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Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder,
insbesondere auf kraftfrei einzuführende, elektrische Verbinder
(ZIF; z.B. solcher Verbinder, die zur Aufnahme einer
Leiterplatte dienen, zu der ein elektrischer Kontakt hergestellt
wird).
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Elektrische Verbinder, einschließlich elektrische
ZIF-Verbinder, sind in der Technik bekannt; beispielhafte Beschreibungen
finden sich in US-A-3 555 488, US-A-4 021 091, US-A-4 159 861,
US-A-4 314 736 und US-A-4 542 950, sowie in den IBM Technical
Disclosure Bulletins Jahrg. 10, Nr. 11, April 1968 (Seite
1695); Jahrg. 14, Nr. 9, Februar 1972 (Seiten 2597, 2598);
Jahrg. 17, Nr. 2, Juli 1974 (Seiten 440, 441); Jahrg. 25, Nr.
11B, April 1983 (Seiten 5870, 5871); Jahrg. 26, Nr. 7B,
Dezember 1983 (Seiten 3546 - 3548); Jahrg. 26, Nr. 12, Mai 1984
(Seite 6657); Jahrg. 27, Nr. 12, Mai 1985 (Seiten 7136, 7137)
und Jahrg. 30, Nr. 5, Oktober 1987 (Seiten 289, 290).
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Typischerweise besitzen die in den vorgenannten Patentschriften
und Publikationen beschriebenen Verbinder Mittel zur Aufnahme
des elektrischen Kontaktes/der elektrischen Kontakte innerhalb
des Gehäuses des Verbinders, durch die der Kontakt/die Kontakte
gebogen werden (z.B. nach innen), wodurch eine elektrische
Verbindung mit der jeweiligen Schaltung auf der Leiterplatte
hergestellt wird. Die Biegung erfolgt innerhalb des Gehäuses
typischerweise im wesentlichen nach innen und oben, um den
gewünschten Reibeeffekt auf dem jeweiligen Schaltungsteil zu
erzielen. Repräsentative Beispiele für eine solche Bewegung
sind in US-A-3 555 488, US-A-4 021 091 und US-A-4 542 950 zu
finden. Weiterhin resultiert dieses Abbiegen der metallischen
Kontakte typischerweise in einer Verbindung zweier relativ
flacher Oberflächen, einmal der des Kontaktes und zum anderen
der der Schaltung, wobei letztere gewöhnlich in Form eines
flachen, mit einem galvanischen Überzuges versehenen Materials
(z.B. Kupfer) auftritt, das im isolierenden Substrat der
Leiterplatte eingebettet ist. In einigen Fällen kann der obere
Teil des Kontaktes ein vorstehendes Teil oder eine ähnlich
geartete Konstruktion aufweisen, durch die die Verbindung
hergestellt wird. Siehe vor allem US-A-4 021 091.
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Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in
der Verbesserung gegenwärtig verwendeter elektrischer Verbinder
(siehe z.B. US-A-2 926 328).
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbinder wie
in Anspruch 1 beschrieben sowie auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel davon wie in Anspruch 2 beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung uinfaßt, wie in den Ansprüchen
dargelegt, einen elektrischen Verbinder, der durch Reibung einen
wirksamen elektrischen Kontakt zwischen Kontaktelementen auf
einer Leiterplatte und den Kontakten innerhalb des Verbinders
auf eine neue und einmalige Art herstellen kann. Verglichen mit
vielen derzeitigen Verbindern, einschließlich und insbesondere
derjenigen mit Nockenbetätigung, wie sie in einigen der
vorgenannten Patentschriften und Publikationen beschrieben sind
(z.B. in US-A-3 555 488), arbeiten die beschriebenen
erfindungsgemäßen Verbinder auf relativ einfache Art und sind
außerdem noch relativ kostengünstig herzustellen.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung ausführlich beschrieben, wobei auf Zeichnungen Bezug
genommen wird, von denen:
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Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines elektrischen
Verbinders gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, in der der Verbinder mit
Torsionskontakten und Mitteln zum Zusammenbringen
dieser Kontakte ausgestattet ist, wodurch eine
elektrische
Verbindung mit den dargestellten
Kontaktelementen auf einem Substrat zustande kommt;
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Fig. 2 ein Seitenaufriß in Schnittdarstellung der in Fig. 1
gezeigten erfindungsgemäßen Teile ist, zu denen
außerdem ein Unterteil gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung gehört; Fig. 2 ist ein Schnitt
entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;
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Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht ähnlich der von Fig.
