WO2023025876A1 - Kontaktelement für ein steckverbinderteil - Google Patents

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WO2023025876A1
WO2023025876A1 PCT/EP2022/073651 EP2022073651W WO2023025876A1 WO 2023025876 A1 WO2023025876 A1 WO 2023025876A1 EP 2022073651 W EP2022073651 W EP 2022073651W WO 2023025876 A1 WO2023025876 A1 WO 2023025876A1
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WO
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contact
contact element
connector part
geometry
impedance matching
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/073651
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arndt Schafmeister
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6473—Impedance matching
    • H01R13/6474—Impedance matching by variation of conductive properties, e.g. by dimension variations
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    • H01R13/73—Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall

Definitions

  • the invention relates to a contact element for a connector part according to the preamble of claim 1, a connector part with such a contact element and a connector system.
  • Such contact elements for a connector part for contacting a corresponding contact element of a mating connector part include a first end area for connection to a printed circuit board; a second end portion, the second end portion being opposite the first end portion and having at least one contact tab; and a transition region disposed between the first end region and the second end region.
  • Connector parts usually include a large number of such contact elements, each for contacting a corresponding contact element of a mating connector part.
  • a connector part with hermaphroditic contact elements is described in WO 2019/201768 A1.
  • the connector part and the mating connector part form part of a signal transmission path.
  • the impedance within the signal transmission path should be as constant as possible over the entire path.
  • the plug connections can lead to an impedance mismatch, especially in the case of larger transmission distances.
  • Impedance adjustments are therefore usually carried out through the structural design of the respective contact elements.
  • DE 11 2013 006 540 T5 proposes changing the geometry of a tip of a contact or of barbs on the contact in order to improve the impedance.
  • US Pat. No. 7,510,445 B2 proposes that a certain width ratio of specific locations on a contact tab can lead to an improvement in impedance.
  • various areas of the contact element that already fulfill a specific function such as an area for connection to a printed circuit board, or the mating face of the contact element are changed geometrically.
  • Such changes in areas that already fulfill a different function can be implemented with difficulty and often also entail corresponding changes, such as changes to the plug faces on the corresponding contact elements of the mating connector part.
  • the object of the present invention is to specify an improved contact element for a connector part, in particular to specify a contact element that has a standardized structure and enables simple impedance matching.
  • the transition region of the contact element comprises a geometry for impedance matching, at least in sections.
  • the transition area is arranged between the first end area and the second end area, which is opposite the first end area.
  • a soldering area such as a connecting lug or soldering lug, for example, can be arranged on the first end area for connection to a printed circuit board.
  • the terminal lug can be connected to the printed circuit board and connected to an electrical conductor track on the printed circuit board.
  • the second end area has a contact lug, which can be designed, for example, as a contact pin or as a bent end of the contact element.
  • the contact lug can be plugged into engagement with a corresponding contact lug of a corresponding contact element.
  • the transition area can extend flatly along a direction of expansion and connect the first end area to the second end area.
  • the contact element can be manufactured as a bent stamped part from sheet metal.
  • the transition region of the contact element can be strip-shaped with an at least partially constant cross-section between the first end region and the second end region extend.
  • the geometry for impedance matching can be introduced into the constant cross-section of the transition region, which runs in sections.
  • the transition region of the contact element includes the geometry for impedance matching, at least in sections.
  • the geometry can be formed onto the transition area or introduced as a cross-sectional reduction, such as a recess or tapering in the material of the transition area.
  • the impedance can advantageously be adjusted by the geometric design of the transition region.
  • the transition area can be specifically designed.
  • the transition region can be designed to achieve a differential impedance of 100 ohms.
  • Such an optimization can also advantageously ensure the transmission with larger circuit board distances, since with larger circuit board distances the transition area usually has a high priority in the overall consideration.
  • standard elements can be arranged on the first end area and the second end area, for example as contact or soldering lugs, and only the geometry of the transition area can be changed for impedance matching.
  • the geometry for impedance matching is designed as a cross-sectional enlargement of the transition region.
  • the cross section can be enlarged at least in one area compared to the cross section in a remaining area of the transition area.
  • the increase in cross section can be carried out stepwise or continuously.
  • the thickness and length of the transition region is constant, with the increase in cross-section being achieved by increasing the width of the transition region.
  • the geometry for impedance matching is designed as a reduction in the cross section of the transition area.
  • the cross section can be reduced, ie tapered or reduced, at least in one region compared to the cross section in a remaining region of the transition region.
  • the reduction in cross section can be carried out stepwise or continuously.
  • the thickness and length of the transition region is constant, with the reduction in cross-section being achieved by reducing the width of the transition region.
  • the transition area can advantageously be used for impedance compensation.
  • a width-to-length ratio of the transition area is in a range from 1:1.5 to 1:2.5, in particular 1:2.
  • the transition area can be essentially rectangular and have a constant width between the first end area and the second end area.
  • the geometry for impedance matching runs uniformly, at least in regions, in an extension direction of the transition region between the first end region and the second end region.
  • the term “uniformly in an extension direction” can be understood along the course of a line that is uniform to the points on it.
  • the line can have a positive or negative slope.
  • the gradient of the line can also be 0.
