EP3930104A1 - Aussenleiterbaugruppe, elektrischer steckverbinder und elektrische verbindungsanordnung - Google Patents

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EP3930104A1
EP3930104A1 EP20181898.6A EP20181898A EP3930104A1 EP 3930104 A1 EP3930104 A1 EP 3930104A1 EP 20181898 A EP20181898 A EP 20181898A EP 3930104 A1 EP3930104 A1 EP 3930104A1
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EP
European Patent Office
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electrical
assembly
outer conductor
contact elements
connector
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Application number
EP20181898.6A
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Willem Blakborn
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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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Definitions

  • the invention relates to an outer conductor assembly for an electrical connector, having a first interface for electrical and mechanical contacting of an outer conductor of a corresponding electrical mating connector and a second interface for electrical and mechanical contacting of metallized recesses of an electrical assembly, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an electrical connector.
  • the invention also relates to an electrical connection arrangement, having an electrical connector and an electrical assembly, in particular an electrical circuit board.
  • electrical connectors are known from electrical engineering. As is known, electrical connectors are used to transmit electrical supply signals and / or data signals to corresponding electrical mating connectors.
  • a plug connector or mating plug connector can in particular be a plug, a printed circuit board plug, a built-in plug, a socket or a coupling.
  • the term "connector” or “mating connector” used in the context of the invention is representative of all variants.
  • a plug connection must withstand high loads, for example mechanical loads, and remain closed in a defined manner so that the electrical connection is not unintentionally separated, for example during operation of the vehicle. Ensuring safety is a priority, especially when it comes to the autonomous operation of vehicles and driver assistance systems.
  • An electrical connector often has an outer conductor assembly, in particular for the electromagnetic shielding of the signal transmission and for the transmission of a reference voltage between the mating connector and the electrical assembly as a contribution to the signal transmission.
  • the quality of the electromagnetic shielding and in particular the contact resistance between the outer conductor assembly and the electrical assembly define in a not inconsiderable way the electrical properties of the entire connector and its usability for the transmission of high-frequency electrical signals.
  • the maximum press-in pressure that can be supplied is limited in order to avoid the formation of cracks and breaks in the electrical assembly, in particular an electrical circuit board. For this reason, a defined minimum distance between two adjacent press-fit pins should not be undershot. The smallest possible distance between the press-fit pins is, however, desirable in order to provide a high shielding effect and a low contact resistance, in particular if the plug connector is to be used for the transmission of high-frequency electrical signals.
  • the object of the present invention is to provide an outer conductor assembly which offers a particularly high shielding effect, especially in the transition area to an electrical assembly, and which is preferably economical to manufacture and easy to assemble as part of mass production.
  • the present invention is also based on the object of providing an electrical plug connector which offers a particularly high shielding effect, in particular in the transition area to an electrical assembly, and which can preferably be manufactured economically and easily assembled in the context of mass production.
  • the object is achieved for the outer conductor assembly with the features listed in claim 1. With regard to the electrical connector, the object is achieved by the features of claim 8. With regard to the electrical connection arrangement, the object is achieved by claim 12.
  • the outer conductor assembly for an electrical connector is provided.
  • the outer conductor assembly has a first interface for electrical and mechanical contacting of an outer conductor of a corresponding electrical mating connector and a second interface for electrical and mechanical contacting of metallized recesses of an electrical assembly.
  • the second interface has a plurality of contact elements for contacting the electrical assembly.
  • the outer conductor assembly is preferably made in one piece, but can optionally also be made in several parts.
  • the outer conductor assembly can optionally have a spring cage adjacent to the first interface for connection to the outer conductor of a corresponding mating connector.
  • the outer conductor assembly is preferably formed entirely from an electrically conductive material. In principle, however, the outer conductor assembly can also have electrically insulating components, for example seals and / or latching elements made of plastic.
  • the outer conductor assembly is preferably designed to electromagnetically shield connector components of the electrical connector.
  • the outer conductor assembly is preferably also designed to provide an impedance-controlled electrical transition between the electrical assembly and the mating connector.
  • the outer conductor assembly can be formed partially, essentially or preferably completely from a metal, preferably a sheet metal.
  • the first interface can be formed in particular in the area of the “front” end of the outer conductor assembly or in the area of the front end of the electrical connector equipped with the outer conductor assembly.
  • the second interface can in particular in the area of the "rear” end of the outer conductor assembly or in the area of the rear end of the equipped with the outer conductor assembly electrical connector be formed.
  • the two interfaces can preferably be arranged at opposite ends (along the longitudinal axis or central axis) of the outer conductor assembly or of the electrical connector equipped with the outer conductor assembly.
  • the outer conductor assembly is preferably designed in the form of a sleeve in order to suitably encase plug connector components of the electrical plug connector that are to be shielded electromagnetically.
  • the outer conductor assembly can have a straight, curved or angled course, in particular also a right-angled course for use in an angled connector.
  • a first group of the contact elements is designed as press-fit pins (also known by the term “press-fit pins”) for an interference fit in the metallized recesses of the electrical assembly.
  • This press-fit technique is known in particular as a connection technique in the field of electrical circuit boards and has proven itself to produce solder-free electrical connections.
  • the outside diameter of the press-fit pins is slightly larger than the inside diameter of the metallized recesses.
  • the “overpressing” that occurs during the press-in process can be absorbed by the deformation in the recess and / or by the deformation of the press-fit pin.
  • the force that has been built up creates a cohesive, cold-welded or gas-tight connection.
  • the use of the interference fit to connect the electrical connector to the electrical assembly can be advantageous because, for example, there is no thermal load on the components involved.
  • the press-fit connections can also be made very quickly and easily.
  • the gas-tight connection can lastingly counteract the aging and corrosion of the connector.
  • a second group of the contact elements be designed as spring-loaded contact elements for insertion into the metallized recesses of the electrical assembly.
  • the spring-loaded contact elements are preferably designed in the form of angled contact feet or spring tabs.
  • the spring-loaded contact elements can be angled and protrude laterally from the outer conductor assembly at least in sections.
  • the spring-loaded contact elements preferably do not run coplanar with the wall of the outer conductor assembly.
  • the number or density of contact elements can advantageously be increased without assembly-related damage or breakage of the electrical assembly, such as an electrical circuit board to risk. Due to the increased density of contact elements or the reduction in the minimum distance between the contact elements, the shielding effect of the outer conductor assembly can finally be increased sufficiently and the contact resistance can be reduced in order to provide an electrical connector for the transmission of high-frequency electrical signals. Furthermore, an impedance-controlled transition between the outer conductor assembly and the electrical assembly can be provided.
  • the outer diameter of the press-fit pins are preferably larger than the inner diameter of the metallized recesses of the electrical assembly in order to enable the interference fit.
  • the outer diameter of the spring-loaded contact elements are preferably smaller than the inner diameter of the metallized recesses of the electrical assembly. Because the spring-loaded contact elements can be inserted into the metallized recesses without any significant expenditure of force, the electrical assembly is mechanically relieved. At the same time, the bias of the spring-loaded contact element creates a mechanically and electrically secure connection between the outer conductor assembly and the electrical assembly.
  • the press-fit pins can have an insertion section at their free ends, the outer diameter of which is smaller than the inner diameter of the metallized recesses. It can be provided that the cross section of the press-fit pin widens starting from the insertion section. This can facilitate the insertion of the press-fit pin. In addition, the press-in pressure required for pressing the press-in pin into the recess can increase steadily during the press-in process, which can further reduce the mechanical stress on the components involved.
  • the press-fit pins are made longer than the spring-loaded contact elements, are preferably made at least 10% longer, particularly preferably are made at least 20% longer, very particularly preferably are made at least 50% longer and even more preferably at least are trained 100% longer.
  • the press-fit pins have an elastic deformation zone at least along a section of their longitudinal axis.
  • the deformation zone is preferably formed by a central material recess.
  • the press-fit pins can in particular have an elongated material recess or a slot oriented along the longitudinal axis of the press-fit contact, preferably in the manner of the eye of a needle.
  • the material recess does not extend completely through the material of the press-fit pin, but is designed, for example, only as a recess or groove, for example also as a recess on both sides.
  • a plurality of material recesses can also be provided, which are preferably arranged distributed along the longitudinal axis of the respective press-fit pin.
  • press-fit pins do not have any deformation zone, but instead are solid.
  • the second interface is formed on an end section of a sleeve-shaped circumferential wall of the outer conductor assembly facing the electrical assembly.
  • the contact elements preferably extend, starting from the end section, in the direction of the assembly.
  • the contact elements preferably run in an extension of the wall of the outer conductor assembly.
  • the contact elements are preferably arranged in a ring shape, for example rectangular, oval or round, in the region of the second interface.
  • the contact elements are arranged distributed along the circumference of the sleeve-shaped circumferential wall.
  • the contact elements are preferably arranged symmetrically and / or uniformly or equidistantly distributed.
  • the contact elements can be arranged distributed along the circumference, preferably axially symmetrically. A point-symmetrical arrangement can, however, also be provided. In addition, an equidistant distribution of the contact elements can be particularly suitable, with a non-equidistant distribution also being able to be provided in individual cases.
  • At least one of the spring-loaded contact elements is arranged along the circumference of the sleeve-shaped circumferential wall between two press-fit pins.
  • press-in pins In principle, a large number of press-in pins is preferred to reduce the transition resistance between the outer conductor assembly and the electrical assembly, which is why it can be provided to use more press-in pins than spring-loaded contact elements. In general, however, any number of press-fit pins and any number of spring-loaded contact elements can be provided. The ratio between the number of press-fit pins and the number of spring-loaded contact elements can be arbitrary.
  • two to ten or more spring-loaded contact elements are provided, more preferably four to eight spring-loaded contact elements, in particular exactly six spring-loaded contact elements.
