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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Baugruppen
und im Besonderen auf elektrische Steckverbinder zum Führen von
Signalen zwischen Leiterplatten in einer elektronischen Baugruppe.
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VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung 60/265826
die am 1. Februar 2001 eingereicht wurde und hiermit unter Bezugnahme
aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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Elektronische
Systeme werden häufig
aus mehreren Leiterplatten zusammengebaut. Diese Schaltungskarten
werden manchmal als „Tochterleiterplatten" bezeichnet. Die
Tochterleiterplatten werden in einem Kartenkäfig untergebracht. Die elektrischen
Verbindungen werden dann zwischen den Tochterleiterplatten hergestellt.
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Ein
herkömmlicher
Ansatz besteht darin, die Tochterkarten unter Verwendung einer Rückwandplatine
miteinander zu verbinden. Die Rückwandplatine
ist eine große
Leiterplatte, an der, falls vorhanden, einige aktive Bauteile angebracht
sind. Die Rückwandplatine
enthält
hauptsächlich
Signalleitungen, die elektrische Signale von einer Tochterkarte zur
anderen führen.
Sie ist an die Rückseite
der Kartenkäfigbaugruppe
montiert und die Tochterkarten sind von der Vorderseite des Kartenkäfigs aus
eingesteckt. Die Tochterkarten sind zueinander parallel und zur
Rückwandplatine
im rechten Winkel angeordnet.
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Für den leichteren
Zusammenbau sind die Tochterkarten über einen lösbaren Steckverbinder mit der
Rückwandplatine
verbunden. Häufig
werden zweiteilige elektrische Steckverbinder verwendet, um die
Tochterkarten an die Rückwandplatine
anzuschließen.
Ein Teil des Steckverbinders ist an jeweils an die Rückwandplatine
und eine Tochterkarte montiert. Diese Teile greifen ineinander,
wodurch viele Leiterbahnen entstehen. Manchmal sind an der Rückwandplatine
Führungsstifte
angebracht, die den Tochterleiterplatten-Steckverbinder so führen, dass er
zum Rückwandplatinen-Steckverbinder
richtig ausgerichtet wird.
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Ein
zweiteiliger elektrischer Steckverbinder weist in jedem Teil des
Steckverbinders Kontakte auf, die so ausgelegt sind, dass ein elektrischer
Kontakt hergestellt wird, wenn die zwei Teile ineinander greifen.
Ein herkömmlicher
Rückwandplatinen-Steckverbinder
weist Kontakte auf, die als Stifte oder Messer geformt sind und
der Tochterkartenkontakt weist Kontakte auf, die als Buchsen geformt
sind. Wenn die Steckverbinder ineinander greifen, wird jeder Stift
in eine Buchse eingesteckt.
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Zur
Realisierung eines Hochgeschwindigkeits-Steckverbinders mit hoher
Kontaktdichte wird den Steckverbindern häufig noch eine Abschirmung hinzugefügt. Im US-Patent
5993259 von Stokoe et al., das hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird,
ist ein erwünschter
Abschirmungsentwurf dargestellt. Die Teradyne Inc., der Abtretungsempfänger dieses
Patents, vermarktet einen Steckverbinder namens VHDM, der als Produkt
kommerziell erfolgreich ist.
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Nicht
bei allen elektronischen Baugruppen wird eine Rückwandplatine eingesetzt. Bei
einigen wird eine Mittenwandplatinen-Anordnung verwendet. Bei einer
Mittenwandplatinen-Anordnung werden die Tochterkarten in die Vorderseite
und in die Rückseite des
Kartenträgers
eingesteckt. Eine weitere Leiterplatte, die Mittenwandplatine genannt
wird, ist in der Mitte der Kartenkäfigbaugruppe montiert. Die Mittenwandplatine
ist einer Rückwandplatine
sehr ähnlich, hat
aber an beiden Seiten Steckverbinder, um den Anschluss an die Tochterleiterplatten,
die von der Vorderseite und der Rückseite der Baugruppe aus eingesteckt
werden, herzustellen.
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Eine
weitere Variante wird als Matrixanordnung bezeichnet. Bei der Matrixanordnung
werden die Tochterleiterplatten von der Vorderseite und der Rückseite
des Kartenkäfigs
aus eingesteckt. Die von der Vorderseite aus eingesteckten Leiterplatten
sind zu den von der Rückseite
aus eingesteckten Leiterplatten senkrecht angeordnet. Die Steckverbinder werden
an der Verdrahtungsstelle von diesen Leiterplatten montiert, um
die Verbindungen zwischen den Leiterplatten herzustellen.
