DE69814555T2 - Verbinder mit elektrischer Isolierung in Bereichen hoher Dichte - Google Patents

Verbinder mit elektrischer Isolierung in Bereichen hoher Dichte Download PDF

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/658High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581Shield structure
    • H01R13/6585Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
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    • H01R12/724Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures coupling devices mounted on the edge of the printed circuits containing contact members forming a right angle

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein elektrische Steckverbinder. Insbesondere betrifft die Erfindung elektrische Steckverbinder mit dichtgepackten Kontaktelementen, die Signale ohne Übersprechen zwischen benachbarten Kontaktelementen übertragen können.
  • Bei elektronischen Komponenten existiert ein Bedarf für elektrische Steckverbinder, die die Verbindung bei Signalleitungen ermöglichen, wobei die Signalleitungen oft in so geringem Abstand angeordnet sind, dass sich Schwierigkeiten durch Interferenzen zwischen Signalen ergeben, die über benachbarte Leitungen übertragen werden.
  • Um diese Schwierigkeiten zu minimieren, ist es bekannt, Masseverbindungen in derartigen Steckverbindern bereitzustellen, wobei derartige Steckverbinder dazu dienen, ungewünschte Interferenzen zwischen Signalleitungen herauszufiltern.
  • Jedoch ist das einfache Erden nicht immer ausreichend, und dies gilt insbesondere für Steckverbinder, bei denen die Kontakte, die die Signalleitungen durch den Steckverbinder darstellen, im spitzen Winkel angeordnet sind, da die Interferenz zwischen benachbarten Signalleitungen bei derartigen Steckverbindern ein besonders großes Problem darstellt.
  • In vielen Situationen, in denen elektrische Signale von getrennten Untergruppen von komplexen elektrischen und elektronischen Vorrichtungen übertragen werden, ist eine verminderte Größe der Vorrichtungen oder gewisser Bereich davon sehr nützlich oder vorteilhaft. Hierfür sind nun Kabel erhältlich, die sehr schmale Leiter aufweisen, und es können sehr schmal beabstandete Kontaktanschlussflächen genau auf Leiterplatten oder ähnlichem hergestellt werden. Somit ist es wünschenswert, einen Steckverbinder mit verringerter Größe zu haben, derartige Kabel und Leiterplatten wiederholt einfach und zuverlässig mit einem minimalen gegenteiligen Effekt auf die elektrische Signalübertragung in einer Schaltung mit einem derartigen Steckverbinder zu verbinden.
  • Bei Hochgeschwindigkeits-Rückwandanwendungen ist ein geringes Übersprechen zwischen Signalströmen durch den Steckverbinder wünschenswert. Zusätzlich ist ebenso die Maximierung der Signaldichte wünschenswert. Ein geringes Übersprechen stellt eine hohe Unversehrtheit des Signals sicher. Die hohe Dichte vergrößert die Anzahl der Schaltungen, die durch den Steckverbinder geführt werden können.
  • Stift- und buchsenartige Steckverbinder werden typischerweise verwendet, um eine lösbare, elektrisch zuverlässige Schnittstelle zu erreichen. Ebenso wird die Zuverlässigkeit weiter erhöht, indem zwei redundante federartige Kontaktpunkte bereitgestellt werden. Üblicherweise werden zwei Aufnahmefederarme auf gegenüberliegenden Seiten eines vorstehenden Stiftes oder einer Lamelle angeordnet. Bei diesem 180°-Verfahren mit gegenüberliegenden Armen ist ein be trächtlicher Eingriffsspielraum in der Ebene notwendig, die durch die Biegebewegung der Federarme beim Eingreifen definiert ist. Zusätzlich sind aufgrund von Fertigungstoleranzen die Endbereiche der Arme nach außen aus dem Zentrum in Richtung der Längsachse eines Gegenkontaktstiftes oder einer Lamelle abgewinkelt, um ein Quetschen bei der anfänglichen Einführung zu verhindern. Dieser Raum für die Federarmbiegung und die Aufnahmevorsprünge haben zur Folge, dass ein Kontaktraum in der "Biegeebene" notwendig ist. Dieses Spiel muss in dem Steckverbinderaufnahmegehäuse vorhanden sein, was einen stark limitierenden Faktor bei der Erhöhung der Kontaktdichte darstellt.
  • Für ein minimales Übersprechen durch eine koaxial-ähnliche Isolierung des Stromsignals, das durch den Steckverbinder verläuft, ist eine Isolierung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ebene entlang des gesamten Steckverbindersignalweges (inklusive des Verbindungsbereichs) wünschenswert. Die Anforderungen für das Spiel bei der Biegeebene für die gegenüberliegenden Federarme laufen den Anforderungen für die vertikale und horizontale elektrische Isolierung entgegen, wenn gleichzeitig die Steckerdichte beibehalten oder erhöht wird.
  • Ein Verfahren, um eine elektrische Isolierung mit der Verwendung einer L-förmigen Erdungskontaktstruktur zu erreichen, ist in dem U.S.-Patent von Sakurai ( US 5,660,551 ) beschrieben, auf das hierin Bezug genommen wird für seine Lehre von L-förmigen Erdungskontaktstrukturen. Entlang der Länge des Aufnahmesteckverbinders erzeugt Sakurai eine L-Form im Querschnitt des Erdungskontaktkör pers. In dem Kontakteingriffsbereich geht Sakurai in einen flachen, üblichen doppelten Federarmaufnahme-Erdungskontakt über und liegt auf einer 90° gedrehten flachen vorspringenden Lamelle, wodurch ein L-förmiger Querschnitt erzeugt wird, wenn die Lamelle und die Aufnahme in Eingriff stehen. Dieser Übergang der L-förmigen Struktur in dem Kontakteingriffsbereich begrenzt die Dichte aufgrund des oben beschriebenen Biegeebenenspiels und betrifft sowohl den Signal- als auch den doppelarmigen Erdungskontakt und führt somit zu Abstandsbereichen, in denen die vollständige koaxialähnliche Isolierung nicht aufrechterhalten werden kann. Weiterhin sind bei Sakurai alle vier Federarm-Erdungsebenen parallel zueinander angeordnet, wodurch die Dichte begrenzt wird.
  • WO 94/16477 beschreibt einen Steckverbinder mit einer verbesser- ten Abschirmung, bei dem die gegenseitige Interferenz der Signalverbindungen im Wesentlichen unterbunden wird, ohne zusätzliche Erdungsverbindungen anzupassen, und ohne die Anzahl von Komponenten des Steckverbinders zu erhöhen.
  • Ein herkömmliches Verfahren zur Übertragung von Daten entlang einer Übertragungsleitung ist das Gleichtaktverfahren, das ebenso als einpolig geerdetes Verfahren bekannt ist. Das Gleichtaktverfahren betrifft einen Übertragungsmodus, bei dem eine Signalebene in Bezug auf eine Spannungsebene, vorzugsweise die Erdung, übertragen wird, die sie mit dem anderen Signal in dem Steckverbinder oder der Übertragungsleitung gemeinsam hat. Ein anderes übliches Verfahren zur Übertragung von Daten entlang einer Übertragungsleitung ist das Gegentaktverfahren. Der Gegentakt bezieht sich auf ein Verfahren, wobei ein Signal auf einer Leitung mit der Spannung V Bezug nimmt auf eine Leitung, die die Gegenspannung -V trägt. Die resultierende Ausgabe ist V–(-V) oder 2V.
  • Eine Grenze der Gleichtaktsignalübertragung liegt darin, dass jedes Rauschen in der Leitung mit dem Signal übertragen wird. Dieses Gleichtaktrauschen ergibt sich oft aus der Instabilität der Spannungsniveaus der gemeinsamen Referenzebene, ein Phänomen, das "Ground Bounce" genannt wird. Um das Rauschen in der Signalübertragung zu vermindern, werden die Signale im Gegentakt angetrieben. Jedes Gleichtaktrauschen wird beim Gegentaktempfänger ausgelöscht. Dieses Phänomen wird Gleichtaktunterdrückung genannt und ist ein erster Vorteil der Gegentaktsignalübertragung.
