EP0871998B1 - Elektrischer verbinder mit abschirmung - Google Patents

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EP0871998B1
EP0871998B1 EP95942705A EP95942705A EP0871998B1 EP 0871998 B1 EP0871998 B1 EP 0871998B1 EP 95942705 A EP95942705 A EP 95942705A EP 95942705 A EP95942705 A EP 95942705A EP 0871998 B1 EP0871998 B1 EP 0871998B1
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EP
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shielding unit
contact
circuit board
connector
connector element
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EP95942705A
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Jacques Longueville
Gerhard Meyer
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TE Connectivity Solutions GmbH
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Tyco Electronics Logistics AG
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6461—Means for preventing cross-talk
    • H01R13/6471—Means for preventing cross-talk by special arrangement of ground and signal conductors, e.g. GSGS [Ground-Signal-Ground-Signal]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6585—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts
    • H01R13/6586—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts for separating multiple connector modules

Definitions

  • the invention relates to a circuit board connector element a variety of grid-like in columns and rows in one Female connector made of insulating contacts arranged signal contacts, and with a shielding unit having first and second Contains platelets that are conductive on opposite ones Sides of at least one of the signal contacts arranged and they are conductive to each other over a bridge are connected, the shielding unit projecting from it has the first ground connection with the printed circuit board is conductively connectable.
  • Such a circuit board connector element is from DE 44 10 047 A1 known.
  • the present invention is based on the object improved connectors of the type mentioned create that reliably prevents crosstalk in particular, the design changes only for one connector element, the female connector, conditional and easy to manufacture is.
  • FIG. 1 shows a shielding unit 3 according to the invention shown, which has two parallel mass plates 4 and 5, the end of the shielding unit on the knife bar side, So in Figure 1 at the very top, over a bridge 6 that one of its protruding press-in first ground connection 7, are conductively connected to each other.
  • the end of the shielding unit 3 is formed on the ground plate 4 Insulation displacement contact 9 indicated.
  • the opposite on the ground plate 5 also formed insulation displacement contact 10 is not recognizable due to the chosen perspective.
  • the present invention basically combats crosstalk by means of ground plates between the signal contacts a column in the female connector. These ground plates must have a low-resistance contact with one or more pin contacts on the back of the device or the knife bar. This contact must go as far as possible to take place in the front of the female connector so that the induced Currents can be neutralized in the shortest possible way.
  • a spring contact 8 is provided which Takes the place of a signal contact 2 of the respective column.
  • This spring contact 8 can advantageously from opposite at the ends of the mass platelets 4, 5 on the knife bar side each formed insulation displacement contacts 9 and 10 held be, as in Figures 1 and 2 on different embodiments shown.
  • the spring contact 8 is with lateral, lying in the longitudinal direction of the female connector 1 Shoulders 11 formed, which is thus a simple Hold by the insulation displacement contacts 9 and 10 and thus one enable secure electrical connection.
  • the embodiment 2 differs from this in that there at the knife edge end of a contact leg of the spring contact 8 a wide, in the longitudinal direction of the female connector lying flag 12 is formed, each on the sides again held by an insulation displacement contact 9 and 10 is.
  • the assembly is carried out in the embodiment according to FIG. that first the spring contact 8 in the insulating body of the female connector 1 is used and that then the knife bar side signal contacts designed as signal spring contacts 2 are used.
  • the middle signal contact 2 of the respective column is replaced by the spring contact 8 and by the ground connection 7.
  • the shielding unit 3 with the spring contact 8 provided for the ground connection to the male connector is inserted into every second column of the female connector 1, as can be seen in FIG.
  • an opening 16 is provided in each case in the relevant column of the female connector 1.
  • the complete column-wise shielding of the signal contacts is accordingly achieved by means of uniformly formed shielding units 3, it being particularly advantageous that only one shielding unit is required per two columns. This has the further advantage that only one signal contact has to be grounded per two columns. It is electrically more favorable if, as shown in FIGS.
  • FIGS. 1 and 2 at least one second press-in ground connection 13 is formed on the shielding unit 3.
