DE102007005959A1

DE102007005959A1 - Steckverbinder

Info

Publication number: DE102007005959A1
Application number: DE102007005959A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Hetzer; Ferenc Dipl.-Ing. Nad
Original assignee: ADC GmbH
Current assignee: Tyco Electronics Service GmbH
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-14
Also published as: US8083551B2; US20100203763A1; TWI390798B; US8435083B2; US20120164884A1; EP2118970A1; TW200838038A; WO2008095522A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder (1), umfassend ein Gehäuse, eine Leiterplatte (2) und HF-Kontakte (K1-K8), wobei die HF-Kontakte (K1-K8) elektrisch mit der Leiterplatte (2) verbunden sind, wobei die HF-Kontakte (K1-K8) durch eine einstückige, flexible Leiterplatte (4) gebildet werden, aus der die einzelnen Kontakte (K1-K8) freigeschnitten sind, wobei die flexible Leiterplatte (4) durch ein federelastisches Element (6) vorgespannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher gattungsgemäßer Steckverbinder ist aus der DE 100 51 097 A1 bekannt.
Des Weiteren ist ein solcher gattungsgemäßer Steckverbinder aus der US 2005/0202697 A1 bekannt, wo die Leiterplatte zur Aufnahme der HF-Kontakte als flexible Leiterplatte ausgebildet ist.
Da die Anforderungen hinsichtlich der Übertragungskapazitäten immer größer werden, stellt die Länge der HF-Kontakte eine begrenzende Randbedingung dar, wobei die Länge jedoch nicht beliebig verkürzt werden kann, da die HF-Kontakte noch ausreichend große federnde Hubbewegungen durchführen müssen, um Toleranzen des Gegensteckverbinders auszugleichen und einen sicheren elektrischen Kontakt mit ausreichender Kontaktkraft zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, einen Steckverbinder mit verbesserten elektrischen Übertragungseigenschaften zu schaffen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst der Steckverbinder ein Gehäuse, eine Leiterplatte und HF-Kontakte, wobei die HF-Kontakte elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sind, wobei die HF-Kontakte durch eine einstückige, flexible Leiterplatte gebildet werden, aus der die einzelnen HF-Kontakte freigeschnitten sind, wobei die flexible Leiterplatte durch ein federelastisches Element vorgespannt ist.
Hierdurch können die HF-Kontakte von den Abmessungen her kürzer gewählt werden, wobei der notwendige Hub durch das federelastische Element aufgebracht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das federelastische Element als Elastomer ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die flexible Leiterplatte auf einem Amboss angeordnet und mit diesem verbunden, wobei das federelastische Element unter dem Amboss angeordnet ist. Der Amboss ist dabei vorzugsweise fest mit der flexiblen Leiterplatte verbunden, beispielsweise verschweißt, und dient als mechanischer Träger der flexiblen Leiterplatte. Der Amboss ist weiter vorzugsweise einstückig ausgebildet. Der Amboss besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Die Vorspannung wird dabei durch ein Drücken des Amboss auf das Elastomer erzeugt, wozu hierzu ein Kammelement von oben definiert auf den Amboss drückt. Daneben dient dieses Kammelement zur seitlichen mechanischen Stabilisierung der flexiblen Leiterplatte bzw. des Amboss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die starre Leiterplatte, die die flexible Leiterplatte trägt, über ein federelastisches Element beweglich gelagert. Hierdurch kann ein großer Teil der notwendigen Hubbewegung über die Bewegung der starren Leiterplatte aufgebracht werden, so dass die notwendige Hubbewegung der flexiblen Leiterplatte sehr klein gewählt werden kann. Das federelastische Element kann ebenfalls als Elastomer oder als Blattfeder ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet, wobei das federelastische Element im ersten Gehäuseteil gelagert ist, die Leiterplatte fest in dem zweiten Gehäuseteil gelagert ist und das erste und zweite Gehäuseteil beweglich miteinander verbunden sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Hubbewegungen der starren Leiterplatte keine Auswirkungen auf andere Kontakte auf der Leiterplatte haben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil als Schwenklagerung ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei nebeneinander liegende HF-Kontakte gegensinnig zum Kontaktbereich hin gebogen ausgebildet, so dass die kapazitive Kopplung zwischen diesen minimiert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind auf der flexiblen Leiterplatte zusätzliche Kapazitäten ausgebildet, die das Übersprechen kompensieren, wobei weiter vorzugsweise die Kapazitäten einen nicht stromführenden Zweig bilden. Der Vorteil der Kompensation auf der flexiblen Leiterplatte ist, dass die Kompensation unmittelbar beim Ort des Übersprechens erfolgt. Erfolgt die Kompensation darüber hinaus in einem nicht stromführenden Zweig, der vom Kontaktbereich abzweigt, so ist die Laufzeit null, d. h. es wird phasengerecht kompensiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden auf der starren Leiterplatte zusätzliche Kapazitäten ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Kreuzen von Leiterbahnen oder zusätzlichen nicht stromführenden Leiterbahnen erfolgen.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Steckverbinders ist die Ausbildung als RJ45-Buchse.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Steckverbinders mit entferntem Gehäuse;
2 eine Schnittdarstellung durch den Steckverbinder;
3 eine Seitenansicht auf das Gehäuse des Steckverbinders und
4 eine schematische Darstellung zweier benachbarter HF-Kontakte mit gegensinnig gebogener Kontaktführung.
