DE69325198T2 - Impedanz- und Induktanzkontrolle in elektrischen Verbindern - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet elektrischer Verbinder und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Impedanz- und Induktanzkontrolle in elektrischen Verbindern.
• In den heutigen Hochgeschwindigkeits-Elektronikeinrichtungen ist es wünschenswert, daß alle Bauteile eines Verbindungspfades für die Signalübertragungseigenschaften optimiert werden, ansonsten wird die Integrität des Systems beeinträchtigt oder vermindert. Diese Wirkungen umfassen die Verminderung der Anstiegszeit oder der Systembandbreite, das Nebensprechen, die Impedanzkontrolle und die Verzögerungszeit. Idealerweise übt ein elektrischer Verbinder keine oder eine geringe Auswirkung auf ein Verbindungssystem bezüglich dieser Eigenschaften aus. Ein idealer Verbinder wäre "transparent". Mit anderen Worten würde das System arbeiten, als ob die Schaltkreise keine Verbindung aufweisen und keine Auswirkungen auf das System in irgendeiner Weise stattfinden würden. Ein derartiger idealer Verbinder ist jedoch Theorie und praktisch nicht zu verwirklichen. Fortwährend werden Anstrengungen zum Entwickeln elektrischer Verbinder unternommen, deren Auswirkung auf das System so gering wie möglich ist.
• Die Impedanz- und Induktanzkontrolle ist ein Kriterium beim Entwerfen eines idealen Verbinders. Dies trifft insbesondere bei elektrischen Verbindern für Hochgeschwindigkeits- Elektronikeinrichtungen zu, d. h., bei denen hohe Frequenzen umfasst werden. Die Druckschrift US-A-4 419 626 offenbart einen Prüfverbinder für integrierte Schaltkreise (IC) in elektronischen Einrichtungen. Die Druckschrift bezieht sich auf die Verwendung kapazitiver Platten, die mit Stiften an einer Einrichtung abgestimmt sind, damit die Impedanz der Verbinderstifte an die Impedanz der jeweiligen Schaltungen angepasst wird.
• Ein weiteres Beispiel derartiger Verbinder ist die allgemeine Ausführung eines elektrischen Verbinders, der gewöhnlich als Platinenrandverbinder bezeichnet wird. Ein Platinenrandverbinder wird zur Aufnahme einer gedruckten Leiterplatine bereitgestellt, die eine Füge- oder Kontaktkante und eine Vielzahl von Anschlussflecken benachbart zur Kante aufweisen. Derartige Kantenverbinder weisen ein verlängertes Gehäuse auf, das eine verlängerte Aussparung oder Schlitz zur Aufnahme der Füge- oder Kontaktkante der gedruckten Leiterplatine aufweist. Eine Vielzahl von Anschlussklemmen sind entlang einer oder beider Seiten des Schlitzes angeordnet, zum Zusammenfügen benachbarter Anschlussflecken zur Füge- oder Kontaktkante der Platine. In vielen Anwendungen werden derartige Kantenverbinder auf einer zweiten gedruckten Leiterplatine befestigt. Die eingreifende "Füge- oder Kontaktkantenplatine" wird gewöhnlich als "Tochterplatine" bezeichnet. Die Platine, an welcher der Verbinder befestigt wird, wird als "Mutterplatine" bezeichnet.
• Die Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders gerichtet, wie etwa einen Platinenrandverbinder zum Verbinden mit einem elektrischen Schaltkreis mit einer vorgegebenen Impedanz und zum Abstimmen des Verbinders, um im Wesentlichen diese Impedanz anzupassen. Die Erfindung richtet sich auch auf die Bereitstellung von Anschlussklemmen für Verbinder, die an gedruckten Leiterplatinen befestigt sind, die die Induktanz der Verbinder vermindern.
• Ein erfindungsgemäßes Merkmal ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders, der zum Verbinden in einem elektrischen Schaltkreis mit einer vorgegebenen Impedanz angepasst ist.
• Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung verbesserter Anschlussklemmen zum Vermindern der Induktanz eines elektrischen Verbinders, insbesondere eines Verbinders, der an einer gedruckten Leiterplatine befestigt ist.
• In der beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Verbinder im Allgemeinen ein dielektrisches Gehäuse zum Befestigen einer Vielzahl von Anschlussklemmen, wobei das Gehäuse eine Aussparung zur Aufnahme eines ergänzenden, eingreifenden Verbinders aufweist. Insbesondere wird die Erfindung als Platinenrandverbinder dargestellt, der einen Schlitz zur Aufnahme der Füge- oder Kontaktkante einer gedruckten Leiterplatine aufweist.
• Die Erfindung betrachtet in Bezug auf die Ansprüche 1 und 11 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen der Anschlussklemmen mit Körperabschnitten, die im Gehäuse angeordnet sind und Kontaktabschnitten, die in der Aussparung oder dem Schlitz angeordnet sind, zum Eingreifen geeigneter Anschlussklemmen der eingreifenden Verbinder oder der gedruckten Leiterplatine bei Einsetzen in die Aussparung oder den Schlitz. Der Bereich der Körperabschnitte der Anschlussklemmen wird selektiv verändert, um die Kapazität der Anschlussklemmen selektiv zu verändern und dadurch die Impedanz des Verbinders an die vorgegebene Impedanz der elektrischen Schaltung anzupassen.