  • the configuration shown in FIGS. 1 and 2 has proven to be optimal in many respects, in which the bridge 6 is arranged at the end opposite the end of the shielding unit 3 on the knife-edge side and in which the press-in connections of the respective signal contact gaps are column-like between the ones behind these press-in connections extend first ground connection 7 and the further ground connections 13 lying in front of these press-in connections. This can be seen more precisely from the configurations of the connection bores shown in FIGS. 3 and 4 on the printed circuit board. Overall, the connections are laid or shaped in such a way that optimal guidance of the return flow is possible.
  • connection bores for the ground connections lie on a line 14 at the front edge of the module and / or behind the signal connection rows 15, as shown.
  • the position of a shielding unit 3 is also indicated in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 4 shows an alternative contact, in which pressure contacts, with a large plastic deformability and a sufficiently large elastic return action, lie between the signal connection rows 15.
  • the connector element according to the invention is therefore particularly suitable to combine with a printed circuit board, whereby the press-in connections and the press-in ground connections 7 and 13 extend into the circuit board.
  • This is made possible Arrangements consisting of a connector element according to the invention or a combination according to the invention with a female connector circuit board, and from one with it Plug-in combination of a male connector with a another circuit board.
  • the invention is particularly successful in connection with the SIPAC (registered trademark) -High Speed connector family from Siemens can be used.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Leiterplatten-Verbinderelement mit einer Vielzahl von gitterförmig in Spalten und Reihen in einer Federleiste aus Isolierstoff angeordneten Signalkontakten, und mit einer Abschirmeinheit, die ein erstes und zweites Masseplättchen enthält, die leitend sind, die auf gegenüberliegenden Seiten mindestens eines der Signalkontakte angeordnet sind und die über eine Brücke leitend miteinander verbunden sind, wobei die Abschirmeinheit einen von ihr abstehenden ersten Masseanschluß aufweist, der mit der Leiterplatte leitend verbindbar ist.
Ein derartiges Leiterplatten-Verbinderelement ist aus der DE 44 10 047 A1 bekannt.
Ein weiteres Verbinderelement ist aus US-A-4 898 546 bekannt.
Niederfrequenz-Leiterplattensteckverbinder werden in zunehmendem Maße mit schnelleren digitalen Signalen betrieben. Die sehr steilen Signalanstiegsflanken korrespondieren mit hohen Frequenzen. Dadurch entstehen Probleme mit der Signalübertragungsqualität, insbesondere entstehen zwischen benachbarten Signalkontakten unerwünschte Nebensprecheffekte. Andererseits ist absehbar, daß in zukünftigen Geräten sowohl Baugruppen mit sehr schnellen Signalen, als auch solche mit weniger schnellen Signalen eingesetzt werden. Von daher entsteht das Bedürfnis, sowohl frequenzoptimierte Federleisten als auch Standardfederleisten durch Stecken mit Standardmesserleisten auf der Geräterückwand zu verbinden und zu betreiben.
Konventionell kann das Problem des Nebensprechens dadurch gelöst werden, daß die Signale nur über jeden zweiten Kontakt geführt werden, während die dazwischenliegenden Kontakte mit Masse belegt werden. Bei dieser Lösung ist jedoch die Anzahl der für die Signalübertragung nutzbaren Anschlüsse drastisch verringert, so daß sie für Anwendungen mit einer hohen Signaldichte wenig brauchbar erscheint.
Aus der DE 40 40 551 C2 ist es bekannt, ein Übersprechen zwischen einander benachbarten Anschlüssen in einander benachbarten vertikalen Reihen durch Einfügen eines Abschirmelementes zwischen die vertikalen Anschlußreihen einer Federleiste zu verhindern. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß von den fünf verfügbaren Kontaktreihen nur drei Reihen für Signale brauchbar sind, und zwei Reihen mit Masse belegt werden.
