DE69027500T2 - Contact element for edge connectors - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Randverbinder, der den Rand einer Tochterplatte aufnimmt, auf der z.B. ein Speichermodul angebracht ist, und der zum elektrischen Verbinden des Speichermoduls mit Schaltungen auf einer Mutterplatte verwendet wird, an der der Verbinder angebracht ist.The present invention relates to an edge connector that receives the edge of a daughter board on which, for example, a memory module is mounted and that is used to electrically connect the memory module to circuits on a mother board on which the connector is mounted.
Bisher sind bereits viele verschiedene elektrische Kontaktelemente für Randverbinder verwendet worden. Es gibt jedoch keine Vorschläge für elektrische Kontaktelemente für Randverbinder, die vielseitig genug sind, um den großen Schwankungen bei der Dicke der Tochterplatten Rechnung zu tragen.To date, many different electrical contact elements have been used for edge connectors. However, there are no proposals for electrical contact elements for edge connectors that are versatile enough to accommodate the wide variations in daughter board thickness.
Die US-Normen für die Dicken von Tochterplatten betragen 1,27 + 0,1/- 0,08 (mm), und die japanischen Normen betragen 1,2 + 0,15/- 0,12 (mm). Ein elektrischer Kontakt, der Unterschiede in der Dicke von ca. 0,3 mm bewältigen könnte, müßte diesen beiden Sätzen von Normen entsprechen. Bisher waren herkömmliche elektrische Kontaktelemente jedoch nicht in der Lage, diesen Unterschied bei der Dicke in zufriedenstellender Weise zu bewältigen.The US standards for daughter board thicknesses are 1.27 + 0.1/- 0.08 (mm) and the Japanese standards are 1.2 + 0.15/- 0.12 (mm). An electrical contact that could handle thickness differences of about 0.3 mm would have to comply with these two sets of standards. However, to date, conventional electrical contact elements have not been able to handle this thickness difference satisfactorily.
Ein Beispiel für diese Art von Verbinder ist das elektrische Kontaktelement, das für den Niedrigeinführ- Eingangsverbinder verwendet wird, wie er in dem US- Patent Nr. 4 737 120 beschrieben ist. Bei diesem Verbinder wurde der Rand der Tochterplatte von zwei elektrischen Kontaktflächen eingeklemmt, die einander zu gewandt waren. Es war jedoch praktisch kein Freiraum für eine Verformung einer der elektrischen Kontaktflächen vorhanden. Der Kontaktteil des anderen elektrischen Kontaktteils, der mit dem Fußteil (welcher verformt wurde) in Kontakt trat, befand sich in der Nähe, so daß keine nennenswerte, federnd nachgiebige Verformung möglich war. Wenn eine nennenswerte Verformung vorlag, gab es Probleme dahingehend, daß der Basisteil einer plastischen Verformung unterzogen wurde oder beschädigt war, so daß sich die großen Schwankungen bei der Dicke der Tochterplatte nicht bewältigen ließen.An example of this type of connector is the electrical contact element used for the low insertion input connector described in U.S. Patent No. 4,737,120. In this connector, the edge of the daughter board was clamped between two electrical contact surfaces facing each other. However, there was virtually no clearance for deformation of one of the electrical contact surfaces. The contact part of the other electrical contact part that came into contact with the base part (which was deformed) was located nearby, so that no significant resilient deformation was possible. If there was significant deformation, there were problems in that the base part was subjected to plastic deformation or was damaged, so that the large variations in the thickness of the daughter board could not be handled.
Das elektrische Kontaktelement, das bei dem in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 60-230378 und in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63- 193473 offenbarten Verbinder verwendet wird, beinhaltet einen Stützteil zwischen (a) dem C-förmigen Kontaktelement, das den Rand der Tochterplatte aufnimmt und (b) dem Basisteil, der das kurz ausgebildetete C- förmige Kontaktelement trägt. Als Ergebnis hiervon besteht die Wahrscheinlichkeit, das sich Belastungen auf den Stützteil konzentrieren und eine plastische Verformung stattfindet. Die elastische Verformung des elektrischen Kontaktelements bedient sich nur des C- förmigen Kontaktelements, so daß (a) Begrenzungen hinsichtlich des Ausmaßes der plastischen Verformung vorhanden sind und (b) das elektrische Kontaktelement die großen Schwankungen bei der Dicke der Tochterplatte nicht bewältigen kann.The electrical contact element used in the connector disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-230378 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-193473 includes a support portion between (a) the C-shaped contact element that receives the edge of the daughter board and (b) the base portion that supports the short C-shaped contact element. As a result, stress is likely to concentrate on the support portion and plastic deformation occurs. The elastic deformation of the electrical contact element uses only the C-shaped contact element, so that (a) there are limitations on the amount of plastic deformation and (b) the electrical contact element cannot cope with the large variations in the thickness of the daughter board.
Als nächstes offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-193473 ein elektrisches Kontaktelement für einen Verbinder, das mit der Oberfläche der Mutterplatte verlötet ist, an dem der Randverbinder angebracht ist (dabei handelt es sich um den Verbinder des Typs mit "Oberflächenmontage", der im folgenden auch als "SMT"-Typ oder "surface mounting type" bezeichnet wird). Bei diesem Verbinder ist die Bodenfläche des Basisteils des elektrischen Kontaktelements direkt mit der Mutterplatte verlötet. Dabei gibt es jedoch Probleme, wenn Temperaturschwankungen vorhanden sind. Es besteht die Möglichkeit, daß Temperaturrisse in dem verlöteten Teil auftreten, der zwischen der Mutterplatte und dem Basisteil des elektrischen Kontaktteils angeordnet ist, wobei diese entweder durch einen Unterschied beim Wärmeausdehnungskoeffizienten des elektrischen Elements und der Mutterplatte verursacht werden oder durch die Tatsache bedingt sind, daß die externe Kraft bei der Anbringung der Mutterplatte an dem Verbinder direkt auf den Basisteil des elektrischen Kontaktelements aufgebracht wird und dadurch die Verbindung zerstört wird.Next, Japanese Patent Laid-Open No. 63-193473 discloses an electrical contact element for a connector which is soldered to the surface of the mother board to which the edge connector (this is the "surface mounting type" connector, hereinafter also referred to as "SMT" type or "surface mounting type"). In this connector, the bottom surface of the base part of the electrical contact element is directly soldered to the mother board. However, there are problems when there is temperature variation. There is a possibility that temperature cracks may occur in the soldered part located between the mother board and the base part of the electrical contact element, which may be caused either by a difference in the thermal expansion coefficient of the electrical element and the mother board or by the fact that the external force is directly applied to the base part of the electrical contact element when the mother board is attached to the connector, thereby destroying the connection.
Das Dokument EP-A2-0 407 864 der älteren europäischen Anmeldung 90 112 700.1 offenbart einen Randverbinder zum Aufnehmen eines Rands einer Schaltungsplatte. Die in dem Gehäuse des Verbinders positionierten Kontakte beinhalten einen federnd nachgiebigen aufrechten Abschnitt mit einer Spitze, die einen ersten Kontaktpunkt definiert, sowie einen C-förmigen Abschnitt mit einer Spitze, die einen zweiten Kontaktpunkt definiert, wobei die Schaltungsplatte zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktpunkt aufgenommen wird. Die Schaltungsplatte wird in einer ersten winkelmäßigen Position aufgenommen und dann in eine zweite winkelmäßige Position verschwenkt.Document EP-A2-0 407 864 of the prior European application 90 112 700.1 discloses an edge connector for receiving an edge of a circuit board. The contacts positioned in the housing of the connector include a resilient upright portion having a tip defining a first contact point and a C-shaped portion having a tip defining a second contact point, the circuit board being received between the first and second contact points. The circuit board is received in a first angular position and then pivoted to a second angular position.
Aus dem Dokument US-A-3 732 531 ist ein elektrischer Verbinder bekannt geworden. Die Kontakte besitzen ein C- oder U-förmiges äußeres Kontaktelement und ein U- förmiges inneres Kontaktelement. Ein Rand einer Schaltungsplatte wird einfach von oben nach unten in eine Öffnung geschoben, anstatt daß nach dem Einführen eine Rotationsbewegung erfolgt.An electrical connector is known from document US-A-3 732 531. The contacts have a C- or U-shaped outer contact element and a U-shaped inner contact element. An edge of a circuit board is simply pushed from top to bottom into an opening, instead of a rotational movement occurring after insertion.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Berücksichtigung der vorstehend genannten Probleme sowie in der Schaffung eines elektrischen Kontaktelements für Randverbinder, die die großen Schwankungen bei der Dicke der Tochterplatte durch eine Steigerung des Ausmaßes der federnd nachgiebigen Verformung bewältigen können.It is therefore an object of the present invention to address the above-mentioned problems and to provide an electrical contact element for edge connectors that can cope with the large variations in daughter board thickness by increasing the amount of resilient deformation.
Erreicht wird dieses Ziel gemäß der Erfindung durch einen elektrischen Randverbinder gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.This object is achieved according to the invention by an electrical edge connector according to the features of independent claim 1.
Die Unteransprüche 2 und 3 zeigen vorteilhafte, nichttriviale Verbesserungen des Gegenstands des Anspruchs 1. Das elektrische Kontaktelement für Randverbinder besitzt eine C-förmige erste Kontakteinrichtung, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, die sich von beiden Enden des Basisteils nach oben erstrecken, der an dem Bodenteil des Hohlraums des Gehäuses angebracht ist; eine C-förmige zweite Kontakteinrichtung, die mit dem vorderen Ende des elastischen oder federnd nachgiebigen Halterungsteils gekoppelt ist und sich von der Seite des vorgenannten Basisteils der ersten Kontakteinrichtung in einem spitzen Winkel zu dem vorgenannten Basisteil wegerstreckt, sowie eine Verbindungseinrichtung, die von dem vorgenannten Basisteil der vorgenannten ersten Kontakteinrichtung auf die Bodenwand des vorgenannten Gehäuses ragt und eine Verbindung mit der Mutterplatte herstellt. Das Kontaktelement verwendet dabei eine der vorgenannten ersten und zweiten Kontakteinrichtungen oder beide Kontakteinrichtungen für einen Kontakt mit der Tochterplatte.Subclaims 2 and 3 show advantageous, non-trivial improvements of the subject matter of claim 1. The electrical contact element for edge connectors has a C-shaped first contact device comprising a first part and a second part extending upwards from both ends of the base part attached to the bottom part of the cavity of the housing; a C-shaped second contact device coupled to the front end of the elastic or resilient support part and extending from the side of the aforementioned base part of the first contact device at an acute angle to the aforementioned base part, and a connecting device extending from the aforementioned base part of the aforementioned first contact device projects onto the bottom wall of the aforementioned housing and establishes a connection with the mother board. The contact element uses one of the aforementioned first and second contact devices or both contact devices for contact with the daughter board.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:The invention will now be described with reference to the following drawings, in which:
Figur 1 eine von der Seite gesehene Querschnittsansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;Figure 1 is a side cross-sectional view of the first embodiment of the invention;
Figur 2 eine von der Seite gesehene Querschnittsansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.Figure 2 is a side cross-sectional view of the second embodiment of the invention.
Figur 1 gibt einen Überblick über das elektrische Kontaktelement und das Gehäuse gemäß der Erfindung. Das elektrische Kontaktelement 2 wird von oben her an der Stelle des Pfeiles P in das Gehäuse 4 gedrückt und in das Gehäuse 4 hineingezwängt und an dem Bodenteil eines Hohlraums 5 des Gehäuses 4 festgehalten, wenn ein konvexer Teil 2a (der an der Außenseite beider Seitenflächen des elektrischen Kontaktpunkts 2 ausgebildet ist) in der Wand 4a des Gehäuses 4 verriegelt wird.Figure 1 gives an overview of the electrical contact element and the housing according to the invention. The electrical contact element 2 is pressed into the housing 4 from above at the location of the arrow P and is forced into the housing 4 and held at the bottom part of a cavity 5 of the housing 4 when a convex part 2a (formed on the outside of both side surfaces of the electrical contact point 2) is locked in the wall 4a of the housing 4.
Das elektrische Kontaktelement 2 ist gebildet aus (a) einer C-förmigen ersten Verbindungseinrichtung, die eine zweite Stützsäule (zweiter Teil) aufweist, deren vorderes Ende sich zuerst von der ersten Stützsäule 12 (erstes Teil) nach oben erstreckt, die sich eigentlich von einem Ende eines Basisteils 11 nach oben erstreckt, und sich dann in das elektrische Kontaktelement hineinerstreckt; (b) aus einem federnd nachgiebigen Stützteil 20, das sich in einer direkten Linie von in der Nähe des Basisteils der vorstehend genannten zweiten Säule 14 in einem scharfen Winkel zu dem Basisteil 11 wegerstreckt; und (c) aus einer zweiten Kontakteinrichtung 30, die sich von dem vorderen Ende des Teils 20 zuerst zu dem vorderen Ende der vorstehend genannten zweiten Stützsäule 14 erstreckt, dann U-förmig gebogen ist und danach entlang der Innenseite des vorstehend genannten Teils 20 und der zweiten Stützsäule 14 in eine C-förmige Gestalt gekrümmt ist.The electrical contact element 2 is formed of (a) a C-shaped first connecting device which has a second support column (second part) whose front end extends first upwards from the first support column 12 (first part), which actually extending upwardly from one end of a base part 11 and then extending into the electrical contact element; (b) a resilient support part 20 extending in a direct line from near the base part of the above-mentioned second column 14 at a sharp angle to the base part 11; and (c) a second contact device 30 extending from the front end of the part 20 first to the front end of the above-mentioned second support column 14, then being bent into a U-shape and thereafter being curved along the inside of the above-mentioned part 20 and the second support column 14 into a C-shape.
Das vordere Ende 20a des vorgenannten Teils 20 ist der vorgenannten zweiten Stützsäule 14 zugewandt angeordnet und bildet den ersten Kontakt. Das vordere Ende 30a der vorgenannten zweiten Kontakteinrichtung 30 ist dem vorgenannten ersten Kontakt 20a zugewandt und bildet den zweiten Kontakt. Die Innenseite 14a des vorderen Endes der vorgenannten zweiten Stützsäule 14 ist dem vorgenannten ersten Kontakt 20a zugewandt und bildet eine Erhebung, die als Reservekontakt dient.The front end 20a of the aforementioned part 20 is arranged facing the aforementioned second support column 14 and forms the first contact. The front end 30a of the aforementioned second contact device 30 faces the aforementioned first contact 20a and forms the second contact. The inner side 14a of the front end of the aforementioned second support column 14 faces the aforementioned first contact 20a and forms a protrusion that serves as a reserve contact.
Eine Tochterplatte 6 wird zwischen dem vorgenannten ersten Kontakt 20a und dem zweiten Kontakt 30a eingeführt. Diese werden mit der Tochterplatte 6 verbunden, indem man eine Rotationsbewegung in der durch den Pfeil Q dargestellten Richtung ausführt. Wenn das Flachmaterial der vorgenannten Tochterplatte 6 dünn ist, werden die Oberflächen des ersten Kontakts 20a und des zweiten Kontakts 30a sowie des Reservekontakts 14a innerhalb von dem vorderen Ende der vorgenannten zweiten Stützsäule 14 mit der Oberfläche der Tochterplatte 6 verbunden. Der Reservekontakt 14a dient als Einrichtung gegen Überbeanspruchung, die das Ausmaß der Verformung reguliert, so daß die vorstehend genannte zweite Kontakteinrichtung 30 insbesondere bei Einführen einer Tochterplatte aus dickem Flachmaterial nicht übermäßig verformt wird.A daughter plate 6 is inserted between the aforementioned first contact 20a and the second contact 30a. These are connected to the daughter plate 6 by performing a rotational movement in the direction shown by the arrow Q. When the sheet material of the aforementioned daughter plate 6 is thin, the surfaces of the first contact 20a and the second contact 30a as well as the reserve contact 14a are inside the front end of the aforementioned second support column 14 is connected to the surface of the daughter board 6. The reserve contact 14a serves as an anti-overstress device which regulates the extent of deformation so that the above-mentioned second contact device 30 is not excessively deformed, in particular when inserting a daughter board made of thick sheet material.
Der Teil 20a erstreckt sich in einem spitzen Winkel zu dem Basisteil 11. Die Länge des Teils 20 ist groß, so daß das Ausmaß der potentiellen elastischen Verformung zunimmt. Außerdem besitzt das elektrische Kontaktelement ein niedriges Profil, so daß auch der Verbinder ein niedriges Profil aufweisen kann.The part 20a extends at an acute angle to the base part 11. The length of the part 20 is large so that the amount of potential elastic deformation increases. In addition, the electrical contact element has a low profile so that the connector can also have a low profile.
Das elektrische Kontaktelement 2 ist mit einer Gleitfläche 14b ausgestattet, die in Richtung auf einen Teil der vorstehend genannten zweiten Stützsäule 14 geneigt ist und dem vorderen Ende 30a der vorgenannten zweiten Kontakteinrichtung 30 gegenüberliegt. Wenn diese Gleitfläche 14b beim Anbringen der vorgenannten zweiten Kontakteinrichtung an der Tochterplatte 6 verformt wird, tritt sie mit der vorgenannten Außenfläche 30b in Kontakt und bewirkt ein Verschieben des vorderen Endes 30a der zweiten Kontakteinrichtung 30 entlang der Oberfläche 6a der Tochterplatte 6.The electrical contact element 2 is provided with a sliding surface 14b which is inclined towards a part of the above-mentioned second support column 14 and faces the front end 30a of the above-mentioned second contact device 30. When this sliding surface 14b is deformed when the above-mentioned second contact device is attached to the daughter board 6, it comes into contact with the above-mentioned outer surface 30b and causes the front end 30a of the second contact device 30 to slide along the surface 6a of the daughter board 6.
Die Tochterplatte 6 wird zwischen dem vorgenannten ersten Kontakt 20a und dem zweiten Kontakt 30a des elektrischen Kontaktelements 2 eingeführt. Die C-förmige zweite Kontakteinrichtung 30 und der Teil 20a werden elastisch verformt, wenn die Tochterplatte in die durch 6' angedeutete Position verschwenkt wird. Das Ausmaß der Verformung und die dabei auftretende Belastung werden auf die vorgenannte zweite Kontakteinrichtung 30 und auf den nach oben ansteigenden Teil verteilt, so daß (a) das Ausmaß der federnd nachgiebigen Verformung gesteigert werden kann; (b) eine Handhabung der großen Schwankungen bei der Flachmaterialdicke der Tochterplatte 6 möglich ist; und (c) ein elektrischer Kontaktpunkt realisiert werden kann, der zuverlässige elektrische Kontakteigenschaften aufweist und einen guten Kontakt mit beiden Seiten der Tochterplatte 6 mit hohem Kontaktdruck herstellt.The daughter plate 6 is inserted between the aforementioned first contact 20a and the second contact 30a of the electrical contact element 2. The C-shaped second contact device 30 and the part 20a are elastically deformed when the daughter plate is pivoted into the position indicated by 6'. The extent of the deformation and the resulting Stress is distributed between the aforementioned second contact means 30 and the upwardly rising portion, so that (a) the amount of resilient deformation can be increased; (b) the large variations in the sheet thickness of the daughter board 6 can be handled; and (c) an electrical contact point can be realized which has reliable electrical contact properties and makes good contact with both sides of the daughter board 6 with high contact pressure.