  • two to ten or more spring-loaded contact elements are provided, more preferably four to eight spring-loaded contact elements, in particular exactly six spring-loaded contact elements.
  • only a single spring-loaded contact element can also be provided.
  • press-fit pins Preferably two to ten or more press-fit pins are provided, particularly preferably four to eight press-fit pins, for example exactly four press-fit pins. However, only a single press-fit pin can also be provided.
  • the outer conductor assembly is formed in one piece, preferably from a stamped and bent part.
  • the outer conductor assembly can in particular be designed in one piece with the contact elements (press-fit pins and / or spring-loaded contact elements). However, it can also be provided that the outer conductor assembly and the contact elements are formed in several parts. A one-piece production of the outer conductor assembly from sheet metal can be particularly suitable for mass production.
  • the outer conductor assembly in particular the contact elements (press-in pins and / or spring-loaded contact elements), are made from aluminum bronze.
  • the outer conductor assembly or the contact elements can be made of any metal or any metal alloy, for example made of brass, bronze and / or beryllium copper.
  • aluminum bronze can be suitable for a particularly good connection between the electrical connector and the electrical assembly.
  • the surface of the outer conductor assembly in particular the contact elements (press-fit pins and / or spring-loaded contact elements) can be bare, nickel-plated, tin-plated, gold-plated and / or palladium-plated.
  • the invention also relates to an electrical connector having an outer conductor assembly according to the statements above and below.
  • a connector according to the invention can advantageously be suitable for the transmission of high-frequency electrical signals.
  • the connector and its attachment to the electrical assembly can also be robust and yet compact.
  • the electrical connector can preferably be designed as an angled connector.
  • the electrical connector can, however, also be designed in a non-angled manner.
  • the electrical connector is preferably designed as a printed circuit board connector (plug or socket) or as a cable connector (plug or coupling).
  • the electrical connector can in particular be designed to provide a modular connector system, for example an H-MTD connector.
  • the electrical connector is not restricted to a specific connector type, the invention being particularly suitable for connectors for high-frequency technology.
  • they can also be connectors of the type PL, BNC, TNC, SMBA (FAKRA), SMA, SMB, SMS, SMC, SMP, BMS, HFM (FAKRA-Mini), BMK, Mini-Coax or MATE-AX .
  • the connector according to the invention can be used particularly advantageously within a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • vehicle describes any means of transport, in particular vehicles on land, on water or in the air, including spacecraft.
  • Possible areas of application are autonomous driving, driver assistance systems, navigation systems, "infotainment” systems, rear entertainment systems, Internet connections and wireless gigabit (IEEE 802.11ad standard).
  • Possible applications relate to high-resolution cameras, for example 4K and 8K cameras, sensors, onboard computers, high-resolution screens, high-resolution dashboards, 3D navigation devices and mobile phones.
  • the connector according to the invention is suitable for any application within the entire electrical engineering sector and is not to be understood as being restricted to use in vehicle technology.
  • the electrical connector is preferably a purely electrical connector and has no optical components.
  • the electrical connector has an electrically insulating housing assembly with a mechanical interface for connecting the electrical connector to the corresponding mating connector.
  • the mechanical interface can have means for mechanical coding, in particular to ensure correct alignment of the connector and the mating connector and / or to ensure that only approved mating connectors can be mechanically connected to the connector.
  • the mechanical interface can have latching means for latching between the connector and the mating connector.
  • the mechanical interface can have one or more seals.
  • the outer conductor assembly can be received in the housing assembly, preferably in a form-fitting and / or force-fitting manner.
  • a reverse arrangement can also be provided, according to which the housing assembly is received in the outer conductor assembly, preferably in a form-fitting and / or force-fitting manner.
  • the outer conductor assembly protrudes from the housing assembly with an end section at a second (rear) end of the housing assembly opposite the mechanical interface. This enables a mechanical and / or electrical connection to the electrical assembly (for example a cable, a device housing or an electrical circuit board) in a particularly simple manner.
  • the electrically insulating housing assembly is preferably made in one piece, but can optionally also be made in several parts.
  • the housing assembly can optionally have seals and / or fastening elements, for example.
  • the housing assembly is preferably formed exclusively from an electrically insulating material.
  • the housing assembly can also have electrically conductive components, for example connecting elements for connecting the connector to an electrical circuit board or to a corresponding mating connector, for example spring tabs, screw elements and / or latching elements.
  • the housing assembly can be formed partially, essentially or preferably completely from a plastic.
  • the outer conductor assembly can optionally have at least one fastening strap that can be bent from a basic state into a fastening state in order to fasten the outer conductor assembly to the housing assembly within the scope of the connector assembly.
  • the proposed fastening can provide a massive undercut between the housing assembly and the outer conductor assembly.
  • the housing assembly can be secured to a significant extent on the outer conductor assembly (or vice versa), preferably against being pulled forwards or against the plugging direction of a corresponding mating connector.
  • some other type of fastening between the outer conductor assembly and the housing assembly can also be provided, for example a press fit or fastening by means of fastening claws.
  • the electrical connector has at least one electrical inner conductor contact element which extends through the outer conductor assembly from a first end arranged within the first interface to a second end arranged within the second interface, the inner conductor contact element is designed at its first end for electrical and mechanical contacting of a corresponding inner conductor of the electrical mating connector and at its second end for electrical and mechanical contacting of a corresponding inner conductor of the electrical assembly.
  • the electrical connector can have any number of inner conductor contact elements, for example only exactly one inner conductor contact element.
  • the electrical connector preferably has two to twelve inner conductor contact elements, in particular two inner conductor contact elements, four inner conductor contact elements or eight inner conductor contact elements.
  • the housing assembly can optionally be designed to accommodate more than one outer conductor assembly, for example two outer conductor assemblies or more outer conductor assemblies, three outer conductor assemblies or more outer conductor assemblies, four outer conductor assemblies or even more outer conductor assemblies.
  • the at least one outer conductor assembly is designed to shield several inner conductor contact elements separately from one another.
  • the outer conductor assembly is preferably designed to shield two inner conductor contact elements together from any further inner conductor contact elements that may be present.
  • the electrical connector can also have several outer conductor assemblies, for example two or even more outer conductor assemblies, four or even more outer conductor assemblies or eight or more outer conductor assemblies.
  • Each outer conductor assembly preferably shields exactly two inner conductor contact elements electromagnetically.
  • the electrical connector can also have further connector components.
  • the electrical connector is one or has a plurality of insulating parts made of an electrically insulating material in order to electrically isolate the at least one inner conductor contact element from the outer conductor assembly and to fix it mechanically within the outer conductor assembly.
  • the electrical connector can also have any further components, such as seals or fastening elements for fastening to an electrical assembly (e.g. a cable or a printed circuit board).
  • the maximum center-to-center distance between directly adjacent contact elements along the circumference of the sleeve-shaped wall of the second interface corresponds to a quarter of the wavelength of the signal frequency provided for signal transmission with the electrical connector.
  • the electromagnetic shielding can thus be optimized for the wavelength to be used.
  • the signal frequency provided for signal transmission with the electrical connector can be, for example, 20 GHz.
  • the maximum center-to-center distance between directly adjacent contact elements is 0.5 mm to 4.0 mm, preferably 1.0 mm to 2.0 mm, particularly preferably about 1.5 mm, for example 1, 6 mm.
  • the center-to-center distance can, however, also be less than 0.5 mm or greater than 4.0 mm.
  • the invention also relates to an electrical connection arrangement, comprising an electrical connector according to the preceding and following statements and an electrical assembly, in particular an electrical circuit board, with metallized recesses for electrical and mechanical contact with the second interface of the outer conductor assembly of the electrical connector.
  • the electrical connection arrangement according to the invention can preferably be designed as a connection arrangement comprising an electrical circuit board connector and an electrical circuit board.
  • any connection arrangement composed of an electrical connector and an electrical assembly can be provided, for example also an electrical cable connector that is attached to an electrical assembly designed as a cable or a electrical device connector that is attached to a device housing of an electrical assembly.
  • an electrical connection arrangement in which the electrical connector can be mounted on the electrical assembly with reduced mounting force.
  • the known interference fit or press-fit connection can be significantly improved by the spring-loaded contact elements proposed according to the invention (which can also be referred to as “contact springs”).
  • the shielding effect in the transition area between the electrical connector and the electrical assembly can be improved according to the invention, while at the same time cracking or breaking in the circuit board or in the electrical assembly is avoided during assembly.
  • the spring-loaded contact elements are only inserted into the associated metallized recesses against an elastic restoring force and not pressed in Apply metal coating of the recesses.
  • the spring-loaded contact elements and the metallized recesses are preferably designed so that when the spring-loaded contact elements are inserted into the recesses, there is no cold welding, but instead a fastening based on elastic pretensioning.
  • the metallized recesses are designed as plated-through holes ("vias") and / or blind holes in the electrical assembly, in particular in the electrical circuit board.
  • vias plated-through holes
  • a recess in the electrical assembly can also be provided.
  • the contact between the spring-loaded contact elements and the metallized recesses of the electrical assembly is preferably formed radially.
  • the spring-loaded contact elements are designed to contact the metallized recesses radially on their inner surface under mechanical prestress when the sprung contact elements are inserted into the metallized recesses.
  • an end contact can alternatively or additionally also be provided.
  • the press-fit pins, the spring-loaded contact elements and / or the metallized recesses have a round or rectangular cross section. Further (in particular polygonal) cross-sections can also be provided.
  • a square cross-sectional profile can be particularly suitable for forming the press-fit pins and / or the spring-loaded contact elements.
  • the diameter of all metallized recesses provided for contacting the outer conductor assembly is identical.
  • outer conductor of the outer conductor assembly should not be understood to mean that an inner conductor or an inner conductor contact element must be provided.