• Der Bereich der Körperabschnitte der Signalanschlussklemmen kann durch Veränderung der Gesamtgröße der Körperabschnitte verändert werden. Die Körperabschnitte der Anschlussklemmen können mit konstanter Breite bereitgestellt werden zum Befestigen in einheitlich große Aussparungen im Gehäuse, der Bereich der Körperabschnitte kann durch Verändern ihrer Längen verändert werden. Ferner können die Körperabschnitte der Anschlussklemmen in einer einheitlichen Gesamtgröße bereitgestellt werden, um sie in einheitlich große Aussparungen im Gehäuse befestigen zu können, die Bereiche der Körperabschnitte können durch Ausbilden von Öffnungen in diesen verändert werden.
• In der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform, d. h. in einem Platinenrandverbinder, werden die Körperabschnitte der Anschlussklemmen als Befestigungsvorsprünge bereitgestellt, die durch Einpressen in Aussparungen im Gehäuse die Anschlussklemmen im Gehäuse halten. Die Anschlussklemmen werden mit Basisabschnitten bereitgestellt; die Kontaktabschnitte und die Befestigungsvorsprünge ragen aus den Basisabschnitten hervor.
• In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform betrachtet die Erfindung auch einen elektrischen Verbinder zum Befestigen an einer gedruckten Leiterplatine mit gemeinsamer Masseschaltung und einer Vielzahl von Leiterbahnen, die Teile der gemeinsamen Masseschaltung bilden. Der Verbinder weist eine Vielzahl von Signalanschlussklemmen und eine Vielzahl von Erdungsklemmen auf, die im Gehäuse befestigt sind. Wenigstens eine der Masseanschlussklemmen weist wenigstens zwei Erdungsfüße zum Eingreifen in eine jeweilige Leiterbahn der gemeinsamen Masseschaltung auf, um einen Mehrpunktkontakt damit herzustellen.
• Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
• Die Merkmale der Erfindung, von denen angenommen wird, dass sie neu sind, werden insbesondere in den begleitenden Ansprüchen aufgezeigt. Die Erfindung mit ihren Aufgaben und Vorteilen ist am besten in Bezug auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlich, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Zeichnungen darstellen.
• Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, eines elektrischen Verbinders, auf welchem die Erfindung anwendbar ist;
• Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den verlängerten elektrischen Verbinder gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt, ähnlich dem in Fig. 2, wobei die langen Anschlussklemmen dargestellt werden;
• Fig. 4 zeigt einen senkrechten Schnitt, ähnlich dem gemäß Fig. 2, wobei die Breite der Vorsprünge der Anschlussklemme erweitert wurde;
• Fig. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt, ähnlich dem gemäß Fig. 3, wobei die Breite des Vorsprungs erhöht wurde;
• Fig. 6 zeigt einen senkrechten Schnitt, ähnlich dem gemäß Fig. 2, wobei die Länge der Vorsprünge vermindert wurde;
• Fig. 7 zeigt einen senkrechten Schnitt, ähnlich dem gemäß Fig. 4, wobei der Bereich des Vorsprungs verkleinert wurde durch Bereitstellen von Öffnungen darin; und
• Fig. 8 zeigt eine Funktion, die die Impedanzeigenschaften eines elektrischen Schaltkreises zu den möglichen Impedanzeigenschaften eines elektrischen Verbinders darstellt.
• In detailliertem Bezug auf die Zeichnungen, zuerst zu Fig. 1, ist die Erfindung in einem Platinenrandverbinder ausgeführt, im Allgemeinen mit 10 bezeichnet, für eine gedruckte Leiterplatine (nicht dargestellt), die eine Füge- oder Kontaktkante und eine Vielzahl von Kontaktflecken benachbart zur Kante aufweist. Diese Ausführungen von Verbindern werden allgemein als Platinenrandverbinder bezeichnet, weil sie eine Aufnahmevorrichtung in Ausbildung eines Schlitzes 12 aufweisen, um den Einsatz einer gedruckten Leiterplatine in einen Kontaktbereich des Verbinders zu erlauben, gewöhnlich unter Aufbringen geringer Einsetzkräfte. Derartige Verbinder sind normalerweise verlängert und weisen Reihen von Federkontaktelementen auf, allgemein in Fig. 1 mit 14 bezeichnet, entlang einer oder beider Seiten des Schlitzes 12 in Längsrichtung eines dielektrischen Gehäuses 16 beabstandet. Die Federkontaktelemente greifen an Kontaktflecken, die entlang einer Füge- oder Kontaktkante der gedruckten Leiterplatine angeordnet sind, die in den Schlitz eingesetzt wird. Es ist verständlich, dass die Erfindungsgedanken nicht auf Platinenrandverbinder der beschriebenen Eigenschaften begrenzt sind und die Erfindung in einer breiten Vielzahl anwendbarer elektrischer Verbinder ausgeführt sein kann.
• Unter dieser Voraussetzung umfasst das dielektrische Gehäuse 16 des Platinenrandverbinders 10 eine Vielzahl von Standbeinen 18, abhängig vom Gehäuse zum Eingreifen in eine Oberfläche einer zweiten gedruckten Leiterplatine. Oftmals wird die zweite gedruckte Leiterplatine als "Mutterplatine", und die gedruckte Leiterplatine, die in den Schlitz 12 eingesetzt wird, als "Tochterplatine" bezeichnet. Das dielektrische Gehäuse 16 umfasst auch eine Vielzahl an Befestigungs- oder Sicherungsstiften (nicht dargestellt) zum Befestigen des Verbinders an der Mutterplatine durch Einsetzen der Stifte in die Befestigungslöcher in der Platine.
