DE69026145T2

DE69026145T2 - Koaxiales Kontaktelement

Info

Publication number: DE69026145T2
Application number: DE69026145T
Authority: DE
Inventors: Lee Andrew Barkus; Matthew Michael Sucheski
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2010-06-27
Also published as: JP3019999B2; EP0405454A2; US4975066A; EP0405454B1; JPH0353476A; EP0405454A3; DE69026145D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindersystem mit Kontaktelementen mit zwei elektrisch voneinander isolierten Kontakten zum elektrischen Angreifen an einem Stift oder Zapfen mit zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktflächen.
In der Technik ist es allgemein bekannt, daß eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Frequenz aufweisende Signale auf drei einander benachbarten Leitern einander beeinträchtigen und sich die Signale verschlech tern. Es ist auch allgemein bekannt in der Technik, daß bei Abschirmung der Leiter voneinander die Beeinträchtigung beträchtlich reduziert oder sogar eliminiert wird. Ein Beispiel dafür ist das allgemein bekannte Koaxialkabel sowie Verbinder, mit denen ein solches Kabel angeschlossen wurde, wie dies in der US- A-4 070 751 gezeigt ist. Nach der Entwicklung zweiteiliger Verbindersysteme, z.B. des Euro-Kartenverbinders, mit gedruckten Schaltungsplatten bzw. Schaltungskarten für Anwendungen mit hoher Geschwindigkeit, wurde das Abschirmungskonzept von einigen Technikern aufgegriffen, wie dies z.B. in der US-A-4 451 107 gezeigt ist, bei der die Bezugserdungseinrichtung durch ein Druckguß-Zinkgehäuse geschaffen wurde. Andere Techniker behielten die dielektrischen Gehäuse aufgrund der einfachen Herstellbarkeit und der Kosten bei und schufen eine Abschirmung dadurch, daß sie ausgewählte Kontaktelemente und Stifte vorsahen. In der US-A-4 655 518 haben die Patentinhaber Erdungskontakte entlang der Außenseite von Stiftreihen in dem Sockel sowie entlang der Außenwände der Aufnahmeeinrichtung ihres zweistückigen Verbindersystems plaziert. Diese Anordnung trug stark zur Lösung des "Erdungsaufprall-" Problems bei. In jüngerer Zeit haben Techniker ein sogar noch leistungsfähigeres Verbindersystem entwickelt, bei dem Abschirmplatten zwischen benachbarten Reihen von Signalkontakten vorgesehen sind. Diese Anordnungen, die in der US-A-4 846 727, eingereicht am 11. April 1988, offenbart sind, gestatten dem Benutzer, alle Kontaktelemente und Stifte der Signalübertragung zu widmen, ohne daß dabei eine Beeinträchtigung der Signale stattfindet.
Aus dem Dokument US-A-3 474 385 ist ein Koaxialkabelverbinder bekannt geworden, der aus einem Kabelverbindungsabschnitt und einem Kontaktabschnitt besteht. Dieser bekannte Verbinder ist mittels Laschen und einer Kante in einem Isoliergehäuse angebracht und mit dem entsprechenden Verbinder verbindbar, so daß zweierlei Kontakte für den Signalleiter und für die Erdungsabschirmung des Koaxialkabels hergestellt werden.
Die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung von Koaxial-Kontaktelementen zur Verwendung bei dielektrischen Gehäusen, wobei ein signalführender Kontakt von einem Bezugserdungskontakt umgeben ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verbindersystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Der Unteranspruch 2 enthält vorteilhafte und nicht-triviale Verbesserungen des Gegenstands des Anspruchs 1.
Es wird ein Koaxial-Kontaktelement geschaffen, das einen ersten und einen zweiten Kontakt beinhaltet, deren jeder einen mittleren Abschnitt, einen Aufnahmeabschnitt, der sich von dem einen Ende des mittleren Abschnitts nach außen wegerstreckt sowie eine Leitereinrichtung aufweist, die sich von einem entgegengesetzten Ende nach außen wegerstreckt. Der mittlere Abschnitt des ersten Kontakts ist im Inneren des mittleren Abschnitts des zweiten Kontakts positioniert, wobei sich die jeweiligen Aufnahmeabschnitte und Leitereinrichtungen derart von den jeweiligen mittleren Abschnitten nach außen wegerstrecken, daß sie nicht in elektrischen Eingriff miteinander gelangen. Ein dielektrisches Abstandselement schafft eine elektrische Isolierung der jeweiligen Abschnitte voneinander.
