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Die Erfindung betrifft allgemein
elektrische Steckverbinder. Insbesondere betrifft die Erfindung elektrische
Steckverbinder mit dichtgepackten Kontaktelementen, die Signale
ohne Übersprechen
zwischen benachbarten Kontaktelementen übertragen können.
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Bei elektronischen Komponenten existiert ein
Bedarf für
elektrische Steckverbinder, die die Verbindung bei Signalleitungen
ermöglichen,
wobei die Signalleitungen oft in so geringem Abstand angeordnet
sind, dass sich Schwierigkeiten durch Interferenzen zwischen Signalen
ergeben, die über
benachbarte Leitungen übertragen
werden.
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Um diese Schwierigkeiten zu minimieren,
ist es bekannt, Masseverbindungen in derartigen Steckverbindern
bereitzustellen, wobei derartige Steckverbinder dazu dienen, ungewünschte Interferenzen zwischen
Signalleitungen herauszufiltern.
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Jedoch ist das einfache Erden nicht
immer ausreichend, und dies gilt insbesondere für Steckverbinder, bei denen
die Kontakte, die die Signalleitungen durch den Steckverbinder darstellen,
im spitzen Winkel angeordnet sind, da die Interferenz zwischen benachbarten
Signalleitungen bei derartigen Steckverbindern ein besonders großes Problem
darstellt.
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In vielen Situationen, in denen elektrische
Signale von getrennten Untergruppen von komplexen elektrischen und
elektronischen Vorrichtungen übertragen
werden, ist eine verminderte Größe der Vorrichtungen
oder gewisser Bereich davon sehr nützlich oder vorteilhaft. Hierfür sind nun
Kabel erhältlich, die
sehr schmale Leiter aufweisen, und es können sehr schmal beabstandete
Kontaktanschlussflächen genau
auf Leiterplatten oder ähnlichem
hergestellt werden. Somit ist es wünschenswert, einen Steckverbinder
mit verringerter Größe zu haben,
derartige Kabel und Leiterplatten wiederholt einfach und zuverlässig mit
einem minimalen gegenteiligen Effekt auf die elektrische Signalübertragung
in einer Schaltung mit einem derartigen Steckverbinder zu verbinden.
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Bei Hochgeschwindigkeits-Rückwandanwendungen
ist ein geringes Übersprechen
zwischen Signalströmen
durch den Steckverbinder wünschenswert.
Zusätzlich
ist ebenso die Maximierung der Signaldichte wünschenswert. Ein geringes Übersprechen
stellt eine hohe Unversehrtheit des Signals sicher. Die hohe Dichte
vergrößert die
Anzahl der Schaltungen, die durch den Steckverbinder geführt werden
können.
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Stift- und buchsenartige Steckverbinder
werden typischerweise verwendet, um eine lösbare, elektrisch zuverlässige Schnittstelle
zu erreichen. Ebenso wird die Zuverlässigkeit weiter erhöht, indem zwei
redundante federartige Kontaktpunkte bereitgestellt werden. Üblicherweise
werden zwei Aufnahmefederarme auf gegenüberliegenden Seiten eines vorstehenden
Stiftes oder einer Lamelle angeordnet. Bei diesem 180°-Verfahren
mit gegenüberliegenden
Armen ist ein be trächtlicher
Eingriffsspielraum in der Ebene notwendig, die durch die Biegebewegung
der Federarme beim Eingreifen definiert ist. Zusätzlich sind aufgrund von Fertigungstoleranzen
die Endbereiche der Arme nach außen aus dem Zentrum in Richtung
der Längsachse
eines Gegenkontaktstiftes oder einer Lamelle abgewinkelt, um ein
Quetschen bei der anfänglichen
Einführung
zu verhindern. Dieser Raum für
die Federarmbiegung und die Aufnahmevorsprünge haben zur Folge, dass ein
Kontaktraum in der "Biegeebene" notwendig ist. Dieses Spiel muss
in dem Steckverbinderaufnahmegehäuse vorhanden
sein, was einen stark limitierenden Faktor bei der Erhöhung der
Kontaktdichte darstellt.
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Für
ein minimales Übersprechen
durch eine koaxial-ähnliche
Isolierung des Stromsignals, das durch den Steckverbinder verläuft, ist
eine Isolierung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ebene entlang
des gesamten Steckverbindersignalweges (inklusive des Verbindungsbereichs)
wünschenswert. Die
Anforderungen für
das Spiel bei der Biegeebene für
die gegenüberliegenden
Federarme laufen den Anforderungen für die vertikale und horizontale
elektrische Isolierung entgegen, wenn gleichzeitig die Steckerdichte
beibehalten oder erhöht
wird.
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Ein Verfahren, um eine elektrische
Isolierung mit der Verwendung einer L-förmigen Erdungskontaktstruktur
zu erreichen, ist in dem U.S.-Patent von Sakurai (
US 5,660,551 ) beschrieben, auf das
hierin Bezug genommen wird für
seine Lehre von L-förmigen
Erdungskontaktstrukturen. Entlang der Länge des Aufnahmesteckverbinders
erzeugt Sakurai eine L-Form im Querschnitt des Erdungskontaktkör pers. In
dem Kontakteingriffsbereich geht Sakurai in einen flachen, üblichen
doppelten Federarmaufnahme-Erdungskontakt über und liegt auf einer 90° gedrehten flachen
vorspringenden Lamelle, wodurch ein L-förmiger Querschnitt erzeugt
wird, wenn die Lamelle und die Aufnahme in Eingriff stehen. Dieser Übergang
der L-förmigen
Struktur in dem Kontakteingriffsbereich begrenzt die Dichte aufgrund
des oben beschriebenen Biegeebenenspiels und betrifft sowohl den
Signal- als auch den doppelarmigen Erdungskontakt und führt somit
zu Abstandsbereichen, in denen die vollständige koaxialähnliche
Isolierung nicht aufrechterhalten werden kann. Weiterhin sind bei
Sakurai alle vier Federarm-Erdungsebenen parallel zueinander angeordnet,
wodurch die Dichte begrenzt wird.
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WO 94/16477 beschreibt einen Steckverbinder
mit einer verbesser- ten Abschirmung, bei dem die gegenseitige Interferenz
der Signalverbindungen im Wesentlichen unterbunden wird, ohne zusätzliche Erdungsverbindungen
anzupassen, und ohne die Anzahl von Komponenten des Steckverbinders
zu erhöhen.
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Ein herkömmliches Verfahren zur Übertragung
von Daten entlang einer Übertragungsleitung ist
das Gleichtaktverfahren, das ebenso als einpolig geerdetes Verfahren
bekannt ist. Das Gleichtaktverfahren betrifft einen Übertragungsmodus,
bei dem eine Signalebene in Bezug auf eine Spannungsebene, vorzugsweise
die Erdung, übertragen
wird, die sie mit dem anderen Signal in dem Steckverbinder oder
der Übertragungsleitung
gemeinsam hat. Ein anderes übliches
Verfahren zur Übertragung
von Daten entlang einer Übertragungsleitung
ist das Gegentaktverfahren. Der Gegentakt bezieht sich auf ein Verfahren, wobei
ein Signal auf einer Leitung mit der Spannung V Bezug nimmt auf
eine Leitung, die die Gegenspannung -V trägt. Die resultierende Ausgabe ist
V–(-V)
oder 2V.
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Eine Grenze der Gleichtaktsignalübertragung
liegt darin, dass jedes Rauschen in der Leitung mit dem Signal übertragen
wird. Dieses Gleichtaktrauschen ergibt sich oft aus der Instabilität der Spannungsniveaus
der gemeinsamen Referenzebene, ein Phänomen, das "Ground Bounce"
genannt wird. Um das Rauschen in der Signalübertragung zu vermindern, werden
die Signale im Gegentakt angetrieben. Jedes Gleichtaktrauschen wird
beim Gegentaktempfänger
ausgelöscht.
Dieses Phänomen
wird Gleichtaktunterdrückung
genannt und ist ein erster Vorteil der Gegentaktsignalübertragung.
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Die Implementierung von Gegentaktleitungen
in rechtwinkligen Hochgeschwindigkeitsrückwand-Steckverbindern ist üblicherweise
spaltenbasiert, da geerdete Abschirmungen zwischen die Spalten von
Kontakten im Steckverbinder eingefügt werden. Um die Unversehrtheit
des Signals zu verbessern, wird im Stand der Technik mit anderen
Worten üblicherweise
ein spaltenbasierendes Paardesign verwendet, so wie es in den VHDM-Produkten
gefunden wird, die von Teradyne, Inc. of Boston, Massachusetts,
hergestellt wurden. Bei spaltenbasierten Paarungen wird eine Schräge zwischen
die richtige und komplementäre
Spannung des Differentialpaares eingefügt. Eines der Signale des Signalpaares kommt
vor dem anderen Signal an. Diese Differenz in der Ankunftszeit verschlechtert
die Effizienz der Gleichtaktrauschunterdrückung im Gegentakt und verringert
die Ausgabeanstiegszeit des Gegentaktsignals. Da sich die Bandbreite,
die ein Maß dafür ist, wie
viel Daten durch eine Übertragungsleitungsstruktur übertragen
werden können,
umgekehrt zur Länge der
Anstiegszeit durch Bandbreite = 0,35/Anstiegszeit verhält, verschlechtert
sich der Betrag des Datendurchsatzes durch spaltenbasierte Paarungen.
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Obwohl die elektrischen Steckverbinder nach
dem Stand der Technik gut entwickelt sind, bleiben einige in dieser
Technologie inhärenten
Probleme bestehen, insbesondere die dichte Packung von Kontaktelementen,
wobei ein Übersprechen
zwischen benachbarten Kontaktelementen vermieden wird. Folglich
gibt es ein Bedürfnis
für elektrische Steckverbinder
mit einer geringen Anschlussfläche, die
gleichzeitig die Unversehrtheit des Signals sicherstellen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Steckverbinder zur Befestigung auf einem Schaltungssubstrat,
der ein Gehäuse
und ein Verbindermodul, das von dem Gehäuse getragen wird, wobei das
Verbindermodul einen Kopfverbinder aufweist, der einen Massestift
und einen Signalstift aufweist, und einen Buchsenverbinder, der
einen masseaufnehmenden Kontakt aufweist, und einen signalaufnehmenden
Kontakt aufweist, wobei der Erdungsstift mit dem masseaufnehmenden
Kontakt in Eingriff steht, um Kräfte
in eine erste und eine zweite Richtung zu erzeugen, und wobei der
Signalstift mit dem Signalaufnahmekontakt in Eingriff steht, um
Kräfte
in eine dritte und eine vierte Richtung zu erzeugen, wobei die Kräfte in der
ersten und dritten Richtung einander entgegengerichtet sind, und
die Kräfte
in der zweiten und vierten Richtung einander entgegengerichtet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform
im Schutzbereich der Erfindung liegen die erste und die zweite Richtung
senkrecht zueinander, und die dritte und die vierte Richtung sind
senkrecht zueinander.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung hat der Massestift einen L-förmigen Querschnitt mit zwei
Seiten am Ende der L-Form, wobei der masseaufnehmende Kontakt einen
L-förmigen
Querschnitt aufweist, und der signalaufnehmende Kontakt einen L-förmigen Querschnitt
aufweist, und der Massestift mit dem masseaufnehmenden Kontakt an zwei
Seiten der L-Form in Eingriff steht. Weiterhin hat der Signalstift
einen rechtwinkligen Querschnitt und steht mit dem Signalaufnahmekontakt
an zwei benachbarten Seiten in Eingriff.
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In einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Signalstift diagonal zum Erdungsstift
angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind der masseaufnehmende Kontakt und der signalaufnehmende
Kontakt 90° Grad-versetzte
Doppelarmkontakte, und der masseaufnehmende Kontakt ist in entgegengesetzter
Orientierung relativ zum signalaufnehmenden Kontakt angeordnet.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist ein Steckverbinder zur Befestigung an einem Schaltungssubstrat
ein Gehäuse
und ein Verbindermodul, das von dem Gehäuse getragen wird, auf, wobei
das Verbindermodul einen Kopfverbinder, einen Masseanschluss mit
einer Vielzahl von Stiften und einen Signalstift aufweist, und ein
Buchsenverbinder einen masseaufnehmenden Kontakt und einen signalaufnehmenden
Kontakt aufweist. Der Masseanschluss weist zwei Stifte auf, und
jeder dieser beiden Stifte hat einen L-förmigen Querschnitt, wobei jeder
L-förmige
Querschnittsstift zwei Seiten am Ende der L-Form aufweist, wobei
der Erdungsanschluss mit dem masseaufnehmenden Kontakt an zwei Seiten
der L-Form von einem der L-förmigen
Querschnittsstifte in Eingriff steht, um Kräfte in eine erste und eine
zweite Richtung zu erzeugen, wobei der Signalstift mit dem Signalaufnahmekontakt
in Eingriff steht, um Kräfte
in eine dritte und eine vierte Richtung zu erzeugen, wobei die Kräfte in die
erste und die dritte Richtung einander entgegengerichtet sind, und
die Kräfte
in der zweiten und vierten Richtung einander entgegengerichtet sind.
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Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung weist
der Masseanschluss einen ersten Kontaktbereich auf, wobei der erste
Kontaktbereich mit dem zweiten Kontaktbereich gekoppelt ist, und
wobei die Vielzahl der Stifte auf dem zweiten Kontaktbereich vorgesehen
ist. Weiterhin weist sowohl der erste als auch der zweite Kontaktbereich
mehrere Vorsprünge und
erhobene Abschnitte auf, wobei die Vorsprünge und die erhobenen Abschnitte
zusammenwirken, um den ersten Kontaktbereich an den zweiten Kontaktbereich
zu koppeln. Weiterhin sind die beiden Stifte in einer gespiegelten
Beziehung angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung ist der Signalstift diagonal zum Masseanschluss angeordnet;
der Kopfverbinder weist weiterhin einen zweiten Signalstift auf,
der diagonal zum Masseanschluss angeordnet ist; der Buchsenverbinder
weist weiterhin einen zweiten masseaufnehmenden Kontakt und einen
zweiten signalauf nehmenden Kontakt auf; und einer der beiden Stifte
des Masseanschlusses steht in Eingriff mit dem ersten masseaufnehmenden
Kontakt, und der andere der beiden Stifte des Masseanschlusses steht
in Eingriff mit dem zweiten masseaufnehmenden Kontakt, und der Signalstift
steht in Eingriff mit dem signalaufnehmenden Kontakt, und der zweite
Signalstift steht in Eingriff mit dem zweiten signalaufnehmenden
Kontakt. Die zwei Stifte sind gespiegelt zueinander angeordnet,
wobei der zweite masseaufnehmende Kontakt spiegelbildlich zum masseaufnehmenden
Kontakt angeordnet ist, und der zweite signalaufnehmende Kontakt
ist spiegelbildlich zum signalaufnehmenden Kontakt angeordnet. Der
Masseanschluss weist einen Endbereich auf, und das Verbindermodul
weist weiterhin einen zweiten Masseanschluss auf, der in elektrischem Kontakt
mit dem Endbereich des Masseanschlusses steht.
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In einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist eine elektrische Verbindung einen
Kopfverbinder auf, der eine erste im Wesentlichen rechteckige Anordnung
von Signalstiften und eine zweite im Wesentlichen rechteckige Anordnung
von Massestiften aufweist, wobei die erste und die zweite Anordnung
entlang einer diagonalen Richtung zueinander versetzt sind; ein
Aufnahmesteckverbinder weist eine dritte im Wesentlichen rechteckige
Anordnung von signalaufnehmenden Anschlüssen, die so angeordnet sind,
dass sie sich mit der ersten Anordnung von Signalstiften verbinden,
und eine vierte im Wesentlichen rechteckige Anordnung von masseaufnehmenden
Anschlüssen
auf, die so angeordnet sind, dass sie sich mit der zweiten Anordnung von
Massestiften verbinden, wobei die dritte und die vierte Anordnung
versetzt zueinander und diagonal angeord net sind; jeder signalaufnehmende
Anschluss weist ein Paar von Kontaktelementen auf, wobei ein Kontaktelement
eine erste Kontaktkraft im Allgemeinen senkrecht zu einem Paarungsstift
in eine erste Richtung erzeugt, und das andere Kontaktelement eine
Kontaktkraft auf den Stift in eine zweite Richtung senkrecht zur
ersten Richtung erzeugt; jeder masseaufnehmende Anschluss weist
ein Paar von Kontaktanschlüssen
auf, wobei einer der masseaufnehmenden Kontaktanschlüsse eine
Kontaktkraft quer zu einem Paarungsstift in einer Richtung parallel und
entgegengesetzt zur ersten Richtung erzeugt, und der zweite masseaufnehmende
Kontaktanschluss eine Kontaktkraft an den Paarungsstift in eine
Richtung parallel und entgegengesetzt zur zweiten Richtung erzeugt.
Eine erste resultierende der Kontaktkräfte auf den Signalstift und
eine zweite resultierende Kontaktkraft auf den Erdungsstift sind
im Wesentlichen gleich und einander entgegengesetzt. Die erste und
die zweite Resultierenden sind colinear entlang der diagonalen Richtung.
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Obige Aspekte und weitere Aspekte
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Hochgeschwindigkeitsübertragungs-Steckverbinders,
wobei die Teile getrennt dargestellt sind.
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2A ist
eine Querschnittsansicht des Steckverbinders von 1 mit zusammengefügten Teilen;
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2B ist
eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von mehreren Steckverbindern
von 2A, die in einem
Gehäuse
angeordnet sind, wobei die Teile getrennt sind;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Erdungsstiftes;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Signalstiftes;
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6A und 6B sind perspektivische Ansichten
eines beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden Kontakts;
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7A und 7B sind perspektivische Ansichten
eines beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakts;
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8A und 8B sind perspektivische Ansichten von beispielhaften
erfindungsgemäßen Buchsenverbindern
mit dazugehörigen
Signal- und Massestiften;
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls;
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10A zeigt
eine Anordnung von beispielhaften erfindungsgemäßen Steckverbindermodulen;
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10B zeigt
eine Skizze eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls;
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11 zeigt
ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse;
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12 zeigt
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls mit
einem Buchsenaufnahmegehäuse;
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13A ist
eine Querschnittsansicht eines weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Steckverbinders;
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13B zeigt
eine bevorzugte Anordnung des Erdungs- und Signalsstifts im Steckverbinder von 13A;
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13B zeigt
eine weitere Ansicht einer bevorzugten Anordnung der Erdungs- und
Signalstifte im Steckverbinder von 13A;
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14 ist
eine perspektivische Sicht des Steckverbinders von 13A mit zusammengebauten Teilen;
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15A ist
eine perspektivische Sicht eines weiteren erfindungsgemäßen Massestifts
mit getrennten Teilen;
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15B ist
eine perspektivische Sicht des Stifts von 15A mit zusammengefügten Teilen;
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15C ist
eine Seitenansicht eines Kontaktbereichs des Erdungsstiftes von 15A;
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16A ist
eine perspektivische Sicht eines Paars von beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden
Kontakten in Spiegelbeziehung;
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16B ist
eine perspektivische Ansicht eines Paares von beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden
Kontakten in Spiegelbeziehung;
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16C ist
eine perspektivische Ansicht von beispielhaften Buchsensteckverbindern,
die in Spiegelbeziehung angeordnet sind, und einer erfindungsgemäßen Anordnung;
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17A und 17B sind perspektivische
Sichten von zwei Paar beispielhaften erfindungsgemäßen Buchsensteckverbindern
mit zugehörigen
Signal- und Massestiften;
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18 zeigt
eine Anordnung von weiteren erfindungsgemäßen beispielhaften Steckverbindermodulen;
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19 zeigt
ein weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse;
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20 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts und
Signalstifts, die in einer Mittelebenenanwendung eingefügt sind;
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21 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts und
Signalstifts, die in einer Mittelebenenanwendung mit zusammengefügten Teilen
dargestellt ist, und
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22 ist
eine Seitenansicht eines Bereichs von 21.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein elektrisches Steckverbindermodul mit einem kompakten Profil,
das eine koaxialähnliche
elektrische Isolierung der Signalverbindungen ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
die Unversehrtheit des isolierten Signals innerhalb eines Kontakteingriffsbereichs in
einem minimierten Größenprofil,
in dem die Kontakte in horizontaler und vertikaler Ebene isoliert
sind.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Hochgeschwindigkeitsübertragungs-Steckverbinders
gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei die Teile getrennt voneinander sind. Ein gerader Kopfverbinder 10 weist
ein Kopfgehäuse 12 und
Stifte (Messerkontakte) 15 für die Signalübertragungsleitung
und Stifte (Kontaktmesser) 17 für die Erdungsleitung auf. Diese
Stifte 15 und 17 sind abwechselnd in mehreren
Reihen auf dem Kopfgehäuse 12 des
dazugehörigen
Verbinders 10 angeordnet. Das Gehäuse ist vorzugs weise gegossen,
wobei ein Plastikmaterial, so wie ein Hochtemperaturthermoplast
verwendet wird. Die Stifte sind vorzugsweise gestanzt und bevorzugt
aus Phosphorbronze oder Berylliumkupfermaterial gebildet. Der Kopfverbinder 10 kann
an eine erste bedruckte Platte angeschlossen oder mit ihr verbunden
sein, der sog. Hauptplatine. Ein rechtwinkliger Buchsenverbinder 50 besteht aus
einem Aufnahmegehäuse 52,
signalaufnehmenden Kontakten 55 für die Signalubertragungsleitung und
erdungsaufnehmenden Kontakten 57 für die Erdungsleitung. Mehrere
Reihen von Kontakten 55 und 57 sind regelmäßig so angeordnet,
dass sie denen des Kopfverbinders 10 entsprechen. Der Buchsenverbinder 50 kann
mit einer zweiten bedruckten Platte verbunden oder an sie angeschlossen
sein, die sog. Nebenplatine. Das Gehäuse 52 ist vorzugsweise
gegossen mit der Verwendung eines Plastikmaterials, so wie Hochtemperaturthermoplast.
Die Kontakte sind vorzugsweise gestanzt und aus Berylliumkupfer
oder Phosphorbronze gebildet.
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2A zeigt
einen Querschnitt des Steckverbinders von 1, wenn die beiden Teile zusammengefügt sind.
Mehrere Steckverbinder, wie in 2A,
können
in einem Gehäuse 1 in
einer Anordnung, wie in 2B gezeigt,
angeordnet sein. Das Gehäuse 1 besteht
vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material und weist
ein Kopfgehäuse 3 mit
einer Anordnung von Kopfverbindern 10 und einem Buchsengehäuse 5 mit
einer Anordnung von Buchsenverbindern 50 auf.
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3 zeigt
eine perspektivische Sicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls.
In der perspektivischen Sicht von
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3 sind
die Teile getrennt dargestellt. Ein Kopfverbinder weist einen Signalstift 15 und
einen Massestift 17 auf. 4 ist
eine perspektivische Sicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts.
Der Massestift 17 ist vorzugsweise im Querschnitt L-förmig geformt
und erstreckt sich von der Basis des Kopfverbinders. Der Massestift 17 weist vorzugsweise
Platten 16 auf, die von den Seiten von Bereichen des Massestiftes 17 vorstehen.
Diese Platten 16 ermöglichen
die Isolierung und die Abschirmung in dem Kopfverbinder. Die L-Form
ist materialeffizient und verstärkt
die Biegesteifigkeit. 5 ist
eine perspektivische Sicht eines beispielhaften Signalstiftes gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der Signalstift 15 ist ebenso auf der Basis
des Kopfverbinders angeordnet. Der Massestift 17 ist vorzugsweise
diagonal relativ zum Signalstift 15 angeordnet.
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Ein Buchsenverbinder weist einen
signalaufnehmenden Kontakt 55 und einen masseaufnehmenden
Kontakt 57 auf. Die aufnehmenden Kontakte 55 und 57 sind
jeweils vorzugsweise ein um 90° versetzter
zweiarmiger Signalaufnahmekontakt und ein um 90° versetzter zweiarmiger Masseaufnahmekontakt.
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Die 6A und 6B sind perspektivische Ansichten
eines beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden Kontakts.
Der signalaufnehmende Kontakt 55 hat vorzugsweise eine
L-förmige
Struktur 48 mit zwei Kontaktpunkten 45 und 47,
um den Signalstift 15 zu kontaktieren. Der signalaufnehmende Kontakt 55 des
Buchsenverbinders weist an seinem vorderen Ende einen Abschnitt 51 auf,
der mit dem dazugehörigen
Stift des Kopfverbinders auf dem Zwischenabschnitt verbunden werden
kann, wobei ein rechtwinkliger Ab schnitt 54 einen quadratischen Querschnitt
hat, und der an dem Befestigungs- oder hinteren Endabschnitt davon
jeweils mit einem Anschluss 53 verbunden werden kann.
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Die 7A und 7B sind perspektivische Ansichten
eines beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakts.
Der masseaufnehmende Kontakt 57 ist vorzugsweise L-förmige geformt,
um einen L-förmigen
Stift (beispielsweise den Erdungsstift 17), aufzunehmen.
Zwei Kontaktpunkte 70 und 72 sind vorgesehen,
um den L-förmigen
Stift zu kontaktieren. Die geformten oder gestanzten Bereiche 59 und 60 des
masseaufnehmenden Kontakts 57 sind ebenso gezeigt. Senkrechte
Abschirmungsstreifen 80 sind auf dem masseaufnehmenden
Kontakt 57 für
eine elektromagnetische Abschirmung vorgesehen. Der masseaufnehmende
Kontakt 57 des Buchsenverbinders ist an seinem vorderen
Ende mit einem Abschnitt 81 versehen, der den dazugehörigen Stift
des Kopfverbinders an einem Zwischenbereich kontaktieren kann, wobei
ein rechtwinkliger Abschnitt 82 einen quadratischen Querschnitt
hat und auf dem Befestigungs- oder hinteren Endabschnitt davon jeweils
mit dem Anschluss 83 verbunden werden kann.
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Die 8A und 8B sind perspektivische Ansichten eines
Paares von beispielhaften erfindungsgemäßen Buchsenverbindern. Die 8A und 8B kombinieren
ein Paar von signalaufnehmenden Kontakten 55 von 6A und 6B mit einem Paar von masseaufnehmenden
Kontakten 57 von den 7A und 7B. Ebenso sind jeweils die
Stifte 17 und 15 von 4 und 5 gezeigt.
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Beim Zusammenfügen des Kopfverbinders 10 und
des Buchsenverbinders 50 wird die Hauptplatine mit der
Nebenplatine verbunden. Der Massestift 17 und der Signalstift 15 stehen
mit dem masseaufnehmenden Kontakt 57 und dem signalaufnehmenden
Kontakt 55, jeweils bei den Kontaktpunkten 70 und 72 und 45 und 47 in
Eingriff, um die elektrische Isolierung in Diagonalrichtung zu anderen
Signalkontakten zu ermöglichen,
die innerhalb des Verbindermoduls in dem Kontakteingriffsbereich
liegen.
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls.
Bei den signalaufnehmenden Kontakten 55 treffen die Kontaktpunkte 45 und 47 auf
benachbarten Seiten 22 und 24 des Signalstiftes 15 auf,
der vorzugsweise einen rechtwinkli- gen Querschnitt aufweist, und
nicht auf gegenüberliegenden
Seiten des Signalstiftes 15. Bei den masseaufnehmenden
Kontakten 57 treffen die Kontaktpunkte 70 und 72,
die Enden 18 und 20 des L-förmigen Massestifts 17.
Das Verbindungsschema ermöglicht
mehr Raum, um die Signale mit einer Erdung zu umgeben. Ein Signal wird
von der Erdung des Kopfverbinders an den Buchsenverbinder auf einem
Stift (d. h. dem L-förmigen
Erdungsstift 17) übertragen,
um zwei Kontaktpunkte bereitzustellen. Dies gibt eine elektrische
Isolierung auf einem engen Raum.
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Eine Vielzahl von Reihen und Spalten
von Kontakten der Verbindermodule kann gleichmäßig in einer Anordnung mit
geringem Abstand angeordnet werden. Der Abstand ist vorzugsweise
2 mm, und eine Signalkontaktspalte liegt vorzugsweise zwischen zwei
benachbart angeordneten Massenkontaktspalten. 10A zeigt eine Anordnung von vier beispielhaften
erfindungsgemäßen Verbindermodulen.
Jeder Signalstift 15 wird durch den masseaufnehmenden Kontakt 57 in
seinem Verbindermodul als auch durch die masseaufnehmenden Kontakte 57 in
den benachbarten Modulen abgeschirmt. Obwohl in 10A vier Steckverbindermodule gezeigt
sind, kann selbstverständlich
jede beliebige Anzahl von Steckverbindermodulen aufgereiht sein.
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Das Trägheitsmoment eines Stiftes
mit L-förmigem
Querschnitt bei der Biegung ist viel größer als bei einer herkömmlichen
Lamelle. Somit liefert der L-förmige
Querschnitt des Massestifts 17 einen mechanischen Vorteil
gegenüber
einer Lamellenform mit ähnlicher
Dicke, indem die gesamte Biegesteifigkeit des Stiftquerschnitts
vergrößert wird,
wobei die Biegesteifigkeit als das Produkt von Youngs Modul (E)
und dem Trägheitsmoment
(I) ist, oder Biegesteifigkeit E × I. Diese Steifigkeit ist
für die
Möglichkeit von
Bedeutung, die Gefahr der Verformung beim Einführen zu verringern. Ebenso
wird diese Zunahme der Steifigkeit auf einer materialeffizienteren
Weise mit einem L-förmigen
Stift erreicht, als mit einem Stift mit einem quadratischen oder
runden Querschnitt mit ähnlicher
Dicke.
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Die beispielhafte Ausführungsform
ermöglicht
es, dass das Spiel in der Orientierung der Biegeebene auf kompaktere
Weise erreicht werden kann. Zusätzlich
ist die seitliche 90° Grad-Armverbindung des
masseaufnehmenden Kontakts 57 vorzugsweise entgegengesetzt
zu dem signalaufnehmenden Kontakt 55 angeordnet. Mit anderen
Worten ist die versetzte Orientierung des signalaufnehmenden Kontaktes 55 entgegengesetzt
zu der Orientierung des masseaufnehmenden Kontaktes 57.
Die kompakte gegenüberliegende
Signal- und Massestift-90° Grad-Konfiguration
der vorliegenden Erfindung ermöglicht
den Ausgleich der Reaktionskräfte.
Die entgegengesetzte Orientierung erzeugt Kontakteingriffsreaktionskräfte von
den signal- und masseaufnehmenden Kontakten 55 und 57,
die im Allgemeinen entgegengesetzt zueinander sind und die sich
vorzugsweise aufheben, anstatt sich zu addieren. Ein eindimensionaler
kumulativer Effekt der Reaktionskräfte bei der Verbindung der
Steckverbinder kann zur Erzeugung von ungewünschten Verwindungs- oder Drehkräften führen, die
die bedruckten Leiterplatten schädigen
könnten.
Die vorliegende Erfindung hat vorzugsweise zwei Arme oder Kontaktpunktbiegungen
in einer ersten Biegeebene, beispielsweise der vertikalen Biegeebene,
und zwei andere Arm- oder Kontaktpunktbiegungen in der zweiten Biegeebene,
beispielsweise der horizontalen Biegeebene. Mit anderen Worten verbiegt
sich einer der zwei Kontaktpunkte 70 und 72 in
eine erste Richtung, wobei sich der andere Kontaktpunkt 70 und 72 in
eine zweite Richtung verbiegt, wobei die zweite Richtung vorzugsweise
senkrecht zur ersten Richtung ist. Weiterhin verbiegt sich einer
der zwei Kontaktpunkte 45 und 47 in eine dritte
Richtung, und der andere Kontaktpunkt 45 oder 74 verbiegt
sich in eine vierte Richtung. Die dritte Richtung ist entgegengesetzt
zur ersten Richtung und die vierte Richtung ist entgegengesetzt
zur zweiten Richtung. Somit sind die Kräfte in der ersten und dritten
Richtung vorzugsweise entgegengesetzt und vorzugsweise so angeordnet,
dass sie sich aufheben, und die Kräfte in die zweite und vierte
Richtung sind vorzugsweise entgegengesetzt und so angeordnet, dass
sie sich gegeneinander aufheben. Somit werden die Reaktionskräfte minimiert.
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Das erfindungsgemäße Verbindermodul kann ein
Kräftegleichgewicht
erreichen, wie es in der Freihandskizze von 10B gezeigt ist. Der masseaufnehmende
Kontakt 57 kontaktiert den Massestift 17, wodurch
ein erster Satz von Kräften
erzeugt wird, der durch die Vektoren FH1 und
FV1 jeweils in der horizontalen und vertikalen
Richtung dargestellt sind. Die Kräfte wirken auf das Verbindermodul
und kombinieren sich und erzeugen eine erste resultierende Kraft,
die durch den Vektor FD1 in einer resultierenden Richtung
dargestellt ist, vorzugsweise diagonal zum Kontakt 57.
Eine weitere Kraft wird durch den signalaufnehmenden Kontakt 55 auf
dem Signalstift 15 erzeugt, wodurch ein zweiter Satz von
Kräften
erzeugt wird, die jeweils durch die Vektoren FH2 und
FV2 in der horizontalen und vertikalen Richtung
dargestellt sind. Die Kräfte
wirken auf das Verbindermodul und kombinieren sich und erzeugen
eine zweite resultierende Kraft, die durch den Vektor FD2 in
einer resultierenden Richtung, vorzugsweise diagonal zum Kontakt 55 dargestellt
ist. Die Kräfte
ergeben sich als ein Ergebnis des Zusammenwirkens der Masse- und
Signalkontakte mit den Masse- und Signalstiften. Vorzugsweise liegen
die Vektoren FD1 und FD2 entgegengesetzt
in diagonaler Richtung und haben die gleiche Größe, so dass sie sich gegenseitig
aufheben und den Steckverbinder zuletzt ausgleichen. Beispielsweise
ist ein Vektor in die Nordwestrichtung gerichtet, während der
andere Vektor in die Südostrichtung ausgerichtet
ist. Somit gleicht die vorliegende Erfindung die Kräfte aus,
indem sie die Masse- und Signalkontakte in Verbindung mit den Masse-
und Signalstiften nimmt. Diese Vektoren heben sich vorzugsweise
in diagonaler Richtung auf.
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11 zeigt
ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse. Das
Buchsenaufnahmegehäuse 152 besteht
vorzugsweise aus Plastik und bedeckt die signalaufnehmenden Kontakte
und die masseaufnehmenden Kontakte. Für die Aufnahme der Signal- und Massestifte
von dem Kopfverbinder sind jeweils die Fenster 155 und 157 vorgesehen.
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12 zeigt
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls mit
einem Buchsenaufnahmegehäuse. 12 ist ähnlich zu 9 und enthält ähnliche Elemente, die schon
in Bezug auf 9 beschrieben
wurden. Diese Elemente sind gleich bezeichnet, wobei deren Beschreibung
hier unterlassen wird. Der Signalstift 15 wird auf zwei
Seiten 26, 28 von Seitenwänden 126, 128 des
Buchsenaufnahmegehäuses 152 getragen. Die
Kräfte
werden durch das Gehäuse 152 erzeugt, um
die Struktur auszugleichen und den negativen Einfluss von kumulierenden
Kräften
zu vermindern. Durch den Kontakt mit den Seitenwänden 126, 128 kann
ein Signalstift mit geringerer Steifigkeit in dem Steckverbinder
verwendet werden, während
ausgeglichene Reaktionskräfte
beibehalten werden, und unter Vermeidung von ungewünschten
Verdrehungsoder Drehkräften.
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Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann ein sehr leistungsfähiges Rückwandverbindersystem
bereitgestellt werden, dass für
die elektrische Gegentaktpaarleitung verwendet wird. Weiterhin wird
eine zeilenbasierte Paarung implementiert. Es wird eine Spiegelgeometrie zwischen
benachbarten Verbinderspalten beschrieben, bei der eine reihenbasierte
Gegentaktpaaranordnung zwi schen benachbarten Spalten von Signalstiften
erreicht wird. Eine reihenbasierte Gegentaktpaarung wird in einem
Steckverbinder bevorzugt, da es keine Signal/Zeitanpassungsprobleme
erzeugt, so wie bei spaltenbasierten Paaren. Das wirkliche und das
komplementäre
Signal des zeilenbasierten Gegentaktpaars hat keinen Versatz, da
sie im Wesentlichen die gleiche elektrische Länge durch den gleichen Zeilenverbinder
durchlaufen und somit keine versatzbezogenen Probleme haben. Die
Verwendung von Gegentaktpaaren verbessert die Unversehrtheit des
Signals, wodurch das Übersprechen ausgelöscht wird.
Es können
höhere
Signalgeschwindigkeiten verwendet werden, ohne das Übersprechen
gegenteilig zu beeinflussen. Die zeilenbasierte Paarung verhindert
ebenso die Notwendigkeit der Versatzkompensation beim Leiterplattendesign.
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Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
beinhaltet einen Kopfverbindermassestift, vorzugsweise zwei Stück, der
einen Endbereich für
die Verbindung mit einer bedruckten Leiterplatte bereitstellt, und
vorzugsweise zwei Massenkontaktverbindungsstifte, die vorzugsweise
L-förmig
sind, die in entsprechende Buchsenverbindermassenkontakte eingreifen.
Das Kopfmassenkontaktsystem ermöglicht
geeignete 1 : 1-Signal/Masse-Verbindungen mit einer bedruckten Leiterplatte
in Verbindung mit einem gespiegelten Spalten-Differentialpaaransatz auf eine Art,
bei der die Anzahl der Erdungsdurchgangslöcher in der Platte minimiert
werden, wodurch die Leitungsmöglichkeit
von bedruckten Leiterbahnen verbessert wird, während eine vertikale und horizontale
Signalabschirmung erreicht wird. Da die Massen- und Signalkontakte
in gepaarter Spiegelbeziehung angeordnet sind, vermindert sich die
Anzahl der Massestifte, die verwendet wird, vorzugsweise um die
Hälfte.
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Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
des Steckverbinders ist in 13A in
perspektivischer Ansicht dargestellt. Ein gerader Kopfverbinder 310 besteht
aus einem Kopfgehäuse 312 und Stiften
(Kontaktmessern) 315 als Signalübertragungsleitung und Stiften
(Kontaktmessern) 317 für die
Erdmasseleitung. Diese Stifte 315 und 317 sind gleichmäßig in mehreren
Reihen auf dem Kopfgehäuse 312 des
dazugehörigen
Verbinders 310 angeordnet. Das Gehäuse ist vorzugsweise gegossen, wobei
ein Plastikmaterial, wie ein Hochtemperaturthermoplast, verwendet
wird. Die Stifte sind vorzugsweise ausgestanzt und bestehen vorzugsweise
aus Phosphorbronze- oder Berylliumkupfer-Material. Der Kopfverbinder 310 kann
mit einer ersten bedruckten Platte verbunden werden oder an sie
angeschlossen werden, die Hauptplatine genannt wird. Ein rechtwinkliger
Buchsenverbinder 315 besteht aus einem Aufnahmegehäuse 352,
signalaufnehmenden Kontakten (gezeigt als 355 in 16A, ähnlich zu den Kontakten 55 in
der ersten Ausführungsform)
für die Signalübertragungsleitung
und masseaufnehmenden Kontakte (gezeigt als 357 in 16B, ähnlich zu den Kontakten 57 in
der ersten Ausführungs
form) für eine
Erdungsleitung. Es sind mehrere Reihen von Kontakten 355 und 357 regelmäßig so angeordnet, dass
sie denen des Kopfverbinders 310 entsprechen. Der Buchsenverbinder 350 kann
mit einer zweiten bedruckten Karte, der sog. Nebenplatine, verbunden oder
daran angebracht werden. Das Gehäuse 352 ist vorzugsweise
gegossen, wobei ein Plastikmaterial, wie ein Hochtemperaturthermo plast,
verwendet wird. Die Kontakte sind vorzugsweise ausgestanzt und aus
Berylliumkupfer oder Phosphorbronze gebildet.
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13B zeigt
eine bevorzugte Anordnung der Stifte 315 und 317 in
dem Kopfgehäuse 312. 13B zeigt die Bereiche der
Stifte 315 und 317, die nicht mit den Kontakten 355 und 357 verbunden werden,
die vielmehr beispielsweise mit der Hauptplatine verbunden werden.
Es existiert eine Reihe von Massestiften 317 für jeweils
zwei Reihen von Signalstiften 315. Dies beruht auf der
Spiegelpaarbeziehung der Steckverbinder, wie sie später genauer beschrieben
wird. Ebenso sind in 13B die
Bereiche 510 und 520 des Massestifts 317 gezeigt.
Diese Bereiche 510 und 520 werden genauer anhand
der 15A und 15B beschrieben. Da nur eine
Reihe von Massestiften 317 jeweils für zwei Reihen von Signalstiften 315 verwendet
wird, wird die Anzahl der Erdungsdurchgangslöcher vermindert, was zu einem weniger
komplizierten und einfacher nachvollziehbareren Modul führt.
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13C zeigt
eine weitere Ansicht einer bevorzugten Anordnung der Massen- und
Signalstifte in dem Steckverbinder von 13A. 13C zeigt
die Bereiche der Stifte 315 und 317, die in die
Kontakte 355 und 357 gesteckt werden. Ebenso sind
in 13C die L-förmigen Stifte 525 und 530 des
Massestifts gezeigt. Jeder dieser Stifte 525, 530 wird
in einen dazugehörigen
masseaufnehmenden Stift gesteckt. Wie gezeigt, sind die Stifte 525, 530 spiegelbildlich
angeordnet, und wie näher
mit Bezug auf die 15A und 15B beschrieben wird, sind
die Stifte 525, 530 von einem Massestift 317 bereitgestellt,
wodurch die Schaltungskomplexität
vermindert wird.
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14 ist
eine perspektivische Sicht des Steckverbinders von 13A, wobei die Teile zusammengefügt sind.
Mehrere Steckverbinder von 14 können in
einem Gehäuse
in einer Anordnung ähnlich
wie der in 2 gezeigt
vorhanden sein.
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3 zeigt,
wie oben beschrieben, eine perspektivische Sicht eines beispielhaften
erfindungsgemäßen Verbindermoduls.
Selbstverständlich
ist nur ein L-förmiger
Endabschnitt des Massestifts 317 als Element 17 in 3 gezeigt. Dieser Bereich
entspricht beispielsweise Bereich 530 von 15A.
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15A zeigt
eine perspektivische erfindungsgemäße Sicht eines beispielhaften
Massestifts, wobei die Teile getrennt dargestellt sind, und 15B ist eine perspektivische
Sicht des Stiftes von 15A mit
zusammengefügten
Teilen. Der Massestift 317 ist vorzugsweise ein zweistückiges System,
das einen ersten Kontaktbereich 510 und einen zweiten Kontaktbereich 520 aufweist;
jedoch kann der Massestift auch nur aus einem Stück oder mehr als zwei Stücken gebildet
werden. Wie es genauer in 15C dargestellt
ist, weist der Kontaktbereich 510 einen Einschnitt 512 mit
Vorsprüngen 513 auf.
Jeder dieser Vorsprünge 513 weist
einen erhobenen Bereich oder Vorsprung 514 auf. Der Kontaktbereich 520 weist
einen Einschnitt 522 mit Vorsprüngen 523 auf. Jeder
der Vorsprünge 523 weist
vorzugsweise einen erhobenen Bereich oder eine Erhebung 524 auf.
Die Kontaktbereiche 510 und 520 werden vorzugsweise
durch das Zusammenwirken der Vorsprünge und Erhebungen 513, 514, 523 und 524 miteinander
gekoppelt, wie es in 15B gezeigt
ist. Die Erhebungen 514 kontaktieren einen Abschnitt 526 des
Kontaktbereichs 520, während die
Erhebungen 524 einen Abschnitt der Platte 517 des
Kontaktbereichs 510 kontaktieren.
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Der Kontaktbereich 510 weist
einen Endbereich 515, der sich von der Basis des Kopfverbinders beispielsweise
zur Hauptplatine erstreckt, und eine Platte 517 auf. Der
Kontaktbereich 520 weist vorzugsweise zwei im Querschnitt
L-förmige
Stifte 525, 530 auf, die sich davon erstrecken
und zwei Platten 527, 532, die von einem Seitenbereich
der Stifte 525, 530 vorstehen. Es sollte erwähnt werden,
dass der Kontaktbereich nur einen im Querschnitt L-förmigen Stift
oder mehr als zwei im Querschnitt L-förmige Stifte aufweisen kann.
Die L-förmigen
Stifte 525, 530 greifen jeweils in einen dazugehörigen masseaufnehmenden
Kontakt ein. Durch die zwei L-förmigen Stifte 525, 530 können die
Massenkontakte auf zwei Buchsenverbindern mit jedem Kopfverbindermassenstift
verbunden werden; wodurch sich die Anzahl der Massenstifte um den
Faktor zwei vermindert. Vorzugsweise sind die zwei Platten 527, 532 coplanar. Die
Platten 517, 527, 532 ermöglichen
die Isolierung und die Abschirmung im Kopfverbinder. Die L-Form ist
materialeffizient und vergrößert die
Biegesteifigkeit.
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Der Signalstift 315 in der
vorliegenden Ausführungsform
ist der gleiche wie der Signalstift 15, der in Bezug mit 5 beschrieben wurde. Jeder L-förmige Stift
des Erdungsstifts 317 ist vorzugsweise diagonal zum Signalstift 315 angeordnet.
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Wie in der ersten Ausführungsform
weist der Buchsenverbinder einen signalaufnehmenden Kontakt 355 und
einen masseaufnehmen den Kontakt 357 auf. Diese Kontakte
sind den Kontakten 55 und 57 der ersten Ausführungsform ähnlich.
Die Aufnahmekontakte 355 und 357 sind vorzugsweise
jeweils ein um 90° versetzter
Doppelarmsignalaufnahmekontakt und ein um 90° versetzter Doppelarmmasseaufnahmekontakt.
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16A ist
eine perspektivische Sicht eines Paars von beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden
Kontakten 355 in Spiegelbeziehung. 16B ist eine perspektivische Sicht eines
Paars von beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakten 357 in
Spiegelbeziehung. Viele Paare von Kontakten können in einer Anordnung von
Reihen und Spalten in einem Steckverbinder angeordnet werden, um
eine horizontale oder vertikale Abschirmung zu ermöglichen. 16C ist eine perspektivische
Sicht von erfindungsgemäßen Buchsenverbindern,
die gespiegelt angeordnet sind in einer Anordnung von sechs Paaren.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
eine reihenbasierte Paarung. Somit ergibt sich kein Paarversatz.
Dies vermindert elektrische Taktprobleme und ein Übersprechen.
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Die 17A und 17B sind perspektivische Ansichten
von zwei erfindungsgemäßen Paaren
von beispielhaften Buchsenverbindern. Die 17A und 17B kombinieren
die signalaufnehmenden Kontakte 355 von 16A mit einem masseaufnehmenden Kontakt 357 von 16B. Ebenso sind die L-förmigen Massestifte 575, 580 und
die Signalstifte 315 gezeigt. Die Massestifte 575 und 580 sind
L-förmige
Bereiche, die gespiegelt zueinander angeordnet sind. Die L-förmigen Massenstifte 575 und 580 können mit dem
gleichen Massenstift, ähnlich
wie die L-förmigen Stifte 525 und 530 des
Massenstifts 317, gezeigt in 15A,
verbunden werden. Andererseits können die
L-förmigen
Massenstifte 575, 580 mit einzelnen oder unterschiedlichen
Massenstiften, so wie dem Massestift 17 von 4, verbunden werden.
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Durch das Zusammenbringen des Kopfverbinders 310 und
des Buchsenverbinders 350 wird die Hauptplatine mit der
Nebenplatine verbunden. Die Erdungsstifte 575, 580 und
die Signalstifte 315 stehen in Eingriff mit den masseaufnehmenden
Kontakten 357 und den signalaufnehmenden Kontakten 355,
jeweils an den dazugehörigen
Kontaktpunkten 370, 372, 345 und 347,
um eine elektrische Isolierung gegenüber anderen Signalkontakten
zu ermöglichen, die
sich innerhalb des Verbindermoduls in dem Kontakteingriffsbereich
befinden.
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Mehrere Zeilen und Spalten der Kontakte
der Verbindermodule können
gleichmäßig in einer
Anordnung mit geringem Abstand angeordnet werden. Der bevorzugte
Abstand beträgt
2 mm, wobei bevorzugterweise ein Paar von Verbindermodulen spiegelbildlich
zueinander angeordnet ist. 18 zeigt
eine Anordnung von vier beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermodulen.
Das Verbindermodul 583 ist spiegelbildlich zum Verbindermodul 585,
und das Verbindermodul 593 ist spiegelbildlich zum Verbindermodul 595.
Jeder Signalstift 315 wird durch den masseaufnehmenden
Kontakt 357 in seinem Verbindermodul abgeschirmt. Obwohl
in der Anordnung von 18 vier
Verbindermodule gezeigt sind, kann jede andere Anzahl von Verbindermodulen
aufgereiht werden.
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19 zeigt
ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse. Das
Buchsenaufnahmegehäuse 452 besteht
vorzugsweise aus Plastik und bedeckt die signalaufnehmenden Kontakte
und die masseaufnehmenden Kontakte. Die Fenster 455 und 457 sind
vorgesehen, um die Signalstifte 315 und Massestifte 317 (d.
h. die L-förmigen
Stifte 525 und 530) jeweils von dem Kopfverbinder
aufzunehmen. Das Gehäuse 452 ist
dem Gehäuse
von 13B ähnlich.
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Ein erfindungsgemäßer Steckverbinder kann in
Mittelebenenanwendungen verwendet werden. 20 ist eine perspektivische Sicht eines
beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts
und Signalstifts in einer Mittelebenenanwendung, wobei die Teile
getrennt voneinander sind. 21 ist
eine perspektivische Sicht des beispielhaften Massestifts und Signalstifts
in der Mittelebenenanwendung von 20,
wobei die Teile zusammengefügt
sind, und 22 ist eine
Seitenansicht der zwei Massestifte von 20, die einander kontaktieren.
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20 zeigt
eine Mittelebenenleiterplatte 600 mit einer Durchgangsöffnung 610 für einen
Erdungsstift 505, der vorzugsweise zwei Teile 510 und 520 (ähnlich dem
Erdungsstift 317 von 15A)
aufweist, er kann jedoch aus jeder Anzahl von Teilen, auch einteilig,
ausgebildet sein. Weiterhin ist eine Durchgangsöffnung 650 für den Signalstift 660 abgebildet.
Ein Endbereich 515 des Massestiftkontaktabschnitts 510 wird
durch die Durchgangsöffnung 610 eingeführt und
kontaktiert einen Massestift 630 auf der anderen Seite.
Der Massestift 630 ist dem Massestift 317 von 15A ähnlich und weist vorzugsweise
einen Kontaktbereich 635 und einen Kontaktbereich 640 auf,
er kann jedoch aus jeder Anzahl von Teilen, auch einstückig, ausgebildet
sein. Der Kontaktbereich 640 ist identisch zum Kontaktbereich 520.
Selbstverständlich
kann jede Anzahl von Stiften, nicht nur die beispielhaften zwei
Stifte, wie die gezeigten 521, 522 und 641, 645 verwendet
werden, um die dazugehörigen
masseaufnehmenden Kontakte auf den Kontaktbereichen 520 und 640 zu
kontaktieren. Der Kontaktabschnitt 635 weist Vorsprünge 637,
erhobene Abschnitte oder Erhebungen 638 und einen kurzen
Endabschnitt 639 auf. Der Kontaktbereich 640 weist
Vorsprünge 642 und
erhobene Abschnitte oder Erhebungen 643 auf. Die Vorsprünge 637 und
Erhebungen 638 wirken mit den Vorsprüngen 642 und Erhebungen 643 zusammen,
um die Kontaktbereiche 635 und 640 zu verbinden.
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Wie im Detail in 21 und 22 gezeigt,
verläuft
der Endbereich 515 des Kontaktbereichs 510, der
durch die Durchgangsöffnung 610 verläuft, über den
kurzen Endbereich 639 und kontaktiert elektritsch den Vorsprung 637,
um die Erdung an die nächste
(nicht gezeigte) Platte zu übergeben.
Vorzugsweise sind die Massekontaktbereiche 635 und 640 in
einer (nicht gezeigten) Abdeckung oder in einer leeren Gehäusekopfhalterung
ohne Stifte angeordnet. Die Abdeckung wird auf der unteren oder
hinteren Seite der Mittelebenenplatte 600 angebracht, wobei
der Signalstift 660 (ähnlich
zum Signalstift 315) die Platte 600 und die Abdeckung
durchläuft.
Der kurze Endbereich 639 schirmt elektrisch die Spalten
in der Abdeckung ab.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die
Implementierung einer voll- ständigen
elektrischen Isolierung in der Kontakteirigriffszone auf kompaktere Weise.
Weiterhin behält
die vorliegende Erfindung die volle Isolierung in der Diagonalrichtung
bei.
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Obwohl der oder die Massestift(e),
die mit den dazugehörigen
masseaufnehmenden Kontakten in den dargestellten Ausführungsformen
in Eingriff stehen, eine L-förmige
Form haben, ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht
darauf beschränkt.
Die Verwendung von anderen Formen, beispielsweise rechtwinklig,
quadratisch oder rund, ist ebenso möglich.
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Obwohl der Buchsenverbinder in der
dargestellten Ausführungsform
einen rechtwinkligen Bereich aufweist, ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung
bei einem (nicht gezeigten) Buchsenverbinder verwendet werden, der
einen geraden Massenkontakt und einen geraden Signalkontakt ohne rechten
Winkel aufweist.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf
spezielle Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben wurde, ist sie nicht auf die gezeigten
Details begrenzt. Vielmehr können Änderungen
in den Details innerhalb des Schutzbereichs erfolgen, ohne den Erfindungsbereich
zu verlassen.