• In Bezug auf die Fig. 1 bis 3 umfasst das Gehäuse 16 eine Vielzahl von diagonalen Aussparungen, allgemein mit 22 bezeichnet, die in Längsrichtung des Schlitzes 12 zum Aufnehmen wechselnder, unterschiedlich konfigurierter Anschlussklemmen beabstandet sind, wie nachfolgend beschrieben wird. Insbesondere weist jede Aussparung 22 einen Aussparungsabschnitt 22a an einer Seite des Schlitzes 12 auf, (die linke Seite, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt wird) und einen Aussparungsabschnitt 22b an der gegenüberliegenden Seite des Schlitzes (die rechte Seite, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt wird). Die Aussparungen 22 sind längsseits des verlängerten Gehäuses durch eine Wand oder Teilung getrennt, die Wandabschnitte 24a aufweisen, die die Aussparungsabschnitte 22a trennen und Wandabschnitte 24b, die die Aussparungsabschnitte 22b trennen.
• Schließlich umfasst das Gehäuse 16 eine Vielzahl von Aussparungen oder Löchern 26 außerhalb der Aussparung 22 und im Allgemeinen in diagonaler Anordnung dazu, zum nachfolgend beschriebenen Zweck. Jede Aussparung oder Loch 26 umfasst eine darunterliegende Mundöffnung 26a am Boden des Gehäuses 16. Das gesamte Gehäuse wird einheitlich aus dielektrischem Material, wie etwa Kunststoff oder Ähnlichem, ausgebildet.
• Im Allgemeinen sind eine Vielzahl von Anschlussklemmen am Gehäuse 16 befestigt, die in Längsrichtung zum Gehäuse und entsprechend der Vielzahl der diagonal angeordneten Aussparungen 22 und Löcher 26 angeordnet sind. Vor einer detaillierten Beschreibung der Anschlussklemmen soll verständlich gemacht werden, dass die gedruckte Leiterplatine, (d. h. die Tocherplatine), die in den Schlitz 12 eingesetzt wird, oftmals eine Vielzahl von Kontaktflecken aufweist, die zwei Reihen von Flecken entlang der Kante der Platine definiert, d. h. der Füge- oder Kontaktkante, die in den Schlitz eingesetzt wird. Eine Reihe von Kontaktflecken wird nahe der äußersten Kante der Platine angeordnet, die andere Reihe von Kontaktflecken wird an der Innenseite einer Reihe angeordnet. Dadurch werden die Anschlussklemmen gewöhnlicherweise mit Kontaktelementen am Gehäuse 16 angeordnet, die abwechselnd längsseitig des Gehäuses angeordnet sind zum abwechselnden Zusammenfügen der Kontaktflecken in den zwei Reihen entlang der Füge- oder Kontaktkante der gedruckten Leiterplatine.
• Insbesondere werden die Anschlussklemmen, allgemein mit 28 und 30 bezeichnet, am Gehäuse 16 in einem abwechselnden Feld längsseits des Gehäuses befestigt. Mit anderen Worten wechseln diese Anschlussklemmen 28 zwischen den benachbarten Anschlussklemmen 30 ab. Beide Anordnungen von Anschlussklemmen sind in dem Maß ähnlich, dass sie Basisabschnitte 32 aufweisen, dass Körperabschnitte 34 aus den Basisabschnitten nach oben hervorragen und Kontaktfüße 36 aus den Basisabschnitten nach unten hervorragen. Die Körperabschnitte 34 werden in Form von Vorsprüngen zum Befestigen der Anschlussklemmen an das Gehäuse 16 bereitgestellt durch Einsetzen der Vorsprünge durch die Öffnungen 26a der Löcher 26 im Boden des Gehäuses. Die Kontaktfüße 36 fügen die Leiterbahnen von der oberen Oberfläche 38 der gedruckten Leiterplatine 40 (der Mutterplatine) zusammen. Die Anschlussklemmen 28 weisen freitragende Federkontaktelemente 42 auf, die aus ihren jeweiligen Basisabschnitten 32 nach oben hervorragen. Die Anschlussklemmen 30 weisen freitragende Federkontaktelemente 44 auf, die aus den jeweiligen Basisabschnitten nach unten hervorragen. Es wird vorweggenommen, dass Anschlussklemmen 28 zur Übertragung von Signalen mit hohen Geschwindigkeiten verwendet werden und die Anschlussklemmen 30 als Teile der Masse oder des Stromkreises eingesetzt werden.
• In Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Federkontaktelement 42 der Anschlussklemme 28 kleiner ist als das Federkontaktelement 44 der Anschlussklemme 30. Diese Längenunterschiede ermöglichen es den abwechselnden Anschlussklemmen, in die zwei Reihen der Kontaktflecken auf der Tochterplatte einzugreifen, wie vorstehend beschrieben wird. Es ist ersichtlich, dass die Federkontaktelemente 42 und 44 in den Schlitz 12 jenseits der Ebene 41 hineinragen, der in der dargestellten Ausführungsform an der linken Seite des Schlitzes 12 liegt. Im Allgemeinen werden Vorspannungs- Vorrichtungen zum Vorspannen der Füge- oder Kontaktkante der gedruckten Tochterplatine gegen die Ebene 41 bereitgestellt, wodurch die Federkontaktelemente 42 und 44 in Richtung der Pfeile "A" zurückgebogen werden.
• Die dargestellten Längenunterschiede ermöglichen es diesen Anschlussklemmen, entweder auf die Masse- oder die Signalfunktionen selektiv angewendet zu werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des Verbinders verbessert wird. Die kleinere Anschlussklemme 28 weist ein kleineres Federkontaktelement 42 auf, was in einer verminderten elektrischen Pfadlänge vom Kontaktpunkt auf der Tochterplatine zur Mutterplatine und zu einer Verminderung der Reiheninduktanz der Anschlussklemme führt, was wiederum den Betrieb mit höheren Geschwindigkeiten erlaubt. Die längere Anschlussklemme 30 weist ein längeres Kontaktelement 44 auf, das als Masseanschlussklemme verwendet werden kann, wodurch eine wesentliche elektrostatische Isolierung der dazwischenliegenden Signalanschlussklemmen bereitgestellt würde.
• Weiter in Bezug auf die Fig. 2 und 3 weisen die abwechselnden Anschlussklemmen 30 insbesondere Basisabschnitte auf, die diagonal aus den jeweiligen Aussparungen 22 hervorragen, wie in 46 dargestellt ist, wobei ein Federarm 48 nach oben in den Aussparungsabschnitt 22b hineinragt und ein Federelement 50 nach oben in den Schlitz 12 von der Seite des Schlitzes entgegengesetzt der Ebene 41 hineinragt. Dadurch spannen, wenn die gedruckte Tochterleiterplatine in den Schlitz 12 eingefügt ist, die Federelemente 50 in Richtung der Pfeile "B" die Platine in Richtung der Pfeile "A" gegen die Ebene 41 vor, und die Federkontaktelemente 42 und 44 biegen mit einem vorbestimmten konstanten Betrag zurück.
• Zusätzlich kann das Federelement 50 einen redundanten elektrischen Leitungspfad bereitstellen, der zur weiteren Verminderung der Kontaktinduktanz verwendet werden kann. Dieser würde typischerweise als Masseanschlussklemme eingesetzt werden, da im Allgemeinen nicht gewünscht wird, dass eine Signalanschlussklemme wegen möglicher kapazitiver Kopplung mit anderen Signalanschlussklemmen an einer derart großen Pfadlänge hervorsteht.
• Die Erfindung betrachtet ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders 10, der mit einem elektrischen Schaltkreis mit einer vorgegebenen Impedanz verbunden ist. Wenn der Verbinder 10 ein Platinenrandverbinder ist, wird die elektrische Schaltung definiert durch die Schaltung auf den gedruckten Leiterplatinen. Wie im vorstehend beschriebenen "Hintergrund" dargestellt ist, wäre ein idealer Verbinder "transparent", um so wenig Auswirkung wie möglich auf die Verbindung auszuüben. Dadurch ist die Erfindung auf Konzepte zum Abstimmen oder Verändern der Impedanz des elektrischen Verbinders 10 gerichtet zum Anpassen der vorgegebenen Impedanz des Verbindungssystems oder elektrischen Schaltung, mit welcher der Verbinder verbunden wird.
• Die vorgegebene Impedanz wird oftmals als "charakteristische" Impedanz einer Schaltung bezeichnet und ist gewöhnlich bekannt. Beispielsweise wird ein Kunde einem Hersteller von elektrischen Verbindern oftmals den charakteristischen Impedanzwert liefern, mit welchem der Kunde den bestimmten Verbinder verbinden wird. Selbst wenn die Anordnung nicht vorliegt, kann die Impedanz jedes Schaltkreises auf verschiedene Weise gemessen werden, wie etwa mit einem Zeitbereich-Reflektometer, der die elektrische Entsprechung zu einem Radarsystem einsetzt, wie auch andere Messungs- oder Analyseeinrichtungen. Die Impedanz jedes einzelnen Verbinders kann ähnlich vom Eingang zum Ausgang gemessen werden, wiederum durch Verwenden von Meßgeräten, wie etwa dem Zeitbereichs-Reflektometer. Wenn die Impedanz des Verbinders nicht an die Impedanz der verbundenen Schaltung angepaßt ist, betrachtet die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abstimmen oder Verändern der Impedanz des Verbinders, um die Impedanz der zu verbindenden Schaltung soweit wie möglich anzupassen.
• Insbesondere wird Bezug genommen auf die Fig. 4 und 5, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen Komponenten zugeordnet werden, beschrieben entsprechend der vorstehenden Beschreibung der Fig. 2 und 3. In den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, dass die Körperabschnitte der Vorsprünge 34' der Anschlussklemmen 28 und 30 in dem Bereich größer sind als die Vorsprünge 34, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind. Die Vorsprünge 34' sind in vergrößerten Aussparungen oder Löchern 26' im Verbindergehäuse befestigt. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Fig. 4 und 5 weisen die Vorsprünge 34' grundlegend die gleiche Länge, aber eine größere Breite als die Vorsprünge 34 in der Ausführungsform auf, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, wird durch selektives Verändern des Bereichs der Körperabschnitte oder Vorsprünge 34, 34' der Anschlussklemmen die Kapazität der Anschlussklemmen selektiv verändert und dadurch kann deren Impedanz zu einer wesentlichen Anpassung an die vorgegebene Impedanz der elektrischen Schaltung geändert werden, mit welcher die Anschlussklemmen und/oder -verbinder verbunden sind.
• Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Darstellung eines weiteren Verfahrens oder Vorrichtung zum Verändern der Körperabschnitte der Vorsprünge der Anschlussklemmen 28 und 30. Insbesondere ist ersichtlich, dass der Vorsprung 34" der Anschlussklemme 28 in Fig. 6 die gleiche Breite wie der Vorsprung 34 in Fig. 1 aufweist. Jedoch ist der Vorsprung 34" kürzer als der Vorsprung 34 und folglich wird der Bereich verändert, wodurch andererseits die Kapazität der Anschlussklemmen verändert wird, und dadurch auch die Impedanz. In der Ausführungsform nach Fig. 6 kann das Gehäuse 16 mit Aussparungen oder Löchern 26 konstanter Größe hergestellt werden und nur die Anordnungen der Anschlussklemmen 28 und 30 müssen verändert werden.
