DE69833904T2 - Modulare Steckverbinder und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

Modulare Steckverbinder und deren Herstellungsverfahren

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DE69833904T2
DE69833904T2 DE69833904T DE69833904T DE69833904T2 DE 69833904 T2 DE69833904 T2 DE 69833904T2 DE 69833904 T DE69833904 T DE 69833904T DE 69833904 T DE69833904 T DE 69833904T DE 69833904 T2 DE69833904 T2 DE 69833904T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder. Insbesondere betrifft sie elektrische Verbinder, die aus einer Mehrzahl von Leiterplattenmodulen hergestellt sind, an die passende Anschlüsse oder andere Komponenten befestigt werden können. Ein elektrischer Verbinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der EP 0 752 739 A1 bekannt.
  • Verbinder, die aus nebeneinander angeordneten Leiterplatten bestehen sind bekannt. Ein solches System ist z.B. in der US 4,571,014 A beschrieben. Die in diesem Patent gezeigte Konstruktion wäre jedoch teuer in der Herstellung und schwierig zu miniaturisieren. Die EP 0 752 739 A1 beschreibt ein modulares Verbindersystem mit nebeneinander angeordneten Leiterplatten, um miniaturisierte Hochgeschwindigkeitsverbinder zu bilden, die geeignet sind kostengünstig hergestellt zu werden.
  • Insbesondere ist ein elektrischer Verbinder beschrieben mit einer Steckseite und einer Montageseite, mit einer Mehrzahl von Schaltkreissubstraten, die jeweils einen Körper und eine Mehrzahl leitender Schaltungsbahnen auf dem Körper aufweisen, wobei die Bahnen sich aus einem ersten Bereich des Körpers in der Nähe der Steckoberfläche zu einem zweiten Bereich des Körpers in der Nähe der Montageoberfläche erstrecken, einer Mehrzahl elektrischer Anschlüsse, einem isolierenden Gehäuse, welches einen inneren Hohlraum bildet, der die Mehrzahl von Schaltkreissubstraten aufnimmt und die Mehrzahl der Schaltkreissubstrate in im Wesentlichen paralleler Anordnung hält.
  • Die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/784743, angemeldet am 16. Januar 1997 zeigt modulare Verbinder ähnlichen Typs um Hochgeschwindigkeitskabelverbinder zu bilden. Die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/784744, angemeldet am 16. Januar 1997 beschreibt Anordnungen zur Oberflächenmontage solcher Hochgeschwindigkeitsverbinder. Es besteht jedoch der Bedarf die Hochfrequenzleistungsfähigkeit dieser Systeme zu erhöhen und die Herstellungskosten zu vermindern. Was die Leistungsfähigkeit betrifft, so haben kommerziell weit verbreitete Rückwandverbindersysteme einen Gitterabstand von 2 mm und weisen 10% Übersprechen bei 500 Picosekunden Anstiegszeiten (bei 0,7 GHz) auf. Elektrisch verbesserte Versionen dieser Systeme nähern einen Leistungsgrad von 6% Übersprechen bei 500 Picosekunden Anstiegszeiten. Für die Datenübertragung sind jedoch insbesondere Leistungen von 1% Übersprechen bei einer Signalanstiegszeit von 60 bis 100 Picosekunden (3,5 bis 6 GHz) erstrebenswert für Systeme, die digitale Daten mit einer Rate von 2,5 Gigabits/Sekunde übertragen sollen.
  • Die DE 297 10 054 U1 zeigt einen elektrischen Kontakt mit einem Schaltkreissubstrat mit Leiterbahnen auf einer Oberfläche. Anschlüsse sind in Oberflächenmontagetechnik an den Leiterbahnen angelötet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder und Verbindungssysteme, die modular aus gestapelten Anordnungen von Schaltkreissubstratelementen hergestellt sind. Kontaktanschlüsse, insbesondere Buchsenanschlüsse sind im Steckbereich des Anschlusses mit Abschirmungen versehen. Eine hohe Übersprechleistungsfähigkeit wird durch das Abschirmen erzielt, welches durch die Verbindung geführt sein kann, mit der Möglichkeit Signalkonditionierungselemente in dem Verbinder zu integrieren. Die Herstellungskosten werden dadurch verbessert, dass Anschlussträger vorgesehen werden, die eine Mehrzahl von Anschlüssen, die auf dem Schaltkreissubstrat angeordnet werden sollen gleichzeitig haltert. Diese Halter können so konstruiert sein, dass sie als Mittel zum Rückhalten von Modulen in einem Gehäuse und/oder zum Übermitteln einer Einführungskraft auf Pressfittanschlüsse dienen.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1a, 1a', 1a'', 1b, 1c und 1d zeigen isometrische Ansichten eines 90° abgewinkelten Buchsenverbinders nach der vorliegenden Erfindung;
  • 2a und 2b zeigen isometrische Ansichten von Komponenten des rechtwinklig abgewinkelten Leiterplattenmoduls;
  • 2c und 2d sind isometrische Ansichten eines Anschlussblocks bzw. Trägers, die in dem in 2b gezeigten Modul verwendet werden;
  • 3a und 3b sind isometrische Ansichten eines rechtwinklig abgewinkelten Verbinders, der die in 2b gezeigten Module verwendet;
  • 4a, 4b und 4c zeigen isometrische Ansichten eines Moduls oder eines Teils davon, welches verwendet wird, um einen Kabelverbinder zu bilden;
  • 5a, 5b und 5c sind isometrische Ansichten eines Buchsenkabelverbinders, der Module des Typs verwendet, wie sie in 4b gezeigt sind;
  • 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsform eines Kabelverbindermoduls, die ähnlich der Ausführungsform ist, die in 4a gezeigt ist;
  • 7a und 7b sind isometrische Ansichten eines rechtwinklig abgewinkelten Buchsenverbinders, der so aufgebaut ist, dass er sich für Differentialsignalpaare eignet;
  • 8a ist eine isometrische Explosionsansicht eines rechtwinklig abgewinkelten Buchsenverbinders mit abgeschirmten Buchsenkontakten;
  • 8b und 8c sind isometrische Ansichten eines Buchsenträgers mit First-Make-/Last-Break-Funktionalität;
  • 9a, 9b, 9c und 9d zeigen verschiedene Varianten von Anschlussträgern zur Herstellung von Verbindungen mit gedruckten Leiterplatten;
  • 10 ist eine Frontansicht des Anschlussträgers gemäß 9a;
  • 11a ist eine Draufsicht auf einen abgeschirmten Buchsenträger und die 11b zeigt eine Seitenansicht dieses Trägers;
  • 12 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in 13;
  • 13 ist eine Seitenansicht des in 8a gezeigten rechtwinklig abgewinkelten Verbinders, der mit einem Steckverbinder verbunden ist;
  • 14a und 14b sind Draufsichten bzw. Seitenansichten eines abgeschirmten Anschlussstiftträgers für die Oberflächenmontage auf einem Schaltkreismodul; und
  • 15 ist eine isometrische Ansicht eines Verbindungssystems, hergestellt aus mehreren Verbindern, wie sie in den vorstehenden Figuren gezeigt sind.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine Explosionsansicht eines rechtwinklig abgewinkelten Buchsenverbinders, welcher Merkmale der Verbindung verkörpert. Der Verbinder 20 weist eine Mehrzahl von Schaltkreismodulen 22 auf. Jedes Modul 22 umfasst ein Schaltkreissubstrat 24, das im Wesentlichen aus einem ebenen Stück aus Leiterplattenmaterial gefertigt ist, wie z.B. solches, welches unter der kommerziellen Bezeichnung FR4 vertrieben wird oder ein anderes geeignetes Material. Ebenso kann das Substrat 24 aus einem gegossenen bzw. spritzgegossenen Teil aus geeignetem isolierenden Material hergestellt sein, insbesondere ein solches, das leicht zu behandeln ist, um die Herstellung von Leiterbahnen auf deren Oberfläche zu erleichtern.
  • Das Substrat 24 trägt eine Vielzahl von Leiterbahnen (siehe 2a), die sich aus einem Bereich an einer Kante, wie beispielsweise der Kante 24a in einen Bereich nahe einer zweiten Kante, wie beispielsweise der Kante 24b erstrecken. Vorzugsweise sind Erdungsleiter zwischen den Anschlussleitern zur Abschirmung dieser Leiter zwischen diesen angeordnet. Zusätzlich ist die Seite des Substrats 24, die der Seite, welche die Leiterbahnen trägt (die nach oben zeigende Seite in 1a) mit einer durchgehenden Abschirmung oder einer Erdungsschicht versehen. Solche Konstruktionen sind in der oben erwähnten EP 0 752 739 A1 beschrieben.
  • Jedes Modul weist ein oder mehrere Sätze von Anschlüssen auf, die auf der Seite befestigt sind, die die Leiterbahnen aufnimmt. Bei der in 1a gezeigten Ausführungsform weist ein Anschlusssatz eine Buchsenanschlussanordnung 26 auf. Wie in der Explosionsansicht in 1a'' gezeigt ist, weist die Anschlussanordnung 26 ein zweites Gehäuse 28 aus isolierendem Material auf, die eine Mehrzahl fluchtender Öffnungen 30 aufweist. Ein Buchsenanschluss, wie beispielsweise ein stimmgabelförmiger Anschluss 32 ist in jeder der Öffnungen 30 aufgenommen und darin durch Rückhaltewerte 33 an den Seitenkanten des Anschlusses gehaltert. Die Schenkel 34 der Anschlüsse erstrecken sich den abgestuften Bereich 35 zu einem Basisbereich 36, welcher eine Oberfläche 38 aufweist, die dazu geeignet ist, auf einer Leiterbahn des Substrats 24 mit Oberflächenmontagetechnik befestigt zu werden. Vorzugsweise sind die Oberflächen 38 so angeordnet, dass sie im Wesentlichen koplanar mit der oberen Oberfläche 28c des Gehäuses 28 verlaufen. Eine geeignete Anordnungs- und Rückhaltestruktur, wie z.B. Ausrichtungs-/Montagebolzen (nicht gezeigt) können am zweiten Gehäuse 28 ausgebildet sein, um zu helfen, die Ausrichtung und das Rückhalten des Anschlussträgers auf dem Schaltkreissubstrat 24 zu bewerkstelligen.
  • Ähnlich kann ein Pressfit-Anschlussträger 40 mit einer Mehrzahl von Pressfit-Anschlüssen 42 entlang der zweiten Kante 24b montiert sein. Der Pressfit-Anschlussträger 40 kann ebenfalls eine Verlängerung 44 aufweisen, die eine Struktur zur Übertragung der Pressfit-Einfügekraft auf die Anschlüsse 40 aufweist. Die Anschlussanordnung 26 und 40 werden im Folgenden näher beschrieben. Der Verbinder 20 weist ebenfalls ein erstes isolierendes Gehäuse 46 auf. Das Gehäuse 46 umfasst eine obere Wand 48 und eine Stirnwand 50 mit einer Mehrzahl von Einführungsöffnungen 52, die so ausgerichtet sind, dass sie mit den Stimmgabelanschlüssen 32 fluchten. Eine Mehrzahl von Innenwänden 53 erstrecken sich zwischen der oberen Wand 48 und der Bodenwand 54, um eine Mehrzahl von parallelen gestapelten Aufnahmen zu bilden, von denen jede ein Schaltkreismodul 22 aufnimmt. Das erste Gehäuse 46 kann eine Mehrzahl von Erdungsfedern 56 aufweisen, um eine Erdungsverbindung zwischen den Schaltkreismodulen 22 und einem Gegenstecker herzustellen. Alternativ, wie weiter unten beschrieben wird, können die Erdungsfedern 56 von der Buchsenanschlussanordnung 26 getragen werden. Wie in 1b gezeigt, ist eine Mehrzahl von Schaltkreismodulen 22 in das erste Gehäuse 46 eingeführt, um den vervollständigten rechtwinklig abgewinkelten Verbinder zu bilden. Vorzugsweise werden die Module in dem ersten Gehäuse 46 durch Presssitz zwischen dem ersten Gehäuse 46 und Bereichen der Module gehaltert. Ein solcher Presssitz kann dadurch erreicht werden, dass man die Buchsenanschlussanordnung 26 und/oder den Pressfit-Anschlussträger 40 in ihrer Dicke oder ihrer Breite oder beidem so dimensioniert, dass ein geeigneter Presssitz mit den Schlitzen zwischen den inneren Trennwänden 53 erfolgt. Die Module 22 werden so getragen, dass es Abstände 62 zwischen jedem der Module gibt. Solche Abstände erlauben, dass andere Komponenten auf den Modulen 22 montiert sind, wie weiter unten erläutert wird. Der Verbinder 20 kann ebenfalls eine zusätzliche Erdungsfeder 58 aufweisen, die dazu geeignet ist, den Verbinder mit der gedruckten Schaltkreisplatte, auf der sie angeordnet ist, zu erden. Die Erdungsfeder 58 wird durch eine Befestigungsstruktur 60 gehaltert, die auf dem Befestigungsstift 63 arretiert ist. Eine Erdung kann von den Modulen 22 durch (nicht gezeigte) Kontaktfedern ähnlich den Erdungsfedern 56 hergestellt werden, die die Erdungsfeder 58 kontaktieren.
  • Wie oben beschrieben kann der Pressfit-Anschlussträger 40 eine Kraftübertragungsverlängerung 44 aufweisen, die gegen die untere Oberfläche des Gehäusedachs 48 andrückt. Wenn daher eine Pressfit-Einfügungskraft auf das Dach 48 ausgeübt wird, liegt diese Kraft direkt über die Verlängerung an dem Trägergehäuse 40 an, um die Pressfit-Anschlüsse 42 in die Schaltkreisplatte zu drücken. Dies verhindert, Scherkräfte direkt auf die Lötverbindung zwischen den Anschlüssen 42 und dem Schaltkreissubstrat 24 anzulegen. Alternativ kann eine Einfügungskraft direkt auf das Gehäuse 40 mit geeigneten Werkzeugen ausgeübt werden.
  • 1c ist eine isometrische Ansicht des in 1b gezeigten Verbinders von vorne und es ist die Stirnwand 50 mit den Einführöffnungen 52 gezeigt. 1d ist eine perspektivische Ansicht, die den Verbinder 20 von oben zeigt, mit Erdungsfedern 56, die sich durch Schlitze im Dach 48 des Gehäuses erstrecken und so angeordnet sind, dass sie die Erdungskontakte eines Gegensteckers berühren.
  • Die 2a und 2b zeigen ein Modul 22', welches ähnlich dem Buchsenmodul gemäß 1a ist, wobei der Hauptunterschied darin liegt, dass anstelle des Buchsenträgers 40 ein Stiftträger 64 vorgesehen ist, der einen Isolierkörper 66 und eine Mehrzahl von Kontaktstiften 68 vorsieht, der auf dem Schaltkreissubstrat 24 montiert ist. Wie in 2a gezeigt, weist das Schaltkreissubstrat 24 eine Mehrzahl von Schaltkreisleiterbahnen 70 auf. Der Pressfit-Anschlussträger 40 ist an einer Kante befestigt, wobei die Pressfit-Anschlüsse 42 an den Kontaktflecken 72 befestigt sind. Der Stiftträger 64 liegt an einer anderen Kante des Schaltkreissubstrats an. Bei einer Variante kann der Stiftträger 64 ein oder mehrere Kontaktstifte 74 aufweisen, die sich über die untere Oberfläche des Körpers 66, wie in 2c gezeigt, erstrecken. Die Stifte 74 sind so geformt, dass sie in plattierten Durchgangsöffnungen im Schaltkreissubstrat aufgenommen sind. Alternativ können die Kontaktstifte 74 im Wesentlichen mit der Bodenfläche des isolierenden Körpers 66 (wie in 14b gezeigt) fluchten, wodurch sie durch die Montage des Stiftträgers 64 auf dem Schaltkreissubstrat 24 durch Oberflächenmontage gewährleistet ist.
  • Wie in 2a gezeigt ist, kann das Schaltkreissubstrat 24 mit geeigneten passiven oder aktiven elektronischen Elementen 78 zum Zweck der Signalaufbereitung oder zur Modifizierung von Signalen, die in den Leiterbahnen 70 fließen, bestückt sein.
  • Wie in 2b gezeigt, weist der Pressfit-Anschlussträger 40 Pressfit-Anschlüsse 42 auf, mit Oberflächenmontageflecken 80, die im Wesentlichen koplanar mit der Bodenfläche des Trägers 40 verlaufen. Die Flecken 80 können integral mit den Pressfitstiften 42 ausgeführt sein, z.B. durch Biegen eines einstückigen Fleckens in U-Form, um den Flecken 80 zu bilden.
  • Wie in der Explosionsansicht gemäß 3a und der zusammengebauten Ansicht gemäß 3b gezeigt ist, kann ein geeigneter Steckverbinder aus den Modulen 22 im Wesentlichen auf die gleiche Art, wie bezüglich des Buchsenverbinders 20 beschrieben ist, gebildet werden. Bei dieser Art von Verbindern wird ein Körper 82 aus isolierendem Material in ähnlicher Weise wie das Gehäuse 46 gemäß 1a geformt, mit der Ausnahme, dass die Stirnwand 84 des Körpers 82 eine Gitteranordnung aus einstückig geformten isolierenden Hülsen 86 umfasst. Eine Abdeckung 88 ist auf dem Körper 82 aufgesetzt, wobei die Hülsen 86 in Öffnungen 90 der Grundplatte der Abdeckung aufgenommen sind. Die Abdeckung ist bei dieser Ausführungsform aus einem leitenden Material geformt, wie beispielsweise Zinkguss, um eine Abschirmung zu gewährleisten.
  • Eine Raststruktur 92 kann an der Abdeckung 88 befestigt sein, um einen Kabelverbinder an der Abdeckung zu verrasten.
  • Die 4a, 4b und 4c zeigen ein Modul 22'' zur Bildung eines Kabelverbinders. In dieser Version umfasst das Schaltkreissubstrat 24' eine Buchsenanschlussanordnung 26, im Wesentlichen der gleichen Art wie in 1a gezeigt mit einer Mehrzahl von Stimmgabelanschlüssen 32. An dem Ende des Substrats 24'', welches gegenüber der Buchsenanschlussanordnung 26 liegt, ist ein Isolierungsentfernungskontakt(IDC)-Träger 94 angebracht, der eine Mehrzahl Isolierungsentfernungskontakte 96 aufweist, die in einer isolierenden Abdeckung aufgenommen sind. Die Bodenflächen 100 der IDC-Anschlüsse sind so ausgebildet, dass sie in Oberflächenmontagetechnik auf dem Schaltkreissubstrat 24'' befestigt werden können. Wie üblich werden die Kontakte 96 an der Abdeckung 98 angebracht, wobei die Abdeckung so positioniert ist, dass sie das Einfügen der Leiter 102 in die Kanäle 104 in der Abdeckung ermöglichen. Um die Leiter zu befestigen, wird die Abdeckung auf die Kontakte 96 zugedrückt, was dazu führt, dass die Leiter 102 in die IDC-Kontakte 96 getrieben werden und dadurch gleiten die vorstehenden Bereiche der Anschlüsse durch die Isolierung, die die Leiter 102 umgibt, was bei einer solchen Art von Verbindern üblich ist.
  • Erdungskabel, falls vorhanden, können ebenfalls in einem der IDC-Kontakte 96 platziert sein. Zur zusätzlichen Sicherung der Kabel können metallische Zugentlastungshülsen am Kabel 106 angebracht sein. Die Zugentlastungshülsen können am Substrat 24'' durch Klammern oder durch Verlöten durch Durchgangslöcher 108 im Substrat 24'' befestigt sein. Ein Kabelverbindermodul 22'' wird, wie in 4b gezeigt, gebildet durch Anbringen der Buchsenanschlussanordnung 26 und des IDC-Anschlussträgers 94 am Substrat 24''.
  • 4c zeigt eine Buchsenanschlussanordnung 26 des im Wesentlichen gleichen Typs, wie er in 1a gezeigt ist. Es ist zu bemerken, dass die sich gegenüberliegenden abgeschrägten Bereiche eines jeden Stimmgabelanschlusses, der aus den Schenkeln 34 und den abgestuften Bereichen 35 geformt ist, im Basisbereich 36 zusammengeführt sind. Der ebene Basisbereich 36 ist gegenüber der Ebene der Schenkel 34 versetzt, wobei die Versetzung durch den versetzten Bereich 35 definiert ist. Die Höhe der Versetzung reicht aus, um einen Signalstift, der zwischen den Schenkeln 34 aufgenommen wird, den Grundbereich 36 zu passieren, wie in 13 gezeigt ist.
  • Wie in den 5a, 5b und 5c gezeigt, kann ein Kabelverbinder geformt werden, indem eine Mehrzahl von Kabelverbindermodulen 22'' in ein Kabelverbindergehäuse 110 eingefügt werden, welches aus isolierendem Material gefertigt ist und eine Mehrzahl paralleler Schlitze zum Aufnehmen der Module 22'' aufweist. Wie in 5b gezeigt ist, wird eine Mehrzahl von Modulen 22'' in das Gehäuse 110 eingesteckt. Ein abgeschirmter Verbinder wird dadurch erzielt, dass Metallabschirmungen 112 vorgesehen sind, mit einer geeigneten Zugentlastungsstruktur um die Einheit, die gebildet wird durch das Gehäuse 110 und die Module 22''. Der zusammengebaute, vollkommen abgeschirmte Kabelverbinder ist in 5c gezeigt.
  • Die 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsform eines Kabelverbindermoduls 22'', ähnlich dem in 5a gezeigten, mit der Ausnahme, dass anstelle der Isolationsverschiebungsträger 94 die Leiter 102 abgestreift und direkt auf geeigneten Kontaktflecken auf dem Schaltkreissubstrat verlötet sind.
  • Die 7a und 7b zeigen einen Buchsen-gedruckten Schaltkreisplattenverbinder im Wesentlichen wie in 1 gezeigt, mit der Ausnahme, dass die Module mit alternierender Orientierung angeordnet sind, um einen Differentialpaaraufbau zu bilden.
  • 8a ist eine Explosionsansicht einer alternativen Ausführungsform zum rechtwinklig abgewinkelten Buchsenverbinder gemäß 1a. Bei dieser Ausführungsform weist die Buchsenanschlussanordnung 26' eine einhüllende Metallabschirmung 112 auf, die Kontaktfedern 115 hat, welche einstückig aus der Abschirmung geformt sind, was weiter unten näher beschrieben wird. Die Kontaktfedern 115 erstrecken sich durch Schlitze 114 im Gehäuse 46.
  • 8b zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Buchsenanschlussträgers, der geeignet ist für die in 8a gezeigte Buchsenausführung, ebenso wie für andere Buchsenausführungen. Die Anordnung 26' weist ein Gehäuse 28 auf mit einer Mehrzahl von Anschlussaufnahmeöffnungen 30. Eine der Öffnungen 30' ist gegenüber der Oberkante zurückgesetzt. Diese Zurücksetzung erlaubt es dem mittleren Stimmgabelanschluss 32' weiter vorne als die anderen Anschlüsse 32 mit einem Abstand FMLB angeordnet zu sein. Dies führt zu einer Buchsenanordnung mit einer „First make, last break"-Funktion mit den passenden Anschlussstiften, wobei der mittlere Stift eines Satzes gleichlanger Stifte den Anschluss 32' berühren wird, bevor die verbleibenden Stifte in die Anschlüsse 32 während des Zusammensteckens eingreifen und wird in Kontakt mit dem Anschluss 32' bleiben, nachdem die verbleibenden Stifte von den Anschlüssen 32 während des Lösens der Steckverbindung getrennt sind. Diese Funktionalität wird auf der Buchsenseite des Verbinders dargestellt und vermeidet, ungleiche Stiftlängen im Steckverbinder zu verwenden.
  • 9a ist ein Querschnitt durch einen Pressfit-Anschlussträger, wie beispielsweise den Träger 40, der oben beschrieben wurde. Bei dieser Anordnung hat der Körper 118 aus isolierendem Material eine Mehrzahl von Schlitzen 120 (10), in denen jeweils ein Pressfitstift 42 aufgenommen ist. Jeder Stift 42 umfasst einen Rückhaltebereich 122 mit Bärten [barbs] zum Zurückhalten des Anschlusses. Jeder Anschluss weist ferner einen Noppen 124 auf, der U-förmig gebogen ist, um einen oberflächenmontagefähigen Lappen 80 zu bilden, der auf einem Kontaktflecken auf dem Schaltkreissubstrat 24 gelötet wird. Der Pressfitbereich 128 kann eine geeignete Form haben, z.B. die eines Nadelöhrs, um in einem Durchgangsloch 130 gehalten zu werden, in dem der Stift wie üblich dort hineingepresst wird.
  • Eine andere Form der Montage ist in 9b gezeigt, wobei ein isolierender Körper 132 eine Mehrzahl von Kanälen 134 umfasst, die entlang einer Bodenkante des isolierenden Körper 132 ausgeformt sind. Eine Mehrzahl oberflächenmontierter Anschlussglieder 136 ist um einen Kernbereich 138 herum angeordnet, um Oberflächenmontageflächen 140 und 142 zu bilden, die geeignet sind in Oberflächenmontagetechnik jeweils an einem Kontaktflecken 144 auf dem gedruckten Schaltkreissubstrat befestigt zu werden oder auf einen Kontaktflecken auf einer Leiterbahn des gedruckten Schaltkreissubstrats 24. Die Anschlussglieder 136 können sich etwas bewegen und werden auf dem Körper 132 über die gebogenen Bereiche 145 und 147 gehalten.
  • Eine andere Variante ist in 9c gezeigt, wonach der isolierende Körper 146 einen darin eingebauten metallischen Anschluss 148 aufweist. Der Anschluss 148 umfasst einen in Oberflächenmontagetechnik montierten Bereich 150, der so ausgebildet ist, dass er auf dem Schaltkreissubstrat 24 angelötet werden kann. Ein gegenüberliegendes Ende 154 des Anschlusses erstreckt sich in eine Wand 156 und weist ein schmelzbares Element, wie beispielsweise eine Lötzinnkugel 158 auf, die daran befestigt ist. Die Lötzinnkugel 158 ist so ausgebildet, dass sie nach dem Aufschmelzen eine Lötzinnverbindung mit dem Kontaktflecken 160 auf der gedruckten Schaltkreisplatine herstellen kann.
  • Eine weitere Ausführungsform der gedruckten Schaltkreisplatinenmontage ist in 9d gezeigt. Ein isolierendes Gehäuse 162 weist einen metallischen Lötanschluss 164 auf, der daran befestigt ist. Der Anschluss 164 hat einen Oberflächenmontagebereich 166, zur Oberflächenmontage auf dem Schaltkreissubstrat 24. Ein hinterer Bereich 168 erstreckt sich ein plattiertes Durchgangsloch 170. Durch die Anwendung einer introsiven Reflow-Technik verbindet die von dem Durchgangsloch 170 aufgenommene Lötzinnpaste den hinteren Bereich 168 in elektrischem Kontakt mit dem plattierten Durchgangsloch 170.
  • Die 11a und 11b zeigen einen abgeschirmten Buchsenträger. Bei dieser Ausführungsform trägt das isolierende Gehäuse 28 eine Mehrzahl von stimmgabelförmigen Buchsenkontakten 32, wie oben beschrieben. Zusätzlich gewährleistet ein umgebender Schild 171 eine elektrische Abschirmung der einzelnen stimmgabelförmigen Kontakte 32. Jedes Ende des Schildes 171 ist unter das isolierende Gehäuse 28 gebogen, um Niederhaltbereiche 172 zu bilden (12), die auf dem Schaltkreissubstrat 24 verlötet sind. Um die einzelnen Anschlüsse abzuschirmen, sind Lappen 174 (12) aus der Abschirmung 171 gebogen, um sich in Schlitze zu erstrecken, die im Gehäuse 28 zwischen benachbarten Anschlüssen 32 ausgeformt sind. Die Lappen 174 können auf geeigneten Erdungskontaktflecken verlötet werden, die auf dem Schaltkreissubstrat 24 ausgeformt sind. Auf diese Weise wird eine effektive Abschirmung über einzelnen Anschlüssen oder Gruppen von Anschlüssen bewirkt, wie in 12 gezeigt ist.
  • 13 ist eine seitliche Schnittansicht eines rechtwinklig abgewinkelten Buchsenverbinders, der in einen passenden Steckverbinder eingesteckt ist. Bei dieser Anordnung sind die Kontaktfedern 115 der Abschirmung des Buchsenträgers 26 so angeordnet, dass sie die Abdeckplatte 116 des Steckverbinders direkt entlang einer Kante (an der Oberseite) und direkt über die Erdungsfeder 58 am Boden berühren. Kontaktstifte 113 werden durch die stimmgabelförmigen Kontakte 32 aufgenommen und deren Spitzen passieren den Basisbereich 36 aufgrund der Abstufung der Schenkel 34.
  • Die 14a und 14b zeigen eine ähnliche Abschirmungsanordnung, wie in den 11a, 11b und 12 gezeigt, mit der Ausnahme, dass die Abschirmung 180 an dem Steckverbinderträger angelegt ist, wie zuvor beschrieben in Verbindung mit 2a. Bei dieser Anordnung kann die Abschirmung 180 Lappen 182 aufweisen, die aus der Abschirmung ausgestanzt und gefaltet sind, um im Wesentlichen einzelne Kontaktstifte 68 oder Gruppen von Kontaktstiften 68 zu umgeben. Zusätzlich können Kontaktfedern 184 einstückig in den Abschirmungen 180 ausgeformt sein.
  • 15 zeigt eine Kabelverbinderanordnung, welche einige der oben beschriebenen Verbinder verwendet. Wenn das Systen einzeln geendet ist, wird ein Kabelverbinder 200 des in den 5a, 5b und 5c gezeigten Typs verwendet. Um verbesserte Hochgeschwindigkeitseigenschaften zu erzielen, wird ein abgeschirmter Buchsenträger, wie in den 12a, 12b und 13 gezeigt, im Kabelverbinder 200 verwendet. Der Kabelverbinder 200 ist zusammengesteckt mit dem rechtwinklig abgewinkelten Steckverbinder 202, wie allgemein in 3b gezeigt ist. Wenn eine verbesserte Hochgeschwindigkeitsleistungsfähigkeit erwünscht wird, wird wiederum ein abgeschirmter Stiftträger, wie in den 14a und 14b gezeigt, auf den Modulen verwendet, die den Steckverbinder 202 bilden. Der rechtwinklig abgewinkelte Steckverbinder 200 ist an einem Ende einer Schaltkreisplatine 204 montiert. Ein rechtwinklig abgewinkelter Buchsenverbinder 206 des Typs wie allgemein in 1a gezeigt oder für höhere Geschwindigkeiten wie in 8a gezeigt, mit einem abgeschirmten Buchsenkontaktträger, wird verwendet. Der Buchsenverbinder 206 ist zusammengesteckt mit dem abgeschirmten Stiftverbinder, der sich durch eine Rückwand 210 erstreckt, um eine spiegelbildliche Anordnung zu bilden, die teilweise durch die Verbinder, 208', 206' und die Schaltkreisplatine 204 dargestellt ist.
  • Die Herstellungskosten werden verbessert durch die Verwendung von Anschlussträgeranordnungen, die eine Vielzahl von Anschlüssen gleichzeitig lokalisieren und genau platzieren. Gehäuse für die Träger sind mit flachen Oberflächen geformt, was deren Platzierung mit einem „Pick-and-Place"-Equipment erlaubt. Durch die Verwendung der gezeigten Abschirmungsanordnungen werden Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit geringem Übersprechverhalten zu geringen Kosten erzielt.
  • Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen gemäß der verschiedenen Figuren beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass andere ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können oder Modifizierungen zu den Ausführungsformen gemacht werden können, um die gleichen Funktionen wie bei der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, ohne diese zu verlassen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht auf irgendein einzelnes Ausführungsbeispiel beschränkt verstanden werden, sondern im Umfang der beigefügten Ansprüche.

Claims (8)

  1. Elektrischer Verbinder mit einer Steckseite und einer Montageseite, mit: (a) einer Mehrzahl von Schaltkreissubstraten (24), die jeweils einen Körper und eine Mehrzahl leitender Schaltungsbahnen (70) auf dem Körper aufweisen, wobei die Bahnen (70) sich aus einem ersten Bereich (24a) des Körpers in der Nähe der Steckoberfläche zu einem zweiten Bereich (24b) des Körpers in der Nähe der Montageoberfläche erstrecken; (b) einer Mehrzahl elektrischer Anschlüsse (32); (c) einem isolierenden Gehäuse (46), welches einen inneren Hohlraum bildet, der die Mehrzahl von Schaltkreissubstraten (24) aufnimmt und die Mehrzahl der Schaltkreissubstrate (24) in im wesentlichen paralleler Anordnung hält; (d) einem zweiten Gehäuse (28) aus elektrisch isolierendem Material, welches an dem Körper des Substrats (24) in wenigstens einem der ersten und zweiten Bereiche (24a, 24b) befestigt ist; (e) wobei die Mehrzahl der elektrischen Anschlüsse (32) so am zweiten Gehäuse (28) angeordnet ist, dass jeder Anschluss mit einer entsprechenden der ersten Leiterbahnen (70) verbunden ist, gekennzeichnet durch (f) eine Abschirmung (171), die die einzelnen elektrischen Anschlüsse (32) abschirmt, wobei jedes Ende der Abschirmung (171) unter das isolierende zweite Gehäuse (28) gebogen ist, um Niederhaltbereiche (172) zu bilden, welche auf dem Schaltkreissubstrat (24) angelötet sind, wobei Stege (174) aus der Abschirmung (171) ausgestanzt sind und so umgebogen sind, dass sie in Schlitze greifen, die im zweiten Gehäuse (28) zwischen benachbarten Anschlüssen (32) ausgebildet sind.
  2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (32) oberflächenmontierte Bereiche (36) aufweisen zur Montage der Anschlüsse (32) auf den Leiterbahnen (70).
  3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (32) einen Presssitzbereich aufweist und das Gehäuse einen kraftübertragenden Bereich zur Aufnahme einer Einfügungskraft aufweist, um den Anschluss in das Schaltungssubstrat zu pressen und die Einfügungskraft auf den Anschluss (32) zu übertragen.
  4. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Anschlüssen (32) ein verformbares Element aufweist, welches entlang der Montagefläche (154) angeordnet ist, um einen elektrischen Kontakt mit einem Schaltungselement (72) herzustellen, auf dem der Verbinder montiert ist, wobei das verformbare Element insbesondere wärmeverformbar ist und wobei insbesondere das verformbare Element eine Lötzinnkugel (158) ist.
  5. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (46) einen Aufbau aufweist zur Aufnahme des Körpers und wobei der Körper an dem Aufbau durch Presssitz befestigt ist, oder wobei ein offener Bereich auf der Seite des Schaltkreissubstrats (24) vorhanden ist zur Aufnahme elektronischer Elemente (78), welche auf dem Schaltkreissubstrat (24) montiert sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbinders (20), mit folgenden Verfahrensschritten: (a) Formen eines elektrischen Substratelements (24), welches einen isolierenden Körper aufweist mit einem ersten Randbereich (24a), einem zweiten Randbereich (24b), der von dem ersten Randbereich (24a) beabstandet ist und mit einer Mehrzahl von Leiterbahnen (70), welche sich entlang einer Seite des Substrats (24) von einem dem ersten Rand (24a) benachbarten Bereich zu einem dem zweiten Rand (24b) benachbarten Bereich erstrecken; (b) Erstellen einer elektrischen Verbindungsfläche in dem dem ersten Rand (24a) benachbarten Bereich durch Anbringung eines zweiten Gehäuses (28) auf dieser Seite des Substrats (24), wobei das zweite Gehäuse (28) eine Mehrzahl von elektrischen Kontaktanschlüssen (32) in einem ersten Bereich aufweist, wobei jeder Anschluss so angeordnet ist, dass er mit einer der Leiterbahnen (70) verbunden werden kann; (c) Vorsehen einer Abschirmung (171), deren jedes Ende unter das isolierende zweite Gehäuse (28) gebogen ist, um Niederhaltbereiche (172) durch deren Verlöten auf dem Schaltkreissubstrat zu erzeugen, wobei die Abschirmung (171) Stege (174) aufweist, welche umgebogen sind, um sich in Schlitze zu erstrecken, die im zweiten Gehäuse (28) zwischen benachbarten Anschlüssen (32) ausgebildet sind; (d) elektrisches Verbinden eines jeden Anschlusses (32) mit einer der Leiterbahnen (70); und (e) Montieren einer Mehrzahl der Schaltkreissubstrate (24) in einem ersten isolierenden Gehäuse (46), um die Kontaktanschlüsse so anzuordnen, dass sie in einen Gegenstecker passen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt Befestigen eines elektrisch leitenden Elements (42) an jedem der Schaltkreisleiterbahnen im zweiten Bereich (24b).
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des elektrischen Verbindens eines jeden elektrischen Anschlusses (32) mit einer Schaltungsleiterbahn (70) eine Oberflächenmontage beinhaltet, oder wobei der Verfahrensschritt des Montierens des Schaltkreissubstrats (24) im Gehäuse (26) die Bildung eines Presssitzes zwischen dem Substrat (24) und dem Gehäuse (46) beinhaltet.
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