Figur 1 zeigt eine Perspektivansicht eines zweiteiligen Euro-Kartenverbinders, bei dem das Koaxial-Kontaktelement der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Figur 2 zeigt eine Perspektivansicht des Koaxial- Kontaktelements und eines Stifts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 zeigt eine im Schnitt dargestellte Endansicht des Koaxial-Kontaktelements, in das der Stift eingesetzt ist; und
Figur 4 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Koaxial-Kontaktelements.
Der in Figur 1 gezeigte Euro-Kartenverbinder 10 stellt ein Beispiel für die Art von elektrischen Vorrichtungen dar, für das das koaxiale bzw. Koaxial-Kontaktelement 12 und der Stift 14, wie sie beide in Figur 2 gezeigt sind, gut geeignet sind. Der Verbinder 10 beinhaltet ein Aufnahmeelement 16, in dem die Kontaktelemente 12 untergebracht werden. Weiterhin besitzt der Verbinder 10 einen Sockel 18, in dem die Stifte 14 untergebracht werden. Wie allgemein bekannt ist, ist eine Tochterplatte 20 an dem Aufnahmeelement 16 anzubringen ist, wobei Leiter 22, 24 der Elemente 12 elektrisch in durchplattierten Löchern 26 oder an Schaltungsleiterbahnen (nicht gezeigt) angeschlossen sind. In ähnlicher Weise wird der Sockel 18 auf einer Rückenplatte 28 angebracht, wobei Leiter 30 der Stifte 14 in durchplattierten Löchern 32 elektrisch angeschlossen sind. Elektronische Komponenten auf der Platte bzw. Karte 20 (nicht gezeigt) werden mit anderen elektronischen Komponenten auf anderen Karten (nicht gezeigt) durch Schaltungseinrichtungen (nicht gezeigt) auf der Platte 28 elektrisch verbunden, indem man die Aufnahmeelemente 16 in die Sockel 18 einsteckt.
Wie in den Figuren 2 und 4 gezeigt ist, beinhaltet das Koaxial-Kontaktelement 12 einen ersten Kontakt 34, der innerhalb eines zweiten Kontakts 36 aufgenommen ist und von diesem durch ein dielektrisches Abstandselement 38 elektrisch isoliert ist. Der erste Kontakt 34 besitzt einen mittleren Abschnitt 40, einen doppelarmigen Aufnahmeabschnitt 42, der sich von dem einen Ende des mittleren Abschnitts 40 nach außen erstreckt, sowie einen Leiter 22, der sich von dem anderen Ende nach außen erstreckt.
Der mittlere Abschnitt 40 des Kontakts 12 ist von einem Ende her gesehen C-förmig ausgebildet, wie dies auch in Figur 3 zu sehen ist. Ein Bügelbereich 44 ist von benachbarten Seitenbereichen 46, 48 durch Schlitze 50 teilweise getrennt, so daß er sich nach außen biegen läßt. In dem Seitenbereich 46 ist eine Aussparung 52 vorgesehen.
Der Aufnahmeabschnitt 42 ist durch parallele konvergierende Arme 54 definiert, die sich von den jeweiligen Seitenbereichen 46, 48 nach außen erstrecken. Bogenförmige gekrümmte Kontaktflächen 56 sind an den freien Enden 58 der Arme 54 vorgesehen, wobei die konvexen Oberflächen 60 einander zugewandt sind.
Der Leiter 22 besitzt an seinem freien Ende 62 einen Lötfuß 64, der gegenüber einem ersten Bereich 66 durch einen zweiten Bereich 68 versetzt ist. Der erste Bereich 66 ist an seinem einen Ende an dem Seitenbereich 48 angebracht.
Der zweite Kontakt 36 beinhaltet einen mittleren Abschnitt 70, einen doppelarmigen Aufnahmeabschnitt 72, der sich von dem einen Ende des mittleren Abschnitts 70 nach außen wegerstreckt sowie einen Leiter 24, der sich von dem anderen Ende desselben nach außen wegerstreckt.
Der mittlere Abschnitt des Kontakts 36 ist C-förmig und ist durch einen Bügelbereich 74 und Seitenbereiche 76, 78 gebildet. In dem Seitenbereich 76 ist eine Aussparung 80 vorgesehen.
Der Aufnahmeabschnitt 70 besitzt parallele, konvergierende Arme 82, die sich von den jeweiligen Seitenbereichen 76, 78 nach außen wegerstrecken. Bogenförmig gekrümmte Kontaktflächen 84 befinden sich an freien Enden 86 der jeweiligen Arme 82, wobei die konvexen Oberflächen 88 einander zugewandt sind.
Der Leiter 24 erstreckt sich von dem Seitenbereich 78 nach außen weg und beinhaltet ein freies Ende 90, das zum Einsetzen in ein plattiertes Durchgangsloch 26 in der Karte 20 ausgelegt ist. Das freie Ende 90 ist durch einen zweiten Bereich 94 von einem ersten Bereich 92 rechtwinklig versetzt.
Beide Kontakte 34 und 36 sind aus einem geeigneten leitfähigen Material, wie z.B. Phosphorbronze, durch Stanzen und Formen gebildet.
Das dielektrische Abstandselement 38 ist C-förmig oder kanalförmig ausgebildet und derart dimensioniert, daß es in den mittleren Abschnitt 70 des Kontakts 36 hineinpaßt und den mittleren Abschnitt 40 in seinem Inneren aufnimmt. Das Abstandselement 38 ist aus einem geeigneten dielektrischen Material, wie z.B. Kaptonfolie, hergestellt.
Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Stift 14 beinhaltet eine zentrale Kontaktfläche 96, äußere Kontaktflächen 98 an entgegengesetzten Seiten 100 des Stifts 14 sowie dielektrische Abstandselemente 102, die die Kontaktfläche 96 von den Kontaktflächen 98 trennen. Der Leiter 30 (Figur 1) ist nicht im Detail dargestellt, besäße jedoch eine ähnliche Konstruktion; z.B. würden die äußeren Kontaktflächen an Schaltungseinrichtungen auf der Platte 28 angreifen, und die zentrale Kontaktfläche würde eine Wire-Wrap-Verbindung bilden.
Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, ist das dielektrische Abstandselement 38 in dem mittleren Abschnitt 70 des zweiten Kontakts 36 positioniert und nimmt den mittleren Abschnitt 40 des ersten Kontakts 34 auf. Der Aufnahmeabschnitt 42 des Kontakts 34 liegt zwischen den Armen 82 des Kontakts 36 und ist derart ausgerichtet, daß die Ebenen der Kontaktflächen 56 in einem Winkel von 90 Grad relativ zu den Kontaktflächen 84 angeordnet sind. Die Leiter 22, 24 erstrecken sich von den jeweiligen mittleren Abschnitten 40, 70 nach außen weg und sind voneinander beabstandet, so daß dazwischen ein Kontakt vermieden wird. Der Seitenbereich 44 des mittleren Abschnitts 40 kann schräg nach außen gebogen werden, um in dem Abstandselement 38 einen Festsitz zu schaffen.
Wie aus den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, wird der Stift 14 in dem Kontaktelement 12 derart aufgenommen, daß der zentrale Kontakt 96 an den konvexen Oberflächen 60 der Kontaktflächen 56 des Kontakts 34 angreift und die äußeren Kontakte 98 an den konvexen Oberflächen 88 der Kontaktflächen 84 des Kontakts 34 angreifen.
Die spezielle Orientierung der Aufnahmeabschnitte 42, 72, wie sie dargestellt ist, ist bevorzugt, kann jedoch bei Wunsch geändert werden. Die Arme 54, 82 sind federnd nachgiebig und sollten in der Lage sein, einen angemessenen Bereich von Stiftgrößen 14 aufzunehmen, ohne eine permanente Verformung zu erleiden. Das vorstehend genannte, bevorzugte Material schafft diese Elastizität.
Im Gebrauch führt der Kontakt 34 normalerweise Signale, und der Kontakt 36 würde eine Bezugserdungseinrichtung für die Signalintegrität bilden. Bei Situationen mit niedriger Frequenz könnte der Kontakt 36 jedoch auch für Stromzwecke verwendet werden.
Die an den Kontakten 34, 36 gezeigten Leiter 22 bzw. 24 dienen lediglich der Erläuterung. D.h., es können andere Arten von Leitern (die nicht gezeigt, jedoch dem Fachmann allgemein bekannt sind) in effektiver Weise an den Kontakten 34, 36 anstatt der Leiter 22, 24 verwendet werden.
Gleichermaßen können die Aufnahmeabschnitte 42, 72 eine ander Konstruktion aufweisen, um Stifte 14 mit anderer Konstruktion aufzunehmen.
Dimensionsmäßige Änderungen lassen sich in einfacher Weise in das Kontaktelement 12 und den Stift 14 integrieren. Z.B. können beide derart dimensioniert werden, daß sichergestellt ist, daß der zweite Kontakt 36 an dem äußeren Kontakt 98 des Stifts 14 angreift, bevor der erste Kontakt 34 an dem zentralen Kontakt 96 angreift.
Wie vorstehend erläutert worden ist, ist ein Koaxial- Kontaktelement zur Verbindung mit einem Stift offenbart worden, der elektrisch voneinander isolierte innere und äußere Kontakteinrichtungen aufweist. Das Kontaktelement beinhaltet zwei doppelarmige Kontakte, von denen der eine innerhalb des anderen aufgenommen ist und von diesem durch ein dielektrisches Abstandselement elektrisch isoliert ist. Leiter erstrecken sich von jedem Kontakt nach hinten weg, um an Schaltungseinrichtungen auf einer gedruckten Schaltungsplatte bzw. -karte oder dgl. anzugreifen. Die beiden freitragenden Arme an jedem Kontakt beinhalten vergrößert ausgebildete Kontaktflächen zum Angreifen an einem in das Kontaktelement eingeführten Stift.

Claims

1. Verbindersystem mit

a) einem oder mehreren Koaxial-Kontaktelementen (12), die in einem Aufnahmeelement (16) angebracht sind,

b) wobei jedes der Kontaktelemente (12) einen ersten Kontakt (34) und einen zweiten Kontakt (36) aufweist;

c) wobei der erste Kontakt (34) einen ersten mittleren Abschnitt (40), eine erste Aufnahmeeinrichtung (54, 56), die sich von dem einen Ende des ersten mittleren Abschnitts (40) nach außen wegerstreckt, sowie eine erste Leitereinrichtung (24) aufweist, die sich von einem gegenüberliegenden Ende des ersten mittleren Abschnitts (40) nach außen wegerstreckt, um an einer Schaltungseinrichtung auf einer Schaltungsplatte elektrisch anzugreifen;

d) wobei der zweite Kontakt (36) einen zweiten mittleren Abschnitt (70), eine zweite Aufnahmeeinrichtung (72, 84), die sich von dem einen Ende des zweiten mittleren Abschnitts (70) nach außen wegerstreckt sowie eine zweite Leitereinrichtung (24) aufweist, die sich von einem gegenüberliegenden Ende des zweiten mittleren Abschnitts (70) nach außen wegerstreckt, um an einer Schaltungseinrichtung auf einer Schaltungsplatte elektrisch anzugreifen,

e) wobei der erste mittlere Abschnitt (40) des ersten Kontakts (34) in dem zweiten mittleren Abschnitt (70) des zweiten Kontakts (36) angeordnet ist, wobei sich die jeweiligen Aufnahmeeinrichtungen (42, 72) und die jeweiligen Leitungseinrichtungen (22, 24) von entgegengesetzten Enden der jeweiligen mittleren Abschnitte (40, 70) in einander elektrisch nicht beeinträchtigenden Bahnen nach außen wegerstrecken; und wobei

f) eine dielektrische Abstandseinrichtung (38) zwischen den jeweiligen mittleren Abschnitten (40, 70) angeordnet ist, um den ersten Kontakt (34) von dem zweiten Kontakt (36) elektrisch zu isolieren,

gekennzeichnet durch

g) einen oder mehrere Stifte (14), die in einem Sockel (18) angebracht sind und mit einem entsprechenden der Koaxial-Kontaktelemente (12) in elektrischen Eingriff gebracht werden,

h) einen an jedem Stift (14) vorgesehenen zentralen Kontakt (96), der mit dem ersten Kontakt (34) des entsprechenden der Koaxial-Kontaktelemente (12) in elektrischen Eingriff gebracht wird;

i) einen an jedem Stift (14) vorgesehenen äußeren Kontakt (98), der mit dem zweiten Kontakt (36) des entsprechenden der Koaxial-Kontaktelemente (12) in elektrischen Eingriff gebracht wird.

2. Verbindersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Aufnahmeeinrichtungen (42, 72) an dem ersten und dem zweiten Kontakt (34, 36) jeweils parallele freitragende Arme (54, 82) beinhalten, die sich von einander gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen mittleren Abschnitte (40, 70) nach außen wegerstrecken, und wobei die Arme (54) des ersten Kontakts (34) zwischen den Armen (82) des zweiten Kontakts (36) positioniert sind.