Aus der eingangs genannten Offenlegungsschrift ist zwar eine Abschirmeinheit mit zwei durch eine Brücke verbundenen Schottblechen bekannt. Es werden dort jedoch ausschließlich Verbinderelemente vorgeschlagen, vgl. die Figuren 2, 7 und 8, bei denen jeweils nur eine erste, vordere Hälfte der Signalkontakte einer Spalte unmittelbar durch die zu dieser Spalte gehörige Abschirmeinheit geschirmt ist. Die andere Hälfte der Spalte ist durch zwei weitere Abschirmeinheiten geschirmt, die an den links und rechts benachbarten Spalten angeordnet sind und sich dort jeweils nur entlang der zweiten, hinteren Hälfte der Signalkontakte erstrecken. Diese bekannte konstruktive Lösung hat den Nachteil, daß in jeder Spalte jeweils ein Signalkontakt mit Masse belegt werden muß, da für jede Spalte eine Abschirmeinheit vorgesehen ist, was an sich schon fertigungstechnisch aufwendig ist. Unvorteilhaft hinsichtlich der Herstellung ist außerdem die Tatsache, daß zwei unterschiedliche Abschirmeinheiten Verwendung finden, sowie die sich insgesamt ergebende komplizierte Montagefolge. Von der Arbeitsweise der Abschirmung her ist die bekannte Lösung insofern problematisch, als dort jede Abschirmeinheit nur mit einem Masseanschluß mit der Leiterplatte verbindbar ist, wodurch der Rückflußstrom nicht den idealen Weg verfolgen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Steckverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der insbesondere Nebensprechen zuverlässig verhindert, der konstruktive Änderungen nur bei einem Verbinderelement, der Federleiste, bedingt und der einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verbinderelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abschitmeinheit einen Federkontakt enthält der die Stelle des mittleren Signalkontakts der jeweiligen Spalte einnimmt.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1
in perspektivischer Darstellung eine Abschirmeinheit mit einem noch nicht eingesetzten Masse-Federkontakt sowie eine Federleiste,
Figur 2
in ähnlicher Darstellung wie in Figur 1 eine weitere Ausführungsform einer Abschirmeinheit,
Figur 3
eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer mit dem Verbinderelement verbundenen Leiterplatte,
Figur 4
eine andere Ausführung der Leiterplatte gemäß Figur 3.
In Figur 1 oben ist eine erfindungsgemäße Abschirmeinheit 3 dargestellt, die zwei parallele Masseplättchen 4 und 5 aufweist, die am messerleistenseitigen Ende der Abschirmeinheit, in Figur 1 also ganz oben, über eine Brücke 6, die einen von ihr abstehenden einpreßbaren ersten Masseanschluß 7 aufweist, leitend miteinander verbunden sind. Am messerleistenseitigen Ende der Abschirmeinheit 3 ist ein am Masseplättchen 4 ausgebildeter Schneidklemmkontakt 9 angedeutet. Der gegenüberliegend am Masseplättchen 5 ebenso ausgebildete Schneidklemmkontakt 10 ist aufgrund der gewählten Perspektive nicht erkennbar.
Die vorliegende Erfindung bekämpft das Nebensprechen grundsätzlich mittels Masseplättchen, die zwischen den Signalkontakten einer Spalte in der Federleiste angebracht werden. Diese Masseplättchen müssen einen niederohmigen Kontakt mit einem oder mehreren Stiftkontakten auf der Geräterückwand bzw. der Messerleiste machen. Dieser Kontakt muß soweit wie möglich vorne in der Federleiste stattfinden, damit die induzierten Ströme auf kürzesten Wegen neutralisiert werden können. Die als Masseplättchen ausgebildeten Schirmbleche reduzieren induktives und kapazitives Übersprechen und wirken als induktivitätsarme Verbindungswege zur Masse, um die Signalwegimpedanz zu mindern. Sie verbessern die Übertragungsqualität des Signals.
Zur Herstellung eines Massekontakts von der Messerleiste über die Federleiste bzw. die Abschirmeinheit bis zur mit der Federleiste verbundenen Leiterplatte ist erfindungsgemäß in der Abschirmeinheit 3 ein Federkontakt 8 vorgesehen, der die Stelle eines Signalkontakts 2 der jeweiligen Spalte einnimmt. Dieser Federkontakt 8 kann vorteilhaft von gegenüberliegend an den messerleistenseitigen Enden der Masseplättchen 4, 5 jeweils ausgebildeten Schneidklemmkontakten 9 und 10 gehalten sein, wie in den Figuren 1 und 2 an verschiedenen Ausführungsformen dargestellt.