  • Die Implementierung von Gegentaktleitungen in rechtwinkligen Hochgeschwindigkeitsrückwand-Steckverbindern ist üblicherweise spaltenbasiert, da geerdete Abschirmungen zwischen die Spalten von Kontakten im Steckverbinder eingefügt werden. Um die Unversehrtheit des Signals zu verbessern, wird im Stand der Technik mit anderen Worten üblicherweise ein spaltenbasierendes Paardesign verwendet, so wie es in den VHDM-Produkten gefunden wird, die von Teradyne, Inc. of Boston, Massachusetts, hergestellt wurden. Bei spaltenbasierten Paarungen wird eine Schräge zwischen die richtige und komplementäre Spannung des Differentialpaares eingefügt. Eines der Signale des Signalpaares kommt vor dem anderen Signal an. Diese Differenz in der Ankunftszeit verschlechtert die Effizienz der Gleichtaktrauschunterdrückung im Gegentakt und verringert die Ausgabeanstiegszeit des Gegentaktsignals. Da sich die Bandbreite, die ein Maß dafür ist, wie viel Daten durch eine Übertragungsleitungsstruktur übertragen werden können, umgekehrt zur Länge der Anstiegszeit durch Bandbreite = 0,35/Anstiegszeit verhält, verschlechtert sich der Betrag des Datendurchsatzes durch spaltenbasierte Paarungen.
  • Obwohl die elektrischen Steckverbinder nach dem Stand der Technik gut entwickelt sind, bleiben einige in dieser Technologie inhärenten Probleme bestehen, insbesondere die dichte Packung von Kontaktelementen, wobei ein Übersprechen zwischen benachbarten Kontaktelementen vermieden wird. Folglich gibt es ein Bedürfnis für elektrische Steckverbinder mit einer geringen Anschlussfläche, die gleichzeitig die Unversehrtheit des Signals sicherstellen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur Befestigung auf einem Schaltungssubstrat, der ein Gehäuse und ein Verbindermodul, das von dem Gehäuse getragen wird, wobei das Verbindermodul einen Kopfverbinder aufweist, der einen Massestift und einen Signalstift aufweist, und einen Buchsenverbinder, der einen masseaufnehmenden Kontakt aufweist, und einen signalaufnehmenden Kontakt aufweist, wobei der Erdungsstift mit dem masseaufnehmenden Kontakt in Eingriff steht, um Kräfte in eine erste und eine zweite Richtung zu erzeugen, und wobei der Signalstift mit dem Signalaufnahmekontakt in Eingriff steht, um Kräfte in eine dritte und eine vierte Richtung zu erzeugen, wobei die Kräfte in der ersten und dritten Richtung einander entgegengerichtet sind, und die Kräfte in der zweiten und vierten Richtung einander entgegengerichtet sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform im Schutzbereich der Erfindung liegen die erste und die zweite Richtung senkrecht zueinander, und die dritte und die vierte Richtung sind senkrecht zueinander.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat der Massestift einen L-förmigen Querschnitt mit zwei Seiten am Ende der L-Form, wobei der masseaufnehmende Kontakt einen L-förmigen Querschnitt aufweist, und der signalaufnehmende Kontakt einen L-förmigen Querschnitt aufweist, und der Massestift mit dem masseaufnehmenden Kontakt an zwei Seiten der L-Form in Eingriff steht. Weiterhin hat der Signalstift einen rechtwinkligen Querschnitt und steht mit dem Signalaufnahmekontakt an zwei benachbarten Seiten in Eingriff.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Signalstift diagonal zum Erdungsstift angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der masseaufnehmende Kontakt und der signalaufnehmende Kontakt 90° Grad-versetzte Doppelarmkontakte, und der masseaufnehmende Kontakt ist in entgegengesetzter Orientierung relativ zum signalaufnehmenden Kontakt angeordnet.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist ein Steckverbinder zur Befestigung an einem Schaltungssubstrat ein Gehäuse und ein Verbindermodul, das von dem Gehäuse getragen wird, auf, wobei das Verbindermodul einen Kopfverbinder, einen Masseanschluss mit einer Vielzahl von Stiften und einen Signalstift aufweist, und ein Buchsenverbinder einen masseaufnehmenden Kontakt und einen signalaufnehmenden Kontakt aufweist. Der Masseanschluss weist zwei Stifte auf, und jeder dieser beiden Stifte hat einen L-förmigen Querschnitt, wobei jeder L-förmige Querschnittsstift zwei Seiten am Ende der L-Form aufweist, wobei der Erdungsanschluss mit dem masseaufnehmenden Kontakt an zwei Seiten der L-Form von einem der L-förmigen Querschnittsstifte in Eingriff steht, um Kräfte in eine erste und eine zweite Richtung zu erzeugen, wobei der Signalstift mit dem Signalaufnahmekontakt in Eingriff steht, um Kräfte in eine dritte und eine vierte Richtung zu erzeugen, wobei die Kräfte in die erste und die dritte Richtung einander entgegengerichtet sind, und die Kräfte in der zweiten und vierten Richtung einander entgegengerichtet sind.
  • Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung weist der Masseanschluss einen ersten Kontaktbereich auf, wobei der erste Kontaktbereich mit dem zweiten Kontaktbereich gekoppelt ist, und wobei die Vielzahl der Stifte auf dem zweiten Kontaktbereich vorgesehen ist. Weiterhin weist sowohl der erste als auch der zweite Kontaktbereich mehrere Vorsprünge und erhobene Abschnitte auf, wobei die Vorsprünge und die erhobenen Abschnitte zusammenwirken, um den ersten Kontaktbereich an den zweiten Kontaktbereich zu koppeln. Weiterhin sind die beiden Stifte in einer gespiegelten Beziehung angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Signalstift diagonal zum Masseanschluss angeordnet; der Kopfverbinder weist weiterhin einen zweiten Signalstift auf, der diagonal zum Masseanschluss angeordnet ist; der Buchsenverbinder weist weiterhin einen zweiten masseaufnehmenden Kontakt und einen zweiten signalauf nehmenden Kontakt auf; und einer der beiden Stifte des Masseanschlusses steht in Eingriff mit dem ersten masseaufnehmenden Kontakt, und der andere der beiden Stifte des Masseanschlusses steht in Eingriff mit dem zweiten masseaufnehmenden Kontakt, und der Signalstift steht in Eingriff mit dem signalaufnehmenden Kontakt, und der zweite Signalstift steht in Eingriff mit dem zweiten signalaufnehmenden Kontakt. Die zwei Stifte sind gespiegelt zueinander angeordnet, wobei der zweite masseaufnehmende Kontakt spiegelbildlich zum masseaufnehmenden Kontakt angeordnet ist, und der zweite signalaufnehmende Kontakt ist spiegelbildlich zum signalaufnehmenden Kontakt angeordnet. Der Masseanschluss weist einen Endbereich auf, und das Verbindermodul weist weiterhin einen zweiten Masseanschluss auf, der in elektrischem Kontakt mit dem Endbereich des Masseanschlusses steht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine elektrische Verbindung einen Kopfverbinder auf, der eine erste im Wesentlichen rechteckige Anordnung von Signalstiften und eine zweite im Wesentlichen rechteckige Anordnung von Massestiften aufweist, wobei die erste und die zweite Anordnung entlang einer diagonalen Richtung zueinander versetzt sind; ein Aufnahmesteckverbinder weist eine dritte im Wesentlichen rechteckige Anordnung von signalaufnehmenden Anschlüssen, die so angeordnet sind, dass sie sich mit der ersten Anordnung von Signalstiften verbinden, und eine vierte im Wesentlichen rechteckige Anordnung von masseaufnehmenden Anschlüssen auf, die so angeordnet sind, dass sie sich mit der zweiten Anordnung von Massestiften verbinden, wobei die dritte und die vierte Anordnung versetzt zueinander und diagonal angeord net sind; jeder signalaufnehmende Anschluss weist ein Paar von Kontaktelementen auf, wobei ein Kontaktelement eine erste Kontaktkraft im Allgemeinen senkrecht zu einem Paarungsstift in eine erste Richtung erzeugt, und das andere Kontaktelement eine Kontaktkraft auf den Stift in eine zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung erzeugt; jeder masseaufnehmende Anschluss weist ein Paar von Kontaktanschlüssen auf, wobei einer der masseaufnehmenden Kontaktanschlüsse eine Kontaktkraft quer zu einem Paarungsstift in einer Richtung parallel und entgegengesetzt zur ersten Richtung erzeugt, und der zweite masseaufnehmende Kontaktanschluss eine Kontaktkraft an den Paarungsstift in eine Richtung parallel und entgegengesetzt zur zweiten Richtung erzeugt. Eine erste resultierende der Kontaktkräfte auf den Signalstift und eine zweite resultierende Kontaktkraft auf den Erdungsstift sind im Wesentlichen gleich und einander entgegengesetzt. Die erste und die zweite Resultierenden sind colinear entlang der diagonalen Richtung.
