DE69529335T2

DE69529335T2 - Chipkartenverbinder

Info

Publication number: DE69529335T2
Application number: DE69529335T
Authority: DE
Inventors: Jack Seidler
Original assignee: North American Specialties Corp
Current assignee: Ennovi Advanced Mobility Solutions NJ Inc
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2015-01-26
Also published as: US5653617A; EP0741918A1; EP0741918B1; EP0741918A4; AU1740295A; DE69529335D1; WO1995020250A1

Description

Bereich der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Mehrfachkontaktverbinder zur Verwendung mit elektronischen Leiterplatten, Chips, Chipträgern und dergleichen.

Hintergrund der Erfindung

Ein wichtiger Faktor in der Elektronikindustrie ist die schnelle und genaue Anordnung von Leitungen, Anschlüssen und Kontakten an den Kontaktstellen von gedruckten Leiterplatten oder anderen Substraten. Zur Verbesserung der Verbindung solcher Elemente wurde früher vorgeschlagen, das Löten ihrer Verbindung durch Anbringen eines Lotstücks oder Lotklumpens an eines der Elemente zu erleichtern, so dass das geschmolzene Lot, wenn es mit dem anderen Element in Eingriff gebracht und erhitzt wurde, die benachbarte Oberfläche beider Elemente bedeckt, und wenn es abgekühlt ist, eine verlötete Verbindungsstelle bildet und sowohl einen mechanischen Anschluss als auch eine elektrische Verbindung zwischen den Elementen lieferte. Verschiedene Anordnungen von Lothalteelementen sind in den Seidler-Patentschriften Nrn. 4 120 558, 4 203 648, 4 679 889 und 5 052 954 offenbart, in welchen jeweils eine Zuleitung einen Finger oder ein Streifenstück von diesem aufweist, das einen Lötklumpen an die Zuleitung hält.
Da die Technik Fortschritte gemacht hat, gab es einen ansteigenden Bedarf an Verbindern zwischen verschiedenen Arten von Vorrichtungen, wie z. B. neueren Entwicklungen an "smart cards", welche im allgemeinen ein kreditkartengroßes Substrat mit integrierten Schaltkreiselementen enthalten, die wiederholt programmiert werden können, um die auf der Karte gespeicherten Informationen zu ändern. Diese integrierten Schaltkreise sind mit Anschlüssen (d. h. mit Kontaktstellen) auf der Oberfläche oder den Rändern der "smart card" verbunden. Für diese "smart cards" sind viele Anwendungen vorgeschlagen worden, einschließlich als Bankkarten, welche nicht nur Kontoidentifizierungsinformationen, sondern auch veränderliche Kontoinformationen oder dergleichen enthalten.
Daher gibt es einen Bedarf an einer leichten Verbindung einer "smart card" oder dergleichen mit freiliegenden Kontaktstellen zu anderen Schaltungselementen, welche für ein. Lesen und Aufzeichnen oder auf andere Art Verarbeiten der auf der Karte gespeicherten Informationen verantwortlich wären. Ein Verbindertyp, der für die Verwendung mit einer "smart card" geeignet wäre, ist der in Fig. 10 der Seidler Patentanmeldung Nr. 4 679 889 gezeigte Randklammerverbinder, welcher eine Vorrichtung zum Ermöglichen einer Verbindung einer gedruckten Steckkarten-Leiterplatte mit einem anderen Substrat durch Oberflächenmontage zeigt. Diese Verbindung weist einen Mehrfachkontakt-Leiterplatten- Randverbinder mit einem Gehäuse auf, auf welchem Federkontakte für eine lösbare Verbindung mit Kontaktstellen auf einer Leiterplatte montiert sind, wenn sie eingeschoben wird. Aus dem Boden des Gehäuses herausragend und mit den einzelnen Federkontakten einstückig verbunden sind Leitungen, welche in einem rechten Winkel von den Federkontakten nach außen gebogen sind, so dass das Verbindungsglied auf einem Substrat oberflächenmontiert sein kann, welches zu der Leiterplatte senkrecht ist. Das Anschlussende jedes Federkontakts ist so geformt, dass es einen Lotklumpen trägt, welcher zu einer jeweiligen Kontaktanschlussstelle des Substrats passt und mit dieser über eine übliche IR- oder eine Bedampfungslöttechnik verlötet ist. Alternativ wurde das Lot weggelassen und vor dem Ausrichten der Verbinderanschlussenden eine Lotpaste sowie ein Flussmittel aufgetragen.
