EP3482465B1 - Federbelastetes innenleiter-kontaktelement - Google Patents

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EP3482465B1
EP3482465B1 EP18736845.1A EP18736845A EP3482465B1 EP 3482465 B1 EP3482465 B1 EP 3482465B1 EP 18736845 A EP18736845 A EP 18736845A EP 3482465 B1 EP3482465 B1 EP 3482465B1
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EP
European Patent Office
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inner conductor
spring
contact element
elastic element
component
Prior art date
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EP18736845.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3482465A1 (de
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Benedikt Schwarz
Andreas Gruber
Johannes HEUBECK
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01R13/17—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member on the pin

Definitions

  • the present invention relates to an inner conductor spring-loaded contact element and an assembly containing this inner conductor spring-loaded contact element.
  • So-called board-to-board connectors have established themselves as fast data transmission interfaces for high-frequency signals between two high-frequency components, for example two printed circuit boards each with high-frequency electronics.
  • the task of these board-to-board connectors is to create an electrical connection for high-frequency signals between the two high-frequency components with an adjusted characteristic impedance.
  • the outer conductor contacts on the two high-frequency components are firmly connected to one another via an electrically conductive intermediate component that serves as an outer conductor.
  • This electrically conductive component can be, for example, an electrically conductive sleeve or an electrically conductive plate with a bore.
  • An inner conductor is arranged coaxially between the two high-frequency components in the bore of the sleeve or the plate for high-frequency transmission.
  • the inner conductor must compensate for an axial offset between the two high-frequency components due to a production-related inaccuracy in the planarity between the two high-frequency components.
  • two mutually contacting contact pins which are each connected to a printed circuit board and are arranged such that they can move relative to one another.
  • the two contact pins are biased by an elastic element which is clamped between transverse surfaces of the two contact pins.
  • a variable distance between two printed circuit boards is realized by a block of inner conductor, insulator and outer conductor, which is made of a conductive and a non-conductive elastomer, respectively.
  • the US 5,427,535A discloses the use of an elastically shaped contact element, which is encapsulated by an elastic insulating compound, to compensate for a variable distance between two printed circuit boards in the case of direct current contacting.
  • the EP 2 680 371 A1 and the EP 2 680 372 A1 each disclose a board-to-board connector that can compensate for an axial and/or rotational offset between two printed circuit boards.
  • the US 2004/0029433 A1 finally discloses an adapter between two coaxial connectors, which has an elasticity transverse to the longitudinal axis.
  • the inner conductor is implemented as a so-called SLC contact element (spring loaded contact).
  • SLC contact element spring loaded contact
  • an SLC contact element has a contact pin which is resiliently mounted in a socket-shaped housing. While the socket-shaped housing is typically fixed to one high-frequency component, the contact pin contacts the other high-frequency component with its contact tip. Due to the resilience of the contact pin in the socket-shaped housing, sufficient contact pressure and thus reliable electrical contact between the contact tip of the contact pin and an associated contact surface on the other high-frequency component can be achieved within a specific range for the distance between the two high-frequency components.
  • board-to-board connectors of this type also disadvantageously have too great a geometric extent in order to be able to meet future requirements for the spacing between a plurality of high-frequency contact elements in SLC technology positioned in a grid or in a row.
  • the present invention is based on the object of specifying an inner conductor contact and insulation between the outer conductor and inner conductor contact for high-frequency transmission between two high-frequency components and given fixed outer conductor contacting between the two high-frequency components Size and the number of its individual parts is minimized.
  • the finding/idea on which the present invention is based is to implement the two technical functions of electrical insulation (insulator element) and application of axial elasticity (spring), originally realized in two separate components, in a single component.
  • insulator element electrical insulation
  • spring axial elasticity
  • a spring-loaded inner conductor contact element with at least one metallic inner conductor is supplemented by an elastic element made of an electrically insulating material, which encloses the at least one inner conductor.
  • the elastic element made of electrically insulating material serves as an insulator element within a high-frequency -Transmission path between the two high-frequency components. Due to its elasticity and its fixation on the at least one inner conductor, the elastic element can, in the compressed case - if the at least one inner conductor, which is variable in its axial extension, is also compressed when it comes into contact with the first and the second component - on the at least one inner conductor one Transmitted spring force with which the at least one inner conductor exerts a sufficient contact pressure on the first and second component.
  • the at least one inner conductor is made of metal in order to implement an electrical connection for a high-frequency signal between a first component and a second component. It is preferably only metallic and made from a single metal.
  • a compact high-frequency transmission path between two high-frequency components is created from a minimized number of individual parts.
  • this high-frequency transmission path ensures reliable electrical contacting between the two high-frequency components.
  • the elastic element with its electrically insulating property is made of an elastomer such as natural rubber, silicone, rubber, or a TPE (thermoplastic elastomer).
  • an elastomer such as natural rubber, silicone, rubber, or a TPE (thermoplastic elastomer).
  • the elastic element is arranged between the at least one inner conductor and the outer conductor of the high-frequency contact device and is therefore formed approximately in the shape of a sleeve.
  • the elastic element has a reduced rigidity in a central region between two end regions which are each adjacent to an axial end of the elastic element.
  • This reduced rigidity of the elastic element in its central area has the advantageous effect that the greatest elastic deformation of the elastic element occurs primarily in this central area and not in the two end areas.
  • the reduced rigidity in the central area of the elastic element is preferably realized by a reduced outer diameter and by a plurality of slots running in the longitudinal direction, which are located between the outer and inner surface of the hollow elastic element. Due to these slots running in the direction of the longitudinal axis, the reduced outer diameter of the central area increases when a compressive force acts in the direction of the longitudinal axis, while the axial longitudinal extent of the central area of the elastic element is advantageously shortened.
  • the reduced outside diameter in the middle area can expand to the size of the non-reduced outside diameter in the end areas of the elastic element.
  • At least one recess is provided on the inner and/or outer surface within the middle region of the sleeve-shaped elastic element.
  • This at least one recess leads to an additional reduction in the cross section of the elastic element in the area of the recess.
  • the individual recesses are preferably arranged at points in the central area in which a change in the elastic element in the radial direction occurs particularly strongly during contraction.
  • the effective permittivity is reduced in a section of the high-frequency transmission path in which the middle area of the elastic element is located. This increases the characteristic impedance in this section of the high-frequency transmission path.
  • the outer diameter of the at least one inner conductor in the section of the high-frequency transmission path in which the central area of the elastic element is located is opposite to the sections of the high-frequency transmission path in each of which the end regions of the elastic element are located, increased.
  • the axial variability of the at least one inner conductor is realized in that the at least one inner conductor is composed of a solid first inner conductor part that is connected or can be contacted with the first component and a solid second inner conductor part that is connected or can be contacted with the second component is.
  • the first and the second inner conductor part of each inner conductor are in electrical contact with one another. They can be moved relative to one another in the axial direction and overlap in the axial direction. Depending on the degree of overlap of the first and second inner conductor parts, the result is a different axial extension of the respective inner conductor.
  • the degree of overlap of the first and second inner conductor part in the event of compression of the respective inner conductor as a result of contact pressure of the second component on the second inner conductor part or of the first component on the first inner conductor part, the effective axial extension of the respective inner conductor is reduced compared to the non-compression case.
  • an inner conductor with an extension that can be changed in the axial direction is realized in each case.