Bei der Ausführung gemäß Figur 1 ist der Federkontakt 8 mit seitlichen, in Längsrichtung der Federleiste 1 liegenden Schultern 11 ausgebildet, die somit auf einfache Weise einen Halt durch die Schneidklemmkontakte 9 und 10 und damit eine sichere elektrische Verbindung ermöglichen. Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich davon dadurch, daß dort am messerleistenseitigen Ende eines Kontaktschenkels des Federkontakts 8 eine breite, in Längsrichtung der Federleiste liegende Fahne 12 ausgebildet ist, die an den Seiten jeweils wiederum durch einen Schneidklemmkontakt 9 und 10 gehalten ist. Die Montage erfolgt bei der Ausführung nach Figur 1 derart, daß zunächst der Federkontakt 8 im Isolierkörper der Federleiste 1 eingesetzt wird und daß anschließend die messerleistenseitig als Signalfederkontakte ausgebildeten Signalkontakte 2 eingesetzt werden. Jeweils zwei Masseplättchen werden dann zusammenhängend als Bügel gebogen, und gleichzeitig zwischen den Signalfederkontakten eingesetzt, wobei die Masse-Kontaktierung an den Schneidklemmkontakten 9 und 10 erfolgt. Bei der Montage der Abschirmeinheit 3 gemäß Figur 2 werden zuerst die Signalfederkontakte im Isolierkörper der Federleiste bestückt, anschließend werden die Masseplättchen dazwischengeschoben, und mittels der Schneidklemmkontakte 9 und 10 an der Fahne 12 des Federkontakts 8 kontaktiert.
Für praktische Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn, wie bei den Ausführungen gemäß Figur 1 und 2, der mittlere Signalkontakt 2 der jeweiligen Spalte durch den Federkontakt 8 und durch den Masseanschluß 7 ersetzt ist. Die Abschirmeinheit 3 mit dem für den Massenanschluß zur Messerleiste hin vorgesehenen Federkontakt 8 wird, wie aus Figur 1 entnehmbar, in jede zweite Spalte der Federleiste 1 eingesetzt. Für die Federkontakte 8 ist in den betreffenden Spalten der Federleiste 1 dabei jeweils eine Öffnung 16 vorgesehen. Erfindungsgemäß gelingt die vollständige spaltenweise Schirmung der Signalkontakte demnach mittels einheitlich ausgebildeter Abschirmeinheiten 3, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß pro zwei Spalten nur eine Abschirmeinheit benötigt wird. Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß pro zwei Spalten nur ein Signalkontakt mit Masse belegt werden muß.
Es ist elektrisch günstiger, wenn an der Abschirmeinheit 3, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, mindestens ein zweiter einpreßbarer Masseanschluß 13 ausgebildet ist. In vieler Hinsicht als optimal hat sich die in Figur 1 und 2 dargestellte Konfiguration herausgestellt, bei der die Brücke 6 an dem dem messerleistenseitigen Ende der Abschirmeinheit 3 gegenüberliegenden Ende angeordnet ist und bei der die Einpreßanschlüsse der jeweiligen Signalkontaktspalte sich spaltenartig zwischen dem hinter diesen Einpreßanschlüssen liegenden ersten Masseanschluß 7 und dem vor diesen Einpreßanschlüssen liegenden weiteren Masseanschlüssen 13 erstrecken. Dies geht genauer aus den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Konfigurationen der Anschlußbohrungen auf der Leiterplatte hervor. Die Anschlüsse sind insgesamt so verlegt bzw. ausgeformt, daß eine optimale Führung des Rückflußstromes möglich ist. Um die Entflechtung bezüglich der Leiterbahnen auf bzw. durch die Leiterplatte hindurch nicht zu erschweren, ist es vorteilhaft, wenn die Anschlußbohrungen für die Masseanschlüsse am vorderen Rand der Baugruppe und/oder hinter den Signalanschlußreihen 15 wie dargestellt in einer Linie 14 liegen. Angedeutet in den Figuren 3 und 4 ist auch die Lage jeweils einer Abschirmeinheit 3. In Figur 4 ist eine alternative Kontaktierung dargestellt, bei der Druckkontakte, mit einer großen plastischen Verformbarkeit und einer ausreichend großen elastischen Rückkstellwirkung, zwischen den Signalanschlußreihen 15 liegen.
Das erfindungsgemäße Verbinderelement eignet sich demnach besonders zur Kombination mit einer Leiterplatte, wobei sich die Einpreßanschlüsse und die einpreßbaren Masseanschlüsse 7 und 13 in die Leiterplatte erstrecken. Ermöglicht werden dadurch Anordnungen, bestehend aus einem erfindungsgemäßen Verbinderelement bzw. einer erfindungsgemäßen Kombination mit einer Federleisten-Leiterplatte, und aus einer damit durch Stecken verbindbaren Kombination einer Messerleiste mit einer weiteren Leiterplatte. Die Erfindung ist insbesondere erfolgreich im Zusammenhang mit der SIPAC (eingetragenes Warenzeichen)-High Speed Steckverbinderfamilie der Firma Siemens einsetzbar.

