NL9202301A - Connector met verbeterde afscherming. - Google Patents

Description

Connector met verbeterde afscherming.

i De uitvinding heeft betrekking op een connector, omvattende een lichaam van elektrisch isolerend materiaal met daarin aangebrachte kolommen contactopeningen voor het opnemen van contactorganen, waarbij in het lichaam afschermelementen van elektrisch geleidend plaatmateriaal zijn aangebracht, welke afschermelementen zich in wezen langs de contactope-) ningen en in hoofdzaak evenwijdig aan de kolommen contactopeningen uitstrekken, teneinde een elektromagnetische afscherming dwars op de kolommen contactorganen te verschaffen. Een dergelijke connector is uit de praktijk bekend.

Bekende connectoren van deze soort worden bijvoorbeeld gebruikt j voor het met een plaat met gedrukte bedrading verbinden van een groot aantal signaaldraden. Hiertoe is de connector voorzien van een aantal kolommen contactopeningen met daarin aangebrachte contactorganen, waarbij in elke aldus gevormde kolom contactorganen bijvoorbeeld twee signaalver-; bindingen en één aardverbinding tot stand worden gebracht. Voor sommige ) toepassingen kan het echter voordelig zijn om kolommen van vijf of meer contactopeningen met daarin aangebrachte contactorganen te vormen. Aangezien het voor bijvoorbeeld het vormen van verbindingen met een plaat met gedrukte bedrading de voorkeur verdient om hiervoor een zo gering mogelijk aantal connectoren te gebruiken, zullen in één connector vaak vele, j bijvoorbeeld enkele tientallen, signaalaansluitingen worden gemaakt. Met de toenemende miniaturisatie neemt enerzijds het aantal op een connector aan te sluiten signaaldraden toe, terwijl anderzijds de afmetingen van de connector zelf niet mogen toenemen en bij voorkeur zelfs moeten afnemen. Hierdoor ontstaat een toenemend aantal signaal- en aardverbindingen in de D beperkte ruimte van de connector. Mede bij hoogfrequente toepassingen ontstaat hier het gevaar voor overspraak door onderlinge elektromagnetische beïnvloeding van de signaalverbindingen.

Teneinde deze ongewenste onderlinge beïnvloeding te minimaliseren zijn in de praktijk connectoren bekend, waarin plaatvormige elektrisch 5 geleidende afschermelementen zijn opgenomen. Deze afschermelementen zijn daarbij steeds parallel aan een kolom contactorganen aangebracht teneinde deze kolom van de daarnaast gelegen kolom af te schermen. Op deze wijze kan een tamelijk goede afscherming van een kolom contactorganen ten opzichte van daarnaast gelegen kolommen worden bereikt. Het is echter ge-0 bleken dat met name bij kleine onderlinge afstanden van de contactorga- nen, in het bijzonder bij hoge signaalfrequenties (datasnelheden), ook binnen een kolom ongewenste onderlinge beïnvloedingen van de contactorganen kunnen optreden. Hoewel binnen een kolom een zekere mate van afscherming kan worden bereikt door steeds tussen twee signaal-contactorganen een aarde-contactorgaan op te nemen, zoals onder verwijzing naar de figuren 7 en 8 nog nader zal worden toegelicht, wordt hierdoor echter enerzijds het aantal benodigde contactorganen nodeloos vergroot, waarbij ook de afmetingen van de connector noodzakelijkerwijs toenemen, terwijl anderzijds aan het aansluitschema van de connector ernstige beperkingen worden opgelegd.

De uitvinding beoogt de bovenstaande nadelen op te heffen en een connector te verschaffen, waarin de onderlinge beïnvloeding van signaal-verbindingen in wezen wordt geëlimineerd zonder aanvullende aardverbin-dingen aan te brengen en zonder het aantal componenten van de connector te vergroten. De uitvinding beoogt verder een goedkoop te vervaardigen connector te verschaffen waarmee, ook bij hoge signaalfrequenties, een groot aantal verbindingen in een relatief kleine ruimte op een betrouwbare wijze kan worden gerealiseerd. De connector volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk, dat de afschermelementen zich tevens in wezen dwars op de kolommen contactopeningen uitstrekken, teneinde een elektromagnetische afscherming in de langsrichting van de kolommen te verschaffen.