  • the elastic element is preferably fixed to the at least one inner conductor with the aid of at least one claw provided on the inner conductor, which is hooked into an associated recess on the elastic element.
  • an assembly according to the invention is also covered by the invention, which contains the spring-loaded inner conductor contact element according to the invention, at least one outer conductor contact element, the first component and the second component.
  • Each outer conductor contact element is arranged adjacent to the spring-loaded inner conductor contact element.
  • the first component and the second component are connected to one another via the at least one outer conductor contact element.
  • the at least one inner conductor of the spring-loaded inner conductor contact element according to the invention is connected or can be contacted with the first component and with the second component. Configurations and further developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense.
  • the high-frequency transmission path is designed as a coaxial transmission path.
  • the coaxial transmission path has a metallic outer conductor contact element 1 and a single metallic inner conductor 2 which is arranged coaxially with respect to the outer conductor contact element 1 within the outer conductor contact element 1 .
  • the outer conductor contact element 1 is here as an electrically conductive intermediate component between a first component 3, preferably a first high-frequency component, and a second Component 4, preferably a second high-frequency component realized.
  • This intermediate component corresponds to a housing and for this purpose has a preferably cylindrically shaped interior space 5 which extends between the first component 3 and the second component 4 .
  • the intermediate component serving as the outer conductor contact element 1 is in electrical contact with associated outer conductor contact surfaces on the first component 3 and on the second component 4 .
  • the intermediate component serving as the outer conductor contact element 1 is rigid and thus has a constant axial extension. Furthermore, the intermediate component is mechanically firmly connected to the first component 3 and the second component 4 .
  • a soldered connection and/or a screwed connection can be used as the mechanical connection.
  • Figure 1C As can be seen, the first component 3 is connected to the intermediate component serving as the outer conductor contact element 1 via a soldered connection, while the second component 4 is attached to the intermediate component via a screw connection.
  • aligned bores 14 are provided in the second component 4 and in the intermediate component, into which appropriate screws 15 are screwed.
  • the intermediate component is preferably connected to the first and the second component 3 and 4 without slot-shaped openings.
  • the inner conductor 2 is located within the interior space 5 of the intermediate component serving as the outer conductor contact element 1 and is arranged in the interior space 5 coaxially with the outer conductor contact element 1 . When assembled, it extends according to Figure 1C between the associated inner conductor contact areas of the first and second component 3 and 4.
  • the intermediate component serves as a common outer conductor 1 for each individual coaxial high-frequency transmission path.
  • the distance between the two inner conductor contact surfaces of the first and second component 3 and 4 typically variable from assembly to assembly. There is thus an axial offset on the inner conductor side, which is to be compensated for by an inner conductor 2 with an axially variable extension.
  • the inner conductor of the inner conductor contact element 17 according to the invention which can be changed in its axial extent, is composed of a solid, first inner conductor part 21 and a solid, second inner conductor part 22 , which are in electrical contact with one another on the one hand and in axial contact on the other Longitudinal extension are movable to each other.
  • the first inner conductor part 2 1 and the second inner conductor part 2 2 are each rigid components, with the first inner conductor part 2 1 having elasticity only in the contact area with the second inner conductor part 2 2 .
  • the first inner conductor part 2 1 is a component that, in particular in the contact area with the second inner conductor part 2 2 , has a higher rigidity in the axial direction than in the radial direction.
  • either the first inner conductor part 2 1 or the second inner conductor part 2 2 is formed as a spring sleeve in its contact area with the respective contacting inner conductor part 2 2 or 2 1 .
  • the first inner conductor part 2 1 is formed in its contact area as a spring sleeve, which makes contact with the inner surface of the second inner conductor part 2 2 with radially inwardly directed extensions on the distal ends of its spring shackles 6 .
  • the spring sleeve of the first or second inner conductor part can be moved in the longitudinal direction on the inner surface of the second or first inner conductor part 2 2 or 2 1 to which electrical contact is to be made, so that, depending on the size of the existing axial offset, an overlap of the first and second inner conductor part 2 1 and 2 2 can be implemented over a distance of different lengths.
  • the effective axial extent of the inner conductor 2 results from the degree of overlapping of the first and second inner conductor parts 2 1 and 2 2 .
  • the first inner conductor part 2 1 of the spring-loaded inner conductor contact element 17 according to the invention is electrically and mechanically firmly connected to an associated contact surface on the first component 3 .
  • the mechanically strong connection is made here using common connection techniques, for example by means of soldering.
  • the first inner conductor part 2 1 are only in electrical contact with the first component 3 .
  • the first inner conductor part 2 1 is pressed onto the associated contact surface on the first component 3 by the contact pressure exerted by the second component 4 on the second inner conductor part 2 2 , which pressure is transferred from the second inner conductor part 2 2 to the first inner conductor part 2 1 .
  • the first component 3 and the second component 4 are each preferably high-frequency components.
  • the first and the second component 3 and 4 each typically a circuit board that is equipped with high-frequency electronics, a housing in which high-frequency electronics is installed, a substrate in which high-frequency electronics is integrated, or a single high-frequency component, such as a high-frequency filter or a high-frequency amplifier.
  • An elastic element 7 made of an electrically insulating material is arranged coaxially to the outer conductor contact element 1 and to the inner conductor 2 within the spring-loaded inner conductor contact element 17 according to the invention. It is suitable as an electrically insulating material with elasticity an elastomer, for example natural rubber, silicone, rubber, or a thermoplastic elastomer (TPE).
  • an elastomer for example natural rubber, silicone, rubber, or a thermoplastic elastomer (TPE).
  • the elastic element 7 is fixed within the spring-loaded inner conductor contact element 17 according to the invention on the inner conductor 2, preferably both on the first inner conductor part 2 1 and on the second inner conductor part 2 2 .
  • As a fixation are preferably claws 8, such as in particular from Figure 1B clearly showing the opposite Figure 1A is rotated 90° around the longitudinal axis of the high-frequency transmission path.
  • These claws 8 formed on the outer surface of the first and second inner conductor parts 2 1 and 2 2 , respectively, and hooked into corresponding recesses 9 at appropriate positions on the inner surface of the elastic member 7 .
  • Alternative fixing methods, such as gluing are also covered by the invention.
  • the elastic element 7 can also be fixed only to the second inner conductor part 2 2 within the spring-loaded inner conductor contact element 17 according to the invention.
  • the elastic element 7 By fixing the elastic element 7 on the inner conductor 2, preferably on the first and on the second inner conductor part 2 1 and 2 2 , the first inner conductor part 2 1 and the second inner conductor part 2 2 are elastically coupled to one another. As a result of this elastic coupling, the first and the second inner conductor part 2 1 and 2 2 can be moved elastically relative to one another.
  • a variable axial extent of the inner conductor 2 can be implemented, which corresponds to the distance between the first and second components 3 and 4 when the first inner conductor part 21 makes contact with the first component 3 and the second inner conductor part 22 makes contact with the second component 4.
  • the elastic coupling causes sufficient contact pressure of the first inner conductor part 2 1 on the first Component 3 and the second inner conductor part 2 2 on the second component 4.
  • the elastic element 7 of the spring-loaded inner conductor contact element 17 according to the invention is essentially sleeve-shaped in the case of a coaxial high-frequency transmission path.