  • Obige Aspekte und weitere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
  • 1 ist eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Hochgeschwindigkeitsübertragungs-Steckverbinders, wobei die Teile getrennt dargestellt sind.
  • 2A ist eine Querschnittsansicht des Steckverbinders von 1 mit zusammengefügten Teilen;
  • 2B ist eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von mehreren Steckverbindern von 2A, die in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Teile getrennt sind;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Erdungsstiftes;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Signalstiftes;
  • 6A und 6B sind perspektivische Ansichten eines beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden Kontakts;
  • 7A und 7B sind perspektivische Ansichten eines beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakts;
  • 8A und 8B sind perspektivische Ansichten von beispielhaften erfindungsgemäßen Buchsenverbindern mit dazugehörigen Signal- und Massestiften;
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls;
  • 10A zeigt eine Anordnung von beispielhaften erfindungsgemäßen Steckverbindermodulen;
  • 10B zeigt eine Skizze eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls;
  • 11 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse;
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls mit einem Buchsenaufnahmegehäuse;
  • 13A ist eine Querschnittsansicht eines weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Steckverbinders;
  • 13B zeigt eine bevorzugte Anordnung des Erdungs- und Signalsstifts im Steckverbinder von 13A;
  • 13B zeigt eine weitere Ansicht einer bevorzugten Anordnung der Erdungs- und Signalstifte im Steckverbinder von 13A;
  • 14 ist eine perspektivische Sicht des Steckverbinders von 13A mit zusammengebauten Teilen;
  • 15A ist eine perspektivische Sicht eines weiteren erfindungsgemäßen Massestifts mit getrennten Teilen;
  • 15B ist eine perspektivische Sicht des Stifts von 15A mit zusammengefügten Teilen;
  • 15C ist eine Seitenansicht eines Kontaktbereichs des Erdungsstiftes von 15A;
  • 16A ist eine perspektivische Sicht eines Paars von beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden Kontakten in Spiegelbeziehung;
  • 16B ist eine perspektivische Ansicht eines Paares von beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakten in Spiegelbeziehung;
  • 16C ist eine perspektivische Ansicht von beispielhaften Buchsensteckverbindern, die in Spiegelbeziehung angeordnet sind, und einer erfindungsgemäßen Anordnung;
  • 17A und 17B sind perspektivische Sichten von zwei Paar beispielhaften erfindungsgemäßen Buchsensteckverbindern mit zugehörigen Signal- und Massestiften;
  • 18 zeigt eine Anordnung von weiteren erfindungsgemäßen beispielhaften Steckverbindermodulen;
  • 19 zeigt ein weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse;
  • 20 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts und Signalstifts, die in einer Mittelebenenanwendung eingefügt sind;
  • 21 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts und Signalstifts, die in einer Mittelebenenanwendung mit zusammengefügten Teilen dargestellt ist, und
  • 22 ist eine Seitenansicht eines Bereichs von 21.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindermodul mit einem kompakten Profil, das eine koaxialähnliche elektrische Isolierung der Signalverbindungen ermöglicht. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Unversehrtheit des isolierten Signals innerhalb eines Kontakteingriffsbereichs in einem minimierten Größenprofil, in dem die Kontakte in horizontaler und vertikaler Ebene isoliert sind.
  • 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Hochgeschwindigkeitsübertragungs-Steckverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Teile getrennt voneinander sind. Ein gerader Kopfverbinder 10 weist ein Kopfgehäuse 12 und Stifte (Messerkontakte) 15 für die Signalübertragungsleitung und Stifte (Kontaktmesser) 17 für die Erdungsleitung auf. Diese Stifte 15 und 17 sind abwechselnd in mehreren Reihen auf dem Kopfgehäuse 12 des dazugehörigen Verbinders 10 angeordnet. Das Gehäuse ist vorzugs weise gegossen, wobei ein Plastikmaterial, so wie ein Hochtemperaturthermoplast verwendet wird. Die Stifte sind vorzugsweise gestanzt und bevorzugt aus Phosphorbronze oder Berylliumkupfermaterial gebildet. Der Kopfverbinder 10 kann an eine erste bedruckte Platte angeschlossen oder mit ihr verbunden sein, der sog. Hauptplatine. Ein rechtwinkliger Buchsenverbinder 50 besteht aus einem Aufnahmegehäuse 52, signalaufnehmenden Kontakten 55 für die Signalubertragungsleitung und erdungsaufnehmenden Kontakten 57 für die Erdungsleitung. Mehrere Reihen von Kontakten 55 und 57 sind regelmäßig so angeordnet, dass sie denen des Kopfverbinders 10 entsprechen. Der Buchsenverbinder 50 kann mit einer zweiten bedruckten Platte verbunden oder an sie angeschlossen sein, die sog. Nebenplatine. Das Gehäuse 52 ist vorzugsweise gegossen mit der Verwendung eines Plastikmaterials, so wie Hochtemperaturthermoplast. Die Kontakte sind vorzugsweise gestanzt und aus Berylliumkupfer oder Phosphorbronze gebildet.
  • 2A zeigt einen Querschnitt des Steckverbinders von 1, wenn die beiden Teile zusammengefügt sind. Mehrere Steckverbinder, wie in 2A, können in einem Gehäuse 1 in einer Anordnung, wie in 2B gezeigt, angeordnet sein. Das Gehäuse 1 besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material und weist ein Kopfgehäuse 3 mit einer Anordnung von Kopfverbindern 10 und einem Buchsengehäuse 5 mit einer Anordnung von Buchsenverbindern 50 auf.
  • 3 zeigt eine perspektivische Sicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls. In der perspektivischen Sicht von
  • 3 sind die Teile getrennt dargestellt. Ein Kopfverbinder weist einen Signalstift 15 und einen Massestift 17 auf. 4 ist eine perspektivische Sicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts. Der Massestift 17 ist vorzugsweise im Querschnitt L-förmig geformt und erstreckt sich von der Basis des Kopfverbinders. Der Massestift 17 weist vorzugsweise Platten 16 auf, die von den Seiten von Bereichen des Massestiftes 17 vorstehen. Diese Platten 16 ermöglichen die Isolierung und die Abschirmung in dem Kopfverbinder. Die L-Form ist materialeffizient und verstärkt die Biegesteifigkeit. 5 ist eine perspektivische Sicht eines beispielhaften Signalstiftes gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Signalstift 15 ist ebenso auf der Basis des Kopfverbinders angeordnet. Der Massestift 17 ist vorzugsweise diagonal relativ zum Signalstift 15 angeordnet.
  • Ein Buchsenverbinder weist einen signalaufnehmenden Kontakt 55 und einen masseaufnehmenden Kontakt 57 auf. Die aufnehmenden Kontakte 55 und 57 sind jeweils vorzugsweise ein um 90° versetzter zweiarmiger Signalaufnahmekontakt und ein um 90° versetzter zweiarmiger Masseaufnahmekontakt.
  • Die 6A und 6B sind perspektivische Ansichten eines beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden Kontakts. Der signalaufnehmende Kontakt 55 hat vorzugsweise eine L-förmige Struktur 48 mit zwei Kontaktpunkten 45 und 47, um den Signalstift 15 zu kontaktieren. Der signalaufnehmende Kontakt 55 des Buchsenverbinders weist an seinem vorderen Ende einen Abschnitt 51 auf, der mit dem dazugehörigen Stift des Kopfverbinders auf dem Zwischenabschnitt verbunden werden kann, wobei ein rechtwinkliger Ab schnitt 54 einen quadratischen Querschnitt hat, und der an dem Befestigungs- oder hinteren Endabschnitt davon jeweils mit einem Anschluss 53 verbunden werden kann.
  • Die 7A und 7B sind perspektivische Ansichten eines beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakts. Der masseaufnehmende Kontakt 57 ist vorzugsweise L-förmige geformt, um einen L-förmigen Stift (beispielsweise den Erdungsstift 17), aufzunehmen. Zwei Kontaktpunkte 70 und 72 sind vorgesehen, um den L-förmigen Stift zu kontaktieren. Die geformten oder gestanzten Bereiche 59 und 60 des masseaufnehmenden Kontakts 57 sind ebenso gezeigt. Senkrechte Abschirmungsstreifen 80 sind auf dem masseaufnehmenden Kontakt 57 für eine elektromagnetische Abschirmung vorgesehen. Der masseaufnehmende Kontakt 57 des Buchsenverbinders ist an seinem vorderen Ende mit einem Abschnitt 81 versehen, der den dazugehörigen Stift des Kopfverbinders an einem Zwischenbereich kontaktieren kann, wobei ein rechtwinkliger Abschnitt 82 einen quadratischen Querschnitt hat und auf dem Befestigungs- oder hinteren Endabschnitt davon jeweils mit dem Anschluss 83 verbunden werden kann.
  • Die 8A und 8B sind perspektivische Ansichten eines Paares von beispielhaften erfindungsgemäßen Buchsenverbindern. Die 8A und 8B kombinieren ein Paar von signalaufnehmenden Kontakten 55 von 6A und 6B mit einem Paar von masseaufnehmenden Kontakten 57 von den 7A und 7B. Ebenso sind jeweils die Stifte 17 und 15 von 4 und 5 gezeigt.
  • Beim Zusammenfügen des Kopfverbinders 10 und des Buchsenverbinders 50 wird die Hauptplatine mit der Nebenplatine verbunden. Der Massestift 17 und der Signalstift 15 stehen mit dem masseaufnehmenden Kontakt 57 und dem signalaufnehmenden Kontakt 55, jeweils bei den Kontaktpunkten 70 und 72 und 45 und 47 in Eingriff, um die elektrische Isolierung in Diagonalrichtung zu anderen Signalkontakten zu ermöglichen, die innerhalb des Verbindermoduls in dem Kontakteingriffsbereich liegen.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls. Bei den signalaufnehmenden Kontakten 55 treffen die Kontaktpunkte 45 und 47 auf benachbarten Seiten 22 und 24 des Signalstiftes 15 auf, der vorzugsweise einen rechtwinkli- gen Querschnitt aufweist, und nicht auf gegenüberliegenden Seiten des Signalstiftes 15. Bei den masseaufnehmenden Kontakten 57 treffen die Kontaktpunkte 70 und 72, die Enden 18 und 20 des L-förmigen Massestifts 17. Das Verbindungsschema ermöglicht mehr Raum, um die Signale mit einer Erdung zu umgeben. Ein Signal wird von der Erdung des Kopfverbinders an den Buchsenverbinder auf einem Stift (d. h. dem L-förmigen Erdungsstift 17) übertragen, um zwei Kontaktpunkte bereitzustellen. Dies gibt eine elektrische Isolierung auf einem engen Raum.
  • Eine Vielzahl von Reihen und Spalten von Kontakten der Verbindermodule kann gleichmäßig in einer Anordnung mit geringem Abstand angeordnet werden. Der Abstand ist vorzugsweise 2 mm, und eine Signalkontaktspalte liegt vorzugsweise zwischen zwei benachbart angeordneten Massenkontaktspalten. 10A zeigt eine Anordnung von vier beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermodulen. Jeder Signalstift 15 wird durch den masseaufnehmenden Kontakt 57 in seinem Verbindermodul als auch durch die masseaufnehmenden Kontakte 57 in den benachbarten Modulen abgeschirmt. Obwohl in 10A vier Steckverbindermodule gezeigt sind, kann selbstverständlich jede beliebige Anzahl von Steckverbindermodulen aufgereiht sein.
  • Das Trägheitsmoment eines Stiftes mit L-förmigem Querschnitt bei der Biegung ist viel größer als bei einer herkömmlichen Lamelle. Somit liefert der L-förmige Querschnitt des Massestifts 17 einen mechanischen Vorteil gegenüber einer Lamellenform mit ähnlicher Dicke, indem die gesamte Biegesteifigkeit des Stiftquerschnitts vergrößert wird, wobei die Biegesteifigkeit als das Produkt von Youngs Modul (E) und dem Trägheitsmoment (I) ist, oder Biegesteifigkeit E × I. Diese Steifigkeit ist für die Möglichkeit von Bedeutung, die Gefahr der Verformung beim Einführen zu verringern. Ebenso wird diese Zunahme der Steifigkeit auf einer materialeffizienteren Weise mit einem L-förmigen Stift erreicht, als mit einem Stift mit einem quadratischen oder runden Querschnitt mit ähnlicher Dicke.
  • Die beispielhafte Ausführungsform ermöglicht es, dass das Spiel in der Orientierung der Biegeebene auf kompaktere Weise erreicht werden kann. Zusätzlich ist die seitliche 90° Grad-Armverbindung des masseaufnehmenden Kontakts 57 vorzugsweise entgegengesetzt zu dem signalaufnehmenden Kontakt 55 angeordnet. Mit anderen Worten ist die versetzte Orientierung des signalaufnehmenden Kontaktes 55 entgegengesetzt zu der Orientierung des masseaufnehmenden Kontaktes 57. Die kompakte gegenüberliegende Signal- und Massestift-90° Grad-Konfiguration der vorliegenden Erfindung ermöglicht den Ausgleich der Reaktionskräfte. Die entgegengesetzte Orientierung erzeugt Kontakteingriffsreaktionskräfte von den signal- und masseaufnehmenden Kontakten 55 und 57, die im Allgemeinen entgegengesetzt zueinander sind und die sich vorzugsweise aufheben, anstatt sich zu addieren. Ein eindimensionaler kumulativer Effekt der Reaktionskräfte bei der Verbindung der Steckverbinder kann zur Erzeugung von ungewünschten Verwindungs- oder Drehkräften führen, die die bedruckten Leiterplatten schädigen könnten. Die vorliegende Erfindung hat vorzugsweise zwei Arme oder Kontaktpunktbiegungen in einer ersten Biegeebene, beispielsweise der vertikalen Biegeebene, und zwei andere Arm- oder Kontaktpunktbiegungen in der zweiten Biegeebene, beispielsweise der horizontalen Biegeebene. Mit anderen Worten verbiegt sich einer der zwei Kontaktpunkte 70 und 72 in eine erste Richtung, wobei sich der andere Kontaktpunkt 70 und 72 in eine zweite Richtung verbiegt, wobei die zweite Richtung vorzugsweise senkrecht zur ersten Richtung ist. Weiterhin verbiegt sich einer der zwei Kontaktpunkte 45 und 47 in eine dritte Richtung, und der andere Kontaktpunkt 45 oder 74 verbiegt sich in eine vierte Richtung. Die dritte Richtung ist entgegengesetzt zur ersten Richtung und die vierte Richtung ist entgegengesetzt zur zweiten Richtung. Somit sind die Kräfte in der ersten und dritten Richtung vorzugsweise entgegengesetzt und vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich aufheben, und die Kräfte in die zweite und vierte Richtung sind vorzugsweise entgegengesetzt und so angeordnet, dass sie sich gegeneinander aufheben. Somit werden die Reaktionskräfte minimiert.
  • Das erfindungsgemäße Verbindermodul kann ein Kräftegleichgewicht erreichen, wie es in der Freihandskizze von 10B gezeigt ist. Der masseaufnehmende Kontakt 57 kontaktiert den Massestift 17, wodurch ein erster Satz von Kräften erzeugt wird, der durch die Vektoren FH1 und FV1 jeweils in der horizontalen und vertikalen Richtung dargestellt sind. Die Kräfte wirken auf das Verbindermodul und kombinieren sich und erzeugen eine erste resultierende Kraft, die durch den Vektor FD1 in einer resultierenden Richtung dargestellt ist, vorzugsweise diagonal zum Kontakt 57. Eine weitere Kraft wird durch den signalaufnehmenden Kontakt 55 auf dem Signalstift 15 erzeugt, wodurch ein zweiter Satz von Kräften erzeugt wird, die jeweils durch die Vektoren FH2 und FV2 in der horizontalen und vertikalen Richtung dargestellt sind. Die Kräfte wirken auf das Verbindermodul und kombinieren sich und erzeugen eine zweite resultierende Kraft, die durch den Vektor FD2 in einer resultierenden Richtung, vorzugsweise diagonal zum Kontakt 55 dargestellt ist. Die Kräfte ergeben sich als ein Ergebnis des Zusammenwirkens der Masse- und Signalkontakte mit den Masse- und Signalstiften. Vorzugsweise liegen die Vektoren FD1 und FD2 entgegengesetzt in diagonaler Richtung und haben die gleiche Größe, so dass sie sich gegenseitig aufheben und den Steckverbinder zuletzt ausgleichen. Beispielsweise ist ein Vektor in die Nordwestrichtung gerichtet, während der andere Vektor in die Südostrichtung ausgerichtet ist. Somit gleicht die vorliegende Erfindung die Kräfte aus, indem sie die Masse- und Signalkontakte in Verbindung mit den Masse- und Signalstiften nimmt. Diese Vektoren heben sich vorzugsweise in diagonaler Richtung auf.
  • 11 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse. Das Buchsenaufnahmegehäuse 152 besteht vorzugsweise aus Plastik und bedeckt die signalaufnehmenden Kontakte und die masseaufnehmenden Kontakte. Für die Aufnahme der Signal- und Massestifte von dem Kopfverbinder sind jeweils die Fenster 155 und 157 vorgesehen.
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls mit einem Buchsenaufnahmegehäuse. 12 ist ähnlich zu 9 und enthält ähnliche Elemente, die schon in Bezug auf 9 beschrieben wurden. Diese Elemente sind gleich bezeichnet, wobei deren Beschreibung hier unterlassen wird. Der Signalstift 15 wird auf zwei Seiten 26, 28 von Seitenwänden 126, 128 des Buchsenaufnahmegehäuses 152 getragen. Die Kräfte werden durch das Gehäuse 152 erzeugt, um die Struktur auszugleichen und den negativen Einfluss von kumulierenden Kräften zu vermindern. Durch den Kontakt mit den Seitenwänden 126, 128 kann ein Signalstift mit geringerer Steifigkeit in dem Steckverbinder verwendet werden, während ausgeglichene Reaktionskräfte beibehalten werden, und unter Vermeidung von ungewünschten Verdrehungsoder Drehkräften.
  • Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein sehr leistungsfähiges Rückwandverbindersystem bereitgestellt werden, dass für die elektrische Gegentaktpaarleitung verwendet wird. Weiterhin wird eine zeilenbasierte Paarung implementiert. Es wird eine Spiegelgeometrie zwischen benachbarten Verbinderspalten beschrieben, bei der eine reihenbasierte Gegentaktpaaranordnung zwi schen benachbarten Spalten von Signalstiften erreicht wird. Eine reihenbasierte Gegentaktpaarung wird in einem Steckverbinder bevorzugt, da es keine Signal/Zeitanpassungsprobleme erzeugt, so wie bei spaltenbasierten Paaren. Das wirkliche und das komplementäre Signal des zeilenbasierten Gegentaktpaars hat keinen Versatz, da sie im Wesentlichen die gleiche elektrische Länge durch den gleichen Zeilenverbinder durchlaufen und somit keine versatzbezogenen Probleme haben. Die Verwendung von Gegentaktpaaren verbessert die Unversehrtheit des Signals, wodurch das Übersprechen ausgelöscht wird. Es können höhere Signalgeschwindigkeiten verwendet werden, ohne das Übersprechen gegenteilig zu beeinflussen. Die zeilenbasierte Paarung verhindert ebenso die Notwendigkeit der Versatzkompensation beim Leiterplattendesign.
  • Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform beinhaltet einen Kopfverbindermassestift, vorzugsweise zwei Stück, der einen Endbereich für die Verbindung mit einer bedruckten Leiterplatte bereitstellt, und vorzugsweise zwei Massenkontaktverbindungsstifte, die vorzugsweise L-förmig sind, die in entsprechende Buchsenverbindermassenkontakte eingreifen. Das Kopfmassenkontaktsystem ermöglicht geeignete 1 : 1-Signal/Masse-Verbindungen mit einer bedruckten Leiterplatte in Verbindung mit einem gespiegelten Spalten-Differentialpaaransatz auf eine Art, bei der die Anzahl der Erdungsdurchgangslöcher in der Platte minimiert werden, wodurch die Leitungsmöglichkeit von bedruckten Leiterbahnen verbessert wird, während eine vertikale und horizontale Signalabschirmung erreicht wird. Da die Massen- und Signalkontakte in gepaarter Spiegelbeziehung angeordnet sind, vermindert sich die Anzahl der Massestifte, die verwendet wird, vorzugsweise um die Hälfte.
  • Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Steckverbinders ist in 13A in perspektivischer Ansicht dargestellt. Ein gerader Kopfverbinder 310 besteht aus einem Kopfgehäuse 312 und Stiften (Kontaktmessern) 315 als Signalübertragungsleitung und Stiften (Kontaktmessern) 317 für die Erdmasseleitung. Diese Stifte 315 und 317 sind gleichmäßig in mehreren Reihen auf dem Kopfgehäuse 312 des dazugehörigen Verbinders 310 angeordnet. Das Gehäuse ist vorzugsweise gegossen, wobei ein Plastikmaterial, wie ein Hochtemperaturthermoplast, verwendet wird. Die Stifte sind vorzugsweise ausgestanzt und bestehen vorzugsweise aus Phosphorbronze- oder Berylliumkupfer-Material. Der Kopfverbinder 310 kann mit einer ersten bedruckten Platte verbunden werden oder an sie angeschlossen werden, die Hauptplatine genannt wird. Ein rechtwinkliger Buchsenverbinder 315 besteht aus einem Aufnahmegehäuse 352, signalaufnehmenden Kontakten (gezeigt als 355 in 16A, ähnlich zu den Kontakten 55 in der ersten Ausführungsform) für die Signalübertragungsleitung und masseaufnehmenden Kontakte (gezeigt als 357 in 16B, ähnlich zu den Kontakten 57 in der ersten Ausführungs form) für eine Erdungsleitung. Es sind mehrere Reihen von Kontakten 355 und 357 regelmäßig so angeordnet, dass sie denen des Kopfverbinders 310 entsprechen. Der Buchsenverbinder 350 kann mit einer zweiten bedruckten Karte, der sog. Nebenplatine, verbunden oder daran angebracht werden. Das Gehäuse 352 ist vorzugsweise gegossen, wobei ein Plastikmaterial, wie ein Hochtemperaturthermo plast, verwendet wird. Die Kontakte sind vorzugsweise ausgestanzt und aus Berylliumkupfer oder Phosphorbronze gebildet.
  • 13B zeigt eine bevorzugte Anordnung der Stifte 315 und 317 in dem Kopfgehäuse 312. 13B zeigt die Bereiche der Stifte 315 und 317, die nicht mit den Kontakten 355 und 357 verbunden werden, die vielmehr beispielsweise mit der Hauptplatine verbunden werden. Es existiert eine Reihe von Massestiften 317 für jeweils zwei Reihen von Signalstiften 315. Dies beruht auf der Spiegelpaarbeziehung der Steckverbinder, wie sie später genauer beschrieben wird. Ebenso sind in 13B die Bereiche 510 und 520 des Massestifts 317 gezeigt. Diese Bereiche 510 und 520 werden genauer anhand der 15A und 15B beschrieben. Da nur eine Reihe von Massestiften 317 jeweils für zwei Reihen von Signalstiften 315 verwendet wird, wird die Anzahl der Erdungsdurchgangslöcher vermindert, was zu einem weniger komplizierten und einfacher nachvollziehbareren Modul führt.
  • 13C zeigt eine weitere Ansicht einer bevorzugten Anordnung der Massen- und Signalstifte in dem Steckverbinder von 13A. 13C zeigt die Bereiche der Stifte 315 und 317, die in die Kontakte 355 und 357 gesteckt werden. Ebenso sind in 13C die L-förmigen Stifte 525 und 530 des Massestifts gezeigt. Jeder dieser Stifte 525, 530 wird in einen dazugehörigen masseaufnehmenden Stift gesteckt. Wie gezeigt, sind die Stifte 525, 530 spiegelbildlich angeordnet, und wie näher mit Bezug auf die 15A und 15B beschrieben wird, sind die Stifte 525, 530 von einem Massestift 317 bereitgestellt, wodurch die Schaltungskomplexität vermindert wird.
  • 14 ist eine perspektivische Sicht des Steckverbinders von 13A, wobei die Teile zusammengefügt sind. Mehrere Steckverbinder von 14 können in einem Gehäuse in einer Anordnung ähnlich wie der in 2 gezeigt vorhanden sein.
  • 3 zeigt, wie oben beschrieben, eine perspektivische Sicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermoduls. Selbstverständlich ist nur ein L-förmiger Endabschnitt des Massestifts 317 als Element 17 in 3 gezeigt. Dieser Bereich entspricht beispielsweise Bereich 530 von 15A.
  • 15A zeigt eine perspektivische erfindungsgemäße Sicht eines beispielhaften Massestifts, wobei die Teile getrennt dargestellt sind, und 15B ist eine perspektivische Sicht des Stiftes von 15A mit zusammengefügten Teilen. Der Massestift 317 ist vorzugsweise ein zweistückiges System, das einen ersten Kontaktbereich 510 und einen zweiten Kontaktbereich 520 aufweist; jedoch kann der Massestift auch nur aus einem Stück oder mehr als zwei Stücken gebildet werden. Wie es genauer in 15C dargestellt ist, weist der Kontaktbereich 510 einen Einschnitt 512 mit Vorsprüngen 513 auf. Jeder dieser Vorsprünge 513 weist einen erhobenen Bereich oder Vorsprung 514 auf. Der Kontaktbereich 520 weist einen Einschnitt 522 mit Vorsprüngen 523 auf. Jeder der Vorsprünge 523 weist vorzugsweise einen erhobenen Bereich oder eine Erhebung 524 auf. Die Kontaktbereiche 510 und 520 werden vorzugsweise durch das Zusammenwirken der Vorsprünge und Erhebungen 513, 514, 523 und 524 miteinander gekoppelt, wie es in 15B gezeigt ist. Die Erhebungen 514 kontaktieren einen Abschnitt 526 des Kontaktbereichs 520, während die Erhebungen 524 einen Abschnitt der Platte 517 des Kontaktbereichs 510 kontaktieren.
  • Der Kontaktbereich 510 weist einen Endbereich 515, der sich von der Basis des Kopfverbinders beispielsweise zur Hauptplatine erstreckt, und eine Platte 517 auf. Der Kontaktbereich 520 weist vorzugsweise zwei im Querschnitt L-förmige Stifte 525, 530 auf, die sich davon erstrecken und zwei Platten 527, 532, die von einem Seitenbereich der Stifte 525, 530 vorstehen. Es sollte erwähnt werden, dass der Kontaktbereich nur einen im Querschnitt L-förmigen Stift oder mehr als zwei im Querschnitt L-förmige Stifte aufweisen kann. Die L-förmigen Stifte 525, 530 greifen jeweils in einen dazugehörigen masseaufnehmenden Kontakt ein. Durch die zwei L-förmigen Stifte 525, 530 können die Massenkontakte auf zwei Buchsenverbindern mit jedem Kopfverbindermassenstift verbunden werden; wodurch sich die Anzahl der Massenstifte um den Faktor zwei vermindert. Vorzugsweise sind die zwei Platten 527, 532 coplanar. Die Platten 517, 527, 532 ermöglichen die Isolierung und die Abschirmung im Kopfverbinder. Die L-Form ist materialeffizient und vergrößert die Biegesteifigkeit.
  • Der Signalstift 315 in der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der Signalstift 15, der in Bezug mit 5 beschrieben wurde. Jeder L-förmige Stift des Erdungsstifts 317 ist vorzugsweise diagonal zum Signalstift 315 angeordnet.
  • Wie in der ersten Ausführungsform weist der Buchsenverbinder einen signalaufnehmenden Kontakt 355 und einen masseaufnehmen den Kontakt 357 auf. Diese Kontakte sind den Kontakten 55 und 57 der ersten Ausführungsform ähnlich. Die Aufnahmekontakte 355 und 357 sind vorzugsweise jeweils ein um 90° versetzter Doppelarmsignalaufnahmekontakt und ein um 90° versetzter Doppelarmmasseaufnahmekontakt.
  • 16A ist eine perspektivische Sicht eines Paars von beispielhaften erfindungsgemäßen signalaufnehmenden Kontakten 355 in Spiegelbeziehung. 16B ist eine perspektivische Sicht eines Paars von beispielhaften erfindungsgemäßen masseaufnehmenden Kontakten 357 in Spiegelbeziehung. Viele Paare von Kontakten können in einer Anordnung von Reihen und Spalten in einem Steckverbinder angeordnet werden, um eine horizontale oder vertikale Abschirmung zu ermöglichen. 16C ist eine perspektivische Sicht von erfindungsgemäßen Buchsenverbindern, die gespiegelt angeordnet sind in einer Anordnung von sechs Paaren. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine reihenbasierte Paarung. Somit ergibt sich kein Paarversatz. Dies vermindert elektrische Taktprobleme und ein Übersprechen.
  • Die 17A und 17B sind perspektivische Ansichten von zwei erfindungsgemäßen Paaren von beispielhaften Buchsenverbindern. Die 17A und 17B kombinieren die signalaufnehmenden Kontakte 355 von 16A mit einem masseaufnehmenden Kontakt 357 von 16B. Ebenso sind die L-förmigen Massestifte 575, 580 und die Signalstifte 315 gezeigt. Die Massestifte 575 und 580 sind L-förmige Bereiche, die gespiegelt zueinander angeordnet sind. Die L-förmigen Massenstifte 575 und 580 können mit dem gleichen Massenstift, ähnlich wie die L-förmigen Stifte 525 und 530 des Massenstifts 317, gezeigt in 15A, verbunden werden. Andererseits können die L-förmigen Massenstifte 575, 580 mit einzelnen oder unterschiedlichen Massenstiften, so wie dem Massestift 17 von 4, verbunden werden.
  • Durch das Zusammenbringen des Kopfverbinders 310 und des Buchsenverbinders 350 wird die Hauptplatine mit der Nebenplatine verbunden. Die Erdungsstifte 575, 580 und die Signalstifte 315 stehen in Eingriff mit den masseaufnehmenden Kontakten 357 und den signalaufnehmenden Kontakten 355, jeweils an den dazugehörigen Kontaktpunkten 370, 372, 345 und 347, um eine elektrische Isolierung gegenüber anderen Signalkontakten zu ermöglichen, die sich innerhalb des Verbindermoduls in dem Kontakteingriffsbereich befinden.
  • Mehrere Zeilen und Spalten der Kontakte der Verbindermodule können gleichmäßig in einer Anordnung mit geringem Abstand angeordnet werden. Der bevorzugte Abstand beträgt 2 mm, wobei bevorzugterweise ein Paar von Verbindermodulen spiegelbildlich zueinander angeordnet ist. 18 zeigt eine Anordnung von vier beispielhaften erfindungsgemäßen Verbindermodulen. Das Verbindermodul 583 ist spiegelbildlich zum Verbindermodul 585, und das Verbindermodul 593 ist spiegelbildlich zum Verbindermodul 595. Jeder Signalstift 315 wird durch den masseaufnehmenden Kontakt 357 in seinem Verbindermodul abgeschirmt. Obwohl in der Anordnung von 18 vier Verbindermodule gezeigt sind, kann jede andere Anzahl von Verbindermodulen aufgereiht werden.
  • 19 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Buchsenaufnahmegehäuse. Das Buchsenaufnahmegehäuse 452 besteht vorzugsweise aus Plastik und bedeckt die signalaufnehmenden Kontakte und die masseaufnehmenden Kontakte. Die Fenster 455 und 457 sind vorgesehen, um die Signalstifte 315 und Massestifte 317 (d. h. die L-förmigen Stifte 525 und 530) jeweils von dem Kopfverbinder aufzunehmen. Das Gehäuse 452 ist dem Gehäuse von 13B ähnlich.
  • Ein erfindungsgemäßer Steckverbinder kann in Mittelebenenanwendungen verwendet werden. 20 ist eine perspektivische Sicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Massestifts und Signalstifts in einer Mittelebenenanwendung, wobei die Teile getrennt voneinander sind. 21 ist eine perspektivische Sicht des beispielhaften Massestifts und Signalstifts in der Mittelebenenanwendung von 20, wobei die Teile zusammengefügt sind, und 22 ist eine Seitenansicht der zwei Massestifte von 20, die einander kontaktieren.
  • 20 zeigt eine Mittelebenenleiterplatte 600 mit einer Durchgangsöffnung 610 für einen Erdungsstift 505, der vorzugsweise zwei Teile 510 und 520 (ähnlich dem Erdungsstift 317 von 15A) aufweist, er kann jedoch aus jeder Anzahl von Teilen, auch einteilig, ausgebildet sein. Weiterhin ist eine Durchgangsöffnung 650 für den Signalstift 660 abgebildet. Ein Endbereich 515 des Massestiftkontaktabschnitts 510 wird durch die Durchgangsöffnung 610 eingeführt und kontaktiert einen Massestift 630 auf der anderen Seite. Der Massestift 630 ist dem Massestift 317 von 15A ähnlich und weist vorzugsweise einen Kontaktbereich 635 und einen Kontaktbereich 640 auf, er kann jedoch aus jeder Anzahl von Teilen, auch einstückig, ausgebildet sein. Der Kontaktbereich 640 ist identisch zum Kontaktbereich 520. Selbstverständlich kann jede Anzahl von Stiften, nicht nur die beispielhaften zwei Stifte, wie die gezeigten 521, 522 und 641, 645 verwendet werden, um die dazugehörigen masseaufnehmenden Kontakte auf den Kontaktbereichen 520 und 640 zu kontaktieren. Der Kontaktabschnitt 635 weist Vorsprünge 637, erhobene Abschnitte oder Erhebungen 638 und einen kurzen Endabschnitt 639 auf. Der Kontaktbereich 640 weist Vorsprünge 642 und erhobene Abschnitte oder Erhebungen 643 auf. Die Vorsprünge 637 und Erhebungen 638 wirken mit den Vorsprüngen 642 und Erhebungen 643 zusammen, um die Kontaktbereiche 635 und 640 zu verbinden.
  • Wie im Detail in 21 und 22 gezeigt, verläuft der Endbereich 515 des Kontaktbereichs 510, der durch die Durchgangsöffnung 610 verläuft, über den kurzen Endbereich 639 und kontaktiert elektritsch den Vorsprung 637, um die Erdung an die nächste (nicht gezeigte) Platte zu übergeben. Vorzugsweise sind die Massekontaktbereiche 635 und 640 in einer (nicht gezeigten) Abdeckung oder in einer leeren Gehäusekopfhalterung ohne Stifte angeordnet. Die Abdeckung wird auf der unteren oder hinteren Seite der Mittelebenenplatte 600 angebracht, wobei der Signalstift 660 (ähnlich zum Signalstift 315) die Platte 600 und die Abdeckung durchläuft. Der kurze Endbereich 639 schirmt elektrisch die Spalten in der Abdeckung ab.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Implementierung einer voll- ständigen elektrischen Isolierung in der Kontakteirigriffszone auf kompaktere Weise. Weiterhin behält die vorliegende Erfindung die volle Isolierung in der Diagonalrichtung bei.
  • Obwohl der oder die Massestift(e), die mit den dazugehörigen masseaufnehmenden Kontakten in den dargestellten Ausführungsformen in Eingriff stehen, eine L-förmige Form haben, ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht darauf beschränkt. Die Verwendung von anderen Formen, beispielsweise rechtwinklig, quadratisch oder rund, ist ebenso möglich.
  • Obwohl der Buchsenverbinder in der dargestellten Ausführungsform einen rechtwinkligen Bereich aufweist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei einem (nicht gezeigten) Buchsenverbinder verwendet werden, der einen geraden Massenkontakt und einen geraden Signalkontakt ohne rechten Winkel aufweist.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist sie nicht auf die gezeigten Details begrenzt. Vielmehr können Änderungen in den Details innerhalb des Schutzbereichs erfolgen, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen.

Claims (14)

  1. Ein elektrisches Verbindermodul (1), aufweisend: einen Kopfverbinder (10, 310), der einen Massestift (17, 317) und einen Signalstift (15, 315) aufweist; und einen Buchsenverbinder (50, 350), der einen masseaufnehmenden Kontakt (57, 357) aufweist; und einen signalaufnehmenden Kontakt (55, 355); wobei der Massestift (17, 317) zwei benachbarte Seiten aufweist und den masseaufnehmenden Kontakt (57, 357) an zwei benachbarten Seiten ergreift, um Kräfte in einer ersten und einer zweiten Richtung zu erzeugen; und wobei der Signalstift (15, 315) zwei benachbarte Seiten aufweist und mit dem signalaufnehmenden Kontakt (55, 355) an zwei benachbarten Seiten im Eingriff steht, um Kräfte in einer dritten und vierten Richtung zu erzeugen; und wobei die Kräfte in den ersten und dritten Richtungen einander entgegengerichtet sind und die Kräfte in den zweiten und vierten Richtungen einander entgegengerichtet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der masseaufnehmende Kontakt (57, 357) einen L-förmigen Querschnitt aufweist; und der signalaufnehmende Kontakt (55, 355) einen L-förmigen Querschnitt aufweist; wobei die Kräfte in den ersten und zweiten Richtungen senkrecht zueinander verlaufen, und die Kräfte in den dritten und vierten Richtungen senkrecht zueinander verlaufen; und der masseaufnehmende Kontakt (57, 357) und der singalaufnehmende Kontakt (55) 90° versetzte Doppelarmkontakte sind.
  2. Verbindermodul nach Anspruch 1, wobei der Signalstift (15, 315) diagonal zu dem Massestift (17, 317) angeordnet ist.
  3. Verbindermodul nach Anspruch 1, wobei der Signalstift (15, 315) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und mit dem signalaufnehmenden Kontakt (55, 355) an zwei benachbarten Stellen im Eingriff steht.
  4. Verbindermodul nach Anspruch 1, wobei der masseaufnehmende Kontakt (57, 357) im umgekehrter Orientierung in Bezug auf den signalaufnehmenden Kontakt (55, 355) angeordnet ist.
  5. Verbindermodul nach Anspruch 1, wobei der Masseanschlussstift (317) einen ersten Kontaktbereich (510) und einen zweiten Kontaktbereich (520) aufweist, wobei der erste Kontaktbereich (510) mit dem zweiten Kontaktbereich (520) verbunden ist, und wobei eine Mehrzahl von Massestiften (317) an dem zweiten Kontaktbereich (520) bereitgestellt sind; und wobei im besonderen jeder der ersten und zweiten Kontaktbereiche (510, 520) eine Anschlussstruktur (512, 513, 514, 524, 526) aufweisen, die in kooperativer Beziehung zusammenwirkt, um den ersten Kontaktbereich (510) mit dem zweiten Kontaktbereich (520) zu koppeln.
  6. Verbindermodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, wobei der Masseanschlussstift (517) zwei Stifte (510, 520) aufweist, welche in einer beabstandeten parallelen Beziehung angeordnet sind.
  7. Verbindermodul nach Anspruch 5, wobei der Kopfverbinder (310) zusätzlich zu dem ersten Signalstift (315) weiterhin einen zweiten Signalstift aufweist, welcher diagonal zu dem Masseanschluss angeordnet ist; wobei der Buchsenverbinder (350) zusätzlich zu dem ersten masseaufnehmenden Kontakt (357) und dem ersten signalaufnehmenden Kontakt (355) weiterhin einen zweiten masseaufnehmenden Kontakt und einen zweiten signalaufnehmenden Kontakt aufweist; und wobei einer der zwei Stifte (317) des Masseanschlusses mit dem ersten masseaufnehmenden Kontakt (357) im Eingriff steht, wobei der andere der zwei Stifte des Masseanschlusses mit dem zweiten masseaufnehmenden Kontakt im Eingriff steht, wobei der erste Signalstift (315) den ersten signalaufnehmenden Kontakt (355) ergreift, und wobei der zweite Signalstift mit dem zweiten singalaufnehmenden Kontakt im Eingriff steht; und wobei im besonderen die zwei Stifte (315) in einer gespiegelten Beziehung angeordnet sind, wobei die zweiten masseaufnehmenden Kontakte in einer gespiegelten Beziehung zu den ersten masseaufnehmenden Kontakten (357) angeordnet sind, und die zweiten signalaufnehmenden Kontakte in einer gespiegelten Beziehung zu den ersten signalaufnehmenden Kontakten (355) angeordnet sind.
  8. Verbindermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Masseanschluss (317) einen Endbereich (515) aufweist und das Verbindermodul weiterhin einen zweiten Masseansehluss (530) in elektrischem Kontakt mit dem Endbereich (515) des Masseanschlusses (317) aufweist.
  9. Verbindermodul nach Anspruch 1, der einen ersten und einen zweiten masseaufnehmenden Kontakt (525, 530) aufweist, wobei diese in einer gespiegelten Beziehung angeordnet sind.
  10. Verbindermodul nach Anspruch 8, wobei jeder erste Signalstift (315) diagonal zu dem ersten Massestift (317) angeordnet ist und jeder zweite Signalstift diagonal zu dem zweiten Massestift angeordnet ist.
  11. Verbindermodul gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Massestift (317) mit dem masseaufnehmenden Kontakt (357) im Eingriff steht, um eine resultierende Kraft in einer ersten Richtung zu erzeugen, und wobei der Signalstift (315) mit einem signalaufnehmenden Kontakt (355) im Eingriff steht, um eine resultierende Kraft in einer zweiten Richtung zu erzeugen, wobei die resultierenden Kräfte in der ersten Richtung vom Betrag her ungefähr gleich und von der Richtung her ungefähr entgegengesetzt der resultierenden Kraft in der zweiten Richtung sind, so dass die resultierende Kraft in der ersten Richtung die resultierende Kraft in dieser Richtung ausgleicht, um das Verbindermodul auszugleichen.
  12. Verbindermodul nach Anspruch 10, wobei der Signalstift (315) diagonal zu dem Massestift (317) angeordnet ist; und wobei im speziellen die resultierende Kraft in der ersten Richtung diagonal zu dem masseaufnehmenden Kontakt (357) verläuft und wobei die resultierende Kraft in der zweiten Richtung diagonal zu dem signalaufnehmenden Kontakt (355) verläuft.
  13. Verbindermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Teil einer elektrischen Verbindung bildet, die aufweist: einen Kopfverbinder (310), der eine erste und im wesentlichen rechteckige Anordnung von Signalstiften (315) und eine zweite im wesentlichen rechteckige Anordnung von Massestiften (317) aufweist, wobei die ersten und zweiten Anordnungen in Bezug zueinander entlang einer diagonalen Richtung versetzt sind; einen aufnehmenden Verbinder (350), der eine dritte im wesentlichen rechteckige Anordnung von signalaufnehmenden Anschlüssen (355), die so angeordnet sind, dass sie sich mit der ersten Anordnung von Signalstiften (315) verbinden, und eine vierte im wesentlichen rechteckige Anordnung von masseaufnehmenden Anschlüssen (357) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie sich mit der zweiten Anordnung der Massestifte (317) verbinden, wobei die dritten und vierten Anordnungen in Bezug zueinander versetzt und diagonal angeordnet sind; wobei jeder signalaufnehmende Anschluss (355) ein Paar von Kontaktelementen aufweist, wobei ein Kontaktelement eine Kontaktkraft im Allgemeinen quer zu einem Paarungsstift (315) in einer ersten Richtung erzeugt, und das andere Kontaktelement eine Kontaktkraft auf den Stift (315) in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erzeugt; wobei jeder masseaufnehmende Anschluss (357) ein Paar von Kontaktanschlüssen aufweist, wobei einer der masseaufnehmenden Kontaktanschlüsse eine Kontaktkraft quer zu einem Paarungsstift (580) in einer Richtung parallel und entgegengesetzt zu der ersten Richtung erzeugt und wobei der andere masseaufnehmende Kontaktanschluss eine Kontaktkraft auf den Verbindungsstift (580) in einer Richtung parallel und entgegengesetzt zu der zweiten Richtung aufbringt.
  14. Die Verbindung nach Anspruch 13, wobei eine erste Resultierende der Kontaktkräfte auf dem Signalstift (315) und eine zweite Resultierende der Kontaktkräfte auf dem Massestift (580) im wesentlichen gleich und in entgegengesetzter Richtung sind; und wobei im besonderen die ersten und zweiten Resultierenden kolinear entlang der diagonalen Richtung verlaufen.
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