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Gegenwärtig gibt
es für
einige Matrixanordnungen keine geeigneten Hochgeschwindigkeits-Steckverbinder
mit hoher Kontaktdichte.
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Im
US-Patent Nummer 6146202 wird ein zweiteiliger elektrischer Rückwandplatinen-Steckverbinder
für hohe
Datenraten offenbart. Der Buchsensteckverbinder umfasst eine Vielzahl
von geschirmten Steckverbindermodulen, die Leiterbahnen kapseln,
während
der Header-Steckverbinder ein Gehäuse für die Kontaktstifte bereitstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
der oben erwähnten Zusammenhänge ist
es eine Aufgabe der Erfindung, einen Hochgeschwindigkeits-Steckverbinder
mit hoher Kontaktdichte für
eine Matrixanordnung bereitzustellen.
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Es
ist außerdem
eine Aufgabe, einen leicht herzustellenden Matrixsteckverbinder
bereitzustellen.
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Bei
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Matrixsteckverbinder
bereit, der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von ersten Unterbaugruppen,
wobei jede erste Unterbaugruppe eine Vielzahl von in einer Spalte
angeordneten, leitenden Elementen aufweist und jedes leitende Element
einen Gegenkontaktteil aufweist; eine Vielzahl von ersten Typenabschirmungen,
wobei jede erste Typenabschirmung parallel zu einer und angrenzend
an eine Spalte von leitenden Elementen einer ersten Unterbaugruppe
angeordnet ist; eine Vielzahl von zweiten Typenabschirmungen, wobei
jede zweite Typenabschirmung einen Gegenkontaktteil aufweist und
mit mindestens einer ersten Typenabschirmung elektrisch verbunden
ist; wobei jede der ersten Typenabschirmungen und der zweiten Typenabschirmungen
eine Kante aufweist, wobei mindestens die Kanten entweder der ersten
Typenabschirmungen oder der zweiten Typenabschirmungen einen Spalt
für die
Aufnahme der Kante der korrespondierenden Typenabschirmung definieren;
und wobei neben dem Spalt an der Kante auch mindestens ein erster
Schlitz so definiert ist, dass eine erste Schiene zwischen dem Spalt
und dem ersten Schlitz geformt wird, wobei die erste Schiene eine
sichere elektrische Verbindung zwischen der ersten Typenabschirmung
und der zweiten Typenabschirmung bereitstellt.
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Bei
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Matrixsteckverbinder-Baugruppe
bereit, bei der die Matrixsteckverbinder-Baugruppe mindestens einen
ersten Matrixsteckverbinder umfasst, der Folgendes umfasst: eine
Vielzahl von ersten Unterbaugruppen, wobei jede erste Unterbaugruppe
eine Vielzahl von in einer Spalte angeordneten, leitenden Elementen
aufweist und jedes leitende Element einen Gegenkontaktteil aufweist;
eine Vielzahl von ersten Typenabschirmungen, wobei jede erste Typenabschirmung
parallel zu einer und angrenzend an eine Spalte von leitenden Elementen
einer ersten Unterbaugruppe angeordnet ist; eine Vielzahl von zweiten
Typenabschirmungen, wobei jede zweite Typenabschirmung einen Gegenkontaktteil aufweist
und mit mindestens einer ersten Typenabschirmung elektrisch verbunden
ist; wobei jede der ersten Typenabschirmungen und der zweiten Typenabschirmungen
eine Kante aufweist, wobei mindestens die Kanten entweder der ersten
Typenabschirmungen oder der zweiten Typenabschirmungen einen Spalt
für die
Aufnahme der Kante der korrespondierenden Typenabschirmung definieren;
und wobei neben dem Spalt an der Kante auch mindestens ein erster
Schlitz so definiert ist, dass eine erste Schiene zwischen dem Spalt
und dem ersten Schlitz geformt wird, wobei die erste Schiene eine
sichere elektrische Verbindung zwischen der ersten Typenabschirmung und
der zweiten Typenabschirmung bereitstellt.
