DE69930018T2

DE69930018T2 - Kontakt für elektrische Komponente

Info

Publication number: DE69930018T2
Application number: DE69930018T
Authority: DE
Inventors: Timothy A. Dillsburg Lemke; Stanley W. East Berlin Olson; Timothy W. Etters Houtz; Lewis R. Liverpool Johnson
Original assignee: FCI SA; Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2019-12-18
Also published as: US6155860A; EP1193801B1; DE69930018D1; EP1193800B1; ATE236464T1; DE69906463T2; TW519783B; EP1014505A3; EP1193800A1; EP1624533A1; CN1510787A; ATE323957T1; KR100609798B1; JP2000188161A; CN100470940C; CA2291437A1; CN100365872C; US6482050B1; ATE319201T1; DE69906463D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Steckverbinder. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Kontakt für eine elektrische Komponente.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Elektrische Schaltungen, wie integrierte Schaltungs(IC)-Chips müssen an einem Substrat befestigt werden. Ein Beispiel für ein Verbindungssystem zur Befestigung solcher Kontaktanordnungs(PGA)-Komponenten an einem Substrat ist ein System mit Null Einführungskraft (ZIF). Bei ZIF-Systemen dringen Kontaktstifte der PGA-Komponente in ein Zwischenverbindungsgehäuse ein, ohne dass in Kontakte der Zwischenverbindung eingegriffen wird, die an dem Substrat befestigt sind. Erst nachdem die PGA-Komponente auf dem Zwischenverbindungsgehäuse sitzt, sind die Kontakte und die Kontaktstifte im Eingriff.
Ein Verfahren für das Ineinandergreifen der Kontakte und der PGA-Kontaktstifte beinhaltet die Bewegung der PGA-Kontaktstifte seitwärts und in Eingriff mit den Kontakten. Ein Betätigungshebel und eine Noppenfläche treiben eine Zwischenanordnung seitlich an, um die PGA-Kontaktstifte vorwärts zu bewegen. Die Zwischenanordnung bewegt die PGA-Kontaktstifte zu den Kontakten und bringt sie in Verbindung mit diesen.
Das Gehäuse, das für solche ZIF-Verbindungen verwendet wird, unterliegt bei und nach der Hebelbetätigung Belastungen. Die Kräfte, die für die Verbiegung der Kontakte benötigt werden, um die PGA-Kontaktstifte aufzunehmen, bestimmen den Betrag der Belastung auf das Gehäuse. Je größer die Anzahl der Kontakte ist, desto mehr steigt die höchste oder maximale Kraft, die notwendig ist, um die Kontakte und die PGA-Kontaktstifte zu verbinden. Schätzungsweise wird für eine Verbindung mit 500 Kontakten eine Kraft von 9,072 kg (20 Pfund) aufgebracht, um die Kontakte und die PGA-Kontaktstifte erfolgreich zu verbinden.
Die EP 0 806 813 A2 beschreibt eine weitere Technologie, bei der die Kontaktarme eines Buchsenkontakts sich wegbiegen können, um einen Kontaktstift aufzunehmen. Die zwei Kontaktarme sind seitlich zueinander beabstandet angeordnet und wenn der Stift eingefügt wird, verbiegen sich die beiden Arme. Um eine solche Verbiegung zu begrenzen, ist ein Bereich des Arms aus der Kontaktebene versetzt und ein Bereich mit starken Rückhaltekräften. Dieses Design erhöht jedoch den Abstand zwischen den Löchern des Gehäuses.
Der technologische Fortschritt hat die Kontaktstiftzahl und die Kontaktdichte der PGA-Komponenten erhöht und hat Computer-Komponenten verkleinert (was verminderte Profilgrößen notwendig machte). Während die verbesserte Geschwindigkeit gut für den Verbraucher ist, belasten diese technologischen Fortschritte herkömmliche ZIF-Buchsen. Oft schließt ein Aufbau, der einen der obigen technologischen Fortschritte kompensiert, einen Aufbau aus, der einen anderen technologischen Fortschritt kompensiert.
Bei einem Beispiel einer Änderung kann ein Hersteller die Anzahl der Löcher und den Abstand zwischen den Löchern vermindern, um die vergrößerte Kontaktstiftdichte und Kontaktstiftgröße zu berücksichtigen. Jedoch vermindert dies die Stärke der Buchse.
In einem anderen Änderungsbeispiel kann ein Hersteller den Kontakt verkürzen, um die reduzierte Profilgröße zu berücksichtigen. Ein kürzerer Kontakt hat jedoch eine größere Steifheit, wodurch die benötigte Einführungskraft für die Verbindung mit den PGA-Kontaktstiften erhöht wird.