  • a central area 10 of the sleeve-shaped elastic element 7, which extends between the two end areas 11 1 and 11 2 at the axial ends of the elastic element there is a rigidity which is reduced to the rigidity in the two end areas 11 1 and 11 2 .
  • the outer diameter in the central area 10 of the elastic element 7 is reduced compared to the outer diameter in the two end areas 11 1 and 11 2 .
  • a plurality of slots 12 running in the axial longitudinal direction of the spring-loaded inner conductor contact element 17 according to the invention are preferably arranged in equidistant angular sections. These slits 12 extend from the outer surface to the inner surface of the sleeve-shaped elastic element 7. The number of the slits 12 can be selected appropriately.
  • the diameter of the middle area 10 of the elastic element 7 widens when the elastic element 7 contracts, while the axial longitudinal extension of the middle area 10 of the elastic element 7 shortens.
  • the contraction of the elastic element 7 typically changes the axial Longitudinal extension and the outer or inner diameter in the end regions 11 1 and 11 2 not.
  • a reduction in the rigidity in the central area 10 of the elastic element 7 is achieved by additional recesses 13 on the inner surface and/or on the outer surface of the central area 10 of the elastic element 7 .
  • the reduced outer diameter of the central area 10 of the elastic element 7, the slots 12 and the additional recesses 13 in the central area 10 of the elastic element 7 increase the characteristic impedance in the section of the high-frequency transmission path in which the central area 10 of the elastic element 7 is located the characteristic impedance in the sections of the high-frequency transmission path in which the two end regions 11 1 and 11 2 of the elastic element 7 are located.
  • the characteristic impedance of the high-frequency transmission path is advantageously adjusted over the entire axial length.
  • the axial longitudinal extent of the elastic element 7 at its axial ends is opposite to the axial Longitudinal extension of the inner conductor 2 and the outer conductor contact element 1 is slightly reduced. This slight reduction in the axial longitudinal extent enables reliable electrical contacting of the first inner conductor part 2 1 and the outer conductor contact element 1 with the first component 3 and of the second inner conductor part 2 2 and of the outer conductor contact element 1 with the second component 4.
  • the outer conductor contact cannot be implemented by just a single outer conductor contact element 1 .
  • the invention also covers an outer conductor contact via a plurality of outer conductor contact elements.
  • the outer conductor contact elements can be arranged, for example, on a concentric circle coaxially to the spring-loaded inner conductor contact element 17 or distributed in a specific grid around the spring-loaded inner conductor contact element 17 .
  • the spring-loaded inner conductor contact element 17' according to the invention contains a plurality of inner conductors.
  • two inner conductors 2 1 and 2 2 are present in the spring-loaded inner conductor contact element 17 ′ according to the invention, which together transmit a differential high-frequency signal (so-called twinax arrangement).
  • twinax arrangement a differential high-frequency signal
  • the invention is not limited to two inner conductors.
  • the invention also covers a number of pairs each consisting of two inner conductors, each of which transmits a differential signal.
  • the spring-loaded inner conductor contact element 17 ′ there are several inner conductors in the spring-loaded inner conductor contact element 17 ′ according to the invention, so that there is no coaxiality between the metallic inner conductors 2 1 and 2 2 , the electrically insulating, elastic element 7 ′ and the metallic outer conductor contact element 1 , as shown in FIG the cross section of the Figures 2B and 2C emerges.
  • an elastic element 7 ' between the outer conductor contact element 1 and arranged on the two inner conductors 2 1 and 2 2 and preferably fixed to the two inner conductors 2 1 and 2 2 by means of claws 8 .
  • the elastic element 7' is fixed to the two inner conductors 2 1 and 2 2 as shown in FIG Figure 2A is shown, preferably both on the first inner conductor parts 2 1 1 and 2 2 1 and on the second inner conductor parts 2 1 2 and 2 2 2 .
  • These claws 8 provided on the outer surfaces of the inner conductors 2 1 and 2 2 are hooked into corresponding recesses 9 in the elastic member 7'.
  • the elastic element 7' As a cast part from an electrically insulating material, an elastomer, certain areas 16 which are adjacent to the two inner conductor parts 211 and 221 are not filled with the elastic element 7'.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement und eine Baugruppe, die dieses federbelastete Innenleiter-Kontaktelement enthält.
    • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Als schnelle Datenübertragungsschnittstelle für hochfrequente Signale zwischen zwei Hochfrequenz-Bauteilen, beispielsweise zwei Leiterplatten mit jeweils einer Hochfrequenz-Elektronik, haben sich sogenannte Board-to-Board-Steckverbinder (deutsch: Leiterplatte-zu Leiterplatte-Steckverbinder) etabliert. Diese Board-to-Board-Steckverbinder haben die Aufgabe eine elektrische Verbindung für hochfrequente Signale zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen bei angepasstem Wellenwiderstand zu verwirklichen.
  • In einer besonderen Ausprägung sind die Außenleiterkontakte auf den beiden Hochfrequenz-Bauteilen über ein elektrisch leitendes und als Außenleiter dienendes Zwischenbauteil fest miteinander verbunden. Dieses elektrisch leitende Bauteil kann beispielsweise eine elektrisch leitende Hülse oder eine elektrisch leitende Platte mit einer Bohrung sein. In der Bohrung der Hülse oder der Platte ist für eine Hochfrequenz-Übertragung koaxial ein Innenleiter zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen angeordnet.
  • Während das als Außenleiter dienende Zwischenbauteil starr ausgeführt ist und typischerweise über eine Verschraubung, Verlötung oder Verschweißung mit den beiden Hochfrequenz-Bauteilen fest verbunden ist, muss der Innenleiter einen axialen Versatz zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen aufgrund einer fertigungsbedingten Ungenauigkeit in der Planarität zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen ausgleichen.
  • Zum Ausgleich eines veränderlichen Abstandes zwischen zwei Leiterplatten offenbart die JP 2004 047268 A1 im Fall einer Gleichstromkontaktierung zwei sich gegenseitig kontaktierende Kontaktstifte, die jeweils mit einer Leiterplatte verbunden sind und zueinander beweglich angeordnet sind. Die beiden Kontaktstifte werden durch ein elastisches Element vorgespannt, das zwischen Querflächen der beiden Kontaktstifte eingespannt ist.
  • In der US 6 0769 987 A wird ein veränderlicher Abstand zwischen zwei Leiterplatten durch ein zwischen zwei Metallplatten elastisch angeordnetes Leitungsstück verwirklicht. Die Metallplatten, die jeweils mit einer Leiterplatte verbunden sind, werden ebenfalls durch ein elastisches Element vorgespannt, das zwischen den Metallplatten eingespannt ist.
  • In der DE 10 2005 033 915 A wird ein veränderlicher Abstand zwischen zwei Leiterplatten durch einen Block aus Innenleiter, Isolator und Außenleiter realisiert, der jeweils aus einem leitenden bzw. einem nicht leitenden Elastomer hergestellt ist.
  • Die US 5,427,535 A offenbart zum Ausgleich eines veränderlichen Abstandes zwischen zwei Leiterplatten im Fall einer Gleichstromkontaktierung die Verwendung eines elastisch geformten Kontaktelements, das von einer elastischen Isolationsmasse umspritzt ist.
  • Die EP 2 680 371 A1 und die EP 2 680 372 A1 offenbaren jeweils einen Board-to-Board-Steckverbinder, der einen axialen und/oder einen rotatorischen Versatz zwischen zwei Leiterplatten ausgleichen kann.
