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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zur Verwendung in
elektrischen und elektronischen Geräten, und insbesondere einen
in der Abschirmung verbesserten elektrischen Verbinder zum Zweck
einer sehr schnellen Übertragung
von Informationen.
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6 stellt
teilweise einen bisher verwendeten elektrischen Verbinder dar, der
von einem dazu passenden Verbinder aus betrachtet ist. Ein solcher elektrischer
Verbinder gemäß dem Stand
der Technik weist eine im Wesentlichen rechteckige, parallelepipedische
Gestalt auf und umfaßt
hauptsächlich
einen Isolator und daran befestigte Kontakte. Diese Kontakte können in
Signalkontakte (+S1), Phasenumkehrsignalkontakte (–S1) mit
einer umgekehrten Phase und Erdungskontakte (G) geteilt werden.
Diese Kontakte sind in einer solchen Weise angeordnet, daß die Signalkontakte
und die Phasenumkehrsignalkontakte in Paaren vorhanden sind und
diese Paare in der in 6 gezeigten Weise von den Erdungskontakten
umgeben sind.
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Die
Signal-, Phasenumkehrsignal- und Erdungskontakte sind in der oben
beschriebenen Weise in dem Isolator angeordnet, um die Abschirmwirkung
zum Zweck einer sehr schnellen Übertragung zu
verbessern. Selbst bei feinen oder engen Kontaktabständen werden
jedoch die Zwischenräume
zwischen den Erdungskontakten eher breiter, so daß man keine
ausreichende Abschirmwirkung erhalten kann und daher die Geschwindigkeit
der Informationsübertragung
in unerwünschter
Weise auf Werte in der Größenordnung
von mehreren hundert Megabits pro Sekunde begrenzt ist.
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In
US 5,344,341 ist ein elektrischer
Verbinder mit einer Vielzahl von Kontakten und einem die Kontakte
haltenden Isolator offenbart, wobei der Isolator, der aus einem
Kunststoffisoliermaterial besteht, mit Kontakteinstecköffnungen
zum Hineinstecken der Kontakte ausgebildet ist, wobei die Oberflächen des Isolators
um die Kontakteinstecköffnungen
herum metallisiert sind und die Kontakteinstecköffnungen unabhängig elektrisch
isoliert sind.
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In
EP 0 693 795 ist ein Isolator
offenbart, der aus einem Kunststoffisoliermaterial besteht und mit Kontakteinstecköffnungspaaren
zum Hineinstecken der Kontakte ausgebildet ist, wobei die Oberflächen des
Isolators um die Kontakteinstecköffnungspaare herum
metallisiert sind und die Kontakteinstecköffnungen unabhängig elektrisch
isoliert sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten elektrischen
Verbinder zu schaffen, der sämtliche
Nachteile des Standes der Technik beseitigt und die Abschirmwirkung
desselben zum Zweck einer noch schnelleren Übertragung von Informationen
ausreichend verbessert.
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Um
die Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, wird
mit der Erfindung der elektrische Verbinder gemäß Anspruch 1 geschaffen.
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Bei
einem elektrischen Verbinder mit einer Vielzahl von Kontakten und
einem die Kontakte haltenden Isolator ist der Isolator, der aus
einem Kunststoffisoliermaterial besteht, mit Kontakteinstecköffnungen
zum Hineinstecken der Kontakte ausgebildet, wobei die Oberflächen des
Isolators um die Kontakteinstecköffnungen
herum metallisiert sind und die Kontakteinstecköffnungen unabhängig elektrisch
isoliert sind. Mit den in dieser Weise metallisierten Oberflächen um
die Kontakteinstecköffnungen
herum werden die Zwischenräume
zwischen den abschirmenden Schichten enger. Die Kontakteinstecköffnungen sind
metallisierte Öffnungen.
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Der
aus einem Kunststoffisoliermaterial bestehende Isolator ist mit
einer Vielzahl von Kontakteinstecköffnungen zum Hineinstecken
der Kontakte versehen, wobei die Oberflächen des Isolators um die Kontakteinstecköffnungen
herum und einige von den Kontakteinstecköffnungen metallisiert sind
und die erforderliche Anzahl der Kontakteinstecköffnungen unabhängig elektrisch
isoliert ist.
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Der
Isolator umfaßt
einen Hauptkörper
im Wesentlichen in Form einer flachen Platte und eine Vielzahl von
Vorsprüngen,
die sich von dem Hauptkörper
aus erstrecken, wobei die Vorsprünge
und der Hauptkörper
mit einer Vielzahl von Kontakteinstecköffnungen ausgebildet sind,
die dort hindurch verlaufen, wobei der Hauptkörper vollständig metallisiert ist und die
erforderliche Anzahl der Kontakteinstecköffnungen unabhängig elektrisch
isoliert ist.
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Der
hier verwendete Begriff „Metallisieren" bezeichnet eine
Behandlung zum Beschichten eines Isolators mit einem Metallfilm,
um die Oberfläche
des Isolators elektrisch leitend zu machen.
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Der
elektrische Verbinder mit den betreffenden Merkmalen gemäß der Erfindung
kann die folgenden wichtigen Wirkungen zustande bringen.
- (1) Da die Oberflächen um die Kontakteinstecköffnungen
herum zum Hineinstecken der Kontakte metallisiert sind, erhält man gemäß der Erfindung mit
hoher Sicherheit die wirksame Abschirmung, um eine höhere Geschwindigkeit
der Informationsübertragung
zu ermöglichen.
- (2) Da die Oberflächen
um ein Kontakteinstecköffnungspaar
herum zum Hineinstecken des Signalkontakts und des Phasenumkehrsignalkontaktes metallisiert
sind, erhält
man gemäß der Erfindung mit
hoher Sicherheit die wirksame Abschirmung, um eine sehr schnelle
Informationsübertragung zu
erzielen, die höher
als mehrere tausend Megabits pro Sekunde ist.
- (3) Gemäß der Erfindung
lassen sich die Erdungskontakte leicht erden oder an Erde legen,
indem lediglich die Erdungskontakte in die Kontakteinstecköffnungen
hineingesteckt werden.
- (4) Wenn die Kontakte Signalkontaktpaare und Erdungskontakte
sind, werden gemäß der Erfindung
die Erdungskontakte derart in die Kontakteinstecköffnungen
hineingesteckt, daß diese
gemäß den festgelegten
Spezifikationen des Verbinders geerdet werden, um mit Leichtigkeit
die Erfordernisse der Spezifikationen zu erfüllen.
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Die
Erfindung wird an Hand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der
Ansprüche
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbinders gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung;
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1B ist
eine entlang einer Ebene A-A gemäß 1A geführte Schnittansicht
des elektrischen Verbinders;
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2 ist
eine Schnittansicht eines elektrischen Verbinders gemäß einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung mit metallisierten Vorsprüngen, die
jeweils ein Kontakteinstecköffnungspaar
aufweisen;
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3 ist
eine Schnittansicht eines elektrischen Verbinders gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, die metallisierte innere Oberflächen der Kontakteinstecköffnungen
darstellt;
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4 ist
eine Schnittansicht eines elektrischen Verbinders gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit metallisierten Vorsprüngen, die
jeweils drei Kontakteinstecköffnungen
aufweisen;
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5 ist
eine Schnittansicht eines elektrischen Verbinders gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung, dessen Hauptkörper
eines Isolators als Ganzes metallisierten ist; und
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6 stellt
einen elektrischen Verbinder nach dem Stand der Technik dar, der
einem dazu passenden Verbinder aus betrachtet ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1A stellt
in einer perspektivischen Ansicht einen elektrischen Verbinder gemäß der ersten Ausgestaltung
der Erfindung dar, dessen Querschnitt in 1 in
Führung
entlang einer Ebene A-A in 1 gezeigt
ist. 2 stellt in einer Schnittansicht metallisierte
Vorsprünge
des elektrischen Verbinders dar, die jeweils ein Kontakteinstecköffnungspaar
aufweisen. 3 zeigt Kontakteinstecköffnungen
mit metallisierten inneren Oberflächen. 4 stellt
metallisierte Vorsprünge
dar, die jeweils drei Kontakteinstecköffnungen aufweisen. 5 zeigt
einen Querschnitt eines elektrischen Verbinders, der einen Hauptkörper und
eine Vielzahl von metallisierten Vorsprüngen darstellt, die sich von
dem Hauptkörper
aus erstrecken.
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Der
elektrische Verbinder 10 gemäß der in 1A gezeigten
Erfindung umfaßt
eine Vielzahl von Kontakten und einen Isolator 12. Die
Kontakte sind in Signalkontakte 14 und Phasenumkehrsignalkontakte 16 geteilt.
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Der
Isolator 12 ist in herkömmlicher
Weise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial spritzgegossen.
Auf Grund der Forderungen, die in Bezug auf Formbarkeit und Maßstabilität an einen solchen
Isolator gestellt werden, sind bevorzugte Materialien, aus denen
der Isolator 12 ausgebildet wird, Polybutylenterephthalat
(PBT), Flüssigkristallpolymer
(LCP), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamid (46PA oder 66PA)
und dergleichen.
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Die
Kontakte bestehen aus Metall und sind in herkömmlicher Weise durch Preßformung
ausgebildet. Bevorzugte Metalle für die Kontakte sind Messing,
Phosphorbronze, Berylliumkupfer und dergleichen im Hinblick auf
gute elektrische Leitfähigkeit, Federung
und dergleichen.
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Wie
in 1A gezeigt, umfaßt der elektrische Verbinder
gemäß der ersten
Ausgestaltung der Erfindung entsprechend Anspruch 1 den Isolator 12 und
eine Vielzahl von Kontakten, die durch Preßpassung, Anhaken oder jedes
andere Verankerungsmittel an dem Isolator befestigt sind. Jeder
der Kontakte besteht hauptsächlich
aus einem Kontaktabschnitt 24, der mit einem Steckkontakt,
einem festen Abschnitt 26, der an dem Isolator 12 zu
befestigen ist, und einem Verbindungsabschnitt 28 in Kontakt
kommen kann, der mit einer Leiterplatte oder einem Substrat zu verbinden
ist und bei Montage in dem Isolator 12 von diesem vorsteht.
Zwar sind in der dargestellten Ausführungsform die direkt einsteckbaren
Kontakte gezeigt, es ist jedoch klar, daß auch Kontakte anderer Arten,
beispielsweise der auf der Oberfläche montierbaren Art (SMT)
und L-förmige
einsteckbare Arten verwendet werden können.
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Der
Isolator 12 umfaßt
einen Hauptkörper 34 und
Vorsprünge 36 mit
Kontakteinstecköffnungen 22, die
dort hindurch verlaufen, und die Oberflächen des Isolators um die Kontakteinstecköffnungen 22 herum sind
in der mit den Bezugsziffern 20 gezeigten Weise metallisiert.
Der hier verwendete Begriff „Oberflächen um
die Kontakteinstecköffnungen 22 herum" umfaßt die obere
Oberfläche 30 des
Hauptkörpers 34 und alle
seitlichen Oberflächen 31 der
Vorsprünge 36.
Auf diese Weise ist der Isolator 12 in der mit den Bezugsziffern 20 gezeigten
Weise zum Teil metallisiert, während
die Kontakteinstecköffnungen 22 selbst
von den metallisierten Abschnitten und den Kontakten unabhängig oder
getrennt elektrisch isoliert sind.
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Durch
eine solche Anordnung der metallisierten Abschnitte gemäß der Erfindung
wird es möglich,
zwei einander entgegengesetzte Zustände, d.h. die Leitfähigkeit
durch Metallisierung des Isolators 12 und die unabhängige Isolierung
der Kontakteinstecköffnungen 22,
kompatibel zu machen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist an dem Hauptkörper 34 des
Isolators 12 eine Vielzahl von außen metallisierten Vorsprüngen 36 vorgesehen,
in denen jeweils ein Kontakt angeordnet ist.
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Die
Kontakteinstecköffnungen 22 können gerade Öffnungen
sein, die durch den Isolator 12 hindurch verlaufen. Vorzugsweise
jedoch umfaßt
die Kontakteinstecköffnung
einen Führungsabschnitt 38 mit
geneigten Flächen
an der Seite eines Steckkontaktes, um bei dessen Einpassung zu helfen,
und eine Führungsöffnung 40 mit
einem kleineren Durchmesser als demjenigen der Kontakteinstecköffnungen 22 zum
Führen
des Steckkontaktes.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Metallisieren des Isolators 12 erläutert. Die
metallisierten Oberflächen 20 des
Isolators 12 sind Oberflächen, die mit Metallfilmen
beschichtet sind, die in der oben beschriebenen Weise die Oberflächen elektrisch
leitfähig
machen. Da der Isolator 12 aus einem isolierenden Material
besteht, sind seine Oberflächen
durch Behandlung mit stromlosem Plattieren, Dampfauftrag oder dergleichen
metallisiert, um die Oberflächen elektrisch
leitfähig
zu machen. Zu den bevorzugten Materialien, die zur Metallisierung
zu verwenden sind, zählen
auf Grund der Abschirmwirkung, der elektrischen Leitfähigkeit
und dergleichen Kupfer (Cu), Nickel (Ni) und dergleichen.
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Um
die Kontakteinstecköffnungen 22 unabhängig elektrisch
von den metallisierten Abschnitten des Isolators zu isolieren, kann
zuerst der Isolator 12 als Ganzes mit Ausnahme der Kontakteinstecköffnungen
metallisiert werden. Danach werden die metallisierten Oberflächen auf
der mit Steckkontakten zu bestückenden
Seite und die metallisierten Oberflächen des Isolators, die Umfänge der
Kontakteinstecköffnungen
sind, von denen die Verbindungsabschnitte der Kontakte nach außen vorstehen,
mit Hilfe eines Beseitigungsverfahrens wie des mechanischen Bearbeitens
mit einem Stirnfräser
oder durch Abschleifen, Abstrahlbehandlung, chemisches Ätzen oder
dergleichen entfernt. Als Alternative werden solche Oberflächen des
Isolators, die keine Metallisierung erfordern, vorher vor dem Metallisieren
durch Maskierung abgedeckt, damit sie nicht metallisiert werden.
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2 stellt
einen elektrischen Verbinder 10 gemäß einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung entsprechend Anspruch 2 dar. Es werden nur Merkmale
des in 2 gezeigten Verbinders erläutert, die sich von den in 1A und 1B gezeigten
unterscheiden. Der in 2 gezeigte Verbinder 10 umfaßt einen
Isolator 12 mit Vorsprüngen 36,
die jeweils ein oder zwei Kontaktpaare aufweisen, wobei eines ein Signalkontakt 14 ist
und das andere ein Phasenumkehrsignalkontakt 16 ist, die
an dem Isolator 12 befestigt sind. Jeder der Vorsprünge 36 umfaßt ein Kontakteinstecköffnungspaar,
in das jeweils der Signalkontakt 14 und Phasenumkehrsignalkontakt 1 eingesteckt
werden.
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Die
Metallisierung erfolgt auch auf den Oberflächen um die Paare der Kontakteinstecköffnungen 22 herum.
Die genaue Bedeutung von „Oberflächen des
Isolators um ... herum" ist
die oben definierte. Deshalb ist der Isolator 12 zum Teil
metallisiert, oder die metallisierten Oberflächen sind zum Teil entfernt, um
unabhängig
elektrisch isolierte Kontakteinstecköffnungen 22 paarweise
zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform
ist auch eine Vielzahl der metallisierten Vorsprünge 36 an dem Hauptkörper 34 des
Isolators 12 angeordnet. Der Vorgang zum Metallisieren
des Isolators und zum Erhalt der unabhängig isolierten Kontakteinstecköffnungen ähnelt im
Wesentlichen demjenigen bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung,
die in 1A gezeigt ist.
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3 stellt
einen elektrischen Verbinder 10 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung entsprechend Anspruch 3 dar. Bei dieser Ausführungsform
werden die inneren Oberflächen
der Kontakteinstecköffnungen 22 zu
einem in 3 gezeigten Zeitpunkt metallisiert,
wenn der Isolator 12 als Ganzes metallisiert wird, und
dann können
die metallisierten inneren Oberflächen der Öffnungen 22 zusammen mit
anderen unbenötigten
metallisierten Oberflächenabschnitten
entfernt werden. Infolgedessen werden die Kontakteinstecköffnungen 22 oder
die Kontakteinstecköffnungspaare 22 unabhängig elektrisch isoliert.
Mit anderen Worten, die inneren Oberflächen der Kontakteinstecköffnungen 22 oder
der Paare der Öffnungen 22 werden
außer
den Oberflächen
um die Kontakteinstecköffnungen 22 oder
die Kontakteinstecköffnungspaare 22 herum
einmal metallisiert, und dann werden die metallisierten inneren
Oberflächen
der Kontakteinstecköffnungen 22 oder
der Paare der Öffnungen 22 entfernt.
Der Vorgang zum Metallisieren des Isolators und zum Erhalt der unabhängig isolierten
Kontakteinstecköffnungen ähnelt im Wesentlichen
dem oben beschriebenen.
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4 stellt
einen elektrischen Verbinder 10 gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung entsprechend Anspruch 4 dar. Der elektrische Verbinder 10 umfaßt einen
Isolator 12 und Vorsprünge 36,
die jeweils drei Kontakte darin aufweisen. Die drei Kontakte sind
in zwei Signalkontakte 14 und einen Erdungskontakt 18 geteilt,
wobei sämtliche
Kontakte an dem Isolator 12 befestigt sind. Der Isolator 12 umfaßt die Vorsprünge 36,
die jeweils drei Kontakteinstecköffnungen 22 zum
Hineinstecken dreier Kontakte aufweisen.
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In
diesem Fall werden die Oberflächen
um die drei Kontakteinstecköffnungen 22 von
jedem der Vorsprünge 36 und
ihre inneren Oberflächen
der Kontakteinstecköffnungen 22 an
jeder der Vorsprünge 36 einmal
metallisiert. Die metallisierten Oberflächen 20 sind (in der
gleichen Weise wie bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung entsprechend
Anspruch 1) Flächen
um die drei Kontakteinstecköffnungen 22 und
um die inneren Oberflächen
der drei Kontakteinstecköffnungen 22 herum
an jedem der Vorsprünge.
Alle drei Kontakteinstecköffnungen 22 werden
einmal metallisiert, wobei unter diesen jedoch die zwei Kontakteinstecköffnungen 22 für die Signalkontakte
unabhängig
elektrisch isoliert sind.
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Ausführlicher
gesagt sind die beiden Kontakteinstecköffnungen 22 für die Signalkontakte 14 unabhängig elektrisch
isoliert, während
die verbleibende eine Kontakteinstecköffnung 22 für den Erdungskontakt
metallisiert bleibt, so daß sie
durch die Metallisierung mit der Rahmenerdung darum herum elektrisch
verbunden ist. Zwar sind die drei Kontakte in einem Vorsprung in
der Ausführungsform
gezeigt, es versteht sich jedoch, daß gemäß den festgelegten Spezifikationen
und den Kabeln jede Anzahl von Kontakten in einem Vorsprung angeordnet
werden kann. Ebenso kann die Anzahl der Kontakteinstecköffnungen,
die unabhängig
elektrisch zu isolieren sind, in geeigneter Weise gemäß den für Verbinder festgelegten
Spezifikationen bestimmt werden. Der Vorgang zum Metallisieren des
Isolators und zum Erhalt der unabhängig isolierten Kontakteinstecköffnungen ähnelt im
Wesentlichen der oben beschriebenen.
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5 stellt
einen elektrischen Verbinder 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dar, der in Bezug auf die Anordnung des Isolators 12 und
der Kontakte im Wesentlichen dem in 2 gezeigten
Verbinder ähnelt.
Bei der dargestellten Ausführungsform
ist zusätzlich
zu den metallisierten Oberflächen 20 des
in 2 gezeigten Verbinders 10 die im Wesentlichen
flache Oberfläche
des Hauptkörpers 34 des
Isolators 12 in der in 5 gezeigten
Weise vollkommen metallisiert. Abhängig von den festgelegten Spezifikationen
werden die metallisierten Oberflächen
zum Teil entfernt, um die Kontakteinstecköffnungen unabhängig elektrisch
isoliert zu gestalten. Der Vorgang zum Metallisieren des Isolators
und zum Erhalt der unabhängig
isolierten Kontakteinstecköffnungen ähnelt im
Wesentlichen der oben beschriebenen.
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Gemäß den festgelegten
Spezifikationen ist der Hauptkörper 34 eines
Isolators 12 mit Öffnungen ausgebildet,
die metallisiert werden, und in welche dann einfach Stifte eingesteckt
werden, wobei eine gewünschte
Erdung oder ein Anschluß an
Erde mit Leichtigkeit zustande kommt.
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Zwar
wurde die Erfindung insbesondere an Hand von bevorzugten Ausführungsformen
derselben gezeigt und beschrieben, der Fachmann wird jedoch erkennen,
daß die
vorstehenden und andere Änderungen
an Form und Einzelheiten darin vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.