Der vorgenannte Reservekontakt 14a wirkt als Einrichtung gegen Überbelastung für die vorgenannte zweite Kontakteinrichtung 30. Er verhindert eine plastische Verformung in einem extremen Ausmaß durch Steuern des Verformungsausmaßes der zweiten Kontakteinrichtung 30. Das Ende 30b der zweiten Kontakteinrichtung 30 tritt mit der Gleitfläche 14b in Kontakt und führt eine Gleitbewegung entlang der Oberfläche 6a der Tochterplatte 6 aus. Dies ermöglicht ein problemloses Anbringen der Tochterplatte 6 selbst dann, wenn Kratzer und andere Oberflächenunregelmäßigkeiten auf der Oberfläche 6a der Tochterplatte 6 vorhanden sind, und es verhindert eine übermäßige Verformung sowie eine plastische Verformung der vorgenannten zweiten Kontakteinrichtung 30.The aforementioned reserve contact 14a acts as an anti-overload device for the aforementioned second contact device 30. It prevents plastic deformation to an extreme extent by controlling the deformation amount of the second contact device 30. The end 30b of the second contact device 30 comes into contact with the sliding surface 14b and performs a sliding movement along the surface 6a of the daughter board 6. This enables smooth attachment of the daughter board 6 even when scratches and other surface irregularities are present on the surface 6a of the daughter board 6, and prevents excessive deformation and plastic deformation of the aforementioned second contact device 30.
Erhebungen (nicht gezeigt) befinden sich an der Innenfläche 12a der ersten Stützsäule 12 oder an einer Ebene 20b des vorderen Endes des ansteigenden Teils 20a. Diese gelangen miteinander in Kontakt und werden als Einrichtungen gegen übermäßige Belastung verwendet, um eine übermäßige Verformung des vorgenannten ansteigenden Teils zu verhindern.Protrusions (not shown) are provided on the inner surface 12a of the first support column 12 or on a plane 20b of the front end of the rising part 20a. These come into contact with each other and are used as anti-excessive load means to prevent excessive deformation of the aforementioned rising part.
Das Bezugszeichen 16 in Figur 1 bezeichnet den Zinkenteil des elektrischen Elements 2, der mit der Mutterplatte 8 verlötet ist. Die Zeichnung zeigt ferner einen Zinkenteil 17 (der in bezug auf den Zinkenteil 16 versetzt angeordnet ist) an dem elektrischen Kontaktelement (nicht gezeigt), das dem elektrischen Kontaktelement 2 benachbart ist.The reference numeral 16 in Figure 1 designates the prong part of the electrical element 2 which is soldered to the mother board 8. The drawing also shows a prong part 17 (which is arranged offset with respect to the prong part 16) on the electrical contact element (not shown) which is adjacent to the electrical contact element 2.
Figur 2 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel. Es zeigt eine Tochterplatte 106, die zwischen einem ersten Kontakt 120a und einem zweiten Kontakt 130a eingeklemmt ist und schließlich in einer Position 106' eingepaßt wird, in der sie parallel zu der Bodenfläche des Gehäuses ist. Da das elektrische Kontaktelement 120 genau wie das Element 2 konfiguriert ist, mit der Ausnahme, daß sich der ansteigende Teil 120 von dem Fußteil (in der Nähe des Basisteils) der zweiten Stützsäule 114 wegerstreckt, so daß er parallel zu dem Basisteil 111 ist, erfolgt keine ausführliche Beschreibung seiner Arbeitsweise, da dies aus der Zeichnung erkennbar ist.Figure 2 illustrates a second embodiment. It shows a daughter board 106 clamped between a first contact 120a and a second contact 130a and finally fitted in a position 106' in which it is parallel to the bottom surface of the housing. Since the electrical contact element 120 is configured exactly like element 2, except that the rising part 120 extends from the foot part (near the base part) of the second support column 114 so that it is parallel to the base part 111, no detailed description of its operation will be given as this is apparent from the drawing.
Die für die Kontakte sowie die weiteren Teile in Verbindung mit dem Element 2 verwendeten Bezugszeichen entsprechen in Figur 2 denselben Teilen.The reference numerals used for the contacts and the other parts in connection with element 2 correspond to the same parts in Figure 2.
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