  • the even course of the geometry means that an impedance adjustment can be carried out simply and precisely.
  • the geometry for impedance matching is arranged on at least one side section of the transition region.
  • a bar-shaped material section can be arranged on the side section in order to increase the cross section, or a corresponding bar-shaped cutout can be arranged in the side section in order to reduce the cross section depending on the desired impedance matching.
  • the bar-shaped section/cutout can be formed in one piece with the material of the contact element, or have already been taken into account during the manufacture of the contact element.
  • the web-shaped section/cutout can also have been added/removed after the production of the contact element.
  • the geometry for impedance matching is arranged on opposite side sections of the transition region.
  • a width of the transition region, having the geometry for impedance matching is in a range from 0.6 mm to 1 mm, in particular 0.8 mm.
  • a connector with such contact elements have a pitch of 0.8 mm.
  • the impedance drops to approximately 85 ⁇ at a width of 1 mm.
  • the impedance matching can be achieved not only by changing the cross section, but also by changing the length of the transition region having the geometry for impedance matching . When changing the length, a uniform progression of the transition area can be achieved in order to avoid larger imperfections.
  • the second end region has a further contact lug, with the contact lug and the further contact lug extending in a first direction together with the transition region.
  • the contact lugs can be configured such that the contact element can be plugged into a contact element that is a mirror image of a mirror plane.
  • a hermaphroditic contact element can advantageously be created in this way, with a simple impedance adjustment to compensate for the impedance sink caused by the contact lugs.
  • the contact lug and the further contact lug are offset relative to one another along a second direction extending transversely to the first direction and also along a third direction extending transversely to the first direction and transversely to the second direction.
  • the invention relates to a connector part with at least one contact element, as described herein, in particular a multiplicity of contact elements, as described herein.
  • the connector part can comprise a housing made of a non-conductive material, for example plastic.
  • the contact elements can be surrounded at least in regions by the material of the connector part and held by it.
  • the connector part has at least two contact elements, in particular a large number of contact elements, with an air gap being arranged between adjacent contact elements and a width ratio of a width of the air gap to a width of the transition regions of the contact elements, having the geometry for impedance matching, in one The range is from 1:0.9 to 1:1.1, in particular 1:1.
  • the spacing of the contact elements from one another can play an important role in the overall consideration of impedance matching.
  • the connector part has at least two contact elements, in particular a large number of contact elements, with a plastic material being arranged between adjacent contact elements and a width ratio of a width of the plastic material to a width of the transition regions of the contact elements, having the geometry for impedance matching, in one range from 0.5:0.9 to 0.5:1.1, in particular 0.5:1.
  • a liquid crystal polymer LCP
  • LCPs can be arranged between the contact elements as the plastic material.
  • LCPs advantageously have good dielectric properties.
  • plastic materials such as LCPs, the distance between adjacent contact elements can be reduced in order to achieve a compact connector part.
  • the invention also relates to a connector system with a connector part as described herein and a mating connector part with at least one corresponding contact element, in particular a multiplicity of corresponding contact elements.
  • Fig. 1 is a view of a contact element according to an embodiment of
  • FIG. 4 shows a view of a connector system with contact elements according to FIG. 1 ;
  • FIG. 1 shows a contact element 1 for a connector part for contacting a corresponding contact element of a mating connector part.
  • the contact element 1 shown has a first end region 3 for connection to a printed circuit board (not shown).
  • the first end region 3, as shown in FIG. 1, includes a connection lug 13, which can be attached to the printed circuit board for electrical connection to a conductor track on the printed circuit board.
  • the second end region 5 opposite the first end region 3 has two contact lugs 7A, 7B.
  • the contact element 1 shown is a hermaphroditic contact element, so that two contact elements 1 of identical design at the second end region 5 can be plugged into one another in order to establish electrical contact between the contact elements, as is shown below in FIG.
  • the contact lugs 7A and 7B shown extend together in a first direction X, with the contact lug 7A and the further contact lug 7B extending along a second direction Y extending transversely to the first direction X and also along a direction transverse to the first Direction X and extending transversely to the second direction Y, third direction Z are offset from one another.
  • transition region 9 is arranged between the first end region 3 and the second end region 5 and that the transition region 9 has a geometry 11A, 11B for impedance matching, at least in sections, or the geometry in the transition region 9 was introduced.
  • the geometry 11A, 11B for impedance matching is designed as a cross-sectional reduction of the transition region 9 and, as shown, is arranged on opposite side sections of the transition region 9. It is also shown that the geometry 11A, 11B for impedance matching runs uniformly at least in regions in an extension direction of the transition region 9, along the first direction X, between the first end region 3 and the second end region 5.
  • Figures 2A, 2B show views of a connector part 15 with contact elements 1, 1N according to the previously shown Figure 1.
  • FIG. 2A shows a perspective view of the connector part 15. As shown, there are several contact elements 1, 1N in a housing 17 of the connector part 15. The connector part 15 shown can be arranged on a printed circuit board and contacted with a corresponding mating connector part.
  • FIG. 2B shows a plan view of the connector part 15 already shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2B shows a horizontal section through a region of the housing 17 (in the third quadrant) in order to better illustrate the arrangement of the contact elements 1, 1N in the housing.