• In ähnlicher Weise kann Fig. 7 mit Fig. 4 verglichen werden, bei der ersichtlich ist, dass ein Vorsprung 34''' mit der gleichen Länge und Breite wie der Vorsprung 34' in Fig. 4 bereitgestellt wird. Jedoch wird in der Ausführungsform nach Fig. 7 der Bereich des Körperabschnitts oder Vorsprungs 34''' durch Ausbilden von Öffnungen 60 im Vorsprung verändert. Dadurch wiederum kann ein Gehäuse mit einer Aussparung oder Loch 26' mit konstanten Breiten hergestellt werden, bei dem nur die Anordnung des Vorsprungs geändert werden muß, um die Impedanz des elektrischen Verbinders abzustimmen.
• Fig. 8 stellt graphisch dar, wie die Impedanz des elektrischen Verbinders durch Verändern der Kapazität der Anschlussklemmen abgestimmt werden kann. In der graphischen Darstellung nach Fig. 8 stellt die punktierte Linie 62 die gewünschte Impedanz eines elektrischen Verbinders dar, die idealerweise an die vorgegebene Impedanz der zugeordneten elektrischen Schaltung angepaßt wird. Die Kurve 64 stellt eine Impedanz dar, die, wie dargestellt, höher ist als die gewünschte oder vorgegebene Impedanz. Um die Impedanz zu vermindern (d. h. die Kurve 64 herabzusetzen) wird eine Kapazität addiert. Gemäß den Erfindungsgedanken werden die effektiven Bereiche der Körperabschnitte 34, 34', 34" und 34''' erhöht zum Erhöhen der Kapazität und dadurch zum Vermindern der Impedanz, bevorzugterweise auf die gewünschte oder vorgegebene Impedanz, die durch die Linie 62 dargestellt wird. Es ist verständlich, dass die Kurven 64 und 66 rein schematische Durchschnitts- oder ideal konstante Impedanzwerte darstellen, die ausschließlich für Darstellungszwecke aufgeführt sind. Wenn der Graph tatsächlich aus wirklichen Messungen gedruckt worden wäre, wären die Linien typischerweise nicht glatt, sondern ziemlich stark gezackt.
• Umgekehrt stellt die Kurve 66 einen Zustand dar, bei dem die Impedanz zu gering ist. Unter diesen Umständen sollte die Kapazität vermindert werden, um die Impedanz zu erhöhen und der gewünschten oder vorgegebenen Impedanz, die durch die Linie 62 dargestellt wird, nahezukommen. Gemäß dem Erfindungsgedanken wiederum kann diese Veränderung oder "Abstimmung" erreicht werden durch Verminderung des effektiven Bereiches der Körperabschnitte der Anschlussklemmen.
• Die Erfindung beschreibt auch einen neuen Aufbau zur Verminderung der Induktanz eines elektrischen Verbinders, wie etwa einen Randverbinder, der in den Fig. 1 bis 7 dargestellt wird. Beim Verbinder 10 können die Anschlussklemmen 28 und 30 abwechselnde Signalanschlussklemmen umfassen, wobei aber einige der Anschlussklemmen Masseanschlussklemmen umfassen können. Tatsächlich können alle "langen" Anschlussklemmen 30 Masseanschlussklemmen umfassen. Es ist wünschenswert, die Induktanz jedes Verbinders zu vermindern, in der nachfolgenden Beschreibung aber wird vorausgesetzt, dass die Anschlussklemmen 30 Anschlussklemmen sind, die an Massebahnen auf gedruckten Leiterplatinen 40 gekoppelt sind und deren Federelemente 50 sich mit Massekontaktflecken am Rand der Tochterplatine zusammenfügen. Die einzelnen Massebahnen an der Platte 40 sind alle Teil einer gemeinsamen Masseschaltung, wie in vielen Platinenrandverbindern vorfindbar. Dadurch wäre es wünschenswert, die Induktanz durch diese Masseanschlussklemmen zu der gemeinsamen Masseschaltung zu vermindern.
• Insbesondere nochmals in Bezug auf Fig. 2 (gemeinsam mit den Fig. 3 bis 7) ist ersichtlich, dass die Anschlussklemmen 28 und 30 und insbesondere die Masseanschlussklemmen 30 wenigstens zwei Füße 36 aufweisen, wie vorstehend dargestellt, zum Eingreifen in eine einzelne Leiterbahn an der oberen Oberfläche 38 der gedruckten Leiterplatine 40. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass, obwohl die Füße 36 zur Oberflächenbefestigung an einer Leiterbahn an einer gedruckten Leiterplatine dargestellt sind, wenigstens einer der Füße eine Lötfahne oder einen Stift zum Einsetzen in ein Loch in der gedruckten Leiterplatine aufweisen kann, wobei die Lötfahne elektrisch mit den Leiterbahnen an der Platte oder mit einem durchmetallisierten Loch in der Platine verbunden sein kann.
• Durch Bereitstellen zweier Füße 36 für eine einzelne Anschlussklemme wird dargestellt, dass beide Füße elektrisch an eine einzige Leiterbahn an der Platte gekoppelt sind. Ein derartiger Entwurf stellt eine größere Kontaktoberfläche mit der Leiterbahn dar. Die größere Kontaktoberfläche vermindert den Spannungsabfall, und die Erhöhung des Querschnittsbereichs vermindert die Induktanz zwischen einer jeweiligen Anschlussklemme und einer einzelnen Leiterbahn an der gedruckten Leiterplatine. Ein derartiger Aufbau ist insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsverbindern nützlich. Im Falle einer der Masseanschlussklemmen würden beide geerdeten Füße an eine der Vielzahl der Masseleiterbahnen an der gedruckten Leiterplatine greifen, wobei die Leiterbahnen Teil der gesamten Masseschaltung wären. Durch Beabstanden der Füße voneinander wird ein Bereich auf der Platine zwischen den Füßen freigelassen zum Ermöglichen von Leiterwegen weiterer Leiterbahnen an der Platine.
• Zusätzlich liefert der größere Kontaktbereich auch Vorteile, wenn er bei Signalanschlussklemmen in Hochgeschwindigkeitsanwendungen verwendet wird. Ein derartig erhöhter Kontaktbereich vermindert die Reiheninduktanz, wodurch folglich die Hochgeschwindigkeitsleistung verbessert wird.

Claims (14)

1. Verfahren zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders (10), der bei einer Vielzahl von elektrischen Schaltungen, die jede eine gegebene Impedanz haben, zum Verbinden geeignet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) wenigstens ein dielektrisches elektrisches Verbindergehäuse (16) wird zum Befestigen einer Vielzahl von Anschlüssen (28, 30) bereitgestellt, wobei das wenigstens eine Gehäuse umfaßt:

eine Aufnahme (12) zum Aufnehmen einer komplementären elektrischen Kontaktkomponente,

eine Vielzahl von Kontakt-aufnehmenden Kavitäten (22), die benachbart zur Aufnahme (12) angeordnet sind und einen Abschnitt (42, 44) eines Anschlußkontaktes (28, 30) aufnehmen können, und

eine Vielzahl von Verankerungsbereichen (26), wobei jeder Verankerungsbereich einen Verankerungsabschnitt (34, 34', 34", 34''') einer Anschlußklemme (28, 30) zum betriebsmäßigen Sichern der Anschlußklemme in dem Gehäuse umfaßt;

b) Sätze von leitfähigen Anschlußklemmen (28, 30) zum selektiven Befestigen in dem Gehäuse werden bereitgestellt, wobei jeder Anschlußklemmensatz folgendes aufweist:

einen Verbindungsabschnitt (42, 44),

einen Fahnenabschnitt (36) zum Verbinden der Anschlußklemme mit ihrer jeweiligen elektrischen Schaltung, und

einen Verankerungsabschnitt (34, 34', 34", 34'''), der von dem Verbindungsabschnitt beabstandet ist,

wobei die Verbindungsabschnitte (42, 44) im wesentlichen identisch sind und einen Kontaktarm sowie einen Kontaktabschnitt umfassen, die daran angeordnet sind, um eine entsprechende elektrische Schaltung der komplementären elektrischen Kontaktkomponente zu kontaktieren, wobei jeder Anschlußklemmensatz (28, 30) im wesentlichen ebene Verankerungsabschnitte aufweist, die einen anderen Oberflächenbereich besitzen als die Verankerungsabschnitte der anderen Anschlußklemmensätze, um die Impedanzeigenschaften eines jeden Anschlußklemmensatzes zu verändern;

c) ein Anschlußklemmensatz aus dem Anschlußklemmensatz (28, 30) wird ausgewählt, um wenigstens eine Anschlußklemme auszuwählen, die eine gewünschte vorbestimmte Impedanz, und zwar im wesentlichen ähnlich der gegebenen Impedanz, aufweist; und wenigstens eine Anschlußklemme (28, 30) wird in das Gehäuse (16) eingesetzt.

2. Verfahren zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders (10) nach Anspruch 1, bei welchem

a) ein Satz von dielektrischen Verbindergehäusen (16) bereitgestellt wird, wobei alle Gehäuse eine im wesentlichen identische Aufnahme (12) umfassen und wenigstens einige der Gehäuse Verankerungsbereiche (26, 26') umfassen, die sich von den Verankerungsbereichen wenigstens einiger anderer Gehäuse (16) zum Aufnehmen unterschiedlich konfigurierter Verankerungsabschnitte (34, 34', 34", 34''') der Anschlußklemmen (28, 30) unterscheiden;

b) leitfähige Anschlußklemmensätze (28, 30) zum selektiven Befestigen in dem Gehäusesatz (16) bereitgestellt werden;

c) ein Satz von Anschlußklemmen (28, 30) ausgewählt wird ohne die Ausmaße der Verbindungsabschnitte zu verändern; und

eines der Gehäuse (16) ausgewählt wird, das Verankerungsbereiche (26, 26') aufweist, die zum betriebsmäßigen Aufnehmen der Verankerungsabschnitte des ausgewählten Anschlußklemmensatzes (28, 30) dimesioniert sind, und

der ausgewählte Anschlußklemmensatz (28, 30) in das Gehäuse (16) eingesetzt wird.

3. Verfahren zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders (10) nach Anspruch 1, bei welchem

a) ein dielektrisches Verbindergehäuse (16) bereitgestellt wird;

b) eine Anschlußklemme (28, 30) aus dem Anschlußklemmensatz ausgewählt wird, ohne die Ausmaße der Verbindungsabschnitte (42, 44) zu ändern;

c) die ausgewählte Anschlußklemme (28, 30) in das Gehäuse (16) eingesetzt wird; und

d) die Schritte b) und c) solange wiederholt werden, bis die Anschlußklemmen (28, 30) in alle Kontaktaufnahmen (22) des Gehäuses (16) eingesetzt sind.

4. Verfahren zum Abstimmen der Impedanz eines elektrischen Verbinders (10) nach Anspruch 1, bei welchem

a) ein dielektrisches Verbindergehäuse (16) mit einem Schlitz (12) bereitgestellt wird;

b) das Bereitstellen von Sätzen leitfähiger Anschlußklemmen das Bereitstellen von Sätzen leitfähiger erster Anschlußklemmen (28) zum selektiven Befestigen in dem Gehäuse umfaßt, wobei jeweils die ersten Anschlußklemmen einen Verbindungsabschnitt (42), einen Fahnenabschnitt (36) zum Verbinden der ersten Anschlußklemme (28) mit einer der elektrischen Schaltungen und einen Verankerungsabschnitt (34) umfassen, welcher sich von dem Verbindungsabschnitt unterscheidet, um die erste Anschlußklemme (28) am Gehäuse (16) zu halten, wobei die Verbindungsabschnitte der ersten Anschlußklemmen im wesentlichen identisch sind und ein erstes elastisches Kontaktelement (42) umfassen, das sich von einer Basis erstreckt und einen ersten Kontaktabschnitt am ersten Kontaktelement zum Kontakten einer entsprechenden elektrischen Komponente der komplementären elektrischen Kontaktkomponente umfaßt, die Anschlußklemmen des jeweiligen Satzes von ersten Anschlußklemmen im wesentlichen ebene Verankerungsabschnitte aufweisen und jedes einen anderen Oberflächenbereich als die Verankerungsabschnitte der anderen Sätze erster Anschlußklemmen haben, um die Impedanzeigenschaften des jeweiligen Satzes von ersten Anschlußklemmen (28) zu verändern; und

Sätze leitfähiger zweiter Anschlußklemmen (30) zum selektiven Befestigen in dem Gehäuse bereitgestellt werden, wobei jede der zweiten Anschlußklemmen folgendes aufweist:

einen Verbindungsabschnitt (44), einen Fahnenabschnitt (36) zum Verbinden der zweiten Anschlußklemme mit einer der elektrischen Schaltungen und einen Verankerungsabschnitt (34), der von dem Verbindungsabschnitt (44) beabstandet ist, um die zweite Anschlußklemme (30) an dem Gehäuse (16) zu halten, wobei die Verbindungsabschnitte der zweiten Anschlußklemmen im wesentlichen identisch sind und ein zweites elastisches Kontaktelement (44) umfassen, das sich von einer Basis erstreckt und einen zweiten Kontaktabschnitt an dem zweiten Kontaktelement (44) zum Kontaktieren einer entsprechenden elektrischen Komponente der komplementären elektrischen Kontaktkomponente hat,

wobei das zweite Kontaktelement (44) länger ist als das erste Kontaktelement (42), die Anschlußklemmen des jeweiligen Satzes von zweiten Anschlußklemmen (30) im wesentlichen ebene Verankerungsabschnitte haben, wobei jede einen anderen Oberflächenbereich als die Verankerungsabschnitte der anderen Sätze zweiter Anschlußklemmen aufweist, um die Impedanzeigenschaften von jedem Satz zweiter Anschlußklemmen (30) zu verändern;

c) eine Anschlußklemme an einem Anschlußklemmensatz ausgewählt wird, um eine Anschlußklemme auszuwählen, die eine gewünschte vorbestimmte Impedanz hat, die sowohl im wesentlichen ähnlich zur gegebenen Impedanz einer bestimmten Schaltung als auch einen gewünschten vorbestimmten Verbindungsabschnitt aufweist; und

d) die ausgewählte Anschlußklemme in das Gehäuse eingesetzt wird;

e) die Schritte c) und d) solange wiederholt werden, bis die Anschlußklemmen in alle Kontaktaufnahmen (22) des Gehäuses (16) eingesetzt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die im wesentlichen ebenen Verankerungsabschnitte (34, 34") einiger Anschlußklemmensätze (28, 30) eine im wesentlichen identische Breite aufweisen und die Anschlußklemmen einiger dieser Sätze eine andere Höhe in Einsetzrichtung in das Gehäuse (16) aufweisen, wodurch die Anschlußklemmen (28, 30) einiger dieser Sätze in das gleiche Gehäuse einsetzbar sind.

6. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die im wesentlichen ebenen Verankerungsabschnitte der Anschlußklemmensätze im wesentlichen identische Breiten (34, 34") und die Verankerungsabschnitte der Anschlußklemmen eines jeden Satzes eine unterschiedliche Höhe in Einsetzrichtung in das Gehäuse (16) aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die im wesentlichen ebenen Verankerungsabschnitte der ersten Anschlußklemmensätze (28) eine im wesentlichen identische Breite und die Verankerungsabschnitte eines jeden Satzes erster Anschlußklemmen eine andere Höhe in Einsetzrichtung in das Gehäuse (16) aufweisen und die im wesentlichen ebenen Verankerungsabschnitte der zweiten Anschlußklemmensätze eine im wesentlichen identische Breite und die Verankerungsabschnitte eines jeden Satzes zweiter Anschlußklemmen (30) eine andere Höhe in Einsetzrichtung in das Gehäuse (16) aufweisen.

8. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei welchem sich der Kontaktarm und der Verankerungsabschnitt (34, 34', 34", 34''') jeweils freistehend von einem Basisabschnitt (32) erstrecken und darauf voneinander beabstandet sind.

9. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei welchem die Verankerungsabschnitte (34, 34', 34", 34''') Vorsprünge sind, die preßpassungsartig in den Aufnahmen in dem Verankerungsbereich (26, 26') sitzen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die im wesentlichen ebenen Verankerungsabschnitte (34''') wenigstens in einem Anschlußklemmensatz Öffnungen (60) darin aufweisen, um den Oberflächenbereich der Verankerungsabschnitte (34''') zu vermindern.

11. Elektrischer Verbinder (10) mit abgestimmter Impedanz, der bei einer Vielzahl von elektrischen Schaltungen zum Verbinden geeignet ist, wobei die Schaltungen jeweils eine gegebene Impedanz haben, mit:

wenigstens einem dielektrischen Verbindergehäuse (16) zum Befestigen einer Vielzahl von darin befindlichen Anschlußklemmen (28, 30), wobei das Gehäuse eine Aufnahme (12) zum Aufnehmen einer komplementären elektrischen Kontaktkomponente, eine Vielzahl von Kontaktaufnahmen (22), die benachbart zur Aufnahme angeordnet sind und zum Aufnehmen eines Abschnitts (42, 44) der Anschlußklemme (28, 30) darin dienen, und eine Vielzahl von Verankerungsbereichen (26) umfaßt, wobei jeder Verankerungsbereich einen Verankerungsabschnitt (34, 34", 34''') einer Anschlußklemme darin aufnehmen kann, um im Betrieb die Anschlußklemme in dem Gehäuse zu halten;

einer Vielzahl von Sätzen leitfähiger Anschlußklemmen (28, 30) zum selektiven Befestigen in dem Gehäuse, wobei jeder Anschlußklemmensatz (28, 30) einen Verbindungsabschnitt (42, 44), einen Fahnenabschnitt (36) zum Verbinden der Anschlußklemme mit deren jeweiligen elektrischen Schaltung, und einen Verankerungsabschnitt (34, 34', 34", 34''') hat, der separat von dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist,

wobei die Verbindungsabschnitte (42, 44) im wesentlichen identisch sind und einen Kontaktarm und einen daran angeordneten Kontaktabschnitt zum Kontaktieren einer entsprechenden elektrischen Schaltung der komplementären elektrischen Kontaktkomponente umfassen, wobei jeder Anschlußklemmensatz (28, 30) im wesentlichen ebene Verankerungsabschnitte (34) mit einem Oberflächenbereich hat, der unterschiedlich ist zu den Verankerungsabschnitten der anderen Anschlußklemmensätze, um die Impedanzeigenschaften des jeweiligen Anschlußklemmensatzes (28, 30) zu verändern;

wodurch die Impedanz des elektrischen Verbinders (10) verändert wird ohne die Ausmaße der Verbindungsabschnitte (42, 44) durch Auswählen des Anschlußklemmensatzes (28, 30) mit einer gewünschten vorbestimmten Impedanz zu verändern, wobei die vorbestimmte Impendanz im wesentlichen ähnlich zu der gegebenen Impedanz ist.

12. Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 11, bei welchem das dielektrische Verbindergehäuse (16) aus einem Satz dielektrischer Verbindergehäuse (16) zum Befestigen einer Vielzahl von darin befindlichen Anschlußklemmen (28, 30) ausgewählt wird, wobei alle Gehäuse folgendes umfassen:

eine im wesentlichen identische Aufnahme (12) zum Aufnehmen einer komplementären elektrischen Kontaktkomponente, eine Vielzahl von Kontaktaufnahmen (22), die zu der Aufnahme benachbart angeordnet sind und zur Aufnahme eines Abschnittes (42, 44) einer Anschlußklemme darin geeignet sind, und eine Vielzahl von Verankerungsbereichen (26) umfassen, wobei jeder Verankerungsbereich einen Verankerungsabschnitt (34, 34", 34''') einer darin befindlichen Anschlußklemme aufnehmen kann, um im Betrieb die Anschlußklemme in dem Gehäuse zu halten, und wobei wenigstens einige der Gehäuse Verankerungsbereiche umfassen, die sich von den Verankerungsbereichen wenigstens einiger anderer Gehäuse unterscheiden, um unterschiedlich konfigurierte Verankerungsabschnitte der Anschlußklemmen aufzunehmen;

wodurch die Impedanz des elektrischen Verbinders (10) geändert werden kann, ohne daß die Ausmaße der Verbindungsschnittstellen durch Auswählen eines bestimmten Anschlußklemmensatzes mit einer gewünschten vorbestimmten Impedanz verändert werden, die im wesentlichen gleich der gegebenen Impedanz ist und wobei eines der Gehäuse mit Verankerungsbereichen ausgewählt wird, die zum betriebsmäßigen Aufnehmen der Verankerungsabschnitte des ausgewählten Anschlußklemmensatzes (28, 30) daran dimensioniert sind.

13. Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 11, bei welchem die Impedanz des elektrischen Verbinders verändert wird, ohne daß die Ausmaße der Verbindungsabschnitte durch die Anschlußklemmen (28, 30) verändert werden, wobei jede aus einem bestimmten Anschlußklemmensatz ausgewählt wird, die eine gewünschte vorbestimmte Impedanz haben, die im wesentlichen gleich der gegebenen Impedanz der bestimmten elektrischen Schaltung ist.

14. Elektrischer Verbinder (10) nach Anspruch 11 zur Montage an eine gedruckte Schaltungsplatine (40) mit einem gemeinsamen Masse-Schaltkreis und einer Vielzahl von Leiterbahnen, die Teile der gemeinsamen Masse- Schaltungen bilden, wobei der Verbinder folgendes umfaßt:

ein dielektrisches Gehäuse (16) mit einem Schlitz (12) zum Aufnehmen des Randes einer einsteckbaren Tochterplatine und einer Vielzahl von zum Schlitz benachbarte Kontaktaufnahmen (22) zum Befestigen einer Vielzahl von stromführenden Anschlußklemmen (28) und einer Vielzahl von Masse-Anschlußklemmen (30); und

eine Vielzahl von stromführenden Anschlußklemmen (28) und eine Vielzahl von Masse-Anschlußklemmen (30), die in den Aufnahmen in einem sich abwechselnden Feld entlang einer Seite des Schlitzes angeordnet sind, wobei die stromführenden Anschlußklemmen und die Masse- Anschlußklemmen jeweils einen Basisabschnitt (32) haben mit einem Kontaktarm (42, 44), der sich davon mit einem Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines Kontaktfleckens an den Steck-Tochterplatinen ersteckt, wobei der Kontaktarm (42) der stromführenden Anschlußklemmen (28) kürzer ist als der Kontaktarm (44) der Masse- Anschlußklemmen (30), die stromführende Anschlußklemme hat wenigstens einen Fahnenabschnitt (36) zum Befestigen an Leiterbahnen an der Schaltungsplatine und die Masse- Anschlußklemmen haben jeweils wenigstens zwei beabstandete Fahnenabschnitte (36) für eine elektrische und mechanische Verbindung mit den Leiterbahnen, die Teile der gemeinsamen Masse-Schaltung bilden.