Doordat de afschermelementen in de connector volgens de uitvinding zich tevens in wezen dwars op de kolommen contactorganen uitstrekken, kunnen zowel in eikaars verlengde liggende kolommen contactorganen als de contactorganen binnen een enkele kolom ten opzichte van elkaar worden afgeschermd. Hierbij is het niet nodig om aanvullende afschermelementen te verschaffen, aangezien de driedimensionale afschermelementen volgens de uitvinding, evenals de bekende tweedimensionale afschermelementen, uit één stuk kunnen worden gevormd, bijvoorbeeld door het op een geschikte wijze verbuigen van een stuk plaatmateriaal.

Afhankelijk van de toepassing zal een geschikte vorm van de afschermelementen worden gekozen. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de afschermelementen zodanig uitgevoerd, dat het ten minste ene afschermelement van een kolom de contactopeningen van die kolom aan ten minste drie zijden omgeeft, waarbij de afschermelementen zodanig in het lichaam zijn aangebracht, dat de afscherming aan de vierde zijde door het afschermelement van een belendende kolom wordt verschaft. Bij voorkeur zijn hierbij de afschermelementen, in de langsrichting van de contactopeningen gezien, bij benadering S-vormig. Hierdoor is het mogelijk dat het afschermelement zich tussen twee contactorganen van de ene zijde naar de andere zijde van de kolom contactorganen uitstrekt en zo een afscherming van de contactorganen onderling verzorgt. Indien meerdere, naast elkaar gelegen kolommen contactorganen van een S-vormig afschermelement zijn voorzien, zullen deze afschermelementen ook de kolommen goed van elkaar afschermen. Bovendien heeft de S-vorm (en het spiegelbeeld daarvan) het voordeel dat deze door een gering aantal vervormingen uit een vlakke plaat kan worden vervaardigd.

Het zal duidelijk zijn dat ook andere vormen van de afschermelementen kunnen worden toegepast. Zo kan een L-vormig afschermelement van voordeel zijn indien slechts een gedeelte van een kolom ten opzichte van een ander gedeelte daarvan of twee in eikaars verlengde liggende kolommen ten opzichte van elkaar moeten worden afgeschermd. De L-vorm is eenvoudiger te vervaardigen dan de S-vorm en vergt minder materiaal. Daarentegen maakt de S- of meandervorm een onderlinge afscherming van een groot aantal contactorganen mogelijk.

Voor een effectieve afscherming verdient het de voorkeur de afschermelementen met aarde te verbinden. Hiertoe is bij de bekende connector op elk afschermelement door bijvoorbeeld puntlassen een contactorgaan voor het contacteren van een aardverbinding (contactpen) aangebracht. Dit heeft echter het nadeel dat voor het aanbrengen van het contactorgaan een extra bewerkingsstap nodig is. Teneinde een eenvoudige en economische opbouw te verkrijgen is de connector volgens de onderhavige uitvinding derhalve bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat een afschermelement voor het contacteren van een aardverbinding is voorzien van een uit één geheel met het afschermelement verbonden contactveer. Dankzij het feit dat de afschermelementen zich volgens de uitvinding tevens dwars op de kolommen contactorganen uitstrekken, kan de oriëntatie van de contactveer ten opzichte van een te contacteren aardverbinding (contactpen) vrij worden gekozen d.w.z. evenwijdig aan of dwars op de kolom contactorganen.

De uitvinding zal in het onderstaande aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een zij-aanzicht in gedeeltelijke doorsnede van een connectorsamenstel volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een achter-aanzicht van de vrouwelijke connector van figuur 1.

Figuur 3 toont een plano van een afschermelement volgens de uitvinding.

Figuur 4 toont een afschermelement volgens de uitvinding in perspectief.

Figuur 5 toont de mannelijke connector van figuur 1 in vooraanzicht .

Figuur 6 toont verdere uitvoeringsvormen van het afschermelement volgens de uitvinding.

Figuur 7 toont schematisch een connector volgens de stand van de techniek.

Figuur 8 toont schematisch een verdere connector volgens de stand van de techniek.

Figuur 1 toont bij wijze van voorbeeld een connectorsamenstel volgens de uitvinding voor toepassing bij een plaat met gedrukte bedrading. Het connectorsamenstel omvat een vrouwelijke connector 1 en een mannelijke connector 2. De vrouwelijke connector 1 omvat een lichaam 3 met, in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, doorlopende contactopeningen 5 en 7, waarbij de contactopeningen 5 voor het vormen van signaalverbindingen dienen en de contactopening 7 voor het vormen van een aardverbinding dient.

In de contactopeningen 5 van de vrouwelijke connector 1 zijn vrouwelijke contactorganen 9 opgenomen, waarvan ten behoeve van de duidelijkheid van de tekening slechts één is weergegeven. In de contactopening 7 zijn contactorganen voor het vormen van een aardverbinding aangebracht, welke verdere contactorganen in het onderstaande nader zullen worden toegelicht. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld omvat een kolom contactopeningen vijf contactopeningen, namelijk vier contactopeningen 5 en één contactopening 7, waarbij de kolom contactorganen vier signaal-con-tactorganen in de openingen 5 en één aarde-contactorgaan in de opening 7 omvat. Het zal echter duidelijk zijn dat ook andere configuraties kunnen worden toegepast, bijvoorbeeld kolommen met drie, zes of meer contactorganen.

In het lichaam 3 van de vrouwelijke connector 1 zijn verder een eerste afschermelement 11 en een tweede afschermelement 13 aangebracht. Teneinde een optimale afscherming van de contactorganen ten opzichte van elkaar en ten opzichte van buiten de connector gelegen componenten te bewerkstelligen, strekken de afschermelementen 11 en 13 zich over vrijwel de gehele lengte van het lichaam 3 uit. Zoals aan de hand van figuur 2 nog nader zal worden toegelicht strekken deze afschermelementen 11 en 13 zich daarbij zowel in het vlak van de tekening als dwars op het vlak van de tekening uit. In het vlak van de tekening omvatten de afschermelementen 11 en 13 respectievelijk afschermstroken 15 en 17, die respectievelijk eindigen in aarde-aansluitlippen 19 en 21. De afschermstroken 15 en 17 lopen evenwijdig aan, ten behoeve van de duidelijkheid van de tekening slechts gedeeltelijk weergegeven, signaal-aansluitlippen 23, die met de contactorganen 9 zijn verbonden. Hoewel in de weergegeven uitvoeringsvorm geen onderlinge verticale afscherming van die gedeelten van de aansluit-lippen 23 is verschaft, die buiten het lichaam 3 liggen, zorgt de aanwezigheid van lucht in plaats van kunststof tussen de signaalaansluitingen in de meeste gevallen voor een voldoende mate van isolatie, zodat nagenoeg geen onderlinge beïnvloeding van de signaalverbindingen optreedt.

Met voordeel kan derhalve een (in de tekening) verticale afscherming achterwege blijven.

De vrouwelijke connector 1 is verder voorzien van een positioneer-orgaan 25 voor het positioneren van het lichaam 3 in het lichaam 4 van de mannelijke connector 2, en van een (slechts gedeeltelijk getoonde) beves-tigingspen 27 voor het op een plaat met gedrukte bedrading (niet getoond) bevestigen van de vrouwelijke connector 1.

Het lichaam 4 van de mannelijke connector 2 is voorzien van, elektrische ten opzichte van elkaar geïsoleerde, signaal-contactpennen 6 en een aarde-contactpen 8. Tussen deze contactpennen en elektrische ten opzichte daarvan geïsoleerd zijn een eerste afschermeleraent 10 en een tweede afschermelement 12 aangebracht die, zoals aan de hand van figuur 5 nader zal worden toegelicht, zich evenals de afschermelementen 11 en 13 zowel in het vlak van de tekening als dwars daarop uitstrekken. Voor het contacteren van de aarde-contactpen 8 zijn de eerste afscherming 10 ei de tweede afscherming 12 van de mannelijke connector 2 respectievelijk voorzien van contactlippen 14 en 16. Hierbij zijn het lichaam 4 en de con-tactlippen 14 en 16 zodanig uitgevoerd, dat de contactpennen 8 stevig tussen de contactlippen 14 en 16 zit ingeklemd, zodat een goed elektrisch contact daartussen is verzekerd. Door dit elektrische contact worden de afschermingen 10 en 12 met elkaar en via de contactpennen 8 met aarde verbonden. De contactlippen 14 en 16 vormen één geheel met respectievelijk het afschermelement 10 en het afschermelement 12, waardoor een zeer eenvoudige en doeltreffende constructie wordt verkregen.

Evenzo zijn het eerste afschermelement 11 en het tweede afschermelement 13 van de vrouwelijke connector 1 respectievelijk voorzien van een contactlip 29 en een contactlip 31 voor het contacteren van de aarde-contactpen 8. Zoals aan de hand van de figuren 3 en 4 nader zal worden toegelicht vormen de contactlippen 29 en 31 één geheel met respectievelijk de afschermelementen 11 en 13. De contactlippen 29 en 31 vormen een verder, in de contactopening 7 aangebracht, aarde-contactorgaan. Aangezien het mogelijk moet zijn de mannelijke en vrouwelijke connectoren uiteen te nemen, oefenen de contactlippen 29 en 31, vergeleken met de contactlippen 14 en 16, een relatief lichte contactdruk uit. Teneinde met een relatief lichte contactdruk een goed elektrisch contact te verzekeren, zijn de contactlippen 29 en 31 in de nabijheid van hun uiteinden licht gekromd uitgevoerd.

In figuur 2 is de vrouwelijke connector 1 van figuur 1 in achteraanzicht en in gedeeltelijke doorsnede weergegeven. De weergegeven uitvoeringsvorm van de connector volgens de uitvinding omvat zes kolommen contactopeningen 5 en 7. Bij elke kolom contactopeningen is steeds een afschermelement 11 respectievelijk 13 aangebracht dat de contactopeningen 5 althans gedeeltelijk omsluit. Deze afschermelementen hebben in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld een vorm die ongeveer overeenkomt met het cijfer 2 of het spiegelbeeld van de letter .S. Door deze vorm wordt elke contactopening 5 aan ten minste drie zijden omgeven en derhalve afgeschermd, terwijl het afschermelement van een belendende kolom contactopeningen een afscherming aan een vierde zijde verschaft. Tevens zijn de contactopeningen 5 door de, in de tekening horizontale en onderste gedeelten van de afschermelementen 11 en de horizontale en bovenste gedeelten van de afschermelementen 13, afgeschermd van de contactopeningen 7. Hierdoor wordt met een relatief zeer gering aantal onderdelen een zeer effectieve onderlinge afscherming van de contactopeningen en de daarin opgenomen contactorganen bereikt. In aanvulling op de, onder verwijzing naar figuur 1, eerder beschreven delen toont figuur 2 richtorganen 35, die het richten en centreren van de vrouwelijke connector 1 op een, van centreeropeningen voorziene, plaat met gedrukte bedrading (niet getoond) vergemakkeli j ken.

Figuur 3 toont een plano van een afschermelement 11, waarbij de vouwlijnen waarover de plano gevouwen moet worden om de in de figuren 1 en 2 weergegeven vorm te bereiken, door stippellijnen zijn weergegeven.

De afschermstroken 15, die voorzien zijn van aansluitlippen 19, vormen evenals de contactlip 29 één geheel met het afschermelement 11. Teneinde een omvouwen van de contactlip 29 te vergemakkelijken en de kans op inscheuren van het plaatmateriaal te verminderen, is in het afschermelement 11 bij voorkeur een inkeping 33 aangebracht. Het zal duidelijk zijn dat het afschermelement 13 een overeenkomstige vorm heeft, waarbij echter de afmetingen van de afschermstroken 17 kleiner zijn dan van de afschermstroken 15 van het afschermelement 11, en de contactveer 31 op een andere plaats is aangebracht. De afschermelementen 10 en 12 kunnen op overeenkomstige wijze uit vlak plaatmateriaal worden gevormd.

In figuur 4 is het afschermelement 11 van figuur 3 in gevouwen i toestand in perspectief weergegeven. Ook uit figuur 4 kan duidelijk wor- den opgemaakt dat de contactlip 29 één geheel vormt met het afschermele-ment 11, waardoor het op het afschermelement 11 bevestigen van een afzonderlijk aanvullend contactorgaan voor het contacteren van een aardver-binding, zoals een contactpen 8, wordt vermeden.

Figuur 5 toont de mannelijke connector 2 van figuur 1 in vooraanzicht, waarbij de contactpennen 6 en 8 in doorsnede zijn weergegeven. Het lichaam 4 is voorzien van contactopeningen 18 en 20, waarin respectievelijk de contactpennen 6 en 8 zijn opgenomen. De afschermelementen 10 en 12 hebben in de weergegeven uitvoeringsvorm een vorm die ongeveer overeenkomt met het cijfer 2 of het spiegelbeeld van de letter S. Door deze vorm wordt voor alle contactopeningen een goede onderlinge afscherming verkregen met een minimale hoeveelheid componenten, terwijl de mechanische sterkte van het lichaam 4 niet wordt aangetast. Het samenstel van het lichaam 4 (respectievelijk 3) en de afschermelementen 10 en 12 (respectievelijk 11 en 13) kan worden verkregen door ofwel in het lichaam groeven aan te brengen, waarin vervolgens de afschermelementen worden ingeschoven, of het lichaam door bijvoorbeeld spuitgieten direct om de afschermelementen te vormen. Zoals ook uit figuur 1 blijkt vormen de contactlippen 14 en 16 één geheel met respectievelijk de afschermelementen 10 en 12.

In figuur 6 zijn schematisch enige andere mogelijke vormen van de afschermelementen 10, 11, 12 en 13 weergegeven. Aan de hand van het afschermelement 10 is in figuur 6a getoond hoe met een enkel afschermelement 10 een afscherming van de contactpennen 6 van twee kolommen kan worden bereikt. De contactveer 14 contacteert hierbij de aarde-contactpen 8 in de contactopening 20 aan de bovenzijde. In figuur 6b is een uitvoeringsvorm getoond, waarin de in de contactopening 20 aangebrachte contactpen 8 aan de zijkant wordt gecontacteerd, in figuur 6c wordt de aarde-contactpen 8 eveneens aan de zijkant gecontacteerd. Bij deze uitvoeringsvorm is wel een afscherming van de contactpennen 6 onderling maar niet van de onderste contactopening ten opzichte van de contactpennen 8 verschaft. Aangezien de contactpen 8 een aardpen is, is dit geen bezwaar. In figuur 6d is getoond hoe met een meer ronde vorm een effectieve afscherming kan worden verkregen, terwijl tevens een gunstige waarde van de impedantie wordt bereikt. Het zal duidelijk zijn dat andere uitvoeringsvormen van de afschermelementen en van de connectoren mogelijk zijn zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. Zo kan de uitvinding ook worden toegepast in connectoren die niet zijn ingericht voor montage op een plaat met gedrukte bedrading. Ook kunnen de afschermelementen, die in de weergegeven uitvoeringsvormen in hoofdzaak verticaal zijn opge- steld, zich in hoofdzaak horizontaal in plaats van verticaal uitstrekken. Steeds zal met de afschermelementen volgens de uitvinding op eenvoudige wijze een effectieve afscherming worden verkregen.

