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Diese Erfindung bezieht sich auf die Halterung von Kontakten in den Gehäusen von
elektrischen Verbindern und insbesondere auf die Halterung von Kontakten mit sehr dichtem
Mittellinienabstand in dem Gehäuse eines elektrischen Verbinders, wobei asymmetrische
Halterungsmerkmale des Kontakts verwendet werden, die mit der Struktur des Gehäuses
zusammenwirken.
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Da die Verminderung der Größe von elektronischen Vorrichtungen fortgeschritten ist, werden
mehr Kontakte in immer kleineren Verbindern untergebracht, um weniger Raum zu
verbrauchen. Da die Dichte der Kontakte in den Verbindern ansteigt, hat der Mittellinienabstand
zwischen den Kontakten abgenommen. Aufgrund der höheren Dichte der enger beabstandeten
Kontakte muß mehr Aufmerksamkeit als in der Vergangenheit auf die ausreichende Wirkung
von dielektrischen Materialien gelegt werden, ob es sich um Kunststoff oder Luft handelt, die
die am nächsten beieinander liegenden Teile benachbarter Kontakte voneinander trennen, um
sicherzustellen, daß die Kontakte Spannungsniveaus widerstehen können, die ausreichend
sind, den Verbinder für die praktische Verwendung geeignet zu machen.
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Kontakte oder Anschlüsse werden in Kontaktaufnahmekanäle oder -durchgänge während des
Zusammenfügens eines Verbinders eingedrückt oder eingestoßen. Die Kontakte werden an
einer gewünschten Stelle in dem Kanal oder in dem Durchgang während der Herstellung
positioniert und verbleiben während der Verwendung des Verbinders in dieser Position.
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Merkmale des Kontakts befestigen typischerweise den Kontakt in dem Durchgang oder in
dem Kanal, wie beispielsweise eine Spitze, wie sie in den US-Patenten 3 414 871 und 4 726
792 offenbart ist. Wenn der Kontakt in einem Durchgang oder in einem Kanal durch Festsitz
befestigt ist, pflügen oder schneiden Widerhaken-Merkmale des Kontakts durch den
Kunststoff des dielektrischen Gehäuses in einem Festsitz und befestigen den Kontakt in einem
Durchgang oder Kanal.
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Typischerweise sind die Widerhaken-Merkmale symmetrisch um die Mittellinienachse des
Kontakts herum beabstandet, und wenn mehrfache Widerhaken-Merkmale vorhanden sind, um
die Halterung zu verbessern, sind sie symmetrisch quer über den Kontakt und axial längs des
Kontakts beabstandet. Die US-Patente 4 775 336 und 4 808 125 offenbaren typische
Kontakthalterungsmerkmale dieser Art.
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Einige symmetrische Widerhaken-Halterungssysteme mit verminderter Größe waren deswegen
problematisch, weil die Widerhaken an entgegengesetzten Seiten einer Rippe von
dielektrischem Material, die benachbarte Kontaktaufnahmekanäle eines dielektrischen
Verbindergehäuses voneinander trennt, das dielektrische Material, das die Rippe bildet, so beansprucht
haben, daß das dielektrische Material versagt hat. Manchmal ist der Ausfall hörbar. Dieser
Ausfall schafft einen Riß in dem dielektrischen Material, das sonst die Widerhaken
benachbarter Kontakte voneinander trennen würde, wodurch das dielektrische Material, das die
Widerhaken voneinander trennt, von dem Kunststoff des Gehäusematerials zu Luft verändert
wird. Dies kann zu einem Bogenüberschlag zwischen benachbarten Kontakten durch den Riß
hindurch über den sich ergebenden kurzen Trennungsabstand hinweg führen.
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Diese Art des Ausfalls des dielektrischen Gehäuses kann durch die Dicke des dielektrischen
Materials, das die Kontakte voneinander trennt, beeinflußt werden, sowie durch das Ausmaß,
in dem sich die Widerhaken in das dielektrische Material hinein erstrecken, durch das
Spannungsniveau des Signals an den Kontakten, durch das Kunststoffmaterial, aus dem der
Verbinder hergestellt wird, und durch die richtige Verarbeitung des Kunststoffmaterials,
beispielsweise durch Verhindern, daß das Kunststoffmaterial während des Formvorgangs zu
heiß wird, damit es nicht spröde wird.
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Es wäre wünschenswert, ein Kontakthalterungssystem für einen Kontaktabstand mit hoher
Dichte zu haben, das die Beanspruchung des dielektrischen Gehäusematerials vermindert, das
benachbarte Kontaktaufnahmekanäle voneinander trennt, da die Kontaktaufnahmekanäle in
Verbindern mit hoher Kontaktdichte dichter beieinander angeordnet sind.
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Die vorliegende Erfindung besteht in einem elektrischen Verbinder, wie er in Anspruch 1
definiert ist.
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DE-U-88 01 250 offenbart einen Verbinder gemäß dem Oberbegriff von Ansprüch 1.
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US-A-3 988 050 offenbart einen elektrischen Kontakt, der gestaffelte Halterungswiderhaken
an entgegengesetzten Seiten eines Ralterungsabschnitts aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbinders mit Kontakten, die ein
asymmetrisches Halterungssystem haben, gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des dielektrischen Gehäuses des Verbinders von
Fig. 1 nach dem Entfernen des Mantels;
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Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines in dem Verbinder von Fig. 1 gehaltenen
Kontakts;
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Fig. 4 ist ein Querschnitt des Verbinders von Fig. 1 längs der Linien 4-4 in Fig. 1;
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Fig. 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Kontakte in dem Gehäuse von Fig. 4
längs der Linien 5-5 in Fig. 4;
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Fig. 6 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Verbindergehäuses von Fig. 4 und zeigt
die darin befestigten Kontakte längs der Linien 6-6 in Fig. 4; und
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Fig. 7 ist ein Querschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Verbinders, der
Kontakte hat, die darin durch ein asymmetrisches Halterungssystem gemäß der
vorliegenden Erfindung gehalten sind.
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Eine perspektivische Ansicht eines Verbinders 20 in der Form eines lotrechten Sockels zur
Montage an einer Platte unter Verwendung von Kontakten 22, die ein asymmetrisches
Halterungssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben, ist in Fig. 1 gezeigt.
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Der Verbinder 20 weist ein isolierendes Gehäuse 24 auf, das aus einem geeigneten
dielektrischen Kunststoffmaterial mit einem integralen umfangsmäßigen Flansch 26, einer Fügeseite
28 und einer gegenüberliegenden hinteren Fläche 30 geformt ist. Drei im wesentlichen
identische voneinander beabstandete Kontaktstützstege 32, 34 und 36 erstrecken sich von der
Fügeseite 28. Durch einen Block 38 zwischen der Fügeseite 28 und der hinteren Fläche 30
erstreckt sich eine Vielzahl von Kontaktaufnahmekanälen 40 zur Aufnahme und Befestigung
von Kontakten 22 in dem Gehäuse 24. Der Flansch 26 hat Montageöffnungen 42 an seinen
entgegengesetzten Enden zur Montage oder Befestigung eines komplementären Verbinders
daran.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat der leitfähige Mantel 44 eine D-förmige
Subminiatur-Abdekkung 46, die sich von der Fügeseite 28 und dem flachen Abschnitt 48 des Mantels 44 nach
oben erstreckt. Die Abdeckung 46 bietet ein Polarisierungsmerkmal für den Verbinder 20 und
schirmt die Kontakte 22 und die Stege 32, 34 und 36 ab. Der flache Abschnitt 48 des Mantels
44 hat Montageöffnungen 50, die mit Öffnungen 42 in dem Gehäuse 24 fluchten. Laschen 52
an dem Umfang des flachen Abschnitts 48 sind in Ausnehmungen 54 des Gehäuses 24
hineingefaltet, wodurch der Mantel 44 an dem Gehäuse 24 befestigt ist. Die Abdeckung 46
kann nach innen gerichtete nachgiebige Vorsprünge oder Erdungserhebungen haben, um einen
ausreichenden elektrischen und mechanischen Eingriff zwischen der Abdeckung 46 und der
Abdeckung eines angefügten komplementären Verbinders sicherzustellen. Wenigstens ein Teil
des Umfangs der hinteren Fläche 30 bietet eine koplanare Montagefläche 58 (Fig. 4), die
gegen eine Schaltungsplatte anliegt, wenn der Verbinder 20 daran montiert ist.
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Jeder Kontaktstützsteg 32, 34 und 36 hat einen Schlitz 60 für einen elektrostatischen
Entladungs-Erdungsdraht, wobei der Schlitz 60 in der distalen Kante 62 ausgenommen ist. Der
Schlitz 60 erstreckt sich auch längs der Seitenkanten 64 und 66. Mit Abständen längs des
Schlitzes 60 sind nach innen gerichtete Festsitzvorsprünge 68 angeordnet, um den Querschnitt
des Schlitzes 60 zu vermindern, um einen Festsitz mit einem elektrostatischen
Entladungsdraht 70 zu schaffen, der in dem Schlitz 60 zwischen einem Paar von Vorsprüngen 68 oder
zwischen einem Vorsprung 68 und der Seitenwand des Schlitzes 60 aufgenommen ist. Der
Schlitz 60 ist wenigstens längs der distalen Kanten 62 von geringfügig größerer Tiefe als der
Durchmesser des Drahtes 70. Der Draht 70, der typischerweise aus rostfreiem Stahl wegen
dessen Stärke und Korrosionswiderstandsfähigkeit hergestellt ist, ist an den Ecken der Stege
32, 34 und 36 im wesentlichen um 90 Grad umgebogen, wo die distale Kante 62 die
entsprechenden Seitenkanten 64 und 66 schneidet. Der Draht 70 ist wiederum umgebogen
benachbart zu der Fügeseite 28 an der Basis 72 der Stege 32, 34 und 36, um sich längs der
Fügeseite 28 nach außen weg von den Stegen in entsprechenden elektrostatischen
Entladungskanälen 74 über die entsprechenden Seitenkanten 64, 66 hinaus in den Flansch 26 zu
erstrecken. Die elektrostatischen Entladungskanäle 74 können wenigstens durch den Bereich des
Flansches 26 hindurch von einer Tiefe sein, die kleiner ist als der Durchmesser des Drahtes
70, oder die distalen Enden der Drähte 70 können sich von den Kanälen 74 nach oben zu
einer Stelle oberhalb der Oberfläche 76 erstrecken. Die Drähte 70 können in den Schlitzen 60
installiert werden, bevor der Mantel 44 an dem Gehäuse 24 befestigt wird.
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Ein eingelegter Einsatz (nicht gezeigt) gemäß der Lehre des US-Patents 4 889 502 kann in
die Öffnungen 42 eingesetzt werden, bevor der Mantel 44 an dem Gehäuse 24 befestigt wird.
Somit sind nach der Installation des Mantels 44 die Drähte 70 an dem Gehäuse 24 des
Verbinders 20 befestigt, wobei der Draht 70 sich oberhalb der Oberfläche 76 des Flansches
26 erstreckt, um an der unteren oder hinteren Oberfläche 78 des flachen Abschnitts 48
anzugreifen, um einen elektrischen und mechanischen Kontakt mit dem Mantel 44
herzustellen. Die Drähte 70 sind auf diese Weise elektrisch mit dem Mantel 44 verbunden. Jegliche
elektrostatische Entladung, die über den Draht 70 entladen wird, wie beispielsweise beim
Zusammenfügen mit einem komplementären Verbinder, wird zu derselben Erde wie von dem
Mantel 44 geleitet.
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Fig. 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Kontakts 22. Jeder der Kontakte
22 in dem Verbinder 20 ist im wesentlichen identisch. Die Kontakte 22 sind typischerweise
aus einem Phosphorbronze-Material ausgestanzt und geformt mit einem Mittellinienabstand,
mit dem sie in dem Gehäuse 24 aufgenommen werden, und sie sind an einem Trägerstreifen
getragen, um den Mittellinienabstand bis zum Zusammenfügen beizubehalten. Die
Lötschwänze 90 konnen in der Länge oder in der Ausbildung unterschiedlich sein, um eine
bestimmte Fußausbildung zu beherrschen, und sie können beschichtet sein, wie es im Stand
der Technik bekannt ist.
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Der Kontakt 22 hat ein vorausgehendes Ende 92 mit einer geprägten Spitze 94 und
Lokalisierungsflügeln 96, 98, die sich seitlich von dem Ende 92 über entsprechende Seitenkanten 100,
102 hinaus erstrecken. Die Flügel 96 und 98 sind aus der Ebene des Kontakts 22 heraus
geformt, und somit ist die Ebene des Endes 92 unter einem Winkel weg von der
Kontaktoberfläche 104 geformt, die zum Eingriff mit einem Kontakt eines anzufügenden Verbinders
typischerweise mit Gold beschichtet ist. Nahe des Lötschwanzes 90 sind längs des Kontakts
22 Halterungsmittel 106 angeordnet, um den Kontakt 22 in dem Gehäuse 24 zu befestigen.
Die Halterungsmittel 106 umfassen Widerhaken 108 und 110, die sich seitlich von den
Seitenkanten 100 und 102 her erstrecken. Die Widerhaken 108 und 110 erstrecken sich von
der Mittellinie 112 des Kontakts 22 weg seitlich über die Seitenkanten 100 und 102 hinaus.
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Der Widerhaken 108 hat eine abgeschrägte Oberfläche 114, die von der Mittellinie 112 weg
in der Richtung von dem vorausgehenden Ende 92 zu dem Lötschwanz 90 abgewinkelt ist.
Die abgeschrägte Oberfläche 114 erstreckt sich zu einer Spitze 116. Eine Schulter 118
hinterschneidet den Widerhaken 108 und erstreckt sich nach innen auf die Mittellinie 112 zu
über die Seitenkante 100 hinaus. Eine Oberfläche 120 ist von dem innersten Abschnitt der
Schulter 118 nach außen abgeschrägt und schneidet die Seitenkante 100. Es können weitere
Widerhaken vorhanden sein, die sich von der Seitenkante 100 ähnlich zu dem Widerhaken
108 erstrecken, jedoch gibt es keinen Widerhaken, der sich von der Seitenkante 102 quer zu
der Mittellinie 112 gegenüber dem Widerhaken 108 erstrecken würde.
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An einer Stelle, die unter einem Abstand 122 längs der Mittellinie 112 von dem Widerhaken
108 beabstandet ist, erstreckt sich ein Widerhaken 110 seitlich von der Seitenkante 102. Der
Widerhaken 110 hat eine abgeschrägte Oberfläche 124, die von der Mittellinie 112 weg in der
Richtung von dem vorausgehenden Ende 92 zu dem Lötschwanz 90 abgewinkelt ist. Die
abgeschrägte Oberfläche 124 erstreckt sich zu einer Spitze 126. Eine Schulter 128
hinterschneidet den Widerhaken 110 und erstreckt sich nach innen auf die Mittellinie 112 zu über
die Seitenkante 102 hinaus. Eine Oberfläche 130 ist von dem innersten Abschnitt der Schulter
128 nach außen abgeschrägt, um die Seitenkante 102 zu schneiden. Es können weitere
Widerhaken vorhanden sein, die sich von der Seitenkante 102 ähnlich wie der Widerhaken
110 erstrecken. Es gibt jedoch keinen Widerhaken, der sich von der Seitenkante 100 quer zu
der Mittellinie 112 gegenüber dem Widerhaken 110 erstrecken würde.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt es nur zwei Widerhaken, wobei sich einer von
jeder der Seitenkanten der Kontakte 22 erstreckt, so daß die Spitzen der Widerhaken daran
entlang an beabstandeten Stellen angeordnet sind. Die Widerhaken 108, 110 bieten somit ein
asymmetrisches Halterungssystem für die Kontakte 22.
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Der Lötschwanz 90 ist schmaler als andere Abschnitte des Kontakts 22 und bildet eine nach
hinten weisende Einsetzschulter 132 zwischen der Seitenkante 100 und dem Lötschwanz 90
wie auch eine nach hinten weisende Schulter 134 zwischen der Seitenkante 102 und dem
Lötschwanz 90.
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Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, erstreckt sich ein Teil jedes Kanals 40 durch den Block
38. Die Widerhaken 108 und 110 sorgen für die Halterung der Kontakte 22 in dem Block 38
des Gehäuses. Ein Teil jedes Kanals 40 erstreckt sich längs eines entsprechenden Steges als
Kanal 140. Von dem Kanal 140 erstrecken sich abgewinkelt nach unten
Flügelaufnahmekanäle 142, 144.
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Fig. 5 zeigt in einem vergrößerten Maßstab eine teilweise Schnittansicht eines Gehäuses 24
durch den Block 38 und zeigt eine Ansicht von oben von drei benachbarten Kontakten 22, die
sich längs des oberen Kontaktstützstegs 32 in drei benachbarten Kanälen 40 durch den Block
38 erstrecken. Diese Kontakte und wie sie in dem Gehäuse 24 gehaltert sind, sind für alle
Kontakte in jedem der Stege 32, 34 und 36 typisch. Jeder Kanal 40 erstreckt sich von der
Fügeseite 28 des Blocks 38 zu der hinteren Fläche 30, wobei sich jeder Kanal 40 nahe der
hinteren Fläche 30 an einer abgeschrägten Einführung 146 erweitert, um eine gewisse
Einführung für die Kontakte 22 zu bieten, die während des Zusammenfügens von der Rückseite
her eingesetzt werden, das heißt von der hinteren Fläche 30 her. Die Kontakte 32 werden mit
Werkzeugen eingesetzt, die auf die Einsetzschultern 132, 134 drücken. Die Kontakte 22
werden alle im wesentlichen bis zu der gleichen Tiefe eingesetzt mit dem Ergebnis, daß die
Einsetzschultern 132, 134 im wesentlichen koplanar mit der hinteren Fläche 30 sind. In dieser
Position sind die Widerhaken 110 an den Kontakten 22 im wesentlichen normal zu der
Mittellinie 112 irgendeines Kontakts 22 ausgerichtet, wobei die Widerhaken 108 der Kontakte
22 auch normal zu der Mittellinie irgendeines Kontakts ausgerichtet sind, wobei sich die
Widerhaken 108 an einer Stelle befinden, die unter dem Abstand 122 längs der Mittellinie
112 gegenüber den Widerhaken 110 beabstandet ist.