Claims (10)

  1. Leiterplatten-Verbinderelement
    a) mit einer Vielzahl von gitterförmig in Spalten und Reihen in einer Federleiste (1) aus Isolierstoff angeordneten Signalkontakten (2),
    b) und mit einer Abschirmeinheit (3), die ein erstes und zweites Masseplättchen (4, 5) enthält, die leitend sind, die auf gegenüberliegenden Seiten mindestens eines der Signalkontakte (2) angeordnet sind und die über eine Brücke (6) leitend miteinander verbunden sind, wobei die Abschirmeinheit (3) einen von ihr abstehenden ersten Masseanschluß (7) aufweist, der mit einer Leiterplatte leitend verbindbar ist, wobei
    c) die Masseplättchen (4, 5) sich jeweils über alle dazwischenliegenden Signalkontakte (2) einer Spalte erstrecken,
    d) und nur für jede zweite Signalkontaktspalte eine Abschirmeinheit (3) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinheit (3) einen Federkontakt (8) enthält, der die Stelle des mittleren Signalkontakts (2) der jeweiligen Spalte einnimmt.
  2. Verbinderelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Federkontakt (8) von gegenüberliegend an den messerleistenseitigen Enden der Masseplättchen (4, 5) jeweils ausgebildeten Schneidklemmkontakten (9, 10) gehalten ist.
  3. Verbinderelement nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Federkontakt (8) mit seitlichen, in Längsrichtung der Federleiste (1) liegenden Schultern (11) ausgebildet ist, die durch die Schneidklemmkontakte (9, 10) gehalten sind.
  4. Verbinderelement nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß am messerleistenseitigen Ende eines Kontaktschenkels des Federkontakts (8) eine breite, in Längsrichtung der Federleiste (8) liegende Fahne (12) ausgebildet ist, die an den Seiten jeweils durch einen Schneidklemmkontakt (9, 10) gehalten ist.
  5. Verbinderelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Signalkontakt (2) der jeweiligen Spalte durch den Federkontakt (8) und durch den Masseanschluß (7) ersetzt ist.
  6. Verbinderelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß an der Abschirmeinheit (3) mindestens ein zweiter, einpreßbarer Masseanschluß (13) ausgebildet ist.
  7. Verbinderelement nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (6) an dem dem messerleistenseitigen Ende der Abschirmeinheit (3) gegenüberliegenden Ende angeordnet ist und daß Einpreßanschlüsse der jeweiligen Signalkontaktspalte sich spaltenartig zwischen dem hinter diesen Einpreßanschlüssen liegenden ersten Masseanschluß (7) und den vor diesen Einpreßanschlüssen liegenden weiteren Massenanschlüssen (13) erstrecken.
  8. Kombination eines Verbinderelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Leiterplatte, wobei sich die Einpreßanschlüsse und die einpreßbaren Masseanschlüsse (7, 13) in die Leiterplatte erstrecken.
  9. Kombination nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrungen (14) für die Masseanschlüsse (7, 13) auf der Leiterplatte jeweils in einer Reihe vor und hinter den Anschlußbohrungen (15) für die Einpreßanschlüsse der signalkontakte (2) liegen.
  10. Anordnung, bestehend aus einem Verbinderelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, oder einer Kombination nach Anspruch 8 oder 9, und aus einer damit durch Stecken verbindbaren Kombination einer Messerleiste mit einer weiteren Leiterplatte.
EP95942705A 1994-12-22 1995-12-20 Elektrischer verbinder mit abschirmung Expired - Lifetime EP0871998B1 (de)

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DE4446098A DE4446098C2 (de) 1994-12-22 1994-12-22 Elektrischer Verbinder mit Abschirmung
PCT/EP1995/005046 WO1996019850A1 (de) 1994-12-22 1995-12-20 Elektrischer verbinder mit abschirmung

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EP0871998A1 EP0871998A1 (de) 1998-10-21
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US (1) US5904594A (de)
EP (1) EP0871998B1 (de)
JP (1) JPH10510944A (de)
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