In der 1 ist der Steckverbinder 1 als RJ45-Buchse dargestellt. Der Steckverbinder 1 umfasst eine starre Leiterplatte 2 mit einer Aufnahme 3. Des Weiteren umfasst der Steckverbinder 1 eine flexible Leiterplatte 4, einen Amboss 5, ein Elastomer-Element 6 und eine Elastomer-Aufnahme 7. Aus der flexiblen Leiterplatte 4 sind HF-Kontakte K1–K8 freigeschnitten. Die flexible Leiterplatte 4 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Basismaterial, auf das metallische Strukturen zur Bildung von Kontakten und Leiterbahnen aufgebracht sind. Die freigeschnittenen HF-Kontakte K1–K8 sind dabei nach oben gebogen, wobei, wie noch später zu 4 erläutert wird, nicht der ganze Bogen den HF-Kontakt K1–K8 bildet. Die flexible Leiterplatte 4 ist fest mit dem Amboss 5 verbunden, der einstückig aus einem nicht leitenden Kunststoff besteht. Auch der Amboss 5 weist Freischnitte auf, wobei die HF-Kontakte K1–K8 auf den Bögen 8 des Amboss 5 aufliegen, was in 2 zu sehen ist. Das vorzugsweise einstückige Elastomer-Element 6 weist acht Noppen 9 auf, die jeweils unter einem Bogen 8 des Ambosses 5 angeordnet sind. Durch ein nicht dargestelltes Kammelement oberhalb der flexiblen Leiterplatte 4 drücken dann die Bögen 8 des Amboss 5 die Noppen 9 herunter (siehe 2), so dass die HF-Kontakte K1–K8 federelastisch vorgespannt sind. Die Bögen 8 des Amboss 5 sind dabei einerseits durch ein Filmscharnier 11 und eine elastische Anbindung 12 an eine Rahmenstruktur 13 des Amboss 5 angebunden. Das Filmscharnier 11 bildet dabei an der Anbindungsstelle zur Rahmenstruktur 13 den Drehpunkt der Anordnung. Die elastische Anbindung 12 hat keine weitere Krafteinwirkung und dient primär der Stabilisierung des Amboss 5. Zwischen dem Bogen 8 und der elastischen Anbindung 12 ist noch eine Hubbegrenzung 14 angeordnet, die den Hub nach oben begrenzt.
Das Elastomer-Element 6 wird von der Elastomer-Aufnahme 7 gehalten, die wiederum in der Aufnahme 3 der starren Leiterplatte 2 angeordnet ist. Wie man insbesondere in 2 erkennt, liegen die Noppen 9 in einer Vertiefung der Elastomer-Aufnahme 7, wobei Anschlagkanten 14 der Noppe 9 auf der Oberseite der Elastomer-Aufnahme 7 aufliegen. Der eigentliche Kontaktbereich 15 des HF-Kontaktes K1–K8 liegt dabei im Scheitelpunkt des Bogens der flexiblen Leiterplatte 4.
Unterhalb der starren Leiterplatte 2 ist ein Zwischenstück 16 angeordnet, unter dem wiederum ein nicht dargestelltes federelastisches Element, beispielsweise in Form einer Blattfeder, angeordnet ist. Im zusammengebauten Zustand ist dann die Leiterplatte 2 durch dieses federelastische Element vorgespannt.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 2 sind acht Schneid-Klemm-Kontakte K11–K18 angeordnet, die über SMD-ähnliche Kontakte mit der Leiterplatte 2 verbunden sind. Die Schneid-Klemm-Kontakte K11–K18 sind über nicht dargestellte Leiterbahnen mit den zugehörigen HF-Kontakten K1–K8 verbunden, wobei jeweils K1 mit K11, K2 mit K12 und so weiter verbunden ist.
Damit nun die Hubbewegung der Leiterplatte 2 durch das nicht dargestellte federelastische Element unter dem Zwischenstück 16 nicht Auswirkungen auf die Lötstellen bei den SMD-ähnlichen Kontakten hat, ist das Gehäuse des Steckverbinders 1 zweiteilig ausgebildet. Das erste Gehäuseteil 21 weist dabei eine Aufnahmeöffnung für den Gegensteckverbinder 30 (siehe 1) auf und nimmt das Zwischenstück 16 und das federelastische Element auf. Das zweite Gehäuseteil 22 nimmt die Schneid-Klemm-Kontakte K11–K18 auf, wobei die Leiterplatte 2 fest in dem zweiten Gehäuseteil 22 gelagert ist. Das erste Gehäuseteil 21 und das zweite Gehäuseteil 22 sind dabei über eine Schwenklagerung miteinander beweglich verbunden, wozu das erste Gehäuseteil 21 mit mindestens einem Zylinder 23 und das zweite Gehäuseteil 22 mit einer komplementären Aufnahme 24 ausgebildet ist. Hierdurch wird die Hubbewegung der Leiterplatte 2 entkoppelt. Durch diese Hubbewegung der Leiterplatte 2 können nun die HF-Kontakte K1–K8 sehr kurz ausgebildet werden, da der Großteil der notwendigen Hubbewegung zum Ausgleich von Bauteiletoleranzen von Steckverbinder 1 und Gegensteckverbinder 30 allein durch die Hubbewegung der Leiterplatte 2 kompensiert wird.
In der 4 ist schematisch ein Grundprinzip zur Reduzierung und Kompensation des Nahnebensprechens NEXT anhand von zwei benachbarten HF-Kontakten K1–K8 dargestellt, wobei stark vereinfacht nur die freigeschnittenen HF-Kontakte K1–K8 ohne den Rest der flexiblen Leiterplatte 4 dargestellt ist. Der vordere HF-Kontakt weist vom Kontaktbereich 15 auf der Oberseite des flexiblen Basismaterials 25 eine Metallisierung 26 auf, die an einer Kontaktstelle 27 zur starren Leiterplatte 2 eine elektrische Verbindung herstellt, die dann durch eine Leiterbahn zu den SMD-ähnlichen Kontakten geführt wird. Des Weiteren geht eine weitere Metallisierung 28 vom Kontaktbereich 15 auf der Unterseite zu einer weiteren Kontaktstelle 29 auf die Leiterplatte 2. Dort kann sich gegebenenfalls noch eine Leiterbahn auf der flexiblen Leiterplatte 4 und/oder starren Leiterplatte 2 anschließen, die aber offen ist, d. h. dort fließt kein Signalstrom. Die Metallisierung 26 auf der Oberseite des flexiblen Basismaterials 25 stellt dabei den eigentlichen HF-Kontakt K1–K8 dar. Wie man erkennt, biegt sich der vordere HF-Kontakt von links nach rechts nach oben. Beim hinteren HF-Kontakt ist dies hingegen genau umgekehrt, d. h. die stromführenden HF-Kontakte weisen nur eine minimale kapazitive Kopplung auf. über die nicht stromführenden Zweige der unteren Metallisierung 28 und die entsprechend geführten Leiterbahnen kann dann noch das bereits reduzierte Übersprechen weiter kompensiert werden, wobei durch den unmittelbaren Kompensationsvorgang am Kontaktbereich 15 keine Phasenunterschiede auftreten. übersprechen und Kompensation sind also in Phase. Oberhalb der Kontaktbereiche 15 sind dabei schematisch die Kontakte 31 des Gegensteckverbinders 30 dargestellt. Allerdings sei angemerkt, dass die gegensinnige Abbiegung der HF-Kontakte K1–K8 nicht zwingend ist.