1 ist, wobei hier die erfindungsgemäßen
Torsionskontakte in betätigter Stellung dargestellt sind;
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Fig. 4 ein Seitenaufriß ähnlich dem in Fig. 2 ist, wobei
hier der Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3
verläuft;
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Fig. 5 ein Seitenaufriß ist, in dem eine bevorzugte
Abdekkung für die Erfindung dargestellt ist;
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Fig. 6 ein Aufriß einer elektrischen Baueinheit ist, in der
zwei der erfindungsgemäßen elektrischen Verbinder
dargestellt sind, die so ausgelegt sind, daß sie die
gegenüberliegenden Enden einer Leiterplatte, die in
die Verbinder eingeschoben wird, aufnehmen;
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Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
alternativen Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements ist,
das in der Erfindung benutzt werden kann und sich auf
einem Substrat befindet, wo es den krummlinigen
kontaktgebenden Teil eines der entsprechenden
Torsionskontakte der Erfindung berührt und
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Fig. 8 eine vergrößerte Teilansicht im Grundriß ist, die die
Verbindung zwischen dem Torsionskontakt und den
Kontaktelementen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung darstellt, wobei hier der Schnitt
entlang
der Linie 8-8 in Fig. 4 verläuft.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie
anderer und weiterer Aufgaben, Vorteile und Möglichkeiten der
Erfindung dienen neben den oben beschriebenen Zeichnungen die
folgende Beschreibung sowie die Ansprüche im Anhang.
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Ein elektrischer Verbinder 10 gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Detail in den Figuren 1 bis
5 zu sehen. In seiner einfachsten Form umfaßt der elektrische
Verbinder 10 ein Unterteil 11 (Figuren 2, 4 und 5), mindestens
einen Torsionskontakt 13 und ein Mittel 15, das den Kontakt
aufnimmt und bewirkt, daß sich der Kontakt aus einer ersten,
verdrehten Lage (Fig. 3) in eine zweite, im wesentlichen nicht
verdrehte Lage (Fig. 1) bewegt. Wie hier beschrieben ist der
elektrische Verbinder 10 so ausgelegt, daß es durch Reibung zu
einer zuverlässigen elektrischen Verbindung zwischen dem
vorgenannten Torsionskontakt und mindestens einem Kontaktelement
17 auf einem Substrat kommt, wenn das Substrat (z.B. eine
gedruckte Leiterplatte) in den Verbinder gesteckt worden ist.
Obwohl die Erfindung in ihrer allgemeinsten Form gemäß
Beschreibung mindestens einen Kontakt 13 umfaßt, wird davon
ausgegangen, daß in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung mehrere dieser Teile verwendet werden, die mit einer
entsprechenden gleichen Anzahl von Elementen 17, welche
Bestandteil der Schaltung auf der eingesteckten Leiterplatte
sind, eine Verbindung eingehen. In Fig. 3 kann die Erfindung
zum Beispiel insgesamt zwölf solcher Kontakte 13 aufnehmen, die
eine wirksame Reibverbindung mit einer gleichen Anzahl von
Kontaktelementen auf dem isolierenden Substrat 19 herstellen.
Aus zeichnerischen Gründen sind in Fig. 3 nur fünf Kontakte 13
dargestellt, mindestens einer davon nur angedeutet. Gemäß der
Lehre dieser Erfindung wird die Verwendung von insgesamt etwa
280 bis etwa 560 solcher Kontakte innerhalb eines einzigen
Verbindergehäuses (wird unten beschrieben) bevorzugt.
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Jeder Kontakt 13 besteht aus einem relativ dünnen metallischen
Material, vorzugsweise Beryllium-Kupfer oder Phosphorbronze. In
einem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel der
Erfindung hat jeder Kontakt eine Dicke (Maß "T" in Fig. 8) von
lediglich etwa 0,25 mm.