  • the invention also relates to an outer conductor assembly for an electrical connector, which is independent of claim 1, having at least one press-fit pin for interference fit in recesses of an electrical assembly and at least one spring-loaded contact element for press-fit into the recesses of the electrical assembly.
  • Figure 1 shows an electrical connection arrangement 1, having an electrical connector 2 and an electrical assembly 3.
  • the electrical connector 2 is designed as an angled connector 2 in the exemplary embodiments, but can in principle also be designed as a non-angled or straight connector.
  • the electrical connector 2 has an electrically insulating housing assembly 4 with a mechanical interface 5 for connecting the electrical connector 2 to a corresponding mating connector (not shown).
  • the housing assembly 4 is formed in one piece from a plastic.
  • the electrical connector 2 also has an outer conductor assembly 6 received in a form-fitting manner in the housing assembly 4.
  • the outer conductor assembly 6 is shown in FIG Figure 2 shown in a single representation.
  • the fastening between the outer conductor assembly 6 and the housing assembly 4 can in principle be arbitrary.
  • the outer conductor assembly 6 has two fastening tabs 7 that can be bent over.
  • the fastening tabs 7 are able to release an assembly movement for assembling the housing assembly 4 on the outer conductor assembly 6 along the longitudinal axis L of the housing assembly 4.
  • the fastening tabs 7 are able to block the housing assembly 4 on the outer conductor assembly 6 in a form-fitting manner.
  • the housing assembly 4 has a fastening web 8 (cf. Figure 1 ), behind the fastening edge of which the fastening tabs 7 engage.
  • the outer conductor assembly 6 has a first interface 9 for making electrical and mechanical contact with an outer conductor of the corresponding electrical mating connector.
  • the outer conductor assembly 6 also has a second interface 10 for electrical and mechanical contacting of metallized recesses 11 (cf. Figures 1 , 6 and 7 ) the electrical assembly or the circuit board 3.
  • the second interface 10 For contacting the circuit board 3, the second interface 10 has a plurality of contact elements 12, 13.
  • the electrical connector 2 preferably has at least one inner conductor contact element 14.
  • the electrical connector 2 has exactly two inner conductor contact elements 14, which are shown in FIG Figure 4 are shown separately.
  • the inner conductor contact elements 14 extend from a first end 15 arranged within the first interface 9 to a second end 16 arranged within the second interface 10 through the outer conductor assembly 6 (cf. in particular the dashed representation in FIG Figure 5 ).
  • the inner conductor contact element 14 is designed for electrical and mechanical contacting of a corresponding inner conductor of the electrical mating connector.
  • the inner conductor contact element 14 is designed for electrical and mechanical contacting of a corresponding conductor / inner conductor of the electrical assembly or the electrical circuit board 3 (for example a conductor track or a plated through hole).
  • the electrical connector 2 can also have further connector components.
  • the electrical connector 2 of the exemplary embodiment has an insulating part 17 received within the outer conductor assembly 6, in which the inner conductor contact elements 14 are guided individually.
  • the insulating part 17 is exemplified in Figure 3 shown in a single representation. Through the insulating part 17 can the inner conductor contact elements 14 be sufficiently fixed in the electrical connector 2 and electrically isolated from the outer conductor assembly 6.
  • the outer conductor assembly 6 can on the one hand serve to shield the inner conductor contact elements 14 electromagnetically.
  • the outer conductor assembly 6 can also assume the function of an electrical outer conductor for transmitting an electrical reference signal in the context of signal transmission.
  • the contact elements 12, 13 are divided into two groups.
  • a first group of the contact elements is designed as press-fit pins 12 for an interference fit in the metallized recesses 11 of the electrical assembly or printed circuit board 3.
  • a second group of the contact elements is designed as spring-loaded contact elements 13 for pressing into the metallized recesses 11 of the electrical assembly or printed circuit board 3.
  • the press-in pins 12 can in particular have an elastic deformation zone along a section of their longitudinal axis L E , which is preferably formed by a central material recess 18 in the manner of a slot or the eye of a needle, as shown.
  • the inner conductor contact elements 14 can have a deformation region 19 at their second end 16, similar to the press-fit pins 12. In this way, the inner conductor contact elements 14 can also be pressed into the electrical assembly or into the electrical circuit board 3. In principle, however, any desired fastening technology can be provided between the inner conductor contact elements 14 and the electrical assembly or the printed circuit board 3, for example also a soldering technology.
  • Figure 5 shows an example of a view from below of the outer conductor assembly 6. It can be seen that the second interface 10 is formed on an end section of a sleeve-shaped circumferential wall 20 of the outer conductor assembly 6 facing the electrical assembly or printed circuit board 3, starting from which the contact elements 12 are located , 13 extend in the direction of the electrical assembly or printed circuit board 3.
  • the contact elements 12, 13 are arranged distributed along the circumference of the sleeve-shaped circumferential wall 20.
  • the contact elements 12, 13 are arranged axially symmetrically and distributed equidistantly in some areas. Due to the proposed use of press-fit pins 12 and spring-loaded contact elements 13, the maximum center-to-center distance D (cf. Figure 5 ) between the contact elements 12, 13 immediately adjacent along the circumference of the sleeve-shaped circumferential wall 20 of the second interface 10 than when press-fit pins 12 are used exclusively Connector 2 correspond to the intended signal frequency.
  • the metallized recesses are designed as plated-through holes 11 in the electrical circuit board 3 (cf. in particular the Figures 6 and 7 ).
  • the metallized recesses can, however, also be designed as blind holes or depressions.
  • the inner diameter of all of the metallized recesses 11 provided for making contact with the outer conductor assembly 6 is preferably identical in order to simplify the manufacture of the electrical assembly or the electrical circuit board 3.
  • FIG 8 a section of the second interface 10 of the outer conductor assembly 6 is shown enlarged.
  • Figure 9 also shows a side view and Figure 10 one Rear view of the electrical plug connector 2 in the area of the second interface 10 of the outer conductor assembly 6.
  • the outer conductor assembly 6 is preferably formed in one piece, particularly preferably from a stamped and bent part. Aluminum bronze has proven to be a particularly advantageous material for forming the outer conductor assembly 6.
  • the press-fit pins 12, spring-loaded contact elements 13 and / or metallized recesses 11 preferably have a round or - as in the exemplary embodiment - rectangular cross-section (optionally with rounded corners).
  • the press-in pins 12 are made longer than the spring-loaded contact elements 13.
  • the press-in pins 12 can also have an insertion section with a reduced cross-section at their free ends, which is widened in the area of the deformation zone (cf. in particular Figure 8 ).
  • the press-fit pins 12 are preferably designed coplanar with the circumferential wall 20 of the outer conductor assembly 6 and extend in a straight line in the direction of the electrical assembly or printed circuit board 3.
  • the spring-loaded contact elements 13 are preferably angled and do not run coplanar with the circumferential wall 20 (cf. in particular the Figures 9 and 10 ).
  • Alternative configurations of the spring-loaded contact elements 13 and / or press-fit pins 12 can, however, also be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Außenleiterbaugruppe (6) für einen elektrischen Steckverbinder (2). Die Außenleiterbaugruppe (6) weist eine erste Schnittstelle (9) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters eines korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders und eine zweite Schnittstelle (10) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung metallisierter Ausnehmungen (11) einer elektrischen Baugruppe (3) auf. Die zweite Schnittstelle (10) weist für die Kontaktierung der elektrischen Baugruppe (3) eine Mehrzahl Kontaktelemente (12, 13) auf. Es ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe der Kontaktelemente als Einpressstifte (12) zur Übermaßpassung in den metallisierten Ausnehmungen (11) der elektrischen Baugruppe (3), und eine zweite Gruppe der Kontaktelemente als gefederte Kontaktelemente (13) zum Einfügen in die metallisierten Ausnehmungen (11) der elektrischen Baugruppe (3) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Außenleiterbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend eine erste Schnittstelle zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters eines korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders und eine zweite Schnittstelle zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung metallisierter Ausnehmungen einer elektrischen Baugruppe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrischen Steckverbinder.
  • Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Verbindungsanordnung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder und eine elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte.
  • Aus der Elektrotechnik sind diverse elektrische Steckverbinder bekannt. Elektrische Steckverbinder dienen bekanntermaßen dazu, elektrische Versorgungssignale und/oder Datensignale an korrespondierende elektrische Gegensteckverbinder zu übertragen. Bei einem Steckverbinder bzw. Gegensteckverbinder kann es sich insbesondere um einen Stecker, einen Leiterplattenstecker, einen Einbaustecker, eine Buchse oder eine Kupplung handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Steckverbinder" bzw. "Gegensteckverbinder" steht stellvertretend für alle Varianten.
  • Insbesondere an die Robustheit und die Sicherheit von Steckverbindern für die Automobilindustrie bzw. für Fahrzeuge werden hohe Anforderungen gestellt. So muss eine Steckverbindung mitunter hohen Belastungen, beispielsweise mechanischen Belastungen, standhalten sowie definiert geschlossen bleiben, so dass die elektrische Verbindung nicht unbeabsichtigt, beispielsweise während des Betriebs des Fahrzeugs, getrennt wird. Insbesondere beim autonomen Betrieb von Fahrzeugen und für Fahrerassistenzsysteme ist die Gewährleistung der Sicherheit vorrangig.
  • Mitunter müssen beim autonomen Betrieb eines Fahrzeugs bzw. bei Verwendung von Assistenzsystemen hohe Datenmengen von mehreren Kameras, diversen Sensoren und Navigationsquellen miteinander kombiniert und transportiert werden, üblicherweise in Echtzeit. Der Betrieb vieler Geräte, Bildschirme und Kameras erfordert demnach eine leistungsfähige Infrastruktur in der Fahrzeugelektronik. Demnach sind die Anforderungen an die Steckverbinder und die Kabelverbindungen innerhalb eines Fahrzeugs bezüglich der erforderlichen Datenrate mittlerweile sehr hoch. Zur Einsparung von Bauraum und Gewicht ist es außerdem wichtig, die Steckverbinder möglichst kompakt auszubilden.