Diese beiden Herstellungsziele stellen entgegenlaufende Bedürfnisse dar, da ein steiferer Kontakt eine höhere Betätigungskraft auf den Hebel notwendig macht. Eine größere Betätigungskraft verstärkt die Belastung auf die Buchse. Jedoch führt die verminderte Stärke der Buchse (durch die größere Lochgröße und den verminderten Abstand) dazu, dass die Buchse weniger wahrscheinlich der verstärkten Belastung widersteht. Die größere Kontaktdichte beeinflusst ebenso die Möglichkeiten der üblichen Kontaktbildungsverfahren. Das typische Verfahren zur Bildung zweier gegenüberliegender Kontaktschenkel besteht aus dem Ausstanzen des Kontakts aus einer Lage von Material. Jedoch übersteigt die Breite der Materiallage, die zur Bildung eines einzelnen Kontakts mit herkömmlichen Techniken notwendig ist, die Abstandsanforderungen, die sich durch diese fortgeschrittenen Technologien ergeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steckverbinders, der eine elektrische Komponente mit einem Substrat verbindet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steckverbinders für die Verbindung einer elektrischen Komponente mit einem Substrat, der eine geringere maximale Einführungskraft aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kontakt mit zwei fluchtenden Kontaktarmen anzugeben.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch einen Kontakt gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Kontakt hat einen Rückhaltebereich, einen hinteren Bereich und ein Armpaar. Der Rückhaltebereich weist sich gegenüberliegende Enden auf und definiert eine Ebene. Der hintere Bereich erstreckt sich von einem Ende des Rückhaltebereichs aus. Das Armpaar erstreckt sich von dem anderen Ende des Rückhaltebereichs aus. Jeder Arm des Armpaares hat einen ersten und einen zweiten Bereich. Der erste Bereich versetzt den Arm aus der Ebene des Rückhaltebereichs heraus, wobei jeder Arm in sich gegenüberliegenden Seiten der Ebene des Rückhaltebereichs liegt. Der zweite Bereich erstreckt sich vom ersten Bereich aus und ist diesem gegenüber abgebogen. Der zweite Bereich weist einen gegenseitigen Kontaktbereich auf. Die gegenseitigen Kontaktbereiche der beiden Arme wirken zusammen, um zwischen sich den Kontakt aufzunehmen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Andere Verwendungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der zeigen:
1a eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Steckverbinders in verbundenem Zustand;
1b den Steckverbinder gemäß 1a in unverbundenem Zustand;
2a eine perspektivische Ansicht eines Bereichs des in 1a und 1b gezeigten Steckverbinders vor der Aufnahme einer elektrischen Komponente;
2b eine weitere perspektivische Ansicht des in 1a gezeigten Steckverbinders;
3a eine vergrößerte Sicht des Bereichs des Steckverbinders, der in der gestrichelten Linie von 2b liegt;
3b eine Querschnittsansicht des Bereichs des Steckverbinders, der in 3a entlang der Linie IIIB-IIIB erfolgt ist;
3c eine alternative Anordnung des Bereichs des in 3a gezeigten Steckverbinders;
3d eine Querschnittsansicht des Bereichs des in 3c gezeigten Steckverbinders entlang der Linie IIID-IIID;
4a eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des in den 1a und 1b gezeigten Steckverbinders;
4b eine Querschnittsansicht des Bereichs des in 4a gezeigten Steckverbinders entlang der Linien IVB-IVB;
4c eine Querschnittsansicht des Bereichs des Steckverbinders in 4b, wobei die Kontakte darin eingefügt sind;
5 eine Querschnittsansicht eines Bereichs des Steckverbinders entlang der Linie V-V von 1b;
6 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontakts;
7 eine Vorderansicht des Kontakts gemäß 6 vor der Montage;
8 eine Seitenansicht des in 6 gezeigten Kontakts während des Zusammenfügens; und
9 eine Vorderansicht des in 6 gezeigten Kontakts.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ein elektrischer Steckverbinder 10 verbindet eine elektrische Komponente 1 mit einem Substrat S (siehe 5). Wie in 2a gezeigt, kann die elektrische Komponente 1 eine PGA-Komponente, wie beispielsweise ein IC-Chip sein, jedoch können andere Arten von elektrischen Komponenten verwendet werden, wie beispielsweise ein Multi-Chip-Modul (MCM). Die Komponente 1 weist eine Vielzahl von leitenden Elementen auf, wie die Kontaktstifte 3, die von der Komponente abstehen. Die Kontaktstifte 3 sind in einem Gitter von Zeilen und Spalten angeordnet. Obwohl die leitenden Elemente als runde Kontaktstifte dargestellt sind, können andere Arten von leitenden Elementen, unter anderem Lamellen (nicht gezeigt) verwendet werden.
Der Steckverbinder 10 weist zwei verbindbare Teile auf, eine Kassette 11 und ein Gehäuse 13. 1a zeigt die Kassette 11 und das Gehäuse 13 in verbundenem Zustand, während 1b den nicht verbundenen Zustand zeigt. Die Kassette 11 und das Gehäuse 13 werden nun im Einzelnen beschrieben.