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Außerdem ist jeder erfindungsgemäße Torsionskontakt
vorzugsweise mit einer bestimmten Menge Auftragsmaterial, vorzugsweise
Palladium, versehen. Dieser Überzug hat vorzugsweise eine
Dicke, die normalerweise innerhalb des Bereiches von nur etwa
1,5 um bis etwa 20 um liegt. Der vorgenannten Palladiumüberzug
kann zusätzlich noch mit einer zweiten Schicht aus Gold oder
einem ähnlichen Edelmetall überzogen werden. Alternativ kann
als Überzugsmaterial für die Kontakte auch eine Palladium-
Nickel-Legierung verwendet werden.
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Im wesentlichen ist jeder erfindungsgemäße Kontakt 13 in seiner
normalen Betriebslage verdreht angeordnet, wie es in den
Figuren 3, 4 und 5 deutlich dargestellt ist. Daher wird jeder
Kontakt 13 vor dem Einsetzen in das entsprechende Unterteil 11
nach dieser Grundanordnung geformt. Natürlich beinhaltet die
Erfindung eindeutig, daß jeder Kontakt vor dem Einführen des
Substrats in den Verbinder im wesentlichen vom Substrat 19
weggedreht wird (eine Drehbewegung ausführt) und danach in
seine normale, verdrehte Stellung zurückkehren kann, so daß
eine wirksame Verbindung zwischen den Kontakten und den
entsprechenden Elementen 17 der Leiterplatte hergestellt werden
kann. Diese vom Substrat weggerichtete Position, bei der die
Kontakte gespannt sind und keine Verbindung besteht, ist in den
Figuren 1 und 2 dargestellt. Wie bereits erwähnt, können die
erfindungsgemäßen Torsionskontakte in dieser unverdrehten Lage
keine zuverlässige elektrische Verbindung mit den
entsprechenden Kontaktelementen 17 auf dem Substrat 19 herstellen. Werden
die Kontakte jedoch betätigt (wie es in den Figuren 3 bis 5
gezeigt wird), dann nehmen sie ihre ursprüngliche entspannte
Lage ein und gehen einen engen Kontakt mit den entsprechenden
Außenflächen der Kontaktelemente 17 ein.
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Es sei hier angemerkt, daß sich die Erfindung nicht nur auf
eine Kontaktgabe in der ursprünglichen, hier dargestellten
verdrehten Lage der Kontakte beschränkt. Das heißt, der
Geltungsbereich der Erfindung erstreckt sich ebenso auf die
Herstellung einer Verbindung, wenn sich die einzelnen Kontakte 13
wie in Figur 1 gezeigt in gespannter, nicht verdrehter Lage
befinden und eine Kontaktgabe beispielsweise durch Änderung der
Leiterplattenkonfiguration (z.B. in der Weise, daß die
Kontaktelemente 17 im wesentlichen zwischen den entsprechenden
Kontaktpaaren 13 angeordnet sind) oder auf andere Art
herbeigeführt wird. Aus diesem Grund werden weitere Definitionen als
nicht notwendig erachtet. Die Erfindung ist nicht
ausschließlich auf die in den Zeichnungen dargestellte
Kontaktgabe-Konfiguration beschränkt.