1: Steckverbinder
2: starre Leiterplatte
3: Aufnahme
4: flexible Leiterplatte
5: Amboss
6: Elastomer-Element
7: Elastomer-Aufnahme
8: Bogen
9: Noppen
11: Filmscharnier
12: elastische Anbindung
13: Rahmenstruktur
14: Anschlagkanten
15: Kontaktbereich
16: Zwischenstück
21: erstes Gehäuseteil
22: zweites Gehäuseteil
23: Zylinder
24: Aufnahme
25: flexibles Basismaterial
26: Metallisierung
27: Kontaktstelle
28: weitere Metallisierung
29: weitere Kontaktstelle
30: Gegensteckverbinder
31: Kontakte
K1–K8: HF-Kontakte
K11–K18: Schneid-Klemm-Kontakte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10051097 A1 [0002]
- US 2005/0202697 A1 [0003]

Claims

Steckverbinder, umfassend ein Gehäuse, eine Leiterplatte und HF-Kontakte, wobei die HF-Kontakte elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Kontakte (K1–K8) durch eine einstückige, flexible Leiterplatte (4) gebildet werden, aus der die einzelnen Kontakte (K1–K8) freigeschnitten sind, wobei die flexible Leiterplatte (4) durch ein federelastisches Element (6) vorgespannt ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Element (6) als Elastomer ausgebildet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (4) auf einem Amboss (5) angeordnet und mit diesem verbunden ist, wobei das federelastische Element (6) unter dem Amboss (5) angeordnet ist.
Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2), die die flexible Leiterplatte (4) trägt, über ein weiteres federelastisches Element beweglich gelagert ist.
Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist, wobei das federelastische Element im ersten Gehäuseteil (21) gelagert ist, die Leiterplatte (2) fest in dem zweiten Gehäuseteil (22) gelagert ist und das erste und zweite Gehäuseteil (21, 22) beweglich miteinander verbunden sind.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil (21, 22) als Schwenklagerung ausgebildet ist.
Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nebeneinander liegende Kontakte (K1–K8) gegensinnig zum Kontaktbereich (15) hin gebogen sind.
Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der flexiblen Leiterplatte (4) zusätzliche Kapazitäten ausgebildet sind, die das Übersprechen kompensieren.
Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten einen nicht stromführenden Zweig bilden.
Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (2) zusätzliche Kapazitäten gebildet werden.
Steckverbinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) als RJ45-Buchse ausgebildet ist.