Die 2a und 2b zeigen eine Kassette 11, die vorzugsweise aus einem geeigneten Plastik, wie beispielsweise einem Flüssigkristallpolymer (LCP) hergestellt ist. Die Kassette 11 kann eine Basis 15 aufweisen, die durchgehend als Platte beschrieben ist, die die Komponente 1 aufnimmt. Jedoch sind andere Anordnungen möglich, um unterschiedliche Arten von elektrischen Komponenten 1 anzuordnen.
Durch die Basis 16 erstreckt sich zumindest eine Öffnung 17. In der in den 2a und 2b dargestellten Ausführungsformen weist die Basis 15 mehrere Öffnungen 17 auf. Die Öffnungen 17 sind auf der Basisplatte 15 angeordnet, um entsprechende Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 aufzunehmen. Somit ist die Anordnung der Öffnungen 17 auf der Basis 15 durch die Standorte der Kontaktstifte 3 auf der elektrischen Komponente 1 bestimmt.
Wie in den 3a und 3b gezeigt, können die Öffnungen 17 konische Einführungen aufweisen, um bei der Einführung der Kontaktstifte 3 zu helfen. Wenn die elektrische Komponente 1 richtig auf der Kassette 11 positioniert ist, erstrecken sich die Kontaktstifte 3 über die untere Fläche der Basisplatte 15 hinaus, wie es in 1b gezeigt ist.
Die Basisplatte 15 kann eine Wand 19 aufweisen, die sich an ihrem äußeren Umfang erstreckt. Wie in der Ausführungsform von 2b gezeigt, erstreckt sich die Wand 19 bis unterhalb der Fläche der Basisplatte 15, beispielsweise, um Kontaktstifte 3 vor Beschädigung zu schützen.
Vorzugsweise entlang der Seiten erstrecken sich von der Basisplatte 15 Verriegelungen 21. Die Verriegelungen 21 weisen einen Flanschabschnitt (siehe 2a) auf, der im Allgemeinen senkrecht von der Basisplatte 15 absteht. Die distalen Enden der Flanschabschnitte weisen einen Befestigungsabschnitt 23 auf, der sich von dem Flanschabschnitt aus erstreckt. Die Fläche zwischen dem Befestigungsbereich 23 und der oberen Fläche der Basisplatte 15 nimmt die elektrische Komponente 1 auf.
Bei der Einführung der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 in die Öffnungen 17, biegt die elektrische Komponente 1 die biegsamen Verriegelungen 21 nach außen. Wenn die elektrische Komponente 1 vollständig auf der Kassette 11 sitzt, kehren die Abschnitte 23 in ihre ursprüngliche, nicht verbogene Position zurück und greifen in die obere Fläche der elektrischen Komponente 1 ein, wie in 1b gezeigt. Die Befestigungsabschnitte 23 verhindern, dass sich die elektrische Komponente 1 unvorhergesehen von der Kassette 11 löst. Die elektrische Komponente 1 kann von der Kassette 11 abgelöst werden, indem die Befestigungsbereiche 23 von der oberen Fläche der elektrischen Komponente 1 gelöst werden. Wenn die elektrische Komponente 1 richtig in der Kassette 11 sitzt, kann die elektrische Komponente 1 mit den Kontakten 100 verbunden werden. Die Kassette 11 rotiert relativ zum Gehäuse 13, so dass nur eine begrenzte Anzahl von Kontaktstiften 3 zu einem Zeitpunkt mit den Kontakten 100 in Berührung kommen. Die Kassette 11 rotiert relativ zum Gehäuse 13, so dass nacheinander die Spalten der Kontaktstifte 3 mit aufeinander folgenden Spalten der Kontakte 100 verbunden werden. Die Wand 19 weist einen Ansatz 25 auf der Führungskante der Basisplatte 15 auf, um der Bedienperson bei der Rotation der Kassette 11 behilflich zu sein. Die Verbindung der Kontaktstifte 3 mit den Kontakten 100 wird nachfolgend genauer beschrieben.
Die Wand 19 weist eine Gelenkanordnung 27 bei der Hinterkante der Basisplatte 15 auf. Die Gelenkanordnung 27 ermöglicht in Verbindung mit der Gelenkanordnung auf dem Gehäuse die Rotation der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13 und stellt die richtige Anordnung der Kontakte 3 der elektrischen Komponente 1 mit den Kontakten 100 des Gehäuses 13 beim Verbindungsprozess sicher. Die Gelenkanordnung 27 erstreckt sich im Allgemeinen parallel zur Ebene der Kassette 11. Eine Beschreibung der Komponenten der Gelenkanordnung 27 folgt.
Von der Hinterkante der Kassette 11 stehen Verlängerungen 29 nach außen, bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der Hinterkante. Jede Verlängerung 29 weist ein gekrümmtes Element 31 auf, das von einem Paar Armen 33 flankiert ist. Die gekrümmten Elemente 31 weisen eine erste Fläche 67 auf, die so geformt ist, dass ein Gelenkstift auf dem Gehäuse 13 eingreifen kann, sowie eine zweite Fläche 69 gegenüber der ersten Fläche 67, die derart geformt ist, dass sie mit einem Block 65 auf dem Gehäuse 13 zusammenwirkt.