  • Die US 2004/0029433 A1 offenbart schließlich einen Adapter zwischen zwei koaxialen Steckverbindern, der eine Elastizität quer zur Längsachse aufweist.
  • Zum Ausgleich des axialen Versatzes zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen wird der Innenleiter jeweils als sogenanntes SLC-Kontaktelement (englisch: spring loaded contact; deutsch: federnder Kontakt) realisiert. Beispielsweise aus der DE 20316337 U1 geht der Aufbau und die Funktionsweise eines derartigen SLC-Kontaktelements hervor.
  • Ein SLC-Kontaktelement weist hierbei einen Kontaktstift auf, der in einem buchsenförmigen Gehäuse federnd gelagert ist. Während das buchsenförmige Gehäuse typischerweise an dem einen Hochfrequenz-Bauteil fixiert ist, kontaktiert der Kontaktstift mit seiner Kontaktspitze das jeweils andere Hochfrequenz-Bauteil. Durch die Federung des Kontaktstiftes im buchsenförmigen Gehäuse ist ein ausreichender Kontaktdruck und damit ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktspitze des Kontaktstiftes und einer zugehörigen Kontaktfläche auf dem jeweils anderen Hochfrequenz-Bauteil innerhalb eines bestimmten Bereiches für den Abstand zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen realisierbar.
  • Die Realisierung eines Board-to-Board-Steckverbinders auf SLC-Technologie für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen benötigt nachteilig noch zu viele Einzelteile, was die Kosten für die Montage und die Logistik unnötig erhöht. Außerdem weisen derartige Board-to-Board-Steckverbinder nachteilig auch eine zu große geometrische Ausdehnung auf, um zukünftige Anforderungen an den Abstand zwischen mehreren in einem Raster oder in einer Reihe jeweils positionierten Hochfrequenz-Kontaktelementen in SLC-Technologie erfüllen zu können.
  • Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine Hochfrequenz-Übertragung zwischen zwei Hochfrequenz-Bauteilen und gegebener fixierter Außenleiterkontaktierung zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen ein Innenleiter-Kontaktierung und eine Isolation zwischen Außenleiter- und Innenleiter-Kontaktierung anzugeben, die hinsichtlich der Größe und der Anzahl seiner Einzelteile minimiert ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    Ein federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement mit
    • mindestens einem Innenleiter und
    • einem den mindestens einen Innenleiter umschließenden elastischen Element,
    • wobei die axiale Erstreckung des mindestens einen Innenleiters veränderbar ist,
    • wobei der mindestens eine Innenleiter jeweils metallisch ist,
    • wobei das elastische Element aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und
    • an jedem Innenleiter fixiert ist,
    • wobei das federbelastete Innenleiter-Kontaktelement derart eingerichtet ist, dass es in einem Außenleiter-Kontaktelement koaxial anordenbar ist,
    • wobei aufgrund der Elastizität des elastischen Elements und der Fixierung des elastischen Elements an dem mindestens einen Innenleiter in einem gestauchten Zustand des elastischen Elements einem gestauchten Zustand des elastischen Elements eine Federkraft vom elastischen Element zum mindestes einen Innenleiter übertragbar ist,
    • wobei das elektrisch isolierende Material des elastischen Elements ein Elastomer ist,
    • wobei der mindestens eine Innenleiter jeweils ein massives, mit einem ersten Bauteil verbundenes oder kontaktierbares erstes Innenleiterteil und ein massives, mit einem zweiten Bauteil verbundenes oder kontaktierbares zweites Innenleiterteil umfasst,
    • wobei jeweils das zweite Innenleiterteil das erste Innenleiter elektrisch kontaktiert und relativ zum ersten Innenleiterteil bewegbar ist,
    • wobei das elastische Element zumindest an jedem zweiten Innenleiterteil fixiert ist,
    • wobei in einem Mittenbereich zwischen zwei Endbereichen, die jeweils zu einem axialen Ende des elastischen Elements benachbart sind, die Steifigkeit des elastischen Elements gegenüber der Steifigkeit in den beiden Endbereichen reduziert ist.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis/Idee besteht darin, die beiden ursprünglich in zwei getrennten Bauteilen jeweils realisierten technischen Funktionen der elektrischen Isolierens (Isolator-Element) und des Aufbringens einer axialen Elastizität (Feder) in einem einzigen Bauteil zu verwirklichen. Hierzu wird erfindungsgemäß ein federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement mit mindestens einem metallischen Innenleiter um ein elastisches Element aus einem elektrisch isolierenden Material ergänzt, das den mindestens einen Innenleiter umschließt. Ist das federbelastete Innenleiter-Kontaktelement zwischen den beiden Bauteilen einer Baugruppe, die bevorzugt Hochfrequenz-Bauteile einer Hochfrequenz-Baugruppe sind, und innerhalb von mindestens einem Außenleiter-Kontaktelement eingefügt, so dient das elastische Element aus elektrisch isolierenden Material als Isolator-Element innerhalb einer Hochfrequenz-Übertragungsstrecke zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen. Aufgrund seiner Elastizität und seiner Fixierung an dem mindestens einen Innenleiter kann das elastische Element im gestauchten Fall - wenn der mindestens eine in seiner axialen Erstreckung jeweils veränderbare Innenleiter bei Kontaktierung mit dem ersten und dem zweiten Bauteil ebenfalls gestaucht ist - auf den mindestens einen Innenleiter jeweils eine Federkraft übertragen, mit der der mindestens eine Innenleiter jeweils einen ausreichenden Kontaktdruck auf das erste und zweite Bauteil ausübt.
  • Der mindestens eine Innenleiter ist zur Realisierung einer elektrischen Verbindung für ein Hochfrequenzsignal zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil jeweils metallisch ausgeführt. Bevorzugt ist er einzig metallisch ausgeführt und aus einem einzigen Metall hergestellt.
  • Auf diese Weise ist erfindungsgemäß eine kompakte Hochfrequenz-Übertragungsstrecke zwischen zwei Hochfrequenz-Bauteilen aus einer minimierten Anzahl von Einzelteilen geschaffen. Diese Hochfrequenz-Übertragungsstrecke verwirklicht in Abhängigkeit des im jeweiligen Betriebsfall vorliegenden axialen Versatzes zwischen den beiden zu verbindenden Hochfrequenz-Bauteilen eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen den beiden Hochfrequenz-Bauteilen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Das elastische Element mit seiner elektrisch isolierenden Eigenschaft ist aus einem Elastomer, beispielsweise Naturkautschuk, Silikon, Gummi, oder einem TPE (thermoplastischer Elastomer) hergestellt.
  • Das elastische Element ist im Hinblick auf seine Funktion als Isolator-Element zwischen dem mindestens einen Innenleiter und dem Außenleiter der Hochfrequenz-Kontaktvorrichtung angeordnet und ist somit näherungsweise hülsenförmig ausgeformt. In einem Mittenbereich zwischen zwei Endbereichen, die jeweils zu einem axialen Ende des elastischen Elements benachbart sind, weist das elastische Element eine reduzierte Steifigkeit auf.
  • Diese reduzierte Steifigkeit des elastischen Elements in seinem Mittenbereich bewirkt vorteilhaft, dass die größte elastische Verformung des elastischen Elements vor allem in diesem Mittenbereich und nicht in den beiden Endbereichen auftritt.