  • FIG. 3 shows views of two contact elements 1, 1A shown one behind the other according to a further embodiment of the invention.
  • the geometry for impedance matching 11 is arranged as a cross-sectional reduction only on a side area of the transition area 9 .
  • FIG. 4 shows a connector system 21 with a connector part 15 as already shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the connector part 15 is shown without the housing shown in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 4 Also shown in FIG. 4 is a mating connector part 19 (also without a housing) that is plugged onto the connector part 15 and has corresponding contact elements 2, 2N.
  • the contact lugs of the respective contact elements 1, 1N are plugged together with the contact lugs of the corresponding contact elements 2, 2N and thus form part of a signal transmission path.
  • the transition areas of the corresponding contact elements 2, 2N have no geometry for impedance matching. In further embodiments, however, the transition regions of the corresponding contact elements 2, 2N can each have such a geometry.
  • Figures 5A - 5D show views of contact elements 1 according to embodiments of the invention with transition regions 9 of different lengths.
  • FIGS. 5A-5D show that a length/width ratio L/B of the transition regions 9, having the geometry for impedance matching, is different in each case.
  • the lengths L1-L4 differ from one another, with the widths B1-B4 remaining the same. This results in different values for the ratios L1/B1, L2/B2, L3/B3 and L4/B4.
  • FIGS. 6A and 6B show a multiplicity of contact elements 1-1N arranged one behind the other, as they are arranged, for example, in the connector part shown in FIGS. 2A and 2B. For the sake of clarity, no housing is shown in Figures 6A and 6B.
  • an air gap is arranged between adjacent contact elements 1, 1A and a width ratio of the width A of the air gap to a width B1 of the transition regions 9 of the contact elements 1, 1A is 1:1.
  • a plastic material can be arranged between adjacent contact elements 1, 1A as a dielectric. At Arrangement of a plastic material, a width ratio of a width of the plastic material to a width B1 of the transition regions can be 0.5:1.
  • FIGS. 6C and 6D sectional views are shown along the lines AA and BB shown in FIG. 6B.

Landscapes

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

Abstract

Ein Kontaktelement (1 - 1N) für ein Steckverbinderteil (15) zum Kontaktieren eines korrespondierenden Kontaktelements (2 - 2N) eines Gegensteckverbinderteils (19), aufweisend: einen ersten Endbereich (3) zum Verbinden mit einer Leiterplatte; einen zweiten Endbereich (5), wobei der zweite Endbereich (5) dem ersten Endbereich (3) gegenüberliegt und zumindest eine Kontaktfahne (7A, 7B) aufweist; und einen Übergangsbereich (9) angeordnet zwischen dem ersten Endbereich (3) und dem zweiten Endbereich (5), wobei der Übergangsbereich (9) zumindest abschnittsweise eine Geometrie (11, 11A, 11B) zur Impedanz-Anpassung aufweist.

Description

Kontaktelement für ein Steckverbinderteil
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement für ein Steckverbinderteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Steckverbinderteil mit einem solchen Kontaktelement und ein Steckverbindersystem.
Derartige Kontaktelemente für ein Steckverbinderteil zum Kontaktieren eines korrespondierenden Kontaktelements eines Gegensteckverbinderteils umfassen einen ersten Endbereich zum Verbinden mit einer Leiterplatte; einen zweiten Endbereich, wobei der zweite Endbereich dem ersten Endbereich gegenüberliegt und zumindest eine Kontaktfahne aufweist; und einen Übergangsbereich angeordnet zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich.
Steckverbinderteile umfassen üblicherweise eine Vielzahl von derartigen Kontaktelementen, jeweils zum Kontaktieren eines korrespondierenden Kontaktelements eines Gegensteckverbinderteils. Beispielsweise ist in der WO 2019/201768 A1 ein derartiges Steckverbinderteil mit hermaphroditischen Kontaktelementen beschrieben.
Das Steckverbinderteil und das Gegensteckverbinderteil bilden im zusammengesteckten Zustand einen Teil einer Signalübertragungsstrecke. Um eine erfolgreiche Signalübertragung zu ermöglichen, sollte die Impedanz innerhalb der Signalübertagungsstrecke möglichst gleichbleibend über die gesamte Strecke verlaufen. Vor allem bei größeren Übertragungsstrecken können die Steckverbindungen zu einer Impedanz-Fehlanpassung führen.
Daher werden üblicherweise Impedanz-Anpassungen durch die konstruktive Ausgestaltung der jeweiligen Kontaktelemente durchgeführt. Beispielsweise wird in der DE 11 2013 006 540 T5 vorgeschlagen, die Geometrie einer Spitze eines Kontakts oder von Widerhaken an dem Kontakt zu ändern, um die Impedanz zu verbessern.
In der US 7,510,445 B2 wird vorgeschlagen, dass ein bestimmtes Breitenverhältnis von spezifischen Stellen an einer Kontaktfahne zu einer Impedanz-Verbesserung führen kann. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten zur Impedanz-Anpassung werden verschiedene Bereiche des Kontaktelements, die bereits eine spezifische Funktion erfüllen, wie ein Bereich zum Verbinden mit einer Leiterplatte, oder das Steckgesicht des Kontaktelements geometrisch verändert. Derartige Veränderungen von Bereichen, die bereits eine andere Funktion erfüllen, sind umständlich realisierbar und ziehen oftmals auch entsprechende Veränderungen, wie beispielsweise Veränderungen der Steckgesichter, an den korrespondierenden Kontaktelementen des Gegensteckverbinderteils, nach sich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kontaktelement für ein Steckverbinderteil anzugeben, insbesondere ein Kontaktelement anzugeben, das standardisiert aufgebaut ist und eine einfache Impedanz-Anpassung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach umfasst der Übergangsbereich des Kontaktelements zumindest abschnittsweise eine Geometrie zur Impedanz-Anpassung.
Der Übergangsbereich ist zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich, der dem ersten Endbereich gegenüberliegt, angeordnet. An dem ersten Endbereich kann beispielsweise ein Lötbereich, wie beispielsweise eine Anschlusslasche oder Lötfahne, zum Verbinden, mit einer Leiterplatte angeordnet sein. Beispielsweise kann die Anschlusslasche an der Leiterplatte angeschlossen sein und mit einer elektrischen Leiterbahn auf der Leiterplatte verbunden sein.
Der zweite Endbereich weist eine Kontaktfahne auf, die beispielsweise als Kontaktstift oder als ein umgebogenes Ende des Kontaktelements ausgestaltet sein kann. Die Kontaktfahne kann mit einer korrespondierenden Kontaktfahne eines korrespondierenden Kontaktelements steckbar in Eingriff gebracht werden.
Der Übergangsbereich kann sich flächig entlang einer Ausdehnungsrichtung erstrecken und den ersten Endbereich mit dem zweiten Endbereich verbinden. Beispielsweise kann das Kontaktelement als Biegestanzteil aus einem Metallblech gefertigt sein. Ohne die eingebrachte Geometrie kann sich der Übergangsbereich des Kontaktelements streifenförmig mit einem zumindest abschnittsweise konstanten Querschnitt zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich erstrecken. Die Geometrie zur Impedanz- Anpassung kann in den abschnittsweisen verlaufenden konstanten Querschnitt des Übergangsbereichs eingebracht werden.
Der Übergangsbereich des Kontaktelements umfasst zumindest abschnittsweise die Geometrie zur Impedanz-Anpassung. Die Geometrie kann an den Übergangsbereich angeformt sein, oder als eine Querschnittsverkleinerung, wie beispielsweise als Ausnehmung oder Verjüngung in dem Material des Übergangsbereichs eingebracht sein.
Vorteilhaft kann durch die geometrische Gestaltung des Übergangsbereichs die Impedanz angepasst werden. Um den Bereich einer Impedanz-Fehlanpassung möglichst klein zu halten, kann der Übergangsbereich gezielt ausgelegt werden. Beispielsweise kann der Übergangsbereich ausgestaltet sein, um eine differentielle Impedanz von 100 Ohm zu erreichen. Weiterhin vorteilhaft kann durch eine derartige Optimierung auch die Übertragung bei größeren Leiterplattenabständen gewährleistet werden, da bei größeren Leiterplattenabständen der Übergangsbereich üblicherweise einen hohen Stellenwert in der Gesamtbetrachtung einnimmt.
Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Kontaktelementen können an dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich Standardelemente beispielsweise als Kontakt- oder Lötfahne angeordnet werden und lediglich die Geometrie des Übergangsbereichs zur Impedanz-Anpassung geändert werden.
In einer Ausgestaltung ist die Geometrie zur Impedanz-Anpassung als eine Querschnittsvergrößerung des Übergangsbereichs ausgebildet.
Beispielsweise kann entlang der Verlaufsrichtung des Übergangsbereichs zumindest in einem Bereich der Querschnitt im Vergleich zu dem Querschnitt in einem restlichen Bereich des Übergangsbereichs vergrößert ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Querschnittsvergrößerung schrittweise oder kontinuierlich ausgeführt sein. In einem Beispiel ist die Dicke und Länge des Übergangsbereichs konstant, wobei die Querschnittsvergrößerung durch eine Vergrößerung der Breite des Übergangsbereichs erreicht wird. In einer Ausgestaltung ist die Geometrie zur Impedanz-Anpassung als eine Querschnittsverringerung des Übergangsbereichs ausgebildet.
Beispielsweise kann entlang der Verlaufsrichtung des Übergangsbereichs zumindest in einem Bereich der Querschnitt im Vergleich zu dem Querschnitt in einem restlichen Bereich des Übergangsbereichs verringert, also verjüngt oder verkleinert, ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Querschnittsverringerung schrittweise oder kontinuierlich ausgeführt sein. In einem Beispiel ist die Dicke und Länge des Übergangsbereichs konstant, wobei die Querschnittsverringerung durch eine Verkleinerung der Breite des Übergangsbereichs erreicht wird.
Da vor allem der zweite Endbereich mit der Kontaktfahne häufig eine Impedanz-Senke darstellt, kann der Übergangsbereich vorteilhaft zur Impedanz-Kompensation dienen.
In einer Ausgestaltung liegt ein Breiten-Längenverhältnis des Übergangsbereichs in einem Bereich von 1 :1 ,5 bis 1 :2,5, insbesondere bei 1 :2.