Jeder äußerste Arm 33 weist eine nach außen ausgerichtete bzw. äußere Fläche 35 auf, die mit der entsprechenden Fläche auf der Gelenkanordnung des Gehäuses 13 zusammenwirkt, um die richtige seitliche Anordnung der Kontaktstifte auf der elektrischen Komponente 1 und der Kontakte auf dem Gehäuse 13 bei der Verbindung sicherzustellen.
Von der Hinterkante des Gehäuses 13 verläuft eine weitere Verlängerung 39 nach außen. Die Verlängerung 39 erstreckt sich bevorzugt von einem mittleren Ort entlang der Hinterkante des Gehäuses 13 zwischen den Verlängerungen 29, sie verläuft jedoch entgegengesetzt der Richtung zu den Verlängerungen 29. Die mittlere Verlängerung 39 weist ein gekrümmtes Element 71 auf, das von zwei Armen 73 flankiert ist. Die gekrümmten Elemente 71 weisen eine erste Fläche 75 auf, die so geformt ist, dass sie einen Gelenkstift auf dem Gehäuse umgreift sowie eine zweite Fläche 77 gegenüber der ersten Fläche 75, die für ein Zusammenwirken mit dem Block 65 auf dem Gehäuse 13 ausgebildet ist.
Die 3a und 3b zeigen einen Abschnitt der unteren Fläche der Basisplatte 15. Bei dieser Anordnung können die Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 frei aus den Öffnungen 17 vorstehen und über die Bodenplatte der Basisplatte überstehen. Die Basisplatte 15 bildet einen seitlichen Halt für die Bereiche der Kontaktstifte 3, die innerhalb der Platte 15 liegen. Jedoch sind die distalen Enden der Kontaktstifte 3 (d.h. die Bereiche der Kontaktstifte), die über die untere Oberfläche der Basisplatte 15 überstehen, seitlich nicht unterstützt.
Die 3c und 3d zeigen eine alternative Anordnung, bei der die Basisplatte 15' seitlich die Kontaktstifte 3' über eine größere Länge stützt, als bei der anderen Ausführungsform. Die 3c und 3d zeigen speziell eine alternative Anordnung der unteren Fläche der Basisplatte 15', die Brücken 79' aufweist, die zwischen jeder Öffnung 17' angeordnet sind. Die Brücke 79' kann gekrümmte Seiten 81' und vertiefte Enden 83' aufweisen.
Die vertieften Enden 83' entsprechen der Form der Kontaktstifte 3'. Wie in 3c gezeigt, haben die vertieften Enden 83' und die elektrische Komponente 1 runde Kontaktstifte 3' verwendet, eine runde konkave Form für die Aufnahme eines Abschnitts des Kontaktstifts 3'. Die Brücken 79' sind so auf der Basisplatte 15' angeordnet, dass sie nicht mit den Kontakten 100' interferieren. Wie in 3c gezeigt, sind die Schenkel 101' jedes Kontaktes 100' in einer Spalte angeordnet, während die Brücken 79' in Reihen angeordnet sind. Somit beeinflusst das Vorliegen der Brücken 79' die Verbiegung der Schenkel 101' nicht. Die Brücken 79' können einstückig mit der Basisplatte 15' geformt sein.
Die 4a bis 4c zeigen das Gehäuse 13, das bevorzugt aus einem geeigneten Plastikmaterial hergestellt wird. Das Gehäuse 13 weist eine Basis 41 mit mehreren Öffnungen 43 durch die Basis auf. Wie die Basis 15 kann die Basis 41 eine im Allgemeinen flache Konfiguration haben, jedoch sind andere Orientierungen möglich.
Jede Öffnung 43 weist bevorzugterweise drei Abschnitte auf. Der erste Abschnitt 45 ist eine relativ weite Öffnung, um die Biegung der zwei Schenkel 101 des Kontakts 100 bei der Verbindung aufzunehmen. Der zweite Abschnitt 47 nimmt den Endabschnitt 103 des Kontakts 100 auf, und wie unten beschrieben einen Abschnitt eines schmelzbaren Elements 105. Der dritte Abschnitt 49 nimmt schließlich den Zwischenabschnitt 107 des Kontakts 100 in der Öffnung 43 auf.
Wie in 4b gezeigt, liegt der Schenkelaufnahmeabschnitt 45 am Befestigungsende des Gehäuses 13 und weist konische Seitenwände 41 auf, die eine Einführung bilden. Die konischen Seitenwände 51 ermöglichen die einfache Einführung der Kontakte 100 in die Öffnung 43 und ermöglichen das Verbiegen der Schenkel 101 durch die Kontaktstifte 3 ohne Beschränkung.