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Der untere Teil der Kanäle 40 durch den Block 38 ist bei Schultern 148, 150 hinterschnitten,
um den Kontakt 22 aufzunehmen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Während des Einsetzens des
Kontakts 22 in den Kanal 40 des Gehäuses 24 wird der Kontakt 22 lotrecht durch die untere
Oberfläche positioniert, die längs der Oberseite der Abschrägung 152 gleitet, die zwischen
den Drahtaufnahmekanälen 142 und 144 gebildet ist, wobei ein Teil der oberen Oberfläche
104 des Kontakts 22 längs der Seitenkanten 100 und 102 unter die Schultern 148 und 150
gleitet. Da die Spitzen 116 und 126 der Widerhaken 108, 110 sich auf eine Entfernung von
Spitze zu Spitze erstrecken, die größer ist als der Abstand zwischen den Seitenwänden 154
und 156, pflügen oder schneiden nach dem Einsetzen der Kontakte 22 in die Kanäle 40 die
Widerhaken 108 und 110 durch die Seitenwände, wobei Kunststoff um die Spitzen 116, 126
herum fließt, um die Kontakte 22 in dem Gehäuse 24 in einem Festsitz zu befestigen.
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Rippen 158 sind seitlich durch die Seitenwände 154 und 156 definiert und erstrecken sich
zwischen benachbarten Kanälen 40 durch wenigstens einen Teil des Blocks 38. Jeder Kontakt
22 hat ein asymmetrisches Widerhaken-Halterungssystem, in dem ein Widerhaken an einer
Seitenkante eines Kontakts, der in einem Kanal aufgenommen ist, und ein Widerhaken an der
Seitenkante eines Kontakts, der in einem benachbarten Kanal aufgenommen ist, an
Seitenwänden der Rippe, die die beiden Kanäle trennt, an beabstandeten Stellen längs derselben
angreifen. Auf diese Weise haben in benachbarten Kanälen aufgenommene Kontakte jeweils
einen Widerhaken, der an den Seitenwänden der dazwischenliegenden Rippe angreift, wobei
die Widerhaken an der Rippe von entgegengesetzten Seiten her an Stellen angreifen, die längs
der Mittellinie des Kontakts beabstandet sind.
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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kontakte 22 zwischen den Seitenkanten
100 und 102 0,900 mm (0,035 Zoll) breit. Die Widerhaken 108 und 110 erstrecken sich von
der Mittellinie 112 nach außen über einen Abstand von 0,076 mm bis 0,102 mm (0,003 bis
0,004 Zoll), wobei die Rippe 158 zwischen benachbarten Kanälen 40 in der Ebene der
Kontakte 22 im wesentlichen 0,38 mm (0,015 Zoll) breit ist. Da sich die Widerhaken in eine
Rippe zwischen benachbarten Kanälen von entgegengesetzten Richtungen her erstrecken, hätte
man somit nur 0,20 mm (0,008 Zoll) Abstand zwischen den Spitzen der Widerhaken, wenn
die Widerhaken quer zu der Mittellinie eines Kontakts fluchten würden. Da die Widerhaken
an beabstandeten Stellen wie in dem hier beschriebenen asymmetrischen Halterungssystem
angeordnet sind, ist sichergestellt, daß 0,305 mm (0,012 Zoll) des dielektrischen
Gehäusematerials die Spitze eines Widerhakens eines Kontakts von einer Seitenkante des Kontakts in
dem benachbarten Kanal trennt.
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Eine alternative Ausführungsform eines Verbinders 220 in der Form einer rechtwinkligen
Buchse ist im Querschnitt in Fig. 7 gezeigt. Der Verbinder 220 verwendet das
Kontakthalterungssystem, wie es oben beschrieben wurde, um Kontakte 222 in einem Block 238 eines
Gehäuses 224 zu befestigen.