Beispielsweise kann der Übergangsbereich im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet sein und eine konstante Breite zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich haben.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass besonders gute Anpassungsergebnisse mit einem Breiten-Längenverhältnis des Übergangsbereichs von 1 :2 erreicht werden können. Weiterhin hat sich gezeigt, dass das Breiten-Längenverhältnis über einen großen Bereich, für unterschiedliche Anwendungen, einfach skalierbar ist. Daher kann vorteilhaft durch eine Ausgestaltung des Kontaktelements mit einem Breiten-Längenverhältnis des Übergangsbereichs in einem Bereich von 1 :1 ,5 bis 1 :2,5, insbesondere bei 1 :2 ein standardisiert aufgebautes Kontaktelement geschaffen werden, das eine einfache Impedanz-Anpassung ermöglicht.
In einer Ausgestaltung verläuft die Geometrie zur Impedanz-Anpassung zumindest bereichsweise gleichmäßig in eine Ausdehnungsrichtung des Übergangsbereichs zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich. Hierin kann unter dem Begriff „gleichmäßig in eine Ausdehnungsrichtung“ entlang dem Verlauf einer Linie verstanden werden, die zu den Punkten auf ihr gleichmäßig liegt. Beispielsweise kann die Linie eine positive oder negative Steigung haben. Alternativ hierzu kann die Steigung der Linie auch 0 betragen.
Vorteilhaft kann durch den gleichmäßigen Verlauf der Geometrie, eine Impedanz- Anpassung einfach und genau vorgenommen werden.
In einer Ausgestaltung ist die Geometrie zur Impedanz-Anpassung an zumindest einem Seitenabschnitt des Übergangsbereichs angeordnet. Beispielsweise kann ein stegförmiger Materialabschnitt an dem Seitenabschnitt angeordnet sein, um den Querschnitt zu vergrößern, oder ein entsprechender stegförmiger Ausschnitt in dem Seitenabschnitt angeordnet sein, um den Querschnitt abhängig von der gewünschten Impedanz-Anpasung zu verkleinern.
Beispielsweise kann der stegförmige Abschnitt/Ausschnitt einteilig mit dem Material des Kontaktelements ausgeformt sein, bzw. bei der Herstellung des Kontaktelements schon berücksichtigt worden sein. Alternativ hierzu kann der stegförmige Abschnitt/Ausschnitt auch nach der Herstellung des Kontaktelements hinzugefügt/entfernt worden sein.
In einer Ausgestaltung ist die Geometrie zur Impedanz-Anpassung an gegenüberliegenden Seitenabschnitten des Übergangsbereichs angeordnet.
Vorteilhaft kann durch eine derartige Ausgestaltung, mechanischen Beanspruchungen des Kontaktelements besser begegnet werden, während gleichzeitig eine Impedanz- Anpassung vorgenommen werden kann.
In einem Beispiel liegt eine Breite des Übergangsbereichs, aufweisend die Geometrie zur Impedanz-Anpassung, in einem Bereich von 0,6 mm bis 1 mm, insbesondere bei 0,8 mm.
Beispielsweise kann ein Steckverbinder mit derartigen Kontaktelementen eine Teilung von 0,8 mm haben. In einem Beispiel fällt die Impedanz bei einer Breite von 1 mm auf ungefähr 85 Q. Vorteilhaft kann die Impedanz-Anpassung nicht nur über eine Veränderung des Querschnitts, sondern auch über eine Veränderung der Länge des Übergangsbereichs, aufweisend die Geometrie zur Impedanz-Anpassung, erfolgen. Bei einer Veränderung der Länge kann ein gleichförmiger Verlauf des Übergangsbereichs erreicht werden, um größere Störstellen zu vermeiden.
In einer Ausgestaltung weist der zweite Endbereich eine weitere Kontaktfahne auf, wobei die Kontaktfahne und die weitere Kontaktfahne sich zusammen mit dem Übergangsbereich in eine erste Richtung erstrecken.
Beispielsweise können die Kontaktfahnen ausgestaltet sein, so dass das Kontaktelement in ein zu einer Spiegelebene spiegelbildliches Kontaktelement gesteckt werden kann. Vorteilhaft kann hierdurch ein hermaphroditisches Kontaktelement geschaffen werden, mit einer einfachen Impedanz-Anpassung zur Kompensation der durch die Kontaktfahnen verursachten Impedanz-Senke.
In einer Ausgestaltung ist die Kontaktfahne und die weitere Kontaktfahne entlang einer quer zur ersten Richtung erstreckten zweiten Richtung und zudem entlang einer quer zur ersten Richtung und quer zur zweiten Richtung erstreckten, dritten Richtung zueinander versetzt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steckverbinderteil, mit zumindest einem Kontaktelement, wie hierin beschreiben, insbesondere einer Vielzahl von Kontaktelementen, wie hierin beschrieben.
Beispielsweise kann das Steckverbinderteil ein Gehäuse aus einem nicht-leitenden Material, zum Beispiel Kunststoff, umfassen. Die Kontaktelemente können zumindest bereichsweise von dem Material des Steckverbinderteils umgeben sein und von diesem gehalten werden.