Der Endaufnahmeabschnitt 47 liegt am Befestigungsende des Gehäuses 13. Da das Gehäuse 13 auf dem Substrat S auf der Oberfläche befestigt wird, vorzugsweise unter der Verwendung der Gitteranordnungstechnologie (Ball Grid Array) (BGA), kann der Endaufnahmeabschnitt 47 eine geeignete Form haben, um die BGA-Merkmale aufzunehmen. In einem Beispiel der BGA-Technologie wird ein schmelzbares Element, wie beispielsweise eine Lötkugel 105 am Endabschnitt 103 des Kontakts 100 befestigt. Zumindest ein Abschnitt der Lötkugel 105, die an einem Endabschnitt 103 des Kontaktes 100 befestigt ist, kann im Endaufnahmeabschnitt 47 der Aufnahme 43 liegen. Die internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 98/15989 (internationale Anmeldenummer PCT/US97/10866) beschreibt ein Verfahren zur Befestigung einer Lötkugel an einen Kontakt und zur Befestigung einer Lötkugel an ein Substrat.
Der Zwischenabschnitt 49 erstreckt sich zwischen dem Schenkelaufnahmeabschnitt 45 und dem Endaufnahmeabschnitt 47. Gegenüberliegende Wände des Zwischenabschnitts 49 weisen jeweils einen Vorsprung 43 auf, die zueinander ausgerichtet sind. Wie in 4b gezeigt, kann der Vorsprung 53 eine Rippe sein, die sich axial entlang der Öffnung 43 erstreckt. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Wänden des Zwischenbereichs 49 übertrifft die Breite des Kontakts 100, um sicherzustellen, dass der Kontakt 100 die Öffnung 43 passiert. Jedoch übersteigt die Breite des Kontakts 100 den Abstand zwischen den gegenüberliegenden Vorsprüngen 53. Im Ergebnis liegt der Kontakt 100 in einer Presspassung zwischen den Vorsprüngen 53 für die Befestigung in der Öffnung 43.
Die Basisplatte 41 kann ebenso eine Wand 55 entlang ihrem äußeren Rand aufweisen. Ähnlich wie die Wand 19 der Kassette 11 erstreckt sich die Wand 55 von der Platte 41 und schützt die Kontakte 100 vor Beschädigung. Wenn die Kassette 11 und das Gehäuse 13 miteinander verbunden werden, liegt die Wand 19 der Kassette 11 zwischen der Wand 55 und den Kontakten 100. Wie in 4a gesehen, weist die Führungskante der Wand 15 eine Einkerbung 57 für die Aufnahme der Verlängerung 25 der Kassette 11 auf, wenn der Steckverbinder 10 zusammengesteckt ist. Dies ermöglicht eine vollständige Rotation der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13, damit alle Kontaktstifte 3 und Kontakte 100 miteinander verbunden werden. Um ein Zusammentreffen mit den Gelenkanordnungen 27, 59 zu verhindern, ist die Wand 55 im Bereich der hinteren Kante der Basis 41 unterbrochen.
Die hintere Kante der Basisplatte 41 weist eine Gelenkanordnung 59 auf, die mit der Gelenkanordnung 27 der Kassette 11 zusammenwirkt und die Rotation der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13 ermöglicht. Die Gelenkanordnung 59 erstreckt sich im Allgemeinen parallel zur Ebene des Gehäuses 13 und weist einen Gelenkstift 61 auf, der durch eine Reihe von Trägern 63 entlang der Hinterkante des Gehäuses 13 verankert ist.
Eine Reihe von Nocken oder Blöcken 65 erstreckt sich von der Hinterkante zwischen benachbarten Trägern 63. Die Blöcke 65 haben gekrümmte Oberflächen 75, die den zweiten Flächen 69, 77 der Verlängerung 33 und der mittleren Verlängerung 35 entsprechen. Die gekrümmten Flächen 75 der Blöcke 65 können rund sein und haben vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die zweiten gekrümmten Flächen 69, 77 der Verlängerungen 33 und der mittleren Verlängerung 35. Dies kann die richtige Längsanordnung und die Anordnung zur Z-Achse (d.h. senkrecht zur Ebene des Gehäuses 13) der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 und der Kontakte 100 im Gehäuse zur Verbindung sicherstellen.
Jeder äußerste Träger 63 weist eine nach innen gerichtete bzw. innere Fläche 85 auf, die mit den Flächen 35 der Gelenkanordnung 27 zusammenwirkt, um die richtige Anordnung der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente E und der Kontakte 100 bei der Verbindung sicherzustellen. Die Fläche 35 der Kassette 11 liegen genauer gesagt auf den Flächen 85 des Gehäuses 13 auf, um die Kassette 11 und das Gehäuse 13 seitlich für die Verbindungskontaktstifte 3 und die Kontakte 100 auszurichten.
Das Verbinden der Kassette 11 und des Gehäuses 13 wird nachfolgend beschrieben. Zuerst sind die Kassette 11 und das Gehäuse 13 getrennt oder nicht verbunden. In diesem Zustand kann das Gehäuse 13 an einem Substrat S befestigt werden. Wie oben erläutert, kann das Gehäuse 13 auf dem Substrat S oberflächenbefestigt werden, bevorzugt unter Verwendung der BGA-Technologie. Ebenso können auch andere Verfahren verwendet werden. Im Folgenden wird die elektrische Komponente 1 an der Kassette 11 befestigt. In der oben beschriebenen Ausführungsform gelangen die Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 in die Öffnungen 17, bis die Verriegelung 21 die elektrische Komponente 1 an der Kassette 11 festhält.
Zur Verbindung der Kassette 11 mit dem Gehäuse 13 müssen die Gelenkanordnungen 27, 59 wie in den 1b und 5 gezeigt, ineinander greifen. Die Merkmale der Gelenkanordnung 27, 59 der Kassette 11 und des Gehäuses 13 verbessern das vereinfachte blinde Treffen der Kassette 11 und des Gehäuses 13.
Beschreibt man die Verbindung genauer, so greifen die Verlängerungen 29 und die mittlere Verlängerung 39 in die Öffnungen ein, die zwischen dem Gelenkstift 61, den Trägern 63 und der Hinterkante des Gehäuses gebildet werden. Die Einführung erfolgt in die Richtung, die durch den Pfeil A in 5a gezeigt ist. Die Arme 33, 73 der Gelenkanordnung 27 kommen in die Bereiche, die die Blöcke 65 der Gelenkanordnung 59 flankieren. Die äußeren Flächen 35 der Arme 33 liegen auf den Flächen 85 der Halterung 63 auf. Das Zusammenwirken der äußeren Flächen 35 mit den inneren Flächen 85 richtet die Kontaktstifte 3 und die Kontakte 100 seitlich entlang einer Achse parallel zur Hinterkante der Kassette 11 und des Gehäuses 13 aus.
In verbundenem, offenen Zustand, wie in 1b gezeigt, beginnen die Flächen 75 des Blocks 65 an den zwei Flächen 69, 77 der Verlängerungen 29 und der mittleren Verlängerung anzustehen, wenn die Kassette 11 in Pfeilrichtung B von 5 rotiert wird. Die Flächen 68, 75, 77 helfen dabei, die Kassette 11 und die Aufnahme 13 entlang einer Achse parallel zu den Seiten der Kassette 11 und des Gehäuses 13 auszurichten. Vorzugsweise haben die anderen benachbarten Flächen der Arme 33, der Halterung 63 und der Blöcke 65 dazwischen ein Spiel, um die für die Rotation der Kassette 11 benötigte Kraft zu vermindern.
Die Verlängerung 29 und die mittlere Verlängerung 39 ermöglichen aufgrund der gegenüberliegenden Anordnung des mittleren Elements 39 relativ zu den Verlängerungen 29 eine Rückhaltekraft auf gegenüberliegenden Seiten des Gelenkstifts 61, wie in 5 gezeigt ist. Die Rückhaltekräfte verhindern zusammen mit der Anordnung der Verlängerungen 29 und der mittleren Verlängerung 39 zwischen dem Gelenkstift 61 und dem Gehäuse 13 die Trennung der Kassette 11 vom Gehäuse 13. Mit anderen Worten kann die Kassette 11 nur vom Gehäuse 13 getrennt werden, wenn der Verbindungsprozess rückgängig gemacht wird (d.h. durch Drehen der Kassette 11 weg vom Gehäuse 13).
Durch das Drehen der Kassette 11 relativ zum Gehäuse 13 wird die Verbindung der Kontaktstifte 3 der elektrischen Komponente 1 und der Kontakte 100 im Gehäuse 13 begonnen. Wie in 5 zu erkennen ist, treffen sich die Spalten der Kontaktstifte 3 und die Kontakte 100, die am nächsten zur Hinterkante der Kassette 11 und des Gehäuses 13 angeordnet sind, zuerst. Die Verbindung wird mit jeder nachfolgenden Spalte weg von der Hinterkante der Kassette 11 und des Gehäuses 13 fortgeführt. Die aufeinander folgende Verbindung der Kontaktstifte 3 und der Kontakte 100 vermindert die Spitzeneinführungskraft im Vergleich zu ZIF-Buchsen.
Die Spalte der Kontaktstifte 3 und der Kontakte 100, die am nächsten bei den Hinterkanten der Kassette 11 liegen, verbinden sich zuerst. Die Verbindung wird mit jeder nachfolgenden Spalte weg von den Hinterkanten der Kassette 11 und des Gehäuses 13 fortgeführt.