Bei dieser Ausführung gibt es jedoch erhebliche Nachteile. Erstens sind nicht alle Komponenten dafür bestimmt, oberflächenmontiert zu werden, und in bestimmten Abstandsausführungen wäre die Oberflächenmontage unmöglich. Zweitens ist es notwendig, die Leitungen während des Verlötens in Bezug auf die Kontaktstellen an dem Substrat exakt zu halten, um ungeeignet verlötete Verbindungen zu verhindern, da die zwei Lotauflageanschlüsse des Verbindungsglieds sowohl die gleiche Oberfläche des Substrats berühren als auch sich im wesentlichen an dem Substrat stützen.
Ein weiteres Verbindungsglied für eine verlötete Verbindung mit einem Substrat mit Kontaktstellen ist in dem Dokument JP-A-68 361 offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Hinblick auf die Mängel bei dem oben genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verbindungsglied für ein trennbares Anbringen eines Mehrstift- Steckverbinders oder einer gedruckten Leiterplatte oder einem ähnlichen Substrat mit einem anderen Substrat (wie z. B. einer "smart card") im allgemeinen parallel oder mit dem Verbinder ausgerichtet bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungsglied bereitzustellen, welches den Verbinder auf dem Substrat während des Lötens elastisch hält, um ein Beibehalten der korrekten Positionierung desselben zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungsglied nach Anspruch 1 bereitzustellen, das für ein Verbinden von "smart cards", Leiterplatten oder anderen Substraten mit externen Schaltungen verwendet werden kann, und welches einfach und kostensparend herzustellen ist.
Gemäß den Aufgaben der Erfindung wird ein Verbinder mit einem Gehäuse geliefert. Ein oder mehrere parallele Federkontaktsätze werden in dem Gehäuse festgehalten. Das Gehäuse kann ein offenes Ende aufweisen, in welches ein Schaltkreissubstrat mit nackten Kontaktanschlussstellen eingesetzt werden kann, um mit den Federkontakten in Berührung zu kommen. Aus einem Stück mit jedem der Federkontakte, aber außerhalb des Gehäuses, erstreckt sich ein Lotauflageanschluss für eine Verbindung mit einem anderen Substrat. Zwei parallele Reihen von Lotauflageleitungen werden verwendet, welche ein Substrat zwischen diesen mit einer federnden Kraft während einem Löten spreizen und halten, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit beim Löten zu verbessern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben genannten und weitere Aufgaben, Vorteile und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Übersicht der anhängenden Zeichnungen offensichtlich, in welchen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbinders der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Querschnittansicht des Verbinders von Fig. 1 entlang der Linie 1-1 desselben ist;
Fig. 3 eine fragmentarische Aufriss-Querschnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine fragmentarische Aufriss-Querschnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine Front-Aufrissansicht der Vorrichtung von Fig. 1 ist, welche geeignet ist, eine Doppelreihe eines Mehrstiftverbinders aufzunehmen;
Fig. 6 eine Front-Aufrissansicht einer Vorrichtung ist, welche geeignet ist, ein Substrat mit Kontaktstellen aufzunehmen, die sich mit den Federkontakten decken, welche nicht einen Teil der beanspruchten Erfindung bilden;
Fig. 7 eine Seitenaufrissansicht einer Modifikation der Vorrichtungen von den Fig. 1-5 ist;
Fig. 8 eine Seitenaufrissansicht einer anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung ist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nun zu den Zeichnungen, von denen Fig. 1 einen Verbinder 10 einschließlich einem Außengehäuse 12 zeigt. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem nichtleitenden Material hergestellt, wie z. B. Kunststoff, und kann vorgeformt oder gegossen werden. Aus dem Gehäuse ragen zwei parallele Reihen leitfähiger elastischer Leitungen 14, von welchen jede eine Lotauflage auf oder nahe ihrem Ende oder Anschluss mit einem Lotstück oder Lotklumpen 16 trägt, der fest an der Leitung gehalten wird. Das Lot wird nahe dem fernen Ende 18 der einzelnen Leitungen 14 gehalten.