  • Eine weitere Anforderung an Steckverbinder für die Automobilindustrie besteht darin, dass diese in hohen Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar, sowie einfach und zuverlässig montierbar sein sollen.
  • Ein elektrischer Steckverbinder weist häufig eine Außenleiterbaugruppe auf, insbesondere zur elektromagnetischen Abschirmung der Signalübertragung und zur Weitergabe einer Referenzspannung zwischen Gegensteckverbinder und elektrischer Baugruppe als Beitrag zur Signalübertragung. Die Qualität der elektromagnetischen Abschirmung und insbesondere der Übergangswiderstand zwischen Außenleiterbaugruppe und elektrischer Baugruppe definieren dabei in nicht unerheblicher Weise die elektrischen Eigenschaften des gesamten Steckverbinders und dessen Verwendbarkeit zur Übertragung hochfrequenter elektrischer Signale. Wohingegen eine ausreichende Schirmwirkung im Bereich der ersten Schnittstelle zur Verbindung mit dem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder und innerhalb des elektrischen Steckverbinders vergleichsweise einfach sichergestellt werden kann, ist die Weitergabe der elektromagnetischen Abschirmung im Bereich der zweiten Schnittstelle zur Verbindung mit der elektrischen Baugruppe, insbesondere einer elektrischen Leiterplatte, in der Praxis häufig schwierig, wenn gleichzeitig die Massentauglichkeit des Steckverbinders beibehalten und der Aufwand für die Montage des Steckverbinders an der elektrischen Baugruppe geringgehalten werden soll.
  • Die elektrische und mechanische Kontaktierung zwischen der Außenleiterbaugruppe des elektrischen Steckverbinders und der elektrischen Baugruppe erfolgt in der Praxis vielfach über eine so genannte Übermaßpassung bzw. "Presspassung". Hierzu werden mehrere Einpressstifte der Außenleiterbaugruppe unter einem bestimmten Einpressdruck in zugehörige metallisierte Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe eingepresst. Auf diese Weise wird eine Kaltverschweißung verursacht und es kommt zwischen den Einpressstiften und den Ausnehmungen zu einer stoffschlüssigen Verbindung.
  • Allerdings ist der maximal zuführbare Einpressdruck zur Vermeidung von Riss- und Bruchbildung in der elektrischen Baugruppe, insbesondere einer elektrischen Leiterplatte, begrenzt. Aus diesem Grunde sollte ein definierter Mindestabstand zwischen zwei benachbarten Einpressstiften nicht unterschritten werden. Ein möglichst geringer Abstand zwischen den Einpressstiften ist zur Bereitstellung einer hohen Schirmwirkung und einem geringen Übergangswiderstand allerdings wünschenswert, insbesondere wenn der Steckverbinder zur Übertragung von hochfrequenten elektrischen Signalen verwendet werden soll.
  • In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung somit darin, eine Außenleiterbaugruppe bereitzustellen, die eine besonders hohe Schirmwirkung bietet, insbesondere im Übergangsbereich zu einer elektrischen Baugruppe, und die vorzugsweise im Rahmen einer Massenfertigung wirtschaftlich herstellbar und einfach montierbar ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder bereitzustellen, der eine besonders hohe Schirmwirkung bietet, insbesondere im Übergangsbereich zu einer elektrischen Baugruppe, und der vorzugsweise im Rahmen einer Massenfertigung wirtschaftlich herstellbar und einfach montierbar ist.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Verbindungsanordnung bereitzustellen, die sich vorzugsweise zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik vorteilhaft eignen kann.
  • Die Aufgabe wird für die Außenleiterbaugruppe mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bezüglich des elektrischen Steckverbinders wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Betreffend die elektrische Verbindungsanordnung wird die Aufgabe durch Anspruch 12 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Es ist eine Außenleiterbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder vorgesehen. Die Außenleiterbaugruppe weist eine erste Schnittstelle zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters eines korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders und eine zweite Schnittstelle zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung metallisierter Ausnehmungen einer elektrischen Baugruppe auf. Für die Kontaktierung der elektrischen Baugruppe weist die zweite Schnittstelle eine Mehrzahl Kontaktelemente auf.
  • Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch mehrteilig ausgebildet sein.
  • Die Außenleiterbaugruppe kann optional angrenzend an die erste Schnittstelle einen Federkorb zur Verbindung mit dem Außenleiter eines korrespondierenden Gegensteckverbinders aufweisen.
  • Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Grundsätzlich kann die Außenleiterbaugruppe allerdings auch elektrisch isolierende Komponenten aufweisen, beispielsweise Dichtungen und/oder Rastelemente aus Kunststoff. Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise ausgebildet, um Steckverbinderkomponenten des elektrischen Steckverbinders elektromagnetisch abzuschirmen. Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise außerdem ausgebildet, um einen impedanzkontrollierten elektrischen Übergang zwischen der elektrischen Baugruppe und dem Gegensteckverbinder bereitzustellen.
  • Die Außenleiterbaugruppe kann teilweise, im Wesentlichen oder vorzugsweise vollständig aus einem Metall, vorzugsweise einem Metallblech, ausgebildet sein.
  • Die erste Schnittstelle kann insbesondere im Bereich des "vorderen" Endes der Außenleiterbaugruppe bzw. im Bereich des vorderen Endes des mit der Außenleiterbaugruppe bestückten elektrischen Steckverbinders ausgebildet sein. Die zweite Schnittstelle kann insbesondere im Bereich des "hinteren" Endes der Außenleiterbaugruppe bzw. im Bereich des hinteren Endes des mit der Außenleiterbaugruppe bestückten elektrischen Steckverbinders ausgebildet sein. Die beiden Schnittstellen können bevorzugt an sich (entlang der Längsachse oder Mittelachse) gegenüberliegenden Enden der Außenleiterbaugruppe bzw. des mit der Außenleiterbaugruppe bestückten elektrischen Steckverbinders angeordnet sein.
  • Die Außenleiterbaugruppe ist bevorzugt hülsenförmig ausgebildet, um elektromagnetisch abzuschirmende Steckverbinderkomponenten des elektrischen Steckverbinders entsprechend zu ummanteln.
  • Die Außenleiterbaugruppe kann einen geradlinigen, kurvigen oder winkligen Verlauf aufweisen, insbesondere auch einen rechtwinkligen Verlauf zur Verwendung in einem Winkelsteckverbinder.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe der Kontaktelemente als Einpressstifte (auch unter dem Begriff "Pressfit-Pins" bekannt) zur Übermaßpassung in den metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe ausgebildet ist.
  • Diese Einpresstechnik ist insbesondere als Verbindungstechnik im Bereich elektrischer Leiterplatten bekannt und hat sich bewährt, um lötfreie elektrische Verbindungen herzustellen. Der Außendurchmesser der Einpressstifte ist bei dieser Technik geringfügig größer als der Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen. Die beim Einpressen entstehende "Überpressung" kann durch die Verformung in der Ausnehmung und/oder durch Verformung des Einpressstiftes aufgenommen werden. Durch die aufgebaute Kraftwirkung kommt es zu einer stoffschlüssigen, kaltverschweißten bzw. gasdichten Verbindung.
  • Die Verwendung der Übermaßpassung zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders mit der elektrischen Baugruppe kann vorteilhaft sein, da beispielsweise keine thermische Belastung der beteiligten Komponenten stattfindet. Die Einpressverbindungen können außerdem sehr einfach und schnell hergestellt werden. Ferner kann die gasdichte Verbindung nachhaltig der Alterung und Korrosion des Steckverbinders entgegenwirken.
  • Wie eingangs bereits erwähnt, ist es allerdings ein Nachteil der Übermaßpassung, dass für das Einpressen naturgemäß vergleichsweise hohe Einpresskräfte erforderlich sind, was die elektrische Baugruppe und die Außenleiterbaugruppe bei der Montage entsprechend mechanisch beansprucht. Demnach sollte ein bauteilabhängiger Mindestabstand zwischen benachbarten Kontaktelementen und damit auch eine maximale Anzahl von Kontaktelementen nicht unterschritten werden.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine zweite Gruppe der Kontaktelemente als gefederte Kontaktelemente zum Einfügen in die metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe ausgebildet ist.
  • Die gefederten Kontaktelemente sind vorzugsweise in der Art von angewinkelten Kontaktfüßen oder Federlaschen ausgebildet. Insbesondere können die gefederten Kontaktelemente angewinkelt sein und zumindest abschnittsweise von der Außenleiterbaugruppe seitlich abstehen.
  • Die gefederten Kontaktelemente verlaufen vorzugsweise nicht koplanar mit der Wandung der Außenleiterbaugruppe.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß zwei unterschiedliche Gruppen von Kontaktelementen vorgesehen sind, wobei die erste Gruppe Einpressstifte für die Übermaßpassung und die zweite Gruppe gefederte Kontaktelemente aufweist, kann die Anzahl bzw. die Dichte an Kontaktelementen vorteilhaft erhöht werden, ohne eine montagebedingte Beschädigung bzw. einen Bruch der elektrischen Baugruppe, beispielsweise einer elektrischen Leiterplatte, zu riskieren. Durch die erhöhte Dichte an Kontaktelementen bzw. die Verringerung des Mindestabstands zwischen den Kontaktelementen kann schließlich die Schirmwirkung der Außenleiterbaugruppe ausreichend erhöht und der Übergangswiderstand verringert werden, um einen elektrischen Steckverbinder zur Übertragung hochfrequenter elektrischer Signale bereitzustellen. Ferner kann ein impedanzkontrollierter Übergang zwischen der Außenleiterbaugruppe und der elektrischen Baugruppe bereitgestellt werden.