Die Rotation der Kassette 11 startet die Verbindung der Kontaktstifte 3 und der Kontakte 100. Jeder Kontaktstift 3 kommt bei der Rotation nach und nach in den Raum zwischen den gegenüberliegenden Armen der zweischenkligen Kontakte. Die beiden Schenkel halten den Kontaktstift 3 fest. Der Bereich zwischen den beiden Schenkeln ist im Allgemeinen parallel zur Verbindungsachse der Kassette 11 und des Gehäuses 13 orientiert.
1a zeigt den Steckverbinder 10 in voll verbundenem und geschlossenem Zustand. Bei der Verbindung umgibt die Wand 55 des Gehäuses 13 die Kassette 11, und der Vorsprung 25 kann in den Einschnitt 57 in der Führungskante des Gehäuses 13 eindringen.
Obwohl der Verbinder 10 jeden beliebigen Kontakttyp verwenden kann, folgt eine detaillierte Diskussion eines bevorzugten Kontakts 100. Wie man in 6 erkennt, ist der Kontakt 100 ein Kontakt mit zwei miteinander fluchtenden Armen. Der Kontakt 100 weist einen mittleren Bereich 107 auf, der zwischen dem Paar von Armen 101 liegt und einen hinteren Bereich 103. Vorzugsweise ist der mittlere Bereich 107 im Wesentlichen eben. Bei der Montage im Gehäuse 13 berührt der mittlere Bereich 107 Vorsprünge 53 und sitzt im Presssitz in den Öffnungen 43 der Basisplatte 41. Dieses Rückhaltemerkmal ist ebenso in der oben erwähnten internationalen Patentanmeldung WO 98/15989 beschrieben.
Jeder Arm 101 weist einen gebogenen Bereich 109 auf, der sich von dem mittleren Bereich 107 aus erstreckt. Wie in 8 gezeigt, heben die gebogenen Bereiche 109 die Arme 101 aus der Ebene des mittleren Bereichs 107 heraus. Jeder gebogene Bereich 109 liegt in sich gegenüberliegenden Seiten der Ebene des mittleren Bereichs 107. Dies ermöglicht eine räumliche Trennung zwischen den Armen 101, um den Stift 3 zwischen sich aufzunehmen.
Der Armbereich 111 erstreckt sich vom distalen Ende des gebogenen Bereichs 109. Die distalen Enden der Armbereiche 111 umfassen einen nach innen gebogenen Bereich 113 und Einführungen 115. Wie in den 6 und 8 zu sehen, konvergieren die gebogenen Bereiche 113 auf die Ebene des mittleren Bereichs 107 zu. Der Abstand zwischen sich gegenüberliegenden nach innen gebogenen Bereichen 113 (wie man in 8 sieht) ist kleiner als die Dicke der Stifte 3. Das heißt, die Stifte 3 müssen die Arme 101 bei ihrer Einführung voneinander trennen. Die Elastizität der Arme 101 beim Auseinanderspreizen durch die Stifte 3 erzeugt einen guten Oberflächenkontakt zwischen den Kontakten 100 und den Stiften 3 und erzeugt hinreichende Kontaktquerkräfte der Arme 101 gegen die Seiten der Stifte 3.
Wie in 9 zu erkennen, ist jeder Armbereich 111 bezüglich der Längsachse abgewinkelt. Der spezifische Winkel hängt von der Größe und der Form des Kontakts 100 ab. Die Orientierung der Armbereiche 111 orientiert die nach innen gebogenen Bereiche 113 fluchtend. Das heißt, die nach innen gebogenen Bereiche 113 erzeugen zwischen sich eine Stiftaufnahmelücke, wobei die Arme 101 die gegenüberliegende Seite der Stifte 3 in ausgerichteter Position angreifen. Anders gesagt: die nach innen gebogenen Bereiche sind im Wesentlichen entlang einer Mittellängslinie des Kontakts 100 angeordnet, wie in 9 zu sehen ist.
Genauer gesagt, erstrecken sich die Armbereiche 111 mit Winkeln α1, α2 gegenüber der Längsachse des Kontakts 100 zwischen etwa 5° bis 20° bei einem typisch dimensionierten Kontakt. Höchst vorzugsweise liegen die α1, α2 bei einem typisch dimensionierten Kontakt bei etwa 12,5°. Obwohl die Arme 111 gegenüber der Längsachse abgewinkelt sind, zeigt 8, dass die Arme 111 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Ebene des mittleren Bereichs 107 angeordnet bleiben. Die Arme 111 können jedoch gegenüber der Ebene des mittleren Bereichs um bis etwa 10° abgewinkelt sein (nicht gezeigt).
Die Einführbereiche 115 erstrecken sich von den nach innen gebogenen Bereichen 113 in einer Richtung weg von der Ebene des mittleren Bereichs 107. Die Einführbereiche 115 helfen, die Stifte 3 mit nach innen gebogenen Bereichen 113 während des Steckvorgangs auszurichten.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Kontakts 100 beschrieben. Ein Blechmaterial wird gestanzt, um einen Trägerstreifen 119 des Kontakts 100 herzustellen, wie in 7 gezeigt. Der Abstand zwischen benachbarten Kontakten 100 auf dem Trägerstreifen 119 ist gleich dem Abstand der Kontakte im Gehäuse 13. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kontakt 100 noch in ebener Form.