In einem Beispiel weist das Steckverbinderteil zumindest zwei Kontaktelemente, insbesondere eine Vielzahl von Kontaktelementen auf, wobei ein Luftspalt zwischen benachbarten Kontaktelementen angeordnet ist und ein Breitenverhältnis einer Breite des Luftspalts zu einer Breite der Übergangsbereiche der Kontaktelemente, aufweisend die Geometrie zur Impedanz-Anpassung, in einem Bereich von 1 :0,9 bis 1 :1 ,1 liegt, insbesondere bei 1 :1 liegt. Beispielsweise kann, wenn eine Vielzahl von Kontaktelementen in einem Steckverbinderteil verwendetet werden, der Abstand der Kontaktelemente zueinander einen hohen Stellenwert in der Gesamtbetrachtung zur Impedanz-Anpassung einnehmen.
Hier hat sich gezeigt, dass auch ein festes Verhältnis der Breite des Luftspalts zu der Breite des Übergangsbereichs über einen großen Bereich, für unterschiedliche Anwendungen, einfach skalierbar ist. Daher kann vorteilhaft durch eine Ausgestaltung des Breitenverhältnisses in einem Bereich von 1 :0,9 bis 1 :1 ,1 , insbesondere durch ein Breitenverhältnis von 1 :1 ein standardisiert aufgebautes Steckverbinderteil geschaffen werden, das eine einfache Impedanz-Anpassung ermöglicht.
In einem Beispiel weist das Steckverbinderteil zumindest zwei Kontaktelemente, insbesondere eine Vielzahl von Kontaktelementen auf, wobei ein Kunststoffmaterial zwischen benachbarten Kontaktelementen angeordnet ist und ein Breitenverhältnis einer Breite des Kunststoffmaterials zu einer Breite der Übergangsbereiche der Kontaktelemente, aufweisend die Geometrie zur Impedanz-Anpassung, in einem Bereich von 0,5:0, 9 bis 0, 5:1 ,1 liegt, insbesondere bei 0,5:1 liegt.
Beispielsweise kann als Kunststoffmaterial ein Liquid Crystal Polymer, LCP, zwischen den Kontaktelementen angeordnet werden. Vorteilhaft besitzen LCPs gute dielektrische Eigenschaften. Durch den Einsatz von Kunststoffmaterialien, wie LCPs, kann der Abstand zwischen benachbarten Kontaktelementen reduziert werden, um hierdurch ein kompaktes Steckverbinderteil zu realisieren.
Auch betrifft die Erfindung ein Steckverbindersystem, mit einem Steckverbinderteil wie hierin beschrieben und einem Gegensteckverbinderteil mit zumindest einem korrespondieren Kontaktelement, insbesondere einer Vielzahl von korrespondierenden Kontaktelementen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Kontaktelements gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung; Fig. 2A, 2B Ansichten eines Steckverbinderteils mit Kontaktelementen gemäß der Fig. 1 ;
Fig. 3 Ansicht von Kontaktelementen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Ansicht eines Steckverbindersystems mit Kontaktelementen gemäß der Fig. 1 ;
Fig. 5A - 5D Ansichten von Kontaktelementen gemäß Ausführungsformen der
Erfindung mit unterschiedlich langen Übergangsbereichen; und
Fig. 6A - 6D Ansichten von Kontaktelementen gemäß Ausführungsformen der
Erfindung.
Die Figur 1 zeigt ein Kontaktelement 1 für ein Steckverbinderteil zum Kontaktieren eines korrespondierenden Kontaktelements eines Gegensteckverbinderteils.
Das gezeigte Kontaktelement 1 weist einen ersten Endbereich 3 zum Verbinden mit einer Leiterplatte (nicht gezeigt) auf. Hierfür umfasst der erste Endbereich 3, wie in der Figur 1 gezeigt, eine Anschlusslasche 13, die auf der Leiterplatte, zum elektrischen Verbinden mit einer Leiterbahn auf der Leiterplatte, befestigt werden kann.
Der dem ersten Endbereich 3 gegenüberliegende zweite Endbereich 5 weist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Kontaktfahnen 7A, 7B auf.
Das gezeigte Kontaktelement 1 ist ein hermaphroditische Kontaktelement, so dass zwei am zweiten Endbereich 5 gleichartig ausgebildete Kontaktelemente 1 ineinandergesteckt werden können, um eine elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen herzustellen, wie es nachfolgend in der Figur 4 gezeigt ist.
Die gezeigten Kontaktfahnen 7A und 7B erstecken sich zusammen in eine erste Richtung X, wobei die Kontaktfahne 7A und die weitere Kontaktfahne 7B entlang einer quer zur ersten Richtung X erstreckten zweiten Richtung Y und zudem entlang einer quer zur ersten Richtung X und quer zur zweiten Richtung Y erstreckten, dritten Richtung Z zueinander versetzt sind.
Weiterhin wird in der Figur 1 gezeigt, dass der Übergangsbereich 9 zwischen dem ersten Endbereich 3 und dem zweiten Endbereich 5 angeordnet ist und der Übergangsbereich 9 zumindest abschnittsweise eine Geometrie 11 A, 11 B zur Impedanz-Anpassung aufweist, bzw. die Geometrie in den Übergangsbereich 9 eingebracht wurde.
In Figur 1 ist die Geometrie 11A, 11 B zur Impedanz-Anpassung als eine Querschnittsverringerung des Übergangsbereichs 9 ausgebildet, und wie gezeigt, an gegenüberliegenden Seitenabschnitten des Übergangsbereichs 9 angeordnet. Weiterhin wird gezeigt, dass die Geometrie 11A, 11 B zur Impedanz-Anpassung zumindest bereichsweise gleichmäßig in eine Ausdehnungsrichtung des Übergangsbereichs 9, entlang der ersten Richtung X, zwischen dem ersten Endbereich 3 und dem zweiten Endbereich 5 verläuft.
Die Figuren 2A, 2B zeigen Ansichten eines Steckverbinderteils 15 mit Kontaktelementen 1 , 1 N gemäß der zuvor gezeigten Figur 1.
Die Figur 2A zeigt eine perspektivische Ansicht des Steckverbinderteils 15. Wie gezeigt, befinden sich mehrere Kontaktelemente 1 , 1 N in einem Gehäuse 17 des Steckverbinderteils 15. Das gezeigte Steckverbinderteil 15 kann auf einer Leiterplatte angeordnet werden und mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinderteil kontaktiert werden.
Die Figur 2B zeigt eine Draufsicht auf das bereits in Figur 2A gezeigte Steckverbinderteil 15. In Figur2B ist ein horizontaler Schnitt durch einen Bereich des Gehäuses 17 (im dritten Quadrant) gezeigt, um die Anordnung der Kontaktelemente 1 , 1 N in dem Gehäuse besser darzustellen.
Die Figur 3 zeigt Ansichten von zwei hintereinander gezeigten Kontaktelementen 1 , 1A gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist die Geometrie zur Impedanz-Anpassung 11 als eine Querschnittsverringerung lediglich an einem Seitenbereich des Übergangsbereichs 9 angeordnet. Die Figur 4 zeigt ein Steckverbindersystem 21 , mit einem Steckverbinderteil 15 wie bereits in den Figuren 2A und 2B gezeigt. Für eine übersichtlichere Darstellung ist das Steckverbinderteil 15 ohne das in den Figuren 2A und 2B gezeigte Gehäuse dargestellt.
Weiterhin ist in der Figur 4 eine auf das Steckverbinderteil 15 aufgestecktes Gegensteckverbinderteil 19 (auch ohne Gehäuse) mit korrespondieren Kontaktelementen 2, 2N gezeigt. Wie es in der Figur 4 gezeigt ist, sind die Kontaktfahnen der jeweiligen Kontaktelemente 1 , 1 N mit den Kontaktfahnen der korrespondierenden Kontaktelementen 2, 2N zusammengesteckt und bilden so einen Teil einer Signalübertragungsstrecke. Wie gezeigt, weisen die Übergangsbereiche der korrespondierenden Kontaktelemente 2, 2N keine Geometrie zur Impedanz-Anpassung auf. In weiteren Ausführungsformen können aber auch die Übergangsbereiche der korrespondierenden Kontaktelemente 2, 2N jeweils eine solche Geometrie aufweisen.
Die Figuren 5A - 5D zeigen Ansichten von Kontaktelementen 1 gemäß Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlich langen Übergangsbereichen 9.
In den Figuren 5A - 5D ist gezeigt, dass ein Längen-Breitenverhältnis L/B der Übergangsbereiche 9, aufweisend die Geometrie zur Impedanz-Anpassung, jeweils unterschiedlich ist. In den dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich die Längen L1 - L4 jeweils voneinander, wobei die Breiten B1 - B4 gleichbleiben. Damit ergeben sich für die Verhältnisse L1/B1 , L2/B2, L3/B3 und L4/B4 jeweils unterschiedliche Werte.
In den Figuren 6A und 6B ist eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Kontaktelementen 1 - 1 N gezeigt, wie sie beispielsweise in dem in den Figuren 2A und 2B gezeigten Steckverbinderteil angeordnet sind. Zum Zwecke einer übersichtlichen Darstellung ist in den Figuren 6A und 6B kein Gehäuse gezeigt.
In der in den Figuren 6A und 6B gezeigten Ausführungsform ist ein Luftspalt zwischen benachbarten Kontaktelementen 1 , 1A angeordnet und ein Breitenverhältnis der Breite A des Luftspalts zu einer Breite B1 der Übergangsbereiche 9 der Kontaktelemente 1 , 1A, liegt bei 1 :1. In weiteren Ausführungsformen kann ein Kunststoffmaterial zwischen benachbarten Kontaktelementen 1 , 1A als Dielektrikum angeordnet werden. Bei Anordnung eines Kunststoffmaterials kann ein Breitenverhältnis einer Breite des Kunststoffmaterials zu einer Breite B1 der Übergangsbereiche bei 0,5:1 liegen.
In den Figuren 6C und 6D sind Schnittansichten entlang der in der Figur 6B gezeigten Linien A-A und B-B gezeigt.