  • Die Außendurchmesser der Einpressstifte sind vorzugsweise größer als die Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe, um die Übermaßpassung zu ermöglichen.
  • Hingegen sind die Außendurchmesser der gefederten Kontaktelemente vorzugsweise kleiner als die Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe. Dadurch, dass die gefederten Kontaktelemente in die metallisierten Ausnehmungen ohne nennenswerten Kraftaufwand eingefügt werden können, wird die elektrische Baugruppe mechanisch entlastet. Gleichzeitig bewirkt die Vorspannung des gefederten Kontaktelements eine mechanisch und elektrisch sichere Verbindung zwischen der Außenleiterbaugruppe und der elektrischen Baugruppe.
  • Die Einpressstifte können an ihren freien Enden einen Einführabschnitt aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen. Es kann vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt des Einpressstiftes ausgehend von dem Einführabschnitt erweitert. Hierdurch kann das Einführen des Einpressstiftes erleichtert sein. Außerdem kann sich dadurch der für das Einpressen des Einpressstiftes in die Ausnehmung erforderliche Einpressdruck stetig während des Einpressens erhöhen, was die mechanische Belastung für die beteiligten Bauteile weiter verringern kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Einpressstifte länger ausgebildet sind als die gefederten Kontaktelemente, vorzugsweise zumindest um 10% länger ausgebildet sind, besonders bevorzugt zumindest um 20% länger ausgebildet sind, ganz besonders bevorzugt zumindest um 50% länger ausgebildet sind und noch weiter bevorzugt zumindest um 100% länger ausgebildet sind.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einpressstifte zumindest entlang eines Abschnitts ihrer Längsachse eine elastische Verformungszone aufweisen. Die Verformungszone ist vorzugsweise durch eine zentrale Materialausnehmung gebildet.
  • Die Einpressstifte können insbesondere eine längliche Materialausnehmung bzw. einen entlang der Längsachse des Einpresskontakts orientierten Schlitz aufweisen, vorzugsweise in der Art eines Nadelöhrs.
  • Es kann vorgesehen sein, dass sich die Materialausnehmung nicht vollständig durch das Material des Einpressstiftserstreckt, sondern beispielsweise nur als Vertiefung bzw. Nut, beispielsweise auch als beidseitige Vertiefung, ausgebildet ist.
  • Es können auch mehrere Materialausnehmungen vorgesehen sein, die vorzugsweise entlang der Längsachse des jeweiligen Einpressstiftsverteilt angeordnet sind.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Einpressstifte keine Verformungszone aufweisen, sondern hingegen massiv ausgebildet sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Schnittstelle an einem der elektrischen Baugruppe stirnseitig zugewandten Endabschnitt einer hülsenförmig umlaufenden Wandung der Außenleiterbaugruppe ausgebildet ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Kontaktelemente ausgehend von dem Endabschnitt in Richtung auf die Baugruppe.
  • Vorzugsweise verlaufen die Kontaktelemente in Verlängerung der Wandung der Außenleiterbaugruppe.
  • Die Kontaktelemente sind im Bereich der zweiten Schnittstelle vorzugsweise ringförmig, beispielsweise rechteckig, oval oder rund, angeordnet.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente symmetrisch und/oder gleichmäßig bzw. äquidistant verteilt angeordnet.
  • Die Kontaktelemente können entlang des Umfangs vorzugsweise achsensymmetrisch verteilt angeordnet sein. Auch eine punktsymmetrische Anordnung kann allerdings vorgesehen sein. Ganz besonders kann sich außerdem eine äquidistante Verteilung der Kontaktelemente eignen, wobei in Einzelfällen auch eine nicht-äquidistante Verteilung vorgesehen sein kann.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der gefederten Kontaktelemente entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung zwischen zwei Einpressstiften angeordnet ist.
  • Es ist allerdings nicht unbedingt erforderlich, zwischen allen benachbarten Einpressstiften einen oder mehrere gefederte Kontaktelemente anzuordnen -je nach Abstand der Einpressstifte voneinander.
  • Grundsätzlich ist eine hohe Anzahl Einpressstifte zur Reduzierung des Übergangswiderstands zwischen Außenleiterbaugruppe und elektrischer Baugruppe zu bevorzugen, weshalb vorgesehen sein kann, mehr Einpressstifte zu verwenden als gefederte Kontaktelemente. Im Allgemeinen können aber beliebig viele Einpressstifte und beliebig viele gefederte Kontaktelemente vorgesehen sein. Das Verhältnis zwischen der Anzahl Einpressstifte und der Anzahl gefederter Kontaktelemente kann beliebig sein.
  • Vorzugsweise sind zwei bis zehn oder mehr gefederte Kontaktelemente vorgesehen, weiter bevorzugt vier bis acht gefederte Kontaktelemente, insbesondere genau sechs gefederte Kontaktelemente. Es kann allerdings auch nur ein einziges gefedertes Kontaktelement vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise sind zwei bis zehn oder mehr Einpressstifte vorgesehen, besonders bevorzugt vier bis acht Einpressstifte, beispielsweise genau vier Einpressstifte. Es kann allerdings auch nur ein einziger Einpressstift vorgesehen sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe einteilig, vorzugsweise aus einem Stanzbiegeteil, ausgebildet ist.
  • Die Außenleiterbaugruppe kann insbesondere einteilig mit den Kontaktelementen (Einpressstifte und/oder gefederte Kontaktelemente) ausgebildet sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe und die Kontaktelementen mehrteilig ausgebildet sind. Eine einteilige Herstellung der Außenleiterbaugruppe aus einem Metallblech kann sich für eine Massenfertigung besonders gut eignen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe, insbesondere die Kontaktelemente (Einpressstifte und/oder gefederte Kontaktelemente), aus Aluminiumbronze ausgebildet sind.
  • Grundsätzlich kann die Außenleiterbaugruppe bzw. können die Kontaktelemente aus einem beliebigen Metall oder einer beliebigen Metalllegierung ausgebildet sein, beispielsweise aus Messing, Bronze und/oder Berylliumkupfer. Die Erfinder haben allerdings erkannt, dass sich Aluminiumbronze für eine besonders gute Verbindung zwischen dem elektrischen Steckverbinder und der elektrischen Baugruppe eignen kann.
  • Die Oberfläche der Außenleiterbaugruppe, insbesondere der Kontaktelemente (Einpressstifte und/oder gefederte Kontaktelemente) kann blank, vernickelt, verzinnt, vergoldet und/oder palladiniert sein.
  • Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend eine Außenleiterbaugruppe gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
  • Durch Verwendung der vorgeschlagenen Außenleiterbaugruppe in dem Steckverbinder können in vorteilhafter Weise die Setzkräfte für die Montage des elektrischen Steckverbinders auf bzw. an der elektrischen Baugruppe verringert sein.
  • Ein erfindungsgemäßer Steckverbinder kann sich vorteilhaft zur Übertragung von hochfrequenten elektrischen Signalen eignen. Der Steckverbinder und dessen Befestigung an der elektrischen Baugruppe können außerdem robust und dennoch kompakt ausgebildet sein.
  • Der elektrische Steckverbinder kann vorzugsweise als Winkelsteckverbinder ausgebildet sein. Der elektrische Steckverbinder kann allerdings auch nicht-winklig ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist der elektrische Steckverbinder als Leiterplattensteckverbinder (Stecker oder Buchse) oder als Kabelsteckverbinder (Stecker oder Kupplung) ausgebildet.
  • Der elektrische Steckverbinder kann insbesondere ausgebildet sein, um ein modulares Steckverbindersystem bereitzustellen, beispielsweise einen H-MTD-Steckverbinder. Der elektrische Steckverbinder ist allerdings nicht auf einen spezifischen Steckverbindertyp beschränkt, wobei sich die Erfindung im Besonderen für Steckverbinder für die Hochfrequenztechnik eignet. Es kann sich dabei insbesondere auch um Steckverbinder des Typs PL, BNC, TNC, SMBA (FAKRA), SMA, SMB, SMS, SMC, SMP, BMS, HFM (FAKRA-Mini), BMK, Mini-Coax oder MATE-AX handeln.
  • Der erfindungsgemäße Steckverbinder kann besonders vorteilhaft innerhalb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendet werden. Der Begriff "Fahrzeug" beschreibt dabei jegliches Fortbewegungsmittel, insbesondere Fahrzeuge zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, eingeschlossen auch Raumfahrzeuge. Mögliche Einsatzgebiete sind autonomes Fahren, Fahrer-Assistenz-Systeme, Navigationssysteme, "Infotainment"-Systeme, Fond-Entertainment-Systeme, Internetverbindungen und Wireless Gigabit (IEEE 802.11ad Standard). Mögliche Anwendungen betreffen hochaufgelöste Kameras, beispielsweise 4K- und 8K-Kameras, Sensorik, Onboard-Computer, hochauflösende Bildschirme, hochauflösende Armaturenbretter, 3D-Navigationsgeräte und Mobilfunkgeräte.
  • Der erfindungsgemäße Steckverbinder eignet sich für beliebige Anwendungen innerhalb der gesamten Elektrotechnik und ist nicht auf den Einsatz in der Fahrzeugtechnik beschränkt zu verstehen. Vorzugsweise ist der elektrische Steckverbinder allerdings ein rein elektrischer Steckverbinder und weist keine optischen Komponenten auf.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der elektrische Steckverbinder eine elektrisch isolierende Gehäusebaugruppe mit einer mechanischen Schnittstelle zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders mit dem korrespondierenden Gegensteckverbinder aufweist.
  • Die mechanische Schnittstelle kann Mittel zur mechanischen Kodierung aufweisen, insbesondere zur Sicherstellung einer korrekten Ausrichtung des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders und/oder zur Sicherstellung, dass nur zugelassen Gegensteckverbinder mit dem Steckverbinder mechanisch verbunden werden können.