Ein Formgebungsschritt biegt die Arme 101 aus der Ebene des mittleren Bereichs 107, erzeugt nach innen gebogene Bereiche 113 und stellt den Einführbereich 115 her, wie in 8 gezeigt. Die Formgebungsschritte sind konventionell und bedürfen keiner weiteren Diskussion.
Der letzte Schritt kantet die Arme 111 bezüglich der Längsachse des Kontakts 100, wie in 9 zu sehen ist. Obwohl es viele Verfahren zum Kanten der Arme 111 bezüglich der Längsachse gibt, ist das bevorzugte Verfahren jedes bekannte Stanzverfahren. Der Stanzschritt bildet einen deformierten Bereich 117 an der Außenkante der sich gegenüberliegenden Arme 101. Genauer gesagt entzieht der Stanzprozess einen Teil des Materials aus dem Bereich 117. Die ausgestanzte Menge steuert das Verkanten der Arme 110 bezüglich der Längsachse des Kontakts 100. Der Stanzschritt ermöglicht die Bildung des ausgerichteten Armpaarkontakts, der die Anforderungen an den Kontaktabstand der eingangs erwähnten Technologiefortschritte genüge tut. Nach dem Stanzen der Arme 101 kann der Kontakt von dem Trägerstreifen 119 zur Einfügung in das Gehäuse 13 getrennt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, den Kontakten 100 länger am Trägerstreifen 119 während des Kontaktformungsprozesses zu verbleiben als bei herkömmlichen Techniken. Durch das längere Verbleiben am Kontaktstreifen 119 eignet sich der Formungsprozess nach der vorliegenden Erfindung besser für die automatisierte bzw. halbautomatisierte Techniken.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen in den verschiedenen Figuren beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass ähnliche andere Ausführungsformen verwendet werden können, oder dass Änderungen und Zusätze zu der beschriebenen Ausführungsform erfolgen können, um die gleiche Funktion wie die vorliegende Erfindung zu erfüllen, ohne davon abzuweisen. Folglich sollte die vorliegende Erfindung nicht auf eine einzelne Ausführungsform beschränkt sein, sie sollte vielmehr im Bereich der nachfolgenden Ansprüche liegen.

Claims

Elektrischer Kontakt (100) mit: einem Rückhaltebereich (107) für den Eingriff in einer Wand einer Öffnung (43) in einem Verbindergehäuse (13), wobei der Rückhaltebereich gegenüberliegende Enden aufweist und eine Ebene definiert, einem hinteren Bereich (103), der sich von einem der sich gegenüberliegenden Enden aus erstreckt und einem Paar von Armen (101), die sich von dem anderen der sich gegenüberliegenden Enden aus erstrecken, wobei jedes Armpaar (101) aufweist: einen ersten Bereich (109), der den Arm aus der Ebene des Rückhaltebereichs (107) versetzt, wobei jedes der Armpaare (101) auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene des Rückhaltebereichs (107) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Armpaare ferner einen zweiten Bereich (111) aufweist, der schräg bezüglich des ersten Bereichs (109) verläuft, wobei der zweite Bereich (111) einen Kontaktbereich (113) aufweist und wobei die Kontaktbereiche (113) des Armpaares (101) einen Kontakt (3) einer elektrischen Komponente zwischen sich aufnehmen.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, wobei der zweite Bereich (111) ferner einen deformierten Bereich (117) aufweist.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 2, wobei die zweiten Bereiche (111) jeweils eine Oberfläche aufweisen, die gegenüber dem zweiten Bereich (111) liegt, wobei der deformierte Bereich (117) auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet ist.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 3, wobei der deformierte Bereich ein Bereich mit reduzierter Dicke ist.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 4, wobei der Bereich mit reduzierter Dicke (117) geprägt ist.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, wobei der Kontakt eine Längsachse aufweist, die ersten Bereichen (109) des Armpaares (101) auf sich gegenüberliegenden Seiten der Längsachse versetzt sind, und die zweiten Bereiche (111) des Armpaares (101) gegenüber der Längsachse abgewinkelt sind.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 6, wobei die Kontaktbereiche (113) der Armpaare (101) die Längsachse schneiden.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, wobei die Kontaktbereiche (113) der Arme (101) jeweils eine Ebene definieren, wobei die Ebenen der Kontaktbereiche (113) zwischen etwa 0° und 10° bezüglich dieser Ebene des Rückhaltebereichs (107) abgewinkelt sind.
Elektrischer Kontakt nach Anspruch 8, wobei die Ebenen der Kontaktbereiche (113) im Wesentlichen parallel zu der Ebene des Rückhaltebereichs (107) verlaufen.