Bezugszeichenliste
1 - 1 N Kontaktelement
2 - 2N Korrespondierendes Kontaktelement
3 Erster Endbereich
5 Zweiter Endbereich
7A, 7B Kontaktfahne
9 Übergangsbereich
11, 11A, 11 B Geometrie zur Impedanzanpassung
13 Anschlusslasche
15 Steckverbinderteil
17 Gehäuse
19 Gegensteckverbinderteil
21 Steckverbindersystem
L, L1- L4 Länge
A, B, B1 - B4 Breite
A-A, B-B Schnitt
X Erste Richtung
Y Zweite Richtung
Z Dritte Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktelement (1 - 1 N) für ein Steckverbinderteil (15) zum Kontaktieren eines korrespondierenden Kontaktelements (2 - 2N) eines Gegensteckverbinderteils (19), aufweisend: einen ersten Endbereich (3) zum Verbinden mit einer Leiterplatte; einen zweiten Endbereich (5), wobei der zweite Endbereich (5) dem ersten Endbereich (3) gegenüberliegt und zumindest eine Kontaktfahne (7A, 7B) aufweist; und einen Übergangsbereich (9) angeordnet zwischen dem ersten Endbereich (3) und dem zweiten Endbereich (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (9) zumindest abschnittsweise eine Geometrie (11 , 11A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung aufweist.
2. Kontaktelement (1 - 1 N) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Geometrie (11 , 11A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung als eine
Querschnittsvergrößerung des Übergangsbereichs (9) ausgebildet ist.
3. Kontaktelement (1 - 1 N) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Geometrie (11 , 11A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung als eine
Querschnittsverringerung des Übergangsbereichs (9) ausgebildet ist.
4. Kontaktelement (1 - 1 N) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Breiten-Längenverhältnis, B/L, des Übergangsbereichs (9) in einem Bereich von 1 :1 ,5 bis 1 :2,5 liegt, insbesondere bei 1 :2 liegt.
5. Kontaktelement (1 - 1 N) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (11 , 11A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung zumindest bereichsweise gleichmäßig in eine Ausdehnungsrichtung des Übergangsbereichs (9) zwischen dem ersten Endbereich (3) und dem zweiten Endbereich (5) verläuft.
6. Kontaktelement (1 - 1 N) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (11) zur Impedanz-Anpassung an zumindest einem Seitenabschnitt des Übergangsbereichs (9) angeordnet ist.
7. Kontaktelement (1 - 1 N) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (11A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung an gegenüberliegenden Seitenabschnitten des Übergangsbereichs (9) angeordnet ist.
8. Kontaktelement (1 - 1 N) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des Übergangsbereichs, aufweisend die Geometrie (11 , 11 A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung, in einem Bereich von 0,6 mm bis 1 mm liegt, insbesondere bei 0,8 mm.
9. Kontaktelement (1 - 1 N) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich (5) eine weitere Kontaktfahne (7B) aufweist, wobei die Kontaktfahne (7A) und die weitere Kontaktfahne (7B) sich zusammen mit dem Übergangsbereich (9) in eine erste Richtung (X) erstrecken.
10. Kontaktelement (1 - 1 N) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahne (7A) und die weitere Kontaktfahne (7B) entlang einer quer zur ersten Richtung (X) erstreckten zweiten Richtung (Y) und zudem entlang einer quer zur ersten Richtung (X) und quer zur zweiten Richtung (Y) erstreckten, dritten Richtung (Z) zueinander versetzt sind.
11. Steckverbinderteil (15), mit zumindest einem Kontaktelement (1 - 1 N), insbesondere einer Vielzahl von Kontaktelementen (1 - 1 N), nach einem der vorangehenden Ansprüche.
12. Steckverbinderteil (15) nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch zumindest zwei Kontaktelemente (1 - 1 N), insbesondere durch eine Vielzahl von Kontaktelementen (1 - 1 N), wobei ein Luftspalt zwischen benachbarten Kontaktelementen (1 - 1 N) angeordnet ist und ein Breitenverhältnis, A/B, einer Breite des Luftspalts zu einer Breite der Übergangsbereiche (9) der Kontaktelemente (1 - 1 N), aufweisend die Geometrie (11 , 11 A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung, in einem Bereich von 1 :0,9 bis 1 :1 ,1 liegt, insbesondere bei 1 :1 liegt. 15
13. Steckverbinderteil (15) nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch zumindest zwei Kontaktelemente (1 - 1 N), insbesondere durch eine Vielzahl von Kontaktelementen (1 - 1 N), wobei ein Kunststoffmaterial zwischen benachbarten Kontaktelementen (1 - 1 N) angeordnet ist und ein Breitenverhältnis, A/B, einer Breite des
Kunststoffmaterials zu einer Breite der Übergangsbereiche (9) der Kontaktelemente (1 - 1 N), aufweisend die Geometrie (11 , 11A, 11 B) zur Impedanz-Anpassung, in einem Bereich von 0,5:0, 9 bis 0, 5:1 ,1 liegt, insbesondere bei 0,5:1 liegt.
14. Steckverbindersystem (21), mit einem Steckverbinderteil (15) nach einem der
Ansprüche 11 bis 13 und ein Gegensteckverbinderteil (19) mit zumindest einem korrespondieren Kontaktelement (2 - 2N), insbesondere einer Vielzahl von korrespondierenden Kontaktelementen (2 - 2N).
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