  • Die reduzierte Steifigkeit im Mittenbereich des elastischen Elements wird bevorzugt durch einen reduzierten Außendurchmesser und durch mehrere in Längsachsrichtung verlaufende Schlitze realisiert, die sich zwischen der Außen- und Innenoberfläche des hohl ausgeformten elastischen Elements befinden. Durch diese in Längsachsrichtung verlaufenden Schlitze vergrößert sich bei einer in Längsachsrichtung wirkenden Druckkraft der reduzierte Außendurchmesser des Mittenbereiches, während sich die axiale Längserstreckung des Mittenbereiches des elastischen Elements vorteilhaft verkürzt. Der reduzierte Außendurchmesser im Mittenbereich kann sich dabei bis zur Größe des nicht reduzierten Außendurchmesser in den Endbereichen des elastischen Elements ausdehnen.
  • Eine zusätzlich reduzierte Steifigkeit wird dadurch erzielt, dass innerhalb des Mittenbereiches des hülsenförmigen elastischen Elements an der Innen- und/oder Außenoberfläche jeweils mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist. Diese mindestens eine Ausnehmung führt zu einer zusätzlichen Reduzierung des Querschnitts des elastischen Elements im Bereich der Ausnehmung. Bevorzugt sind die einzelnen Ausnehmungen an Stellen des Mittenbereichs angeordnet, in denen eine Veränderung des elastischen Elements in radialer Richtung bei Kontraktion besonders stark auftritt.
  • Durch den reduzierten Außendurchmesser, die einzelnen Schlitze und die einzelnen Ausnehmungen im Mittenbereich des elastischen Elements reduziert sich die effektive Permittivität in einem Abschnitt der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke, in der sich der Mittenbereich des elastischen Elements befindet. Damit erhöht sich der Wellenwiderstand in diesem Abschnitt der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke. Zur Realisierung eines Wellenwiderstands, der über die gesamte Längserstreckung der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke angepasst ist, wird der Außendurchmesser des mindestens einen Innenleiters in dem Abschnitt der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke, in dem sich der Mittenbereich des elastischen Elements befindet, gegenüber den Abschnitten der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke, in denen sich jeweils die Endbereiche des elastischen Elements befinden, vergrößert.
  • Im erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements wird die axiale Veränderbarkeit des mindestens einen Innenleiters dadurch realisiert, dass der mindestens eine Innenleiter jeweils aus einem massiven, mit dem ersten Bauteil verbundenen oder kontaktierbaren ersten Innenleiterteil und einem massiven, mit dem zweiten Bauteil verbundenen oder kontaktierbaren zweiten Innenleiterteil zusammengesetzt ist.
  • Das erste und das zweite Innenleiterteil jedes Innenleiters stehen jeweils zueinander in einem elektrischen Kontakt. Sie sind zueinander in axialer Richtung bewegbar und überlappen sich in axialer Richtung. Je nach Überlappungsgrad des ersten und des zweiten Innenleiterteils ergibt sich eine unterschiedliche axiale Erstreckung des jeweiligen Innenleiters. Durch Erhöhung des Überlappungsgrades des ersten und des zweiten Innenleiterteils im Fall einer Stauchung des jeweiligen Innenleiters infolge eines Kontaktdruckes des zweiten Bauteils auf das zweite Innenleiterteil bzw. des ersten Bauteils auf das erste Innenleiterteil reduziert sich die effektive axiale Erstreckung des jeweiligen Innenleiters im Vergleich zum Nichtstauchungsfall. Somit wird über die axiale Überlappung des ersten und des zweiten Innenleiterteils des jeweiligen Innenleiters jeweils ein Innenleiter mit einer in axialer Richtung veränderbaren Erstreckung realisiert.
  • Die Fixierung des elastischen Elements an dem mindestens einen Innenleiter erfolgt bevorzugt jeweils mithilfe von mindestens einer am Innenleiter jeweils vorgesehenen Kralle, die jeweils in einer zugehörigen Ausnehmung am elastischen Element eingehackt ist.
  • Neben dem erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelement ist auch eine erfindungsgemäße Baugruppe von der Erfindung mit abgedeckt, die das erfindungsgemäße federbelastete Innenleiter-Kontaktelement, mindestens ein Außenleiter-Kontaktelement, das erste Bauteil und das zweite Bauteil enthält. Jedes Außenleiter-Kontaktelement ist jeweils benachbart zum federlasteten Innenleiter-Kontaktelement angeordnet. Hierbei sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil über das mindestens eine Außenleiter-Kontaktelement miteinander verbunden. Außerdem ist der mindestens eine Innenleiter des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements jeweils mit dem ersten Bauteil und mit dem zweiten Bauteil verbunden oder kontaktierbar. Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren.
    • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • Fig. 1A
    eine erste Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer ersten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand,
    Fig. 1B
    eine zweite Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer ersten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand,
    Fig. 1C
    eine erste Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer ersten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im kontaktierten Zustand,
    Fig. 1D
    eine dreidimensionale Darstellung eines elastischen Elements,
    Fig. 1E
    eine dritte Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer ersten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand,
    Fig. 1F
    eine vierte Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer ersten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand,
    Fig. 2A
    eine erste Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand,
    Fig. 2B
    eine zweite Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand und
    Fig. 2C
    eine dritte Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements im nicht kontaktierten Zustand.
  • Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
    • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Bevor anhand der Figuren 2A bis 2C eine erfindungsgemäße Baugruppe mit einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements zur Übertragung eines differenziellen Hochfrequenz-Signals, d.h. eines symmetrischen Hochfrequenz-Signals, zwischen zwei Hochfrequenz-Bauteilen erläutert wird, wird anhand der nun folgenden Figuren 1A bis 1F eine erfindungsgemäße Baugruppe mit einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements zur Übertragung eines asymmetrischen Hochfrequenzsignals im Detail vorgestellt:
    Im Fall einer Übertragung eines asymmetrischen Hochfrequenzsignals ist die Hochfrequenz-Übertragungsstrecke als koaxiale Übertragungsstrecke ausgeführt. Die koaxiale Übertragungsstrecke weist hierzu ein metallisches Außenleiter-Kontaktelement 1 und einen einzigen metallischen Innenleiter 2 auf, der koaxial zum Außenleiter-Kontaktelement 1 innerhalb des Außenleiter-Kontaktelements 1 angeordnet ist.
  • Das Außenleiter-Kontaktelement 1 ist hierbei als elektrisch leitendes Zwischenbauteil zwischen einem ersten Bauteil 3, bevorzugt einem ersten Hochfrequenz-Bauteil, und einem zweiten Bauteil 4, bevorzugt einem zweiten Hochfrequenz-Bauteil, realisiert. Dieses Zwischenbauteil entspricht einem Gehäuse und weist hierzu einen bevorzugt zylindrisch ausgeformten Innenraum 5 auf, der sich zwischen dem ersten Bauteil 3 und dem zweiten Bauteil 4 erstreckt. Das als Außenleiter-Kontaktelement 1 dienende Zwischenbauteil steht mit zugehörigen Außenleiter-Kontaktflächen auf dem ersten Bauteil 3 und auf dem zweiten Bauteil 4 in einem elektrischen Kontakt.
  • Das als Außenleiter-Kontaktelement 1 dienende Zwischenbauteil ist starr ausgeführt und weist somit eine konstante axiale Erstreckung auf. Ferner ist das Zwischenbauteil mit dem ersten Bauteil 3 und dem zweiten Bauteil 4 mechanisch fest verbunden. Als mechanische Verbindung kann hierbei beispielsweise eine Lötverbindung und/oder eine Schraubverbindung dienen. Wie aus Fig. 1C erkennbar ist, ist das erste Bauteil 3 mit dem als Außenleiter-Kontaktelement 1 dienenden Zwischenbauteil über eine Lötverbindung verbunden, während das zweite Bauteil 4 an dem Zwischenbauteil über eine Schraubverbindung befestigt ist. Hierzu sind im zweiten Bauteil 4 und im Zwischenbauteil jeweils zueinander fluchtende Bohrungen 14 vorgesehen, in die jeweils passende Schrauben 15 eingeschraubt sind. Das Zwischenbauteil ist bevorzugt ohne schlitzförmige Öffnungen mit dem ersten und dem zweiten Bauteil 3 und 4 verbunden.
  • Der Innenleiter 2 befindet sich innerhalb des Innenraumes 5 des als Außenleiter-Kontaktelements 1 dienenden Zwischenbauteils und ist im Innenraum 5 koaxial zum Außenleiter-Kontaktelement 1 angeordnet. Er erstreckt sich im montierten Zustand gemäß Fig. 1C zwischen den zugehörigen Innenleiter-Kontaktflächen des ersten und des zweiten Bauteils 3 und 4.
  • Liegen zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 3 und 4 mehrere Hochfrequenz-Übertragungsstrecken vor, so sind im Zwischenbauteil mehrere voneinander getrennte Bohrungen vorgesehen, in denen jeweils ein Innenleiter koaxial zum als Außenleiter-Kontaktelement 1 dienenden Zwischenbauteil angeordnet ist. Das Zwischenbauteil dient hierbei als gemeinsamer Außenleiter 1 für jede einzelne koaxiale Hochfrequenz-Übertragungsstrecke.
  • Aufgrund von fertigungsbedingten Ungenauigkeiten in der Planarität der beiden zueinander orientierten Oberflächen des ersten und des zweiten Bauteils 3 und 4 sowie der beiden Stirnflächen des als Außenleiter-Kontaktelements 1 dienenden Zwischenbauteils ist der Abstand zwischen den beiden Innenleiter-Kontaktflächen des ersten und des zweiten Bauteils 3 und 4 typischerweise variabel von Baugruppe zu Baugruppe. Es liegt somit innenleiterseitig ein axialer Versatz vor, der durch einen Innenleiter 2 mit einer axial veränderbaren Erstreckung zu kompensieren ist.
  • Der Innenleiter des erfindungsgemäße Innenleiter-KontaktElements 17, der in seiner axialen Erstreckung veränderbar ist, setzt sich hierzu aus einem massiven, ersten Innenleiterteil 21 und einem massiven, zweiten Innenleiterteil 22 zusammen, die einerseits zueinander in einem elektrischen Kontakt stehen und andererseits in axialer Längserstreckung zueinander bewegbar sind.
  • Das erste Innenleiterteil 21 und das zweite Innenleiterteil 22 sind jeweils starre Bauteile, wobei das erste Innenleiterteil 21 einzig im Kontaktierungsbereich mit dem zweite Innenleiterteil 22 eine Elastizität aufweisen. Das erste Innenleiterteil 21 ist ein Bauteil, das, insbesondere im Kontaktierungsbereich mit dem zweiten Innenleiterteil 22, eine höhere Steifigkeit in axialer Richtung als in radialer Richtung aufweist.
  • Zur Realisierung eines sicheren elektrischen Kontaktes zwischen dem ersten und dem zweiten Innenleiterteil 21 und 22 ist entweder das erste Innenleiterteil 21 oder das zweite Innenleiterteil 22 jeweils in seinem Kontaktbereich mit dem jeweils kontaktierenden Innenleiterteil 22 bzw. 21 als Federhülse ausgeformt. In den Figuren 1A, 1B und 1C ist beispielsweise das erste Innenleiterteil 21 in seinem Kontaktbereich als Federhülse ausgeformt, die mit radial nach innen gerichteten Erweiterungen an den distalen Enden ihrer Federlaschen 6 die Innenoberfläche des zweiten Innenleiterteils 22 kontaktiert.
  • Die Federhülse des ersten oder des zweiten Innenleiterteils ist in Längsrichtung an der Innenoberfläche des elektrisch zu kontaktierenden zweiten bzw. ersten Innenleiterteils 22 bzw. 21 bewegbar, so dass auf diese Weise in Abhängigkeit der Größe des vorliegenden axialen Versatzes eine Überlappung des ersten und des zweiten Innenleiterteils 21 und 22 über eine unterschiedlich lange Strecke realisierbar ist. Die effektive axiale Erstreckung des Innenleiters 2 ergibt sich aus dem Überlappungsgrad des ersten und des zweiten Innenleiterteils 21 und 22.
  • Das erste Innenleiterteil 21 des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 ist mit einer zugehörigen Kontaktfläche auf dem ersten Bauteil 3 elektrisch und mechanisch fest verbunden. Die mechanisch feste Verbindung erfolgt hierbei über gängige Verbindungstechniken, beispielsweise mittels Löten. Alternativ kann das erste Innenleiterteil 21 mit dem ersten Bauteil 3 nur in einem elektrischen Kontakt stehen. In diesem Fall wird das erste Innenleiterteil 21 über den vom zweiten Bauteil 4 auf das zweite Innenleiterteil 22 ausgeübten Anpressdruck, der vom zweiten Innenleiterteil 22 auf das erste Innenleiterteil 21 übertragen wird, auf die zugehörige Kontaktfläche auf dem ersten Bauteil 3 gedrückt.
  • Äquivalent steht im montierten Zustand der erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß Fig. 1C das zweite Innenleiterteil 22 des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 mit einer zugehörigen Kontaktfläche auf dem zweiten Bauteil 4 in einen elektrischen Kontakt. Alternativ kann das zweite Innenleiterteil 22 des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 mit einer zugehörigen Kontaktfläche auf dem zweiten Bauteil 4 mechanisch fest verbunden sein.
  • Bei dem ersten Bauteil 3 und dem zweiten Bauteil 4 handelt es sich jeweils bevorzugt um Hochfrequenz-Bauteile. Somit kann das erste und das zweite Bauteil 3 und 4 jeweils typischerweise eine Leiterplatte, die mit einer Hochfrequenz-Elektronik bestückt ist, ein Gehäuse, in dem eine Hochfrequenz-Elektronik eingebaut ist, ein Substrat, in dem eine Hochfrequenz-Elektronik integriert ist, oder ein einzelnes Hochfrequenz-Bauteil, beispielsweise ein Hochfrequenz-Filter oder ein Hochfrequenz-Verstärker, sein.
  • Koaxial zum Außenleiter-Kontaktelement 1 und zum Innenleiter 2 ist innerhalb des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 ein elastisches Element 7 aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet. Als elektrisch isolierendes Material mit Elastizität eignet sich ein Elastomer, beispielsweise Naturkautschuk, Silikon, Gummi, oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE).
  • Das elastische Element 7 ist innerhalb des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 am Innenleiter 2, bevorzugt sowohl am ersten Innenleiterteil 21 als auch am zweiten Innenleiterteil 22, fixiert. Als Fixierung dienen bevorzugt Krallen 8, wie insbesondere aus der Fig. 1B deutlich hervorgeht, die gegenüber Fig. 1A um 90° um die Längsachse der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke gedreht ist. Diese Krallen 8, die jeweils an der Außenoberfläche des ersten und zweiten Innenleiterteils 21 und 22 ausgeformt sind und in zugehörigen Ausnehmungen 9 an passenden Positionen an der Innenoberfläche des elastischen Elements 7 eingehackt sind. Alternativ Fixierungsverfahren, wie beispielsweise Klebung, sind von der Erfindung mit abgedeckt. Alternativ kann das elastische Element 7 innerhalb des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 auch nur am zweiten Innenleiterteil 22 fixiert sein.
  • Durch die Fixierung des elastischen Elements 7 am Innenleiter 2, bevorzugt am ersten und am zweiten Innenleiterteil 21 und 22, sind das erste Innenleiterteil 21 und das zweite Innenleiterteil 22 zueinander elastisch gekoppelt. Durch diese elastische Kopplung sind das erste und das zweite Innenleiterteil 21 und 22 zueinander elastisch bewegbar. Somit ist einerseits eine variable axiale Erstreckung des Innenleiters 2 realisierbar, die bei Kontaktierung des ersten Innenleiterteils 21 mit dem ersten Bauteil 3 und des zweiten Innenleiterteils 22 mit dem zweiten Bauteil 4 zum Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 3 und 4 korrespondiert. Andererseits bewirkt die elastische Kopplung einen ausreichenden Kontaktdruck des ersten Innenleiterteils 21 am ersten Bauteil 3 und des zweiten Innenleiterteils 22 am zweiten Bauteil 4.
  • Das elastische Element 7 des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 ist im Fall einer koaxialen Hochfrequenz-Übertragungsstrecke im Wesentlichen hülsenförmig ausgeformt. In einem Mittenbereich 10 des hülsenförmigen elastischen Elements 7, der sich zwischen den beiden Endbereichen 111 und 112 an den axialen Enden des elastischen Elements erstreckt, liegt eine Steifigkeit vor, die zur Steifigkeit in den beiden Endbereichen 111 und 112 reduziert ist.
  • Hierzu ist der Außendurchmesser im Mittenbereich 10 des elastischen Elements 7 gegenüber dem Außendurchmesser in den beiden Endbereichen 111 und 112 reduziert. Außerdem sind im Mittenbereich 10 des elastischen Elements 7, wie aus der dreidimensionalen Darstellung des elastischen Elements 7 in Fig. 1D hervorgeht, mehrere in axialer Längsrichtung des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17 verlaufende Schlitze 12 bevorzugt in äquidistanten Winkelabschnitten angeordnet. Diese Schlitze 12 erstrecken sich von der Außenoberfläche bis zur Innenoberfläche des hülsenförmigen elastischen Elements 7. Die Anzahl der Schlitze 12 ist geeignet zu wählen.
  • Durch den reduzierten Außendurchmesser und durch die vorgesehenen Schlitze 12 im Mittenbereich 10 verbreitert sich bei einer Kontraktion des elastischen Elements 7 der Durchmesser des Mittenbereiches 10 des elastischen Elements 7, während sich die axiale Längserstreckung des Mittenbereiches 10 des elastischen Elements 7 verkürzt. Durch die Kontraktion des elastischen Elements 7 ändert sich typischerweise die axiale Längserstreckung und der Außen- bzw. Innendurchmesser in den Endbereichen 111 und 112 nicht.
  • Eine Reduzierung der Steifigkeit im Mittenbereich 10 des elastischen Elements 7 wird durch zusätzliche Ausnehmungen 13 an der Innenoberfläche und/oder an der Außenoberfläche des Mittenbereiches 10 des elastischen Elements 7 erzielt.
  • Der reduzierte Außendurchmesser des Mittenbereichs 10 des elastischen Elements 7, die Schlitze 12 und die zusätzlichen Ausnehmungen 13 im Mittenbereich 10 des elastischen Elements 7 vergrößern den Wellenwiderstand in dem Abschnitt der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke, in dem sich der Mittenbereich 10 des elastischen Elements 7 befindet, gegenüber dem Wellenwiderstand in den Abschnitten der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke, in denen sich die beiden Endbereiche 111 und 112 des elastischen Elements 7 befinden. Zur Kompensation dieser Änderung des Wellenwiderstandes wird der Außendurchmesser des ersten und des zweiten Innenleiterteils 21 und 22 im Abschnitt des federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17, in dem sich der Mittenbereich 10 des elastischen Elements 7 befindet, in Relation zum Außendurchmesser des ersten und des zweiten Innenleiterteils 21 und 22 in den Abschnitten des federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17, in denen sich jeweils die beiden Endbereiche 121 und 122 des elastischen Elements 7 befinden, vergrößert. Auf diese Weise ist der Wellenwiderstand der Hochfrequenz-Übertragungstrecke über die gesamte axiale Längserstreckung vorteilhaft angepasst.
  • Wie aus der Fig. 1C im montierten Zustand der Baugruppe zu erkennen ist, ist die axiale Längserstreckung des elastischen Elements 7 an ihren axialen Enden gegenüber der axialen Längserstreckung des Innenleiters 2 und des Außenleiter-Kontaktelements 1 geringfügig reduziert. Diese geringfügige Reduktion der axialen Längserstreckung ermöglicht eine sichere elektrische Kontaktierung des ersten Innenleiterteils 21 und des Außenleiter-Kontaktelements 1 jeweils mit dem ersten Bauteil 3 und des zweiten Innenleiterteils 22 und des Außenleiter-Kontaktelements 1 jeweils mit dem zweiten Bauteil 4.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Außenleiterkontaktierung nicht nur durch ein einziges Außenleiter-Kontaktelement 1 realisiert sein kann. Neben einer Hülse oder einer Platte mit Bohrung, die jeweils als einteiliges Gehäuse das erfindungsgemäße federbelastete Innenleiter-Kontaktelement 17 zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 3 und 4 umschließen, ist auch eine Außenleiterkontaktierung über mehrere Außenleiter-Kontaktelemente von der Erfindung mit abgedeckt. Die Außenleiter-Kontaktelemente können beispielsweise auf einem konzentrischen Kreis koaxial zum federbelasteten Innenleiter-Kontaktelement 17 oder in einem bestimmten Raster um das federbelastete Innenleiter-Kontaktelement 17 herum verteilt angeordnet sein.
  • In einer zweiten Variante enthält das erfindungsgemäße federbelastete Innenleiter-Kontaktelement 17' mehrere Innenleiter. Gemäß der Figuren 2A, 2B und 2C liegen im erfindungsgemäßen federbelastete Innenleiter-Kontaktelement 17' beispielsweise zwei Innenleiter 21 und 22 vor, die zusammen ein differenzielles Hochfrequenzsignal übertragen (so genannte Twinax-Anordnung). Die Erfindung ist aber nicht auf zwei Innenleiter beschränkt. Daneben sind von der Erfindung auch mehrere Paare aus jeweils zwei Innenleitern, die jeweils ein differenzielles Signal übertragen, mit abgedeckt.
  • Bei einer Stern-Viereranordnung der Innenleiter sind beispielsweise zwei Paare aus jeweils zwei Innenleitern jeweils überkreuzt zueinander angeordnet.
  • Gemäß der zweiten Variante liegen mehrere Innenleiter im erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelement 17' vor, so dass keine Koaxialität zwischen den metallischen Innenleitern 21 und 22, dem elektrisch isolierenden, elastischen Element 7' und dem metallischen Außenleiter-Kontaktelement 1 vorliegt, wie aus dem Querschnitt der Figuren 2B und 2C hervorgeht.
  • Wie aus den Figuren 2A, 2B und 2C ersichtlich ist, sind innerhalb des Außenleiter-Kontaktelements 1 die voneinander beabstandeten Innenleiter 21 und 22 des erfindungsgemäßen federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements 17' mit ihren massiven, ersten und zweiten Innenleiterteilen 21 1 und 21 2 bzw. 22 1 und 22 2 angeordnet.
  • Zur Realisierung einer relativen elastischen Beweglichkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Innenleiterteilen 21 1 und 21 2 bzw. 22 1 und 22 2 der beiden Innenleiter 21 und 22 ist ein elastisches Element 7' zwischen dem Außenleiter-Kontaktelement 1 und den beiden Innenleiter 21 und 22 angeordnet und an den beiden Innenleitern 21 und 22 bevorzugt mittels Krallen 8 fixiert. Die Fixierung des elastischen Elements 7' an den beiden Innenleitern 21 und 22 erfolgt, wie in Fig. 2A dargestellt ist, bevorzugt sowohl an den ersten Innenleiterteilen 21 1 und 22 1 als auch an den zweiten Innenleiterteilen 21 2 und 22 2. Diese Krallen 8, die an den Außenoberflächen der Innenleiter 21 und 22 vorgesehen sind, sind in zugehörigen Ausnehmungen 9 im elastischen Element 7' eingehackt.
  • Um das elastische Element 7' als Gussteil aus einem elektrisch isolierenden Material, aus einem Elastomer, fertigen zu können, sind bestimmte Bereiche 16, die zu den beiden Innenleiterteilen 21 1 und 22 1 benachbart sind, nicht vom elastischen Element 7' ausgefüllt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf den Gegenstand der Ansprüche.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Außenleiter
    11
    Außenleiterteil
    2, 21, 22
    Innenleiter
    21, 22
    erstes und zweites Innenleiterteil
    211, 212, 221, 222
    erstes und zweites Innenleiterteil des differentiellen Innenleiterpaares
    3
    erstes Bauteil
    4
    zweites Bauteil
    5
    Innenraum des als Außenleiter dienenden Zwischenbauteils
    6
    Federlasche
    7, 7'
    elastisches Element
    8
    Kralle
    9
    Ausnehmung
    10
    Mittenbereich des elastischen Elements
    111, 112
    Endbereiche des elastischen Elements
    12
    Schlitz
    13
    Ausnehmung im Mittenbereich des elastischen Elements
    14
    Bohrung
    15
    Schraube
    16
    nicht vom elastischen Element ausgefüllter Bereich
    17, 17'
    federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement

Claims (7)

  1. Federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') mit mindestens einem Innenleiter (2; 21, 22) und einem elastischen Element (7; 7'), das den mindestens einen Innenleiter (2; 21, 22) umschließt, wobei die axiale Erstreckung des mindestens einen Innenleiters (2; 21, 22) veränderbar ist, wobei der mindestens eine Innenleiter (2; 21, 22) jeweils metallisch ist, wobei das elastische Element (7; 7') aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und an jedem Innenleiter (2; 21, 22) fixiert ist, wobei das federbelastete Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') derart eingerichtet ist, dass es in einem Außenleiter-Kontaktelement (1) koaxial anordenbar ist, wobei aufgrund der Elastizität des elastischen Elements (7; 7') und der Fixierung des elastischen Elements (7; 7') an dem mindestens einen Innenleiter (2; 21, 22) in einem gestauchten Zustand des elastischen Elements (7; 7') eine Federkraft vom elastischen Element (7; 7') zum mindestes einen Innenleiter (2; 21, 22) übertragbar ist, wobei das elektrisch isolierende Material des elastischen Elements (7; 7") ein Elastomer ist, wobei der mindestens eine Innenleiter (2; 21, 22) jeweils ein massives, mit einem ersten Bauteil (3) kontaktierbares erstes Innenleiterteil (21; 21 1, 22 1) und ein massives, mit einem zweiten Bauteil (4) kontaktierbares zweites Innenleiterteil (22; 21 2, 22 2) umfasst, wobei jeweils das zweite Innenleiterteil (22; 21 2, 22 2) das erste Innenleiter (21; 21 1, 22 1) elektrisch kontaktiert und relativ zum ersten Innenleiterteil (21; 21 1, 22 1) bewegbar ist, wobei das elastische Element (7; 7") zumindest an jedem zweiten Innenleiterteil (22; 21 2, 22 2) fixiert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in einem Mittenbereich (10) zwischen zwei Endbereichen (111, 112), die jeweils zu einem axialen Ende des elastischen Elements (7; 7') benachbart sind, die Steifigkeit des elastischen Elements (7; 7') gegenüber der Steifigkeit in den beiden Endbereichen (111, 112) reduziert ist.
  2. Federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Außendurchmesser im Mittenbereich (10) gegenüber einem Außendurchmesser in den Endbereichen (111, 112) reduziert ausgeführt ist.
  3. Federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mittenbereich (10) in axialer Längserstreckung mehrere Schlitze (12) aufweist, die jeweils von einer Außenoberfläche zu einer Innenoberfläche des elastischen Elements (7; 7') verlaufen.
  4. Federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer Innen- und/oder Außenoberfläche im Mittenbereich (10) des elastischen Elements (7; 7") jeweils mindestens eine Ausnehmung (13) vorgesehen ist.
  5. Federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Verwirklichung eines angepassten Wellenwiderstandes über die axiale Längserstreckung des federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements (17; 17') ein Außendurchmesser des mindestens einen Innenleiters (2; 21, 22) jeweils in einem zum Mittenbereich (10) des elastischen Elements (7; 7') benachbarten Bereich des jeweiligen Innenleiters (2; 21, 22) vergrößert ist.
  6. Federbelastetes Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fixierung des elastischen Elements (7; 7") an jedem Innenleiter (2; 21, 22) mithilfe von mindestens einer an jedem Innenleiter (2; 21, 22) jeweils vorgesehenen Kralle (8) erfolgt, die jeweils in einer zugehörigen Ausnehmung (9) am elastischen Element (7; 7') eingehackt ist.
  7. Baugruppe mit einem ersten Bauteil (3), einem zweiten Bauteil (4), einem federbelasteten Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') nach einem der vorstehenden Patentansprüche und mindestens einem Außenleiter-Kontaktelement (1), das jeweils benachbart zum federlasteten Innenleiter-Kontaktelement (17; 17') angeordnet ist, wobei das erste Bauteil (3) und das zweite Bauteil (4) über das mindestens eine Außenleiter-Kontaktelement (1) jeweils miteinander verbunden sind und der mindestens eine Innenleiter (2; 21, 22) des federbelasteten Innenleiter-Kontaktelements (17; 17') jeweils mit dem ersten Bauteil (3) und dem zweite Bauteil (4) verbunden oder kontaktierbar ist.
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