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wird das Lot an jeder einzelnen Leitung auf der Oberfläche gehalten, die zu einer gegenüberliegenden Leitung 14 ausgerichtet ist. Dies ermöglicht jedem Substrat 20, das zwischen den zwei Sätzen von Leitungen 14 eingesetzt ist, elastisch zwischen den Leitungen mit dem Lot an der Oberfläche des Substrats 20 gehalten zu werden. Die Leitungen 14 sind so beabstandet, dass sie zu den leitfähigen Anschlussstellen oder dem Substrat 20 passend angeordnet sind, und spreizen das Substrat. Die Gesamtlänge des Verbinders 10, die Anzahl an Leitungen 14 und der Abstand zwischen den Leitungen stehen zu jedem einzelnen Substrat in Wechselbeziehung und sind von der Länge des Substrats 20 und der Anzahl der bzw. dem Abstand zwischen den entsprechenden Kontaktstellen 22 auf der Oberfläche des Substrats 20 abhängig.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, stößt der Lotklumpen 16 auf jeder Leitung 14 an eine entsprechende Kontaktanschlussstelle 22 auf einer der zwei gegenüberliegenden Oberflächen 24a, 24b des Substrats 20. Obwohl in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Lot 16 von dreieckigen Laschen 26, welche von den Seiten der Leitungen 14 nach oben gebogen und in die Lotklumpen 16 eingedrückt sind, an der Stelle gehalten wird, wie in der vorhergehenden Patentschrift Nr.. 4 728 305 gezeigt ist, ist es ersichtlich, dass jedes bekannte Verfahren zum Anbringen der Lotklumpen 16 an die Leitungen 14 in der vorliegenden Erfindung erwogen wird. Wenn nur an einer der zwei Oberflächen des Substrats 24a, 24b Kontaktstellen 22 vorhanden sind, wird erwogen, den Lotklumpen 16 in dem anderen Satz von Leitungen 14 durch einen nicht leitfähigen Stecker zu ersetzen.
Das Gehäuse 12 besitzt eine Mehrzahl von Kanälen 28, von denen jeder eine sich verengende Öffnung 30 (z. B. einen Pyramidenstumpf) gegenüber dem Ende aufweist, von welchem seine jeweilige Leitung 14 herausragt. Einzelne Federkontakte 31 sind innerhalb der jeweiligen Kanäle gegen die Wände 32 der Kanäle eingesetzt.
Wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, weist jeder der Federkontakte 31 einen gebogenen Finger 34 auf, der von einem Mittelabschnitt des Kontakts 31 wegführt, wobei der Finger 34 innen von den Wänden 32 in den Kanal 28 ragt. Jede der Öffnungen 30 und Kanäle 28 nimmt einen Stift einer Doppelreihe des mit der "smart card" oder einem anderen Substrat verbundenen Mehrstiftverbinders auf. Da jeder Stift eine Breite ähnlich jener der Kanäle 28 aufweist, wird sich der Finger 3 biegen und den Stift elastisch kontaktieren. Die Kontakte 31 werden in einer geeigneten Weise daran gehindert, sich von den Wänden 32 weg zu bewegen, wie z. B. dadurch, dass sie an der Stelle geformt oder in der Seitenwand des Kanals 28 in Rillen befestigt sind.
Fig. 5 zeigt eine Modifikation der Vorrichtung von den Fig. 1-4, wobei die Öffnungen 30A stumpfkegelig ausgeführt sind, um Stifte der Mehrstift-Steckverbindung in Eingriff mit Federkontakten 31 zu führen.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung, welche nicht einen Teil der beanspruchten Erfindung bildet, in welcher das Gehäuse geeignet ist, ein Substrat mit Kontaktstellen aufzunehmen, welche, zu den Federkontakten genau passen. In diesem Fall wird der in Fig. 2 gezeigte Mittelteil 50 weggelassen.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind die Kontakte und Leitungen 14 in einer im allgemeinen ausgerichteten Anordnung, ohne irgendwelche merkliche Winkel entlang ihrer Länge. Dies ermöglicht ihnen, sich über eine "smart card" 20 im allgemeinen in der Ebene der "smart card" zu erstrecken. Wo gewünscht, können die Leitungen 14 versetzt sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist, so dass sich die "smart card" 20 mit Leitungen 14 und Verbinder 10 auf der gleichen ebenen Fläche stützen können.
Während Fig. 2 einen quadratischen, sich verengenden Eingang 30 für die Verbindungsstifte zeigt, wird verständlich sein, dass, wenn gewünscht, kreisförmige, sich verengende Eingänge verwendet werden können, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Der "gespreizte Abschluss" der Fig. 1-4 kann auch ein zentraler mit geringster Länge der Anschlüsse 14B sein, wie in Fig. 8 zu sehen ist.
Somit ist ersichtlich, dass ein Verbinder für ein lösbares Verbinden eines Mehrstiftverbinders oder eine andere Leiterplatte mit einer "smart card" oder dergleichen im allgemeinen ausgerichtet oder parallel bereitgestellt wird. Ferner bewirkt die Konstruktion und das Positionieren der Leitungen 14, dass das Substrat 20 während eines Lötens federnd zwischen diesen gehalten wird, wodurch ein zuverlässiges Löten erleichtert wird.
Die Aufgaben und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele erreicht. Es ist zu erkennen, dass diese Ausführungsbeispiele lediglich zur Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung gezeigt und beschrieben wurden, wobeb die vorliegende Erfindung nur durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Verbinder für eine gelötete Verbindung mit einem Substrat (20) mit Kontaktstellen (22) an mindestens einer Oberfläche desselben, mit: einem Gehäuse (12) mit mindestens zwei Kanälen (28) darin, jeder dafür geeignet, einen Verbindungskontakt aufzunehmen; einem jeweiligen leitfähigen Federkontakt (31), der innerhalb jedem der Kanäle (28) eingesetzt ist und einen gebogenen Finger (34) aufweist, welcher sich nach innen in den Kanal (28) erstreckt, und welcher geeignet ist, sich mit dem Verbindungskontakt zu verbinden, wenn er in den jeweiligen Kanal (28) eingefügt wird; einem elastischen Anschluss (14), welcher einstückig mit und im allgemeinen in Ausrichtung zu einem entsprechenden der Federkontakae (31) ist, der Anschluss (14) einen Lotklumpen (16) aufweist, welcher an diesem an einer Stelle nebenseinem Ende gehalten wird; mindestens zwei der Anschlüsse (14) einander gegenüber angeordnet sind, wobei die entsprechenden Lotklumpen (16) zueinander ausgerichtet und in ihrem unbelasteten Zustand mit einem Abstand von weniger als der Dicke eines geeigneten Substrats (20) zwischen den Oberflächen beabstandet sind, welche für ein Anstoßen der Lotklumpen (16) bestimmt sind, wobei sich die Anschlüsse geeignet elastisch spreizen und während eines Anlötens der Anschlüsse (14) an die Substratkontaktstellen (22) ein Substrat (20) zwischen sich halten, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (28) nur einen gebogenen Finger (34) hält, wobei die zwei Enden der gebogenen Finger (34) mit einer Wand (32) des Kanals (28) in Kontakt stehen, so dass der Verbindungskontakt, wenn er in den Kanal (28) eingesteckt wird, elastisch an der Stelle zwischen dem gebogenen Finger (34) und einer gegenüberliegenden Wand des Kanals (28) gehalten wird, und wobei beide Enden des Fingers (34) daran gehindert werden, durch an der Stelle angelötet zu sein oder in Rillen in der Wand (32) befestigt zu werden, sich von der Wand (32) weg zu bewegen.

2. Verbinderanordnung mit einem Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Verbindungskontakt ein Stift eines Stiftverbinders ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1, wobei jeder der Federkontakte (31) einen Kontaktkörper aufweist und der gebogene Finger (34) von dem Kontaktkörper getroffen wird, der gebogene Finger (34) sich mindestens teilweise von dem Kontaktkörper und den Wänden (32) seines jeweiligen Kanals (28) weg erstreckt.

4. Verbinder nach Anspruch 1, ferner mit einer Mehrzahl von Kanälen (28), welche in zwei parallelen Reihen angeordnet und geeignet sind, zwischen diesen ein Substrat (20) aufzunehmen.

5. Verbinder nach Anspruch 1, wobei die Kanäle (28) geeignet sind, einen doppelreihigen Mehrstiftverbinder für eine Verbindung mit den Federkontakten (31) aufzunehmen.

6. Verbinder nach. Anspruch 1, wobei die gegenüberliegenden Anschlüsse (14) von einer Mittellinie des Gehäuses (12) versetzt sind.