Figuur 7 toont een configuratie van een connector volgens de stand van de techniek, waarin binnen een kolom twee signaalverbindingen (sig-naalpennen) 6 steeds gescheiden worden door een aardverbinding (aardpen) 8. De kolommen worden ten opzichte van elkaar afgeschermd door tweedimensionale, d.w.z. vlakke afschermelementen 10', die uitsluitend een afscherming in de (in de tekening) horizontale richting verschaffen. Deze bekende configuratie heeft evenveel signaalverbindingen als de in figuur 5 getoonde connector volgens de uitvinding, maar heeft daar een groter aantal contactpennen respectievelijk contactorganen voor nodig (42 in plaats van 30), waardoor ook de afmetingen van de connector zelf toenemen.

Figuur 8 toont tenslotte een alternatieve configuratie van een connector volgens de stand van de techniek, waarin eveneens binnen een kolom de signaalverbindingen 6 steeds gescheiden worden door een aardverbinding 8. In de configuratie van figuur 8 is ook binnen de rijen een afwisseling van de signaalverbindingen 6 en aardverbindingen 8 aangebracht, waardoor de afschermelementen 1 θ' kunnen vervallen. Zoals uit de tekening blijkt, heeft de connector volgens figuur 8 echter evenveel contactpennen respectievelijk aansluitorganen als de connector volgens figuur 7, d.w.z. aanzienlijk meer dan de connector volgens de onderhavige uitvinding, waardoor ook deze bekende connector relatief grote afmetingen bezit. Het zal derhalve duidelijk zijn dat de uitvinding met een minimaal aantal onderdelen een zeer compacte connector met uitstekende afscher-mingseigenschappen verschaft.

Claims (12)

1. Connector, omvattende een lichaam van elektrisch isolerend materiaal met daarin aangebrachte kolommen contactopeningen voor het opnemen van contactorganen, waarbij in het lichaam afschermelementen van elek- Λ trisch geleidend plaatmateriaal zijn aangebracht, welke afschermelementen zich in wezen langs de contactopeningen en in hoofdzaak evenwijdig aan de kolommen contactopeningen uitstrekken, teneinde een elektromagnetische afscherming dwars op de kolommen conctactorganen te verschaffen, met het kenmerk, dat de afschermelementen zich tevens in wezen dwars op de kolommen contactopeningen uitstrekken, teneinde een elektromagnetische afscherming in de langsrichting van de kolommen te verschaffen.

2. Connector volgens conclusie 1, waarin elk afschermelement uit één stuk plaatmateriaal is gevormd.

3. Connector volgens conclusie 1 of 2, waarbij de afschermelementen zodanig zijn uitgevoerd, dat het ten minste ene afschermelement van een kolom de contactopeningen van die kolom aan ten minste drie zijden omgeeft, waarbij de afschermelementen zodanig in het lichaam zijn aangebracht, dat de afscherming aan de vierde zijde door het afschermelement van een belendende kolom wordt verschaft.

4. Connector volgens conclusie 3, waarin de afschermelementen, in de langsrichting van de contactopeningen gezien, bij benadering S-vormig zijn.

5. Connector volgens één van de voorgaande conclusies, waarin een afschermelement voor het contacteren van een aardverbinding is voorzien van een één geheel met het afschermelement vormende contactveer.

6. Connector volgens conclusie 5, waarin de contactveer in de nabijheid van diens uiteinde is voorzien van een gekromd contactoppervlak.

7. Connector volgens één van de voorgaande conclusies, waarin in een kolom contactopeningen meerdere afschermelementen zijn aangebracht.

8. Connector volgens één van de voorgaande conclusies, waarin een kolom contactorganen twee signaalorganen, één aarde-orgaan en vervolgens twee signaalorganen omvat.

9. Mannelijke connector volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de contactorganen door in de contactopeningen ingeklemde contact-pennen worden gevormd.

10. Mannelijke connector volgens conclusie 9, waarin het lichaam is ingericht voor het daarin opnemen van een vrouwelijke connector.

11. Vrouwelijke connector volgens één van de conclusies 1 t/m 8, waarin een contactorgaan een stel voor het contacteren van een contactpen inge- richte contactveren omvat.

12. Plano van elektrisch geleidend plaatmateriaal voor het daaruit vormen van het ten minste ene afschermelement van een connector volgens één van de voorgaande conclusies.