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Vorzugsweise
umfasst die Matrixsteckverbinder-Baugruppe außerdem einen zweiten Matrixsteckverbinder,
der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von zweiten Unterbaugruppen,
wobei jede zweite Unterbaugruppe eine Vielzahl von in einer Spalte
angeordneten, leitenden Elementen aufweist und jedes leitende Element
einen Gegenkontaktteil aufweist; eine Vielzahl von dritten Typenabschirmungen,
wobei jede dritte Typenabschirmung einen Gegenkontaktteil aufweist,
der parallel zu einer und angrenzend an eine Spalte von leitenden
Elementen einer zweiten Unterbaugruppe angeordnet ist; wobei bei
Eingriff des ersten Matrixsteckverbinders in den zweiten Matrixsteckverbinder
die Gegenkontaktteile der leitenden Elemente der ersten Unterbaugruppen
mit denen der zweiten Unterbaugruppen und die Gegenkontaktteile
der zweiten Typenabschirmungen mit den dritten Typenabschirmungen
verbunden werden.
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Außerdem wird
bei einem Steckverbinder mit zwei zusammensteckbaren Teilen jedes
Teil desselben aus einer Vielzahl von Wafern hergestellt, die eine
Vielzahl von Signalleitern und mindestens einen Masseleiter umfassen.
Die Wafer werden so ausgerichtet, dass sie senkrecht sind, nachdem
sie in einer Matrixanordnung installiert wurden. Eines der Steckverbinderteile
umfasst eine Vielzahl von orthogonalen Abschirmteilen, die zu den
Masseleitern in diesem Teil orthogonal und zu den Masseleitern im
Gegenstück
parallel sind. Die orthogonalen Abschirmteile sind mit den Masseleitern
in jedem der Steckverbinderteile elektrisch verbunden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung lässt
sich besser unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung sowie
die beiliegenden Zeichnungen verstehen, wobei
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1 eine
Illustration einer erfindungsgemäßen Matrixbaugruppe
ist;
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2 eine
Explosionsdarstellung eines ersten Typensteckverbinders von 1 ist;
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3 eine
Explosionsdarstellung eines zweiten Typensteckverbinders von 1 ist;
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die 4A–4D eine
Folge von Figuren sind, die die Schritte beim Herstellungsprozess
eines Wafers von 2 zeigen;
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5 eine
Illustration einer bevorzugten Ausführungsform eines nachgiebigen
Abschnitts ist;
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die 6A und 6B Illustrationen
sind, die zusätzliche
Details von Merkmalen an der Abschirmung von 4C zeigen;
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die 7A und 7B Skizzen
sind, die ein zusätzliches
Detail der nachgiebigen Befestigung der bevorzugten Ausführungsform
zeigen, und
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die 8A und 8B Skizzen
sind, die zusätzliche
Details des Wafers von 3 zeigen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
einen Teil einer Matrixbaugruppe 100. Die Baugruppe 100 umfasst
eine vertikale Leiterplatte 112 und eine horizontale Leiterplatte 116. Ein
Typ-A-Steckverbinder ist an der Leiterplatte 112 angebracht
und ein Typ-B-Steckverbinder ist an der Leiterplatte 116 angebracht.
Die Steckverbinder 110 und 114 weisen jeweils
zahlreiche Signal- und Massekontaktfahnen 230 auf, die
eine elektrische Verbindung mit Schaltungsleitungen auf den oder
innerhalb der Leiterplatten herstellen. Zusätzlich weist jeder der Steckverbinder
leitende Elemente auf, und zwar mit den Steckteilen 232 (2)
und 832 (8). Die Steckteile
sind so angeordnet, dass wenn der Typ-A-Steckverbinder und der Typ-B-Steckverbinder zusammengesteckt
sind, zahlreiche Leiterbahnen zwischen der Leiterplatte 112 und
der Leiterplatte 116 vervollständigt werden.
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Im
abgebildeten Beispiel sind die Leiterplatten 112 und 116 konventionelle
Leiterplatten wie sie herkömmlicherweise
in einer Matrixbaugruppe zu finden sind. Es ist deutlich zu machen,
dass nur sehr kleine Leiterplatten dargestellt sind. Bei einer kommerziellen
Ausführung
wäre jede
Leiterplatte größer und
hätte zahlreiche
elektronische Bauelemente.
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Ferner
ist einzusehen, dass eine kommerzielle Ausführungsform einer Matrixbaugruppe
wahrscheinlich mehr als nur zwei Leiterplatten aufweist. Beispielsweise
hat eine Matrixbaugruppe einen höheren
Nutzen, wenn mehrere horizontale Leiterplatten mit derselben vertikalen
Leiterplatte verbunden sind. So kann die vertikale Leiterplatte
zum Führen elektrischer
Signale zwischen den vertikalen Leiterplatten dienen. Eine Matrixbaugruppe
hat wahrscheinