DE69608307T2

DE69608307T2 - Leiterplatterandverbinder

Info

Publication number: DE69608307T2
Application number: DE69608307T
Authority: DE
Inventors: Robert Scott Turnbull
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: EP0867055B1; WO1997022163A1; US6053757A; KR100434695B1; TW380774U; GB9525266D0; DE69608307D1; JP2000502490A; EP0867055A1; JP3948681B2; KR19990072055A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Verbinder für einen Eingriff mit einer Leiterplattenrandkarte

Bei Anwendungen, wie beispielsweise SIMM (einzelner inline Speichermodul)- und DIMM (doppelter inline Speichermodul)-Karten für Computersysteme, werden Speicherchips auf einer Leiterplatte positioniert und durch Leiterbahnen darauf mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Schaltkreisanschlußflächen verbunden, die längs des Randes der Karte angeordnet sind, die danach in einen Verbinder für das Verbinden der Speichermodule mit einem Computer gesteckt werden können. Bei vielen Anwendungen muß die Karte umsteckbar sein, um die Karte auszutauschen oder auszuwechseln. Die Kontaktanschlußflächen, die längs des Randes der Karte angeordnet sind, werden im allgemeinen auf beiden Seiten der Karte bereitgestellt. In SIMM-Karten werden ausgerichtete Kontaktanschlußflächen auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte elektrisch verbunden. Dei komplementäre Randverbinder weist typischerweise Kontakte für das Kontaktieren der Kontaktanschlußflächen auf beiden Seiten der Leiterplatte auf. Ein Beispiel wird im US.4575172 gezeigt, wo jeder Kontakt ein Paar Kontaktpunkte für das Kontaktieren gegenüberliegender ausgerichteter Kontaktanschlußflächen der Leiterplatte aufweist. Einer der Kontaktpunkte ist daher überflüssig.
Die Kontaktanschlußflächen der meisten SIMM-Karten bestehen aus Zinn oder gleichen Materialien, die oxydieren können, wobei die komplementären Kontakte des Gegensteckverbinders ebenfalls aus einem gleichen Material bestehen. Infolge des Vorhandenseins von Oxydationsschichten, die die elektrische Leitfähigkeit an den Kontaktflächen beeinträchtigen können, sind relativ hohe Kontaktkräfte erforderlich, und wenn möglich, ist ein gewisses Maß an Reiben während der Steckverbindung wünschenswert, um die Oxidschichten zu durchbrechen. Hohe Kontaktkräfte und eine große Anzahl von Kontakten eliminieren die Anwendbarkeit einer einfachen Steckverbindung, was zur Konstruktion von Systemen mit niedriger Einsetzkraft führte, wie beispielsweise die drehbare Leiterplanenlösung, die im US 4575172 gezeigt wird. Die Wirkung des drehbaren Hebelarmes ermöglicht die Bereitstellung von hohen Kontaktkräften für eine große Anzahl von Kontakten. Bei Zinnverbindungsflächen, wie sie beispielsweise im typischen Fall für SIMM-Kartenverbinder benutzt werden, bedeutet die Forderung nach hohen Kontaktkräften in engem Abstand, daß die Kontakte relativ starr sind und einen kleinen elastischen Bereich aufweisen. Angesichts dessen sind überflüssige Kontakte wichtig, weil Verzugs- oder Dickentoleranzen einer passenden Leiterplatte für einen einzelnen Kontakt übermäßig sein können.
Um hohe Kräfte in engem Abstand zu erzeugen, weisen SIMM-Verbinder oftmals Kontakte auf, die aus Blech kantengestanzt sind, wo sich die Kontaktfederträger in der Ebene des Bleches biegen. Derartige Kontakte werden im allgemeinen individuell an Verbindergehäusen durch Heften montiert, was eine relativ hohe Fertigungstaktzeit erfordert. Es gibt viele andere Ausführungen von Verbindungssystemen mit niedriger Einsetzkraft oder einer Einsetzkraft von Null, wobei beispielsweise einige davon die gegenüberliegenden Kontaktpunkte mit Abstand halten, um das Einsetzen der Randkarte dazwischen zu ermöglichen, wodurch anschließend das Zusammenlenken der Kontakte gegen die Kontaktanschlußflächen durch Betätigung eines Nockensteuermechanismus oder einer ähnlichen Einrichtung ermöglicht wird. Derartige nockengesteuerte Systeme mit niedriger Einsetzkraft oder einer Einsetzkraft von Null werden oftmals bei vergoldeten Kontaktflächen zur Anwendung gebracht, weil ein viel geringerer Kontaktdruck und kein Reibungseffekt zwischen den Goldkontaktflächen erforderlich ist. Infolge der niedrigeren Kontaktkraft werden Randverbindersysteme mit vergoldeten Flächen manchmal einfach gesteckt, ohne daß die Einsetzkräfte reduziert werden, weil die Kontaktkräfte ausreichend niedrig sind, um das zu ermöglichen. In einem bestimmten Raum kann der elastische Bereich (Flexibilität) ebenfalls infolge der geringeren Anforderung an die Kontaktkraft vergrößert werden. Das Vergolden erhöht jedoch die Kosten des Verbindungssystems.
Es wäre wünschenswert, die Kosten derartiger Verbindungssysteme zu reduzieren, während trotzdem das erforderliche Niveau an Zuverlässigkeit und Gebrauchsleistung beibehalten wird.
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, einen SIMM-Verbinder bereitzustellen, der kostenwirksam ist, der aber dennoch zuverlässig ist und niedrige Einsetzkräfte ermöglicht.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen kostenwirksamen und zuverlässigen Randverbinder bereitzustellen, der das Biegen einer Leiterplatte für eine Verbindung damit unterstützen kann, während dennoch ein zuverlässiger Kontakt gesichert wird.
Ziele dieser Erfindung wurden erreicht, indem ein Randverbinder nach Patentanspruch 1 bereitgestellt wurde. Der hierin offenbarte Randverbinder weist auf ein isolierendes Gehäuse; und eine Vielzahl von darin montierten und in zwei Reihen angeordneten elastischen Kontakten, die durch einen Spalt für das Aufnehmen einer Randkarte darin getrennt sind, wobei eine erste Reihe eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Kontakten und eine zweite Reihe eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Kontakten aufweist, die mit Bezugnahme auf die erste Reihe versetzt sind, so daß die Kontakte der ersten und zweiten Reihe für eine Verbindung mit Kontaktanschlußflächen vorhanden sind, die in der Richtung der Reihen mit Bezugnahme zueinander versetzt sind. Vorteilhafterweise werden daher überflüssige Kontakte eliminiert, wodurch ermöglicht wird, daß jede Reihe eine geringere Anzahl von Kontakten (beispielsweise die Hälfte) aufweist, verglichen mit SIMM-Verbindern nach dem bisherigen Stand der Technik. Entweder wird ein dichterer Abstand zwischen den Randkartenkontaktanschlußflächen ermöglicht, oder größere Kontakte können im Verbinder bereitgestellt werden, um eine größere Kontaktkraft zu erzeugen, beispielsweise für verzinnte Kontakte.
Bei einer vorteilhaften Ausführung können Kontaktpunkte der gegenüberliegenden Kontakte in unterschiedlichen Höhen vorhanden sein, wodurch der Kontakt mit dem niedrigeren Kontaktpunkt (d. h., dichter an der Basis des Verbinders) mit einer spitzwinkeligen V-förmigen Biegung versehen werden kann, um den Federweg zu verlängern, wodurch die elastische Durchbiegung des Kontaktträgers verstärkt wird. Eine Anpassung an große Toleranzen beim Biegen der Leiterplatte für eine Verbindung wird daher in einer zuverlässigen Weise ermöglicht. Die Kontakte können im Gehäuse ebenfalls in einer vorgespannten Weise durch Anstoßen einer Verlängerung am freien Ende der Kontakte an einen Vorsprung des Gehäuses so montiert werden, daß eine genaue Positionierung der Kontaktflächen gesichert wird, und wenn es gewünscht wird, können größere Kontaktkräfte erreicht werden.
Weitere vorteilhafte charakteristische Merkmale werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen ersichtlich.
Eine Ausführung dieser Erfindung wird jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die Figur beschrieben, die zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen SIMIM-Verbinder entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 2 eine isometrische Darstellung der SIMM-Karte aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht der Eingriffsfläche des Teils eines SIMM-Verbinders entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 4 eine isometrische Darstellung der unteren Montagefläche des Teils des SIMM-Verbinders;
Fig. 5 eine isometrische Darstellung eines kurzen Kontaktes;
Fig. 6 eine isometrische Darstellung des Kontaktes, der aus Blech gestanzt und geformt wird, das noch mit einem Trägerstreifen verbunden ist:
Fig. 7 eine isometrische Darstellung eines langen Kontaktes.
Mit Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein SIMM-Verbinder 2 gezeigt, der ein isolierendes Gehäuse 4 und Kontakte 6 aufweist. Es ist eine erste Reihe 8 von langen Kontakten 10 und eine zweite Reihe 12 von kurzen Kontakten 14 parallel dazu vorhanden.
Das isolierende Gehäuse 4 weist eine Vielzahl von Klemmenaufnahmehohlräumen 16 und 18 für das Aufnehmen der Kontakte 10 und bzw. 14 auf. Das Verbindergehäuse erstreckt sich von einer Montagefläche 20 zu einer Kartenaufnahmefläche 22. Ein Rand einer Leiterplatte 24 ist von der Kartenaufnahmefläche 22 aus zwischen den Kontaktreihen 8 und 12, die unter einem bestimmten Winkel (20 bis 30º) geneigt sind, einsetzbar, ohne daß eine Einsetzkraft erforderlich ist. Die Karte 24 kann danach in die vertikale Position gedreht werden, wodurch sie gegen die gegenüberliegenden Kontakte 10 und 14 stößt und diese elastisch nach außen lenkt, um einen Kontakt an den Kontaktanschlußflächen 26 und bzw. 28 zu bewirken.
Mit Bezugnahme auf Fig. 7 wird der lange Kontakt 10 aus Blech gestanzt und geformt und weist auf einen Verbindungsabschnitt 30, der eine Leiterplatte kontaktiert; einen Basisabschnitt 32; und einen Kontaktabschnitt 34, der sich vom Basisabschnitt aus erstreckt und einen Kontaktvorsprung 36 in unmittelbarer Nähe eines freien Endes 38 aufweist. Der Basisabschnitt 32 ist im wesentlichen planar und weist eine Breite W auf, die größer ist als das freie Ende 38. Zwischen dem Kontaktabschnitt 34 und dem Basisabschnitt 32 ist ein Federabschnitt 33 vorhanden. Der Federabschnitt weist eine allmählich abnehmende Breite vom Basisabschnitt 32 zum Kontaktabschnitt 36 auf. Der breite Basisabschnitt 32 ermöglicht daß der Kontakt sicher in Schlitzen 40 sitzt (siehe Fig. 4), die sich in gegenüberliegende Seitenwände 42 des Kontaktaufnahmehohlraumes 16 hinein erstrecken. Obgleich es in Fig. 7 nicht gezeigt wird, können seitliche Ränder 44 des Basisabschnittes mit Arretierwiderhaken versehen sein. Der Kontakt kann in die Schlitze 40 von der leiterplattenmontierten Fläche 20 des Gehäuses 4 aus geheftet werden.
Während der Herstellung können die Kontakte 10 der Reihe 8 mit dem gleichen Abstand wie die Positionierung innerhalb des Gehäuses gestanzt und geformt werden, gleich dem, was in Fig. 6 für die kurzen Kontakte 14 gezeigt wird, wodurch die gesamte Reihe 8 der Kontakte 10 in das Gehäuse in einer einzigen Einsetzbewegung mittels einer Montagemaschine eingesetzt werden kann, die die Kontakte ergreift und die miteinander verbindenden Metallteile des Trägerstreifens 41 vor dem Einsetzen in das Gehäuse wegschneidet. Das verringert die Montagekosten im Vergleich zum Heften der Kontakte oder Montieren der Kontakte einzeln in ihre entsprechenden Hohlräume, weil es die Fertigungstaktzeit verringert.
Die große Breite des Basisabschnittes 32 ermöglicht eine sehr stabile und feste Halterung des Kontaktes innerhalb des Gehäuses, während dennoch das Bewirken einer optimalen Elastizität und Flexibilität mittels der Verjüngung des Federarmes 33 von der Basis 32 zum Kontaktvorsprung 36 ermöglicht wird. Die große Breite W des Basisabschnittes 32 ist möglich, weil die Kontakte 14 der zweiten Reihe 12 um einen Abstand d versetzt sind (siehe Fig. 4), der dem Abstand der Kontaktanschlußflächen 26, 28 der Leiterplatte 24 äquivalent ist.
In SIMM-Verbindern werden die Kontaktanschlußflächen 28 oder 26 mit einer Kontaktanschlußfläche verbunden, die damit auf der entsprechenden gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte ausgerichtet ist. Durch Kontaktieren abwechselnder Kontaktanschlußflächen 26 auf einer Seite 23 der Leiterplatte 24, durch den Verbinderkontakt 8 und ebenfalls durch Kontaktieren abwechselnder Kontaktanschlußflächen 28, die davon um einen Abstand D auf der anderen Seite 25 der Leiterplatte 24 versetzt sind, werden alle Verbinderkontakte des Leiterplattenrandes kontaktiert (ohne Überfluß). Eher als daß überflüssige Kontakte hergestellt werden, wie beim bisherigen Stand der Technik, werden daher einzelne Kontakte 10, 14 mit einer höheren Flexibilität bereitgestellt, um ein eventuelles Verziehen der Leiterplatte 24 auszugleichen. Der Einsatz von weniger Kontakten ermöglicht ebenfalls, daß der Basisabschnitt breiter ist, und daß der Federabschnitt ausreichend hohe Kräfte für oxydierende Kontaktflächen (Zinn) erzeugt. Ein wichtiger Vorteil ist die Ausrichtung der Kontakte, die aus der Ebene des Bleches gebildet und in die Hohlräume in dieser Ausrichtung eingesetzt werden, um die gleichzeitige Montage der Kontakte im Gehäuse zu ermöglichen.
Mit Bezugnahme auf Fig. 5 weist der kurze Kontakt 14 auf einen Verbindungsabschnitt 30; einen Basisabschnitt 32; einen Federabschnitt 33; und einen Kontaktabschnitt 34' in unmittelbarer Nähe eines freien Endes 38'. Infolge der niedrigeren Position des Kontaktvorsprunges 36' innerhalb des Verbinders, wie es in Fig. 1 gezeigt wird, mit Bezugnahme auf den langen Kontakt 10, steht für den Federabschnitt 33' eine geringere Höhe zur Verfügung. Um' den Kontakt mit einem großen elastischen Bereich zu versehen, wird der Federabschnitt 33' unter einem schrägen Winkel bereitgestellt und über eine V-förmige Biegung 50, die einen spitzen Winkel α aufweist (siehe Fig. 1), mit dem Basisabschnitt 32' verbunden. Die effektive Federlänge des Federabschnittes 33' wird daher in einer kompakten Weise vergrößert, während dennoch die erforderliche Federkraft bereitgestellt wird. Der Federabschnitt 33' verjüngt sich ebenfalls vom breiten Basisabschnitt 32' zum schmalen Kontaktvorsprung 36' in einer zum langen Kontakt 10 gleichen Weise.
Wie in Fig. 6 gezeigt und hierin vorangehend für den langen Kontakt 10 bereits erklärt wurde, können die Kontakte 14 aus Blech mit einem Abstand gestanzt und geformt werden, der für ein Einsetzen der gesamten Reihe von Kontakten in einem Montagearbeitsgang in die Hohlräume 18 des Gehäuses bereit ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt wird, stoßen die freien Enden 38, 38' der Kontakte an die entsprechenden Vorsprünge 52, 52' des Gehäuses, um die Kontaktvorsprünge 36, 36' genau zu lokalisieren. Die Vorsprünge 52, 52' werden durch Anordnung von Aussparungen 54, 54' bereitgestellt, die die visuelle Überprüfung von der Kartenaufnahmeseite betreffs der richtigen Montage und Positionierung der Kontakte 10, 14 innerhalb des Gehäuses ermöglichen. Eine derartige visuelle Überprüfung kann beim Fertigungsvorgang mittels Videokameras bewirkt werden, die beispielsweise einen Teil der Qualitätskontrollverfahren bilden. Wenn es gewünscht wird, können die Kontakte ebenfalls vorgespannt werden, um die Kontaktkräfte zu vergrößern.

Claims

1. Randverbinder (2) für eine Verbindung mit nebeneinanderliegenden Kontaktanschlußflächen (26, 28), die auf beiden Seiten und längs eines Randes einer Leiterplatte (24) angeordnet sind, wobei der Verbinder aufweist: ein isolierendes Gehäuse (4), das sich von einer Montagefläche (20) aus zu einer Kartenaufnahmefläche (22) erstreckt; eine erste Reihe (8) von nebeneinanderliegenden langen Kontakten (10); und eine zweite Reihe (12) von nebeneinanderliegenden kurzen Kontakten (14) parallel zur ersten Reihe und mit Abstand davon für das Aufnehmen der Leiterplatte dazwischen, wobei jeder lange Kontakt (10) einen Kontaktvorsprung (36) in einer bestimmten Höhe von der Montagefläche (20) aus und jeder kurze Kontakt (14) einen Kontaktvorsprung (36') in einer Höhe aufweist, die geringer ist als der Kontaktvorsprung des langen Kontaktes, so daß der Verbinder dafür ausgelegt ist, daß die Leiterplatte mit einer geringen Einsetzkraft zwischen die Kontaktreihen unter einem schiefen Winkel eintreten kann, wobei die Leiterplatte anschließend drehbar ist, um elastisch mit den Kontaktvorsprüngen an den Kontaktanschlußflächen (26, 28) der Leiterplatte in Eingriff zu kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (10) der ersten Reihe (8) in der Richtung der Reihen mit Bezugnahme auf die Kontakte (14) der zweiten Reihe (12) versetzt sind.

2. Verbinder nach Anspruch 1, bei dem der versetzte Abstand (d) gleich der Hälfte des Abstandes zwischen benachbarten Kontakten einer der Reihen ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der kurze Kontakt (14) aufweist: einen Basisabschnitt (32'); einen Federabschnitt (33'); und einen Kontaktabschnitt (34'), der den Kontaktvorsprung (36') aufweist, wobei der Federabschnitt (33') in der Form einer Anschlußbrücke vorhanden ist, die sich zwischen dem Basisabscbnitt und dem Kontaktabschnitt erstreckt und eine "V"-förmige Biegung (50) aufweist.

4. Verbinder nach Anspruch 3, bei dem die Biegung (50) einen spitzen Winkel (α) aufweist.

5. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontakte (10, 14) im wesentlichen ebene Basisabschnitte (32') für das sichere Montieren und Arretieren in Schlitzen (40) des Gehäuses (4) aufweisen, wobei der Basisabschnitt und die Schlitze im wesentlichen in einer Ebene parallel zur Kontaktreihenrichtung angeordnet sind.

6. Verbinder nach Anspruch 5, bei dem die Kontakte Federabschnitte (33, 33') aufweisen, die sich von den Basisabschnitten (32, 32') aus erstrecken und kegelförmig zum Kontaktvorsprung (36, 36') verlaufen.

7. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontakte freie Enden (38, 38') aufweisen, die in Hohlräume (54, 54') ragen, die Vorsprünge (52, 52') bilden, gegen die die freien Enden stoßen, um die Kontaktvorsprünge (36, 36') zu positionieren, und wodurch die freien Enden vom Kartenaufnahmeende des Verbinders aus durch die Hohlräume (54, 54') für deren visuelle Überprüfung sichtbar sind.

8. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Reihe (8, 12) der Kontakte aus einem ebenen Blech mit einem Kontaktabstand gestanzt und geformt ist, der dem Kontaktabstand im montierten Verbinder entspricht, so daß eine gesamte Reihe (8, 12) der Kontakte in das Verbindergehäuse in einem Montageeinsetzschritt eingesetzt und verriegelt werden kann.