  • Die mechanische Schnittstelle kann Rastmittel zur Verrastung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder aufweisen.
  • Die mechanische Schnittstelle kann eine oder mehrere Dichtungen aufweisen.
  • Die Außenleiterbaugruppe kann in der Gehäusebaugruppe aufgenommen sein, vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig. Es kann allerdings auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein, wonach die Gehäusebaugruppe in der Außenleiterbaugruppe aufgenommen ist, vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe an einem der mechanischen Schnittstelle gegenüberliegenden zweiten (hinteren) Ende der Gehäusebaugruppe mit einem Endabschnitt aus der Gehäusebaugruppe herausragt. Hierdurch kann eine mechanische und/oder elektrische Verbindung mit der elektrischen Baugruppe (z. B. einem Kabel, einem Gerätegehäuse oder einer elektrischen Leiterplatte) auf besonders einfach Weise ermöglicht werden.
  • Die elektrisch isolierende Gehäusebaugruppe ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Die Gehäusebaugruppe kann beispielsweise optional Dichtungen und/oder Befestigungselemente aufweisen.
  • Vorzugsweise ist die Gehäusebaugruppe ausschließlich aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Grundsätzlich kann die Gehäusebaugruppe allerdings auch elektrisch leitfähige Komponenten aufweisen, beispielsweise Verbindungselemente zur Verbindung des Steckverbinders mit einer elektrischen Leiterplatte oder mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder, beispielsweise Federlaschen, Schraubelemente und/oder Rastelemente.
  • Die Gehäusebaugruppe kann teilweise, im Wesentlichen oder vorzugsweise vollständig aus einem Kunststoff ausgebildet sein.
  • Die Außenleiterbaugruppe kann optional wenigstens eine ausgehend von einem Grundzustand in einen Befestigungszustand umbiegbare Befestigungslasche aufweisen, um die Außenleiterbaugruppe im Rahmen der Steckverbindermontage an der Gehäusebaugruppe zu befestigen. Durch die vorgeschlagene Befestigung kann ein massiver Hinterschnitt zwischen der Gehäusebaugruppe und der Außenleiterbaugruppe bereitgestellt werden. Dadurch kann die Gehäusebaugruppe in bedeutendem Maße auf der Außenleiterbaugruppe gesichert sein (oder umgekehrt), vorzugsweise gegen ein Abziehen nach vorne bzw. entgegen der Steckrichtung eines korrespondierenden Gegensteckverbinders. Alternativ kann allerdings auch eine sonstige Befestigung zwischen der Außenleiterbaugruppe und der Gehäusebaugruppe vorgesehen sein, beispielsweise eine Presspassung oder eine Befestigung mittels Befestigungskrallen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der elektrische Steckverbinder wenigstens ein elektrisches Innenleiterkontaktelement aufweist, das sich ausgehend von einem innerhalb der ersten Schnittstelle angeordneten ersten Ende bis zu einem innerhalb der zweiten Schnittstelle angeordneten zweiten Ende durch die Außenleiterbaugruppe erstreckt, wobei das Innenleiterkontaktelement an seinem ersten Ende zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines korrespondierenden Innenleiters des elektrischen Gegensteckverbinders und an seinem zweiten Ende zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines korrespondierenden Innenleiters der elektrischen Baugruppe ausgebildet ist.
  • Grundsätzlich kann der elektrische Steckverbinder beliebig viele Innenleiterkontaktelemente aufweisen, beispielsweise auch nur genau ein Innenleiterkontaktelement. Vorzugsweise weist der elektrische Steckverbinder allerdings zwei bis zwölf Innenleiterkontaktelemente auf, insbesondere zwei Innenleiterkontaktelemente, vier Innenleiterkontaktelemente oder acht Innenleiterkontaktelemente.
  • Die Gehäusebaugruppe kann gegebenenfalls ausgebildet sein, um mehr als eine Außenleiterbaugruppe aufzunehmen, beispielsweise zwei Außenleiterbaugruppen oder mehr Außenleiterbaugruppen, drei Außenleiterbaugruppen oder mehr Außenleiterbaugruppen, vier Außenleiterbaugruppen oder noch mehr Außenleiterbaugruppen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Außenleiterbaugruppe ausgebildet ist, um mehrere Innenleiterkontaktelemente separat voneinander abzuschirmen. Vorzugsweise ist die Außenleiterbaugruppe ausgebildet, um jeweils zwei Innenleiterkontaktelemente gemeinsam von gegebenenfalls vorhandenen weiteren Innenleiterkontaktelementen abzuschirmen.
  • Der elektrische Steckverbinder kann auch mehrere Außenleiterbaugruppen aufweisen, beispielsweise zwei oder noch mehr Außenleiterbaugruppen, vier oder noch mehr Außenleiterbaugruppen oder acht oder noch mehr Außenleiterbaugruppen. Vorzugsweise schirmt jede Außenleiterbaugruppe genau zwei Innenleiterkontaktelemente elektromagnetisch ab.
  • Der elektrische Steckverbinder kann neben der isolierenden Gehäusebaugruppe und der Außenleiterbaugruppe auch noch weitere Steckverbinderkomponenten aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der elektrische Steckverbinder eines oder mehrere Isolierteile aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist, um das wenigstens eine Innenleiterkontaktelement elektrisch von der Außenleiterbaugruppe zu isolieren und innerhalb der Außenleiterbaugruppe mechanisch zu fixieren. Grundsätzlich kann der elektrische Steckverbinder noch beliebige weitere Komponenten aufweisen, wie Dichtungen oder Befestigungselemente zur Befestigung an einer elektrischen Baugruppe (z. B. einem Kabel oder einer Leiterplatte).
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der maximale Mitte-Mitte-Abstand zwischen entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung der zweiten Schnittstelle unmittelbar benachbarten Kontaktelementen einem Viertel der Wellenlänge der zur Signalübertragung mit dem elektrischen Steckverbinder vorgesehenen Signalfrequenz entspricht.
  • Die elektromagnetische Abschirmung kann somit auf die zu verwenden Wellenlänge optimiert sein. Die zur Signalübertragung mit dem elektrischen Steckverbinder vorgesehene Signalfrequenz kann beispielsweise 20 GHz betragen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der maximale Mitte-Mitte-Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Kontaktelementen 0,5 mm bis 4,0 mm beträgt, vorzugsweise 1,0 mm bis 2,0 mm, besonders bevorzugt etwa 1,5 mm, beispielsweise 1,6 mm. Der Mitte-Mitte-Abstand kann allerdings auch kleiner sein als 0,5 mm oder größer sein als 4,0 mm.
  • Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Verbindungsanordnung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen sowie eine elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte, mit metallisierten Ausnehmungen zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung mit der zweiten Schnittstelle der Außenleiterbaugruppe des elektrischen Steckverbinders.
  • Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung kann vorzugsweise als Verbindungsanordnung aus einem elektrischen Leiterplattensteckverbinder und einer elektrischen Leiterplatte ausgebildet sein. Grundsätzlich kann allerdings eine beliebige Verbindungsanordnung aus einem elektrischen Steckverbinder und einer elektrischen Baugruppe vorgesehen sein, beispielsweise auch ein elektrischer Kabelsteckverbinder, der an einer als Kabel ausgebildeten elektrischen Baugruppe befestigt ist oder ein elektrischer Gerätesteckverbinder, der an einem Gerätegehäuse einer elektrischen Baugruppe befestigt ist.
  • Auf vorteilhafte Weise kann eine elektrische Verbindungsanordnung bereitgestellt werden, bei der die Montage des elektrischen Steckverbinders an der elektrischen Baugruppe mit reduzierter Montagekraft erfolgen kann. Die bekannte Übermaßpassung bzw. Pressfitverbindung kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen gefederten Kontaktelemente (die auch als "Kontaktfedern" bezeichnet werden können) deutlich verbessert sein.
  • Die Schirmwirkung im Übergangsbereich zwischen dem elektrischen Steckverbinder und der elektrischen Baugruppe kann erfindungsgemäß verbessert sein, wobei gleichzeitig eine Riss- oder Bruchbildung in der Leiterplatte bzw. in der elektrischen Baugruppe bei der Montage vermieden wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die gefederten Kontaktelemente in die zugehörigen metallisierten Ausnehmungen lediglich entgegen einer elastischen Rückstellkraft eingefügt und nicht eingepresst werden, gleichzeitig durch die Rückstellkraft in ihrem in die metallisierten Ausnehmungen eingefügten Zustand allerdings für eine ausreichende mechanische und elektrische Verbindung einen entsprechenden Kontaktdruck auf die Metallbeschichtung der Ausnehmungen ausüben.
  • Vorzugsweise sind die gefederten Kontaktelemente und die metallisierten Ausnehmungen ausgebildet, dass durch das Einfügen der gefederten Kontaktelemente in die Ausnehmungen keine Kaltverschweißung, sondern hingegen eine Befestigung basierend auf elastischer Vorspannung erfolgt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die metallisierten Ausnehmungen als Durchkontaktierungen ("Vias") und/oder Sacklochbohrungen in der elektrischen Baugruppe, insbesondere in der elektrischen Leiterplatte, ausgebildet sind. Auch eine Mulde in der elektrischen Baugruppe kann vorgesehen sein.
  • Bevorzugt ist die Kontaktierung zwischen den gefederten Kontaktelementen und den metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe radial ausgebildet. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann somit vorgesehen sein, dass die gefederten Kontaktelemente ausgebildet sind, um die metallisierten Ausnehmungen unter mechanischer Vorspannung radial an deren Innenfläche zu kontaktieren, wenn die gefederten Kontaktelemente in die metallisierten Ausnehmungen eingefügt sind.
  • Insofern die metallisierten Ausnehmungen als Sacklochbohrungen oder Mulden ausgeführt sind, kann alternativ oder zusätzlich aber auch eine Stirnkontaktierung vorgesehen sein.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einpressstifte, die gefederten Kontaktelemente und/oder die metallisierten Ausnehmungen einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Auch weitere (insbesondere polygonale) Querschnitte können vorgesehen sein.
  • Insbesondere ein quadratisches Querschnittsprofil, optional mit abgerundeten Ecken, kann zur Ausbildung der Einpressstifte und/oder der gefederten Kontaktelemente besonders geeignet sein.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser aller zur Kontaktierung mit der Außenleiterbaugruppe vorgesehenen metallisierten Ausnehmungen identisch ist.
  • Hierdurch kann der Herstellungsaufwand der elektrischen Baugruppe bzw. der Leiterplatte weiter vereinfacht sein.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Außenleiterbaugruppe, den erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder und die erfindungsgemäße elektrischen Verbindungsanordnung, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, können auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielswiese ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
  • Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen. Außerdem ist der Begriffsbestandteil "Außenleiter" der Außenleiterbaugruppe nicht dahingehend zu verstehen, dass zwingend ein Innenleiter bzw. ein Innenleiterkontaktelement vorgesehen sein muss.
  • Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
  • Die Erfindung betrifft auch eine von Anspruch 1 unabhängige Außenleiterbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend wenigstens einen Einpressstift zur Übermaßpassung in Ausnehmungen einer elektrischen Baugruppe und wenigstens ein gefedertes Kontaktelement zum Einpressen in die Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe. Die weiteren Merkmale des Anspruchs 1 und der abhängigen Ansprüche sowie die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten dieser Außenleiterbaugruppe.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    eine elektrische Verbindungsanordnung aus einem elektrischen Steckverbinder und einer elektrischen Baugruppe in einer perspektivischen Darstellung;
    Figur 2
    die Außenleiterbaugruppe des Steckverbinders der Figur 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
    Figur 3
    ein Isolierteil des Steckverbinders der Figur 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
    Figur 4
    zwei Innenleiterkontaktelemente des Steckverbinders der Figur 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
    Figur 5
    die Außenleiterbaugruppe der Figur 2 in einer Draufsicht auf die zweite Schnittstelle;
    Figur 6
    einen Querschnitt durch eine elektrische Baugruppe mit metallisierten Durchkontaktierungen zur Aufnahme von Einpressstiften und gefederten Kontaktelementen während der Montage des elektrischen Steckverbinders auf der elektrischen Baugruppe;
    Figur 7
    einen Querschnitt gemäß Figur 6 nach der Montage des elektrischen Steckverbinders auf der elektrischen Baugruppe;
    Figur 8
    eine perspektivische Ausschnittsvergrößerung zweier gefederter Kontaktelemente und eines dazwischen angeordneten Einpressstifts der Außenleiterbaugruppe des Steckverbinders der Figur 1 ;
    Figur 9
    einen Ausschnitt der zweiten Schnittstelle des Steckverbinders der Figur 1 in einer Seitenansicht; und
    Figur 10
    einen Ausschnitt der zweiten Schnittstelle des Steckverbinders der Figur 1 in einer Rückansicht.
  • Figur 1 zeigt eine elektrische Verbindungsanordnung 1, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder 2 und eine elektrische Baugruppe 3. Der elektrische Steckverbinder ist in den Ausführungsbeispielen als Leiterplattensteckverbinder 2 und die elektrische Baugruppe als elektrische Leiterplatte 3 ausgebildet. Dies ist allerdings nicht einschränkend zu verstehen. Grundsätzlich können im Rahmen der Erfindung ein beliebiger elektrischer Steckverbinder und eine beliebige elektrische Baugruppe vorgesehen sein. Der elektrische Steckverbinder 2 ist in den Ausführungsbeispielen als gewinkelter Steckverbinder 2 ausgebildet, kann grundsätzlich allerdings auch als nicht-winkliger bzw. gerader Steckverbinder ausgebildet sein.
  • Der elektrische Steckverbinder 2 weist eine elektrisch isolierende Gehäusebaugruppe 4 mit einer mechanischen Schnittstelle 5 zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders 2 mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder (nicht dargestellt) auf. Die Gehäusebaugruppe 4 ist einstückig aus einem Kunststoff ausgebildet.
  • Der elektrische Steckverbinder 2 weist außerdem eine formschlüssig in der Gehäusebaugruppe 4 aufgenommene Außenleiterbaugruppe 6 auf. Zur vollständigen Darstellung ist die Außenleiterbaugruppe 6 in Figur 2 in einer Einzeldarstellung gezeigt.
  • Die Befestigung zwischen der Außenleiterbaugruppe 6 und der Gehäusebaugruppe 4 kann grundsätzlich beliebig sein. Im Ausführungsbeispiel weist die Außenleiterbaugruppe 6 zwei umbiegbare Befestigungslaschen 7 auf. In ihrem (nicht dargestellten) Grundzustand vermögen die Befestigungslaschen 7 eine Montagebewegung zur Montage der Gehäusebaugruppe 4 auf der Außenleiterbaugruppe 6 entlang der Längsachse L der Gehäusebaugruppe 4 freizugeben. In dem dargestellten umgebogenen Befestigungszustand hingegen vermögen die Befestigungslaschen 7 die Gehäusebaugruppe 4 auf der Außenleiterbaugruppe 6 formschlüssig zu blockieren. Hierzu weist die Gehäusebaugruppe 4 einen Befestigungssteg 8 auf (vgl. Figur 1), hinter dessen Befestigungskante die Befestigungslaschen 7 eingreifen.
  • Die Außenleiterbaugruppe 6 weist eine erste Schnittstelle 9 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters des korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders auf. Die Außenleiterbaugruppe 6 weist außerdem eine zweite Schnittstelle 10 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung metallisierter Ausnehmungen 11 (vgl. Figuren 1, 6 und 7) der elektrischen Baugruppe bzw. der Leiterplatte 3 auf. Zur Kontaktierung der Leiterplatte 3 weist die zweite Schnittstelle 10 eine Mehrzahl Kontaktelemente 12, 13 auf.
  • Der elektrische Steckverbinder 2 weist vorzugsweise wenigstens ein Innenleiterkontaktelement 14 auf. Im Ausführungsbeispiel weist der elektrische Steckverbinder 2 genau zwei Innenleiterkontaktelemente 14 auf, die in Figur 4 separat dargestellt sind. Die Innenleiterkontaktelemente 14 erstrecken sich ausgehend von einem innerhalb der ersten Schnittstelle 9 angeordneten ersten Ende 15 bis zu einem innerhalb der zweiten Schnittstelle 10 angeordneten zweiten Ende 16 durch die Außenleiterbaugruppe 6 (vgl. insbesondere strichlinierte Darstellung in Figur 5). An seinem ersten Ende 15 ist das Innenleiterkontaktelement 14 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines korrespondierenden Innenleiters des elektrischen Gegensteckverbinders ausgebildet. An seinem zweiten Ende 16 ist das Innenleiterkontaktelement 14 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines korrespondierenden Leiters / Innenleiters der elektrischen Baugruppe bzw. der elektrischen Leiterplatte 3 ausgebildet (beispielsweise einer Leiterbahn oder einer Durchkontaktierung).
  • Der elektrische Steckverbinder 2 kann außerdem auch noch weitere Steckverbinderkomponenten aufweisen. Der elektrische Steckverbinder 2 des Ausführungsbeispiels weist ein innerhalb der Außenleiterbaugruppe 6 aufgenommenes Isolierteil 17 auf, in dem die Innenleiterkontaktelemente 14 einzeln geführt sind. Das Isolierteil 17 ist beispielhaft in Figur 3 in einer Einzeldarstellung gezeigt. Durch das Isolierteil 17 können die Innenleiterkontaktelemente 14 in dem elektrischen Steckverbinder 2 ausreichend fixiert und elektrisch von der Außenleiterbaugruppe 6 isoliert sein.
  • Die Außenleiterbaugruppe 6 kann einerseits dazu dienen, die Innenleiterkontaktelemente 14 elektromagnetisch abzuschirmen. Die Außenleiterbaugruppe 6 kann außerdem die Funktion eines elektrischen Außenleiters zur Übertragung eines elektrischen Referenzsignals im Rahmen der Signalübertragung übernehmen.
  • Zur Kontaktierung der elektrischen Baugruppe bzw. der Leiterplatte 3 ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente 12, 13 in zwei Gruppen unterteilt sind. Eine erste Gruppe der Kontaktelemente ist als Einpressstifte 12 zur Übermaßpassung in den metallisierten Ausnehmungen 11 der elektrischen Baugruppe bzw. Leiterplatte 3 ausgebildet. Eine zweite Gruppe der Kontaktelemente ist als gefederte Kontaktelemente 13 zum Einpressen in die metallisierten Ausnehmungen 11 der elektrischen Baugruppe bzw. Leiterplatte 3 ausgebildet. Die Einpressstifte 12 können insbesondere entlang eines Abschnitts ihrer Längsachse LE eine elastische Verformungszone aufweisen, die vorzugsweise durch eine zentrale Materialausnehmung 18 in der Art eines Schlitzes bzw. Nadelöhrs gebildet ist, wie dargestellt.
  • In den Figuren 6 und 7 werden die unterschiedlichen Einpressvorgänge der Einpressstifte 12 und der gefederten Kontaktelemente 13 in den metallisierten Ausnehmungen 11 visualisiert. Wohingegen das Einpressen der Einpressstifte 12 zu einer Kaltverschweißung bzw. stoffschlüssigen, gasdichten Verbindung führt, erfolgt die Befestigung der gefederten Kontaktelemente 13 in den metallisierten Ausnehmungen 11 durch elastische Vorspannung der gefederten Kontaktelemente 13.
