34a der Koaxialleiter aufgepresst sind.
Diese vorgeformten Lötpfropfen
ermöglichen eine
einfache Verbindung der Leiter mit Schaltungsspuren auf der gedruckten
Schaltungsplatine durch einen Oberflächenmontageprozess. Natürlich wird erfindungsgemäß in Erwägung gezogen,
dass sich die Schenkel 34 der winkelförmigen Koaxialleiter länger erstrecken
können,
so dass sie Endabschnitte zum Einfügen in geeignete Löcher in
der gedruckten Schaltungsplatine und zur Verbindung, beispielsweise
durch Löten,
mit Schaltungsspuren auf der Platine und/oder in den Löchern umfassen.
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11 zeigt
den letzten Schritt des Gießens des
dielektrischen Gehäuses 16 über die
Teilanordnung aus 8 (oder den 9 oder 10),
um das anfangs in Verbindung mit 1 beschriebene, fertig
hergestellte Koaxialverbindermodul 12 auszubilden. Das
Gehäuse
wird in einer geeigneten Gussform gegossen, welche die Unterseite
des Gehäuses offen
lässt,
wie bei 76, so dass die Endabschnitte 24 der Erdungsklemmen
aus dem Gehäuse
herausragen können
und die vorgeformten Lötpfropfen 74 zum
Löten an
die Schaltungsspuren auf der gedruckten Schaltungsplatine freiliegen.
Die Unterseite des Gehäuses
weist Abschnitte 78 auf, welche eine Montageoberfläche zur
Positionierung des Moduls 12 auf der gedruckten Schaltungsplatine
bestimmen.
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Das Übergießen der
einzelnen Koaxialleiter, um das Modul 12 auszubilden, wie
beschrieben worden ist, ist nicht notwendig. Falls gewünscht, können die
einzelnen Koaxial leiter mittels der Erdungsklemme 18 zusammengehalten
werden oder können
einzeln in Aufnahmen eines Gehäuses
eingefügt
werden.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung in anderen speziellen Formen verkörpert sein
kann, ohne dass vom Schutzumfang derselben abgewichen wird. Die
vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
sind daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht
als einschränkend
zu betrachten.