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Gemäß Beschreibung ist jeder Kontakt fest im Unterteil 11 der
Erfindung verankert. Vorzugsweise ist Unterteil 11 ein
isoliertes Substrat, das eine Vielzahl von Öffnungen 21 enthält. Die
Öffnungen 21 sind so ausgelegt, daß sie ein Anschlußendstück 23
eines Kontaktes 13 aufnehmen können, und haben - ebenso wie das
entsprechende Endstück 23 - vorzugsweise eine im wesentlichen
rechteckige Form, damit jeder Kontakt sicher aufgenommen werden
kann. Jedes Endstück 23 kann auch von einer weichfedernden Art
sein (z.B. wie ein Nadelöhr), wie sie in der Technik bekannt
ist und daher nicht näher beschrieben werden muß. Außerdem kann
jedes Endstück 23 stattdessen in das isolierende Substrat 11
eingelötet oder genietet werden (zum Beispiel, um eine sichere
elektrische Verbindung zu Schaltungen oder ähnlichen leitenden
Elementen, die sich auf den Schaltungen oder im Substrat
befinden, herzustellen). Unterteil 11 ist vorzugsweise eine
Leiterplatte oder ähnliches mit mindestens einer darauf oder darin
befindlichen Lage einer Schaltung 24, die elektrisch mit den
entsprechenden Kontakten 13 verbunden werden kann. In den
Zeichnungen ist nur ein Teil einer solchen Schaltung
dargestellt. Obwohl alle Kontakte 13 gemäß Beschreibung mit einem
Anschlußendstück 23 versehen sind, bezieht sich die Erfindung
auch auf die Bildung eines vorstehenden Endes (nicht
dargestellt)
o.a., das auf der Unterseite des Substrats
(Unterteils) 11 hervorsteht und mit anderen elektrischen Bauelementen
(z.B. der Verdrahtung) elektrisch verbunden werden kann. Die
hier gezeigte Konfiguration mit Anschlußendstücken 23
beschränkt die Erfindung daher nicht auf diesen Fall. Zur
Erzielung der in dieser Schrift angegebenen eindeutigen Vorteile ist
es jedoch notwendig, daß jeder Kontakt 13 fest im beschriebenen
Unterteil 11 sitzt.
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In den Figuren 1 bis 5 sind die erfindungsgemäßen Kontakte 13
so dargestellt, daß sich zwei parallele Reihen auf einer Seite
des Substrats 19 und eine Reihe auf der gegenüberliegenden
Seite befinden. Die Erfindung beschränkt sich auch hier nicht
auf diese Konfiguration, und andere Anordnungen sind durchaus
möglich. Beispielsweise bezieht sich die Erfindung auch auf die
Verwendung jeweils nur einer Reihe von Kontakten auf den
gegenüberliegenden Seiten des Substrats 19 oder auf die Verwendung
von Doppelreihen solcher Elemente auf beiden Seiten. Bei
Verwendung zweier Kontaktreihen sind die Kontakte der äußeren
Reihe in ihrem gesamten Aufbau (siehe z.B. die Figuren 3 und 4)
insgesamt etwas länger (höher) und so ausgelegt, daß sie die
entsprechenden Kontaktelemente 17 berühren, die sich auf dem
Substrat 19 über den entsprechenden unteren Kontaktelementen 17
befinden, die mit der inneren Reihe der Kontakte 13 in
Verbindung stehen. Mit der hier dargestellten Erfindung läßt sich
somit eine wirksame Verbindung mit mehr als einer Reihe von
Kontaktelementen 17, die sich auf einem Substrat 19 befinden,
herstellen.
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Wie bereits erwähnt, stellen das Substrat 19 und die
entsprechenden Kontaktelemente 17 vorzugsweise ein gedrucktes
Leiterplattenbauteil dar, und zwar dergestalt, daß der elektrische
Verbinder 10 zum Einführen des Leiterplattenbauteils in einer
von zwei Richtungen ausgelegt ist, nämlich zum senkrechten
(Richtung "A" in Fig. 1) oder zum seitlichen Einführen
(Richtung "B", Fig. 1). Ist Substrat 19 eine gedruckte Leiterplatte,
kann eine Vielzahl von Strombahnen 31 zur Herstellung einer
elektrischen Verbindung zwischen den bezeichneten
Kontaktelementen 17 und anderen Bauteilen (z.B. Widerständen,
Kondensatoren usw., nicht dargestellt), die sich ebenfalls auf der Platte
19 befinden, genutzt werden. Bei Verwendung von Mehrlagen-
Leiterplatten können entsprechende Kontaktelemente 17 wiederum
mit den inneren Lagen (nicht dargestellt) der Schaltung, die in
das isolierende Substratmaterial eingebettet sind, verbunden
werden. Die Verbindung der in der Technik bekannten
Leiterplatten mit solchen Lagen erfolgt typischerweise mit Hilfe von
durchkontaktierten Löchern (nicht dargestellt) oder anderen
stromleitenden Mitteln. Bei der hier beschriebenen Erfindung
hat jedes der Kontaktelemente 17 vorzugsweise die dargestellte
zylindrische Form und wird aus einem Metalldraht hergestellt.
Dieser Draht kann einmal aus Berylliumkupfer mit einem
Palladiumüberzug und einem darauf befindlichen zweiten Überzug aus
einem Edelmetall, vorzugsweise Gold, bestehen, zum anderen kann
auch eine Palladium-Nickel-Legierung als Überzugsmaterial
verwendet werden. Hat das Kontaktelement 17 die Form eines
zylindrischen Drahtes, besitzt es vorzugsweise einen
Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 1,0 mm. Auf das
Substrat 19 werden diese Draht-Kontaktelemente 17 vorzugsweise
durch Widerstandsschweißen oder Löten aufgebracht. Im Falle des
Widerstandsschweißens wird jedes Draht-Kontaktelement 17 an
einer geeigneten Stelle an eine entsprechende Kupfer-Strombahn 31
geschweißt. Beim Löten wird die entsprechende Strombahn mit
Lötzinn überzogen und jedes Draht-Kontaktelement 17 während des
Aufheizvorganges (z.B. in der Dampfphase) an die jeweilige
Stelle gehalten.
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Die elektrische Verbindung zwischen den erfindungsgemäßen
Kontakten und den entsprechenden Kontaktelementen 17 erfolgt an
den Kontaktabschnitten 33 am oberen Ende der Kontakte. Jeder
Kontaktabschnitt 33 besteht aus einem krummlinigen Segment 35
(siehe auch Fig. 7 und 8), durch das der Reibkontakt mit den
entsprechenden Draht-Kontaktelementen 17 hergestellt wird, die
auch wiederum eine im wesentlichen krummlinige Kontaktfläche
aufweisen. Außer der im Aufriß (z.B. in den Figuren 4, 5 und 7)
dargestellten krummlinigen Form besitzt auch die
Kontaktvorderkante 35 eines jeden Kontaktabschnittes 33 in der Draufsicht
eine gekrümmte Form (Fig. 8). Diese doppelte Krümmung
gewährleistet einen im wesentlichen punktförmigen Kontakt
zwischen den beiden leitenden Elementen (wie es beispielsweise
in den Figuren 7 und 8 am Buchstaben "P" zu sehen ist).
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die in der
Draufsicht (Fig. 8) dargestellte Krümmung der Kante 35 etwa die
Hälfte der Dicke ("T") des Kontakts. Dies wird in Fig. 8 durch
den Buchstaben "R" dargestellt, dem Radius an diesem Teil des
Kontaktes. Bei einem Kontakt mit einer Dicke "T" von
beispielsweise 0,25 mm würde eine Krümmung bevorzugt, die durch den
Radius von 0,125 mm definiert ist.
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Zusätzlich zu den oben erwähnten Endstücken 23 und
Kontaktabschnitten 33 der Kontakte 13 gehört zu jedem Kontakt auch noch
der beschriebene verdrehte Abschnitt 37, der sich ungefähr in
der Mitte des dünnen Kontaktes befindet. In den Figuren 2 und 4
ist eine einzelne Kontaktreihe zu sehen, die auf der Seite der
Leiterplatte dargestellt ist, die vom Betrachter der Figuren 1
und 3 abgewandt ist. Aus Gründen der Darstellung ist sie in den
Figuren 1 und 3 nicht zu sehen.
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Wie in den Figuren 1 bis 5 zu sehen ist, besteht das Mittel 15,
das die entsprechenden Torsionskontakte aufnimmt und bewirkt,
daß sich diese Kontakte aus ihrer entspannten, verdrehten Lage
(Fig. 3) in eine gespannte, nicht verdrehte Lage (Fig. 1)
bewegen, vorzugsweise aus einem Gleitteil 41 mit einer Vielzahl von
Aussparungen 43, von denen jede zur Aufnahme eines der Kontakte
13 dient. Das Gleitteil 41 ist so konstruiert, daß es sich,
wenn es betätigt wird, senkrecht nach oben oder unten bewegt
und an den Kontakten entlangfährt (jeder Kontakt befindet sich,
wie in dargestellt ist, in einer der entsprechenden
Aussparungen). Während dieser Bewegung des Gleitteils 41 verhindert die
oben beschriebene feste Verankerung Kontakte im Unterteil 11
ein Verstellen. Das Gleitteil 41 besteht vorzugsweise aus einem
Kunststoff oder einem ähnlichen Isoliermaterial, am besten aus
einem glasfaserverstärktem Polymer. Andere Kunststoffe, die für
das Unterteil 11 verwendet werden können, sind Polyetherimid,
Polyphenylen und Flüssigkristall-Polymer.
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Das Gleitteil 41 wird durch ein bewegliches Betätigungsteil 51
betätigt, das, wie in den Zeichnungen ersichtlich ist, für eine
seitliche Bewegung im Verbinder 10 (zum Beispiel in Richtung
"C" in Fig. 3) ausgelegt ist. Die Betätigung erfolgt durch
Zusammenschieben der abgestuften Nockenoberflächen 53 und 55
der Teile 41 bzw. 51. Jedes der Teile 41 und 51 weist
mindestens eine Nockenoberfläche auf, die die hier beschriebene
Betätigung ermöglicht, wobei die Betätigung in zwei im
wesentlichen senkrecht zueinander liegenden Bewegungen dieser Teile
resultiert. Genauer ausgedrückt ist das erfindungsgemäße
Betätigungsteil 51 so konstruiert, daß es sich in bezug auf die
Ausrichtung der Kontakte 13 (und damit zur Ausrichtung des
entsprechenden Substrats 19) seitlich (horizontal) hin und her
(zurück und nach vorn) bewegt. Im Vergleich dazu bewegt sich
Gleitteil 41 erfindungsgemäß senkrecht, d.h. nach oben und nach
unten, und im wesentlichen parallel zu der aufrechten Lage
eines jeden der Kontakte 13. Diese Bewegungsrichtung ist in
Fig. 3 durch den Pfeil "D" dargestellt und läßt sich noch
besser erkennen, wenn man die Position der Teile 41 und 51 in
den Figuren 2 und 4 vergleicht. In Fig. 2 wird das Gleitteil 41
beispielsweise in seiner obersten Stellung gezeigt (es wurde in
Richtung des Pfeils "E" bewegt). Betätigungsteil 51 (das auch
als linearer Nocken bezeichnet werden könnte) besteht
vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Gleitteil 41, d.h. aus
Kunststoff. Das erfindungsgemäße Gleitteil 41 könnte wegen
seiner Wirkung in bezug auf das Betätigungsteil 51 ebenfalls
als Nocken bezeichnet werden.
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Vor allem sei hier erwähnt, daß durch die Erfindung ein
einzigartiges Mittel zur Verfügung gestellt wird, durch das ein
Bauteil über eine Vielzahl von federartigen Metallkontakten
gleitet und diese auf eine solche Weise in eine Drehbewegung
versetzt, daß sich jeder Kontakt sicher an ein entsprechendes
Kontaktelement preßt und eine sichere Reibverbindung mit diesem
Element eingeht. Gemäß der Lehre dieser Erfindung ist damit
eine Auslenkung der Kontakte möglich, ohne daß das
entsprechende Betätigungsteil oder das entsprechende Gleitteil, das die
Drehbewegung verursacht, beschädigt wird. Im Hinblick auf die
Erfindung wird dies als besonders wichtig angesehen, da hier
wesentlich von den äußeren Formen der Kontaktgabe (Nocken)
abgewichen wird, die üblicherweise in der Technik zur Biegung
oder einer ähnlichen torsionslosen Auslenkung solcher Kontakte
verwendet werden. Die Erfindung wird auch durch die Tatsache,
daß sie die bei früheren Systemen auftretende Kartenbewegung
und/oder Baugruppendurchbiegung so gut wie ausschließt, als
besonders bedeutsam angesehen. Durch die Verwendung von
Kartenanschlägen werden außerdem die früher notwendigen komplizierten
Halte- und Spannvorrichtungen überflüssig. Die beschriebene
Erfindung ermöglicht daher eine kompaktere Konstruktion, die
dennoch eine relativ einfache Bedienung gewährleistet.
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In Fig. 5 hat der Verbinder 10 eine Abdeckung 61 mit einer
oberen Öffnung 63, durch die das Substrat 19 eingeführt werden
kann (entweder senkrecht oder waagerecht; siehe Fig. 1). Die
Abdeckung 61 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff oder
einem ähnlichen Material wie die Teile 41 und 51 und ist
vorzugsweise so auf dem Unterteil 11 angeordnet, daß die
erfindungsgemäßen Kontakte, das Betätigungsteil und die Gleitteile
darin Platz finden.Die Abdeckung 61 und das Unterteil 11 bilden
somit ein Gehäuse für diese Komponenten und nehmen auch das
Substrat 19 auf, wenn dessen Positionierung gewünscht wird. Wie
schon oben erwähnt, nehmen die entsprechenden Kontakte während
der Positionierung eine nicht-verdrehte Lage ein und geben
keinen Kontakt (siehe z.B. Figuren 1 und 2); beim Einführen des
Substrats 19 in die Öffnung 63 bis zum Anschlag werden sie dann
durch Verschieben der beschriebenen Nockenteile betätigt und
nehmen ihre normale, verdrehte Stellung ein (Figuren 3 und 4).
Obwohl die Abdeckung 61 und das Unterteil 11 in Fig. 5 als zwei
Bauteile dargestellt sind, schließt die Erfindung
selbstverständlich
ein, daß sie auch in Form eines einzigen Bauteils
verwendet werden können. Es ist auch möglich, daß Unterteil 11
den Sockel eines solchen einzelnen Bauteils bildet und keine
Schaltung oder dergleichen enthält. In diesem Fall könnten die
Kontakte 13 mit den obengenannten externen Mitteln (z.B. der
Verdrahtung) verbunden werden.
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Wie in den Figuren 2, 4 und 5 eindeutig dargestellt, besitzt
das Betätigungsteil 51 der Erfindung eine Vielzahl relativ
großer Öffnungen 71, die zur Aufnahme eines der unteren Teile
der Kontakte 13 dienen. Damit wird eine Bewegung des
Betätigungsteiles 51 ermöglicht, ohne daß die Kontakte mitgenommen
und eventuell verformt (z.B. verbogen) werden. Alternativ
könnte für jede Kontaktreihe ein einzelnes Langloch oder ein
Kanal vorgesehen werden, wodurch sichergestellt wird, daß die
Kontakte nicht durch das Betätigungsteil 51 mitgenommen werden.
Für die äußere Kontaktreihe (durch den gestrichelten Kontakt
dargestellt) sind die Öffnungen 71 und die entsprechenden
Aussparungen 43 in Fig. 5 nicht gezeigt. Sie sind jedoch in den
Figuren 2 und 4 zu sehen.
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Wie in den Figuren 1 und 3 zu sehen ist, verfügt der Verbinder
10 weiterhin über ein Anschlag 81, der auf dem sich senkrecht
bewegenden Gleitteil 41 angeordnet ist und das Substrat 19 beim
Einführen in das erfindungsgemäße Gehäuse in die richtige Lage
bringt. Der Anschlag 81 besteht, wie dargestellt, aus einem
aufrecht stehenden, im wesentlichen flachen Teil 83, das die
Vorderkante 85 des Substrats 19 sicher in der richtigen Lage
hält, damit die Verbindung zwischen den entsprechenden
Torsionskontakten 13 und den Kontaktelementen 17 gewährleistet
ist. Das Substrat 19 wird vorzugsweise innerhalb des
Erfindungsgegenstandes durch ein geeignetes Mittel, zum Beispiel
durch eine Klemme 87 (Fig. 6), festgehalten. Bei der in Fig. 6
dargestellten Baugruppe ist für jeden der zwei gegenüberliegend
angeordneten elektrischen Verbindern 10, die beide so ausgelegt
sind, daß die gegenüberliegenden Kanten des Substrats 19 in sie
eingeschoben werden können (Richtung "I"), ein Anschlag 81
vorhanden. Damit ist sowohl am oberen als auch am unteren Ende
des Substrats (z.B. zwischen den Kontakten des Verbinders 10
und den entsprechenden Kontakten und dazugehörigen Schaltungen
auf dem Substrat am betreffenden Ende) eine wirksame
elektrische Verbindung gewährleistet.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Baugruppe besitzt das Substrat
19 einen Arretierungsschlitz 89, der sicherstellt, daß nur eine
Vorderkante 91 des Substrats über die Nase 93, die Teil der
Rahmenbaugruppe 95 ist, geschoben werden kann. Die
Rahmenbaugruppe 95 ist so konstruiert, daß sie zwei der hier
beschriebenen Verbinder aufnimmt, und kann mit einem Kartenrahmen
ausgestattet sein, wie er in Informationsverarbeitungsgeräten
(Computern) verwendet wird. Wie ebenfalls in Fig. 6 dargestellt,
dient die oben beschriebene Klemme 87 der Arretierung des
Substrats in seiner Endlage im Rahmen. Außer den in Fig. 6
gezeigten Verbinderbaugruppen können auch andere verwendet
werden, zum Beispiel derart, daß eine Vielzahl von
Leiterplatten in der Rahmenbaugruppe 95 nebeneinander angeordnet werden.
Es liegt auch im Geltungsbereich der Erfindung, daß entweder
statt des oberen oder des unteren Verbinders der in Fig. 6
dargestellten Paarung ein Verbinder verwendet wird, der nicht
durch Torsion betätigt wird. Beispielsweise wird der obere
Verbinder nicht durch Torsion betätigt, sondern ist so
ausgelegt, daß er lediglich den oberen Teil des Substrats in der
erforderlichen Lage hält. Auch andere Kombinationen sind
natürlich im Rahmen der Technik möglich und brauchen nicht näher
erläutert zu werden.
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In Fig. 7 wird ein Kontaktelement 17 dargestellt, das einem
alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht. Das
Kontaktelement 17 kann aus einer geätzten Kupferschicht 101 auf
der dargestellten Oberfläche des isolierenden Substrats 19
bestehen, auf die eine bestimmte Menge eines leitenden Materials
103, z.B. Nickel, aufgetragen wird. Dieser im wesentlichen
runde Metallüberzug kann dann mit einer dünnen Schicht 105
Edelmetall, z.B. Gold, überzogen werden. Dieser Aufbau, der
etwa dem für die zylindrischen Drähte ähnelt, aus denen die
Kontaktelemente 17 bestehen, ist somit sehr geeignet zur
Herstellung einer Verbindung mit dem krummlinigen Kantensegment
der entsprechenden Kontakte 13, das aus dem weiter vorn
erwähnten Berylliumkupfer oder aus Phosphorbronze mit einem dünnen
Metallüberzug (z.B. Palladium) 107 besteht. Wie ebenfalls schon
erwähnt, kann das Material 107 noch mit einer dünnen Schicht
Gold (nicht dargestellt) überzogen werden.
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Es wurde ein elektrischer Verbinder beschrieben und
zeichnerisch dargestellt, der zur Herstellung einer durch Drehung
ermöglichten, festen Reibverbindung mit einem entsprechenden
Kontaktelement, das sich auf einem im Verbinder befindlichen
isolierenden Substrat befindet, das wiederum in einer von zwei
Richtungen eingeführt werden kann, mindestens einen
Torsionskontakt aufweist. Wegen seines einzigartigen verdrehten Aufbaus
und der daraus resultierenden Drehbewegung kann jeder hier
beschriebene Kontakt am Punkt der Kontaktgabe eine Kontaktkraft
von etwa 1.24 GPa (180 000 PSI) bis etwa 1,52 GPa (220 000 PSI)
aufbringen; diese Kraft liegt beträchtlich höher als die,
welche durch konventionelle, weiter vorn beschriebene
Kontaktkonstruktionen erzielt werden kann. Diese Kraft gewährleistet
einen effektiven Reibverbindung zwischen den zwei
kontaktgebenden Teilen und gibt damit die Sicherheit, daß unerwünschte
Teilchen und andere Verschmutzungen, die in den hier
beschriebenen Verbindertyp eindringen und dessen Funktion
beeinträchtigen können, entfernt werden. Auf diese Weise wird die hier
beschriebene Kontaktgabe zwischen der Schaltung auf dem
Substrat (innerhalb des Gehäuses) und anderen leitenden Elementen
(z.B. einer Schaltung), die zu dem Unterteil gehören, in dem
die erfindungsgemäßen Kontakte sicher befestigt sind, erzielt.
Der hier beschriebene Verbinder funktioniert auf eine relativ
einfache Weise und kann, wie beschrieben, relativ kostengünstig
und mit vielen bekannten Materialien hergestellt werden.