  • Dadurch, dass nunmehr ergänzend zu den Einpressstiften 12 auch gefederte Kontaktelemente 13 verwendet werden, kann schließlich eine engere Anordnung von Kontaktelementen 12, 13 bei gleichbleibender oder sogar verringerter Einpresskraft erfolgen. Eine Beschädigung der elektrischen Baugruppe bzw. der elektrischen Leiterplatte 3 durch das Einpressen kann dadurch vermieden werden. Gleichwohl ist es möglich, die Abschirmung im Bereich der zweiten Schnittstelle 10 durch die engere Anordnung der Kontaktelemente 12, 13 zu verbessern.
  • Die Innenleiterkontaktelemente 14 können an ihrem zweiten Ende 16, ähnlich wie die Einpressstifte 12, einen Verformungsbereich 19 aufweisen. Auf diese Weise können auch die Innenleiterkontaktelemente 14 in die elektrische Baugruppe bzw. in die elektrische Leiterplatte 3 eingepresst werden. Grundsätzlich kann allerdings eine beliebige Befestigungstechnik zwischen den Innenleiterkontaktelementen 14 und der elektrischen Baugruppe bzw. der Leiterplatte 3 vorgesehen sein, beispielsweise auch eine Löttechnik.
  • Figur 5 zeigt beispielhaft eine Ansicht von unten auf die Außenleiterbaugruppe 6. Es ist erkennbar, dass die zweite Schnittstelle 10 an einem der elektrischen Baugruppe bzw. Leiterplatte 3 stirnseitig zugewandten Endabschnitt einer hülsenförmig umlaufende Wandung 20 der Außenleiterbaugruppe 6 ausgebildet ist, ausgehend von der sich die Kontaktelemente 12, 13 in Richtung auf die elektrische Baugruppe bzw. Leiterplatte 3 erstrecken. Die Kontaktelemente 12, 13 sind dabei entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung 20 verteilt angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind die Kontaktelemente 12, 13 achsensymmetrisch und bereichsweise äquidistant verteilt angeordnet. Aufgrund der vorgeschlagenen Verwendung von Einpressstiften 12 und gefederten Kontaktelementen 13 kann der maximale Mitte-Mitte-Abstand D (vgl. Figur 5) zwischen den entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung 20 der zweiten Schnittstelle 10 unmittelbar benachbarten Kontaktelementen 12, 13 kleiner sein als bei ausschließlicher Verwendung von Einpressstiften 12. Vorzugsweise kann der Mitte-Mitte-Abstand 20 einem Viertel der Wellenlänge der zur Signalübertragung mit dem elektrischen Steckverbinder 2 vorgesehenen Signalfrequenz entsprechen.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die metallisierten Ausnehmungen als Durchkontaktierungen 11 in der elektrischen Leiterplatte 3 ausgebildet (vgl. insbesondere die Figuren 6 und 7). Die metallisierten Ausnehmungen können allerdings auch als Sacklochbohrungen bzw. Mulden ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist der Innendurchmesser aller zur Kontaktierung mit der Außenleiterbaugruppe 6 vorgesehenen metallisierten Ausnehmungen 11 identisch, um die Herstellung der elektrischen Baugruppe bzw. der elektrischen Leiterplatte 3 zu vereinfachen.
  • In Figur 8 ist ein Ausschnitt der zweiten Schnittstelle 10 der Außenleiterbaugruppe 6 vergrößert dargestellt. Figur 9 zeigt außerdem eine Seitenansicht und Figur 10 eine Rückansicht des elektrischen Steckverbinders 2 im Bereich der zweiten Schnittstelle 10 der Außenleiterbaugruppe 6. Die Außenleiterbaugruppe 6 ist vorzugsweise einteilig, besonders bevorzugt aus einem Stanzbiegeteil, ausgebildet. Als besonders vorteilhaftes Material zur Ausbildung der Außenleiterbaugruppe 6 hat sich dabei Aluminiumbronze herausgestellt.
  • Die Einpressstifte 12, gefederten Kontaktelemente 13 und/oder metallisierten Ausnehmungen 11 weisen vorzugsweise einen runden oder - wie im Ausführungsbeispiel der Fall - rechteckigen Querschnitt (optional mit abgerundeten Ecken) auf.
  • Für ein erleichtertes Einführen kann vorgesehen sein, dass die Einpressstifte 12 länger ausgebildet sind als die gefederten Kontaktelemente 13. Die Einpressstifte 12 können außerdem an ihren freien Enden einen Einführabschnitt mit verringertem Querschnitt aufweisen, der im Bereich der Verformungszone erweitert wird (vgl. insbesondere Figur 8).
  • Die Einpressstifte 12 sind vorzugsweise koplanar mit der umlaufenden Wandung 20 der Außenleiterbaugruppe 6 ausgebildet und erstrecken sich geradlinig in Richtung auf die elektrische Baugruppe bzw. Leiterplatte 3. Die gefederten Kontaktelemente 13 sind vorzugsweise angewinkelt und verlaufen nicht koplanar mit der umlaufenden Wandung 20 (vgl. insbesondere die Figuren 9 und 10). Auch alternative Ausgestaltungen der gefederten Kontaktelemente 13 und/oder Einpressstifte 12 können allerdings vorgesehen sein.

Claims (15)

  1. Außenleiterbaugruppe (6) für einen elektrischen Steckverbinder (2), aufweisend eine erste Schnittstelle (9) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters eines korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders und eine zweite Schnittstelle (10) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung metallisierter Ausnehmungen (11) einer elektrischen Baugruppe (3), wobei die zweite Schnittstelle (10) für die Kontaktierung der elektrischen Baugruppe (3) eine Mehrzahl Kontaktelemente (12, 13) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine erste Gruppe der Kontaktelemente als Einpressstifte (12) zur Übermaßpassung in den metallisierten Ausnehmungen (11) der elektrischen Baugruppe (3), und eine zweite Gruppe der Kontaktelemente als gefederte Kontaktelemente (13) zum Einfügen in die metallisierten Ausnehmungen (11) der elektrischen Baugruppe (3) ausgebildet ist.
  2. Außenleiterbaugruppe (6) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einpressstifte (12) zumindest entlang eines Abschnitts ihrer Längsachse (LE) eine elastische Verformungszone aufweisen, die vorzugsweise durch eine zentrale Materialausnehmung (18) gebildet ist.
  3. Außenleiterbaugruppe (6) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Schnittstelle (10) an einem der elektrischen Baugruppe (3) stirnseitig zugewandten Endabschnitt einer hülsenförmig umlaufenden Wandung (20) der Außenleiterbaugruppe (6) ausgebildet ist, ausgehend von der sich die Kontaktelemente (12, 13) in Richtung auf die elektrische Baugruppe (3) erstrecken.
  4. Außenleiterbaugruppe (6) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktelemente (12, 13) entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung (20) verteilt angeordnet sind, vorzugsweise symmetrisch und/oder äquidistant verteilt angeordnet sind.
  5. Außenleiterbaugruppe (6) nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest eines der gefederten Kontaktelemente (13) entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung (20) zwischen zwei Einpressstiften (12) angeordnet ist.
  6. Außenleiterbaugruppe (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenleiterbaugruppe (6) einteilig, vorzugsweise aus einem Stanzbiegeteil, ausgebildet ist.
  7. Außenleiterbaugruppe (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenleiterbaugruppe (6) aus Aluminiumbronze ausgebildet ist.
  8. Elektrischer Steckverbinder (2) aufweisend eine Außenleiterbaugruppe (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 8,
    gekennzeichnet durch
    eine elektrisch isolierende Gehäusebaugruppe (4) mit einer mechanischen Schnittstelle (5) zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders (2) mit dem korrespondierenden Gegensteckverbinder, wobei die Außenleiterbaugruppe (6) formschlüssig in der Gehäusebaugruppe (4) aufgenommen ist.
  10. Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 8 oder 9,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens ein Innenleiterkontaktelement (14), das sich ausgehend von einem innerhalb der ersten Schnittstelle (9) angeordneten ersten Ende (15) bis zu einem innerhalb der zweiten Schnittstelle (10) angeordneten zweiten Ende (16) durch die Außenleiterbaugruppe (6) erstreckt, wobei das Innenleiterkontaktelement (14) an seinem ersten Ende (15) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines korrespondierenden Innenleiters des elektrischen Gegensteckverbinders und an seinem zweiten Ende (16) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines korrespondierenden Innenleiters der elektrischen Baugruppe (3) ausgebildet ist.
  11. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der maximale Mitte-Mitte-Abstand (D) zwischen entlang des Umfangs der hülsenförmig umlaufenden Wandung (20) der zweiten Schnittstelle (10) unmittelbar benachbarten Kontaktelementen (12, 13) einem Viertel der Wellenlänge der zur Signalübertragung mit dem elektrischen Steckverbinder (2) vorgesehenen Signalfrequenz entspricht.
  12. Elektrische Verbindungsanordnung (1), aufweisend einen elektrischen Steckverbinder (2) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 und eine elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte (3), mit metallisierten Ausnehmungen (11) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung mit der zweiten Schnittstelle (10) der Außenleiterbaugruppe (6) des elektrischen Steckverbinders (2).
  13. Elektrische Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die metallisierten Ausnehmungen als Durchkontaktierungen (11) und/oder Sacklochbohrungen in der elektrischen Baugruppe, insbesondere in der elektrischen Leiterplatte (3), ausgebildet sind.
  14. Elektrische Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die gefederten Kontaktelemente (13) ausgebildet sind, um die metallisierten Ausnehmungen (11) unter mechanischer Vorspannung radial an deren Innenfläche zu kontaktieren, wenn die gefederten Kontaktelemente (13) in die metallisierten Ausnehmungen (11) eingefügt sind.
  15. Elektrische Verbindungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Außendurchmesser der gefederten Kontaktelemente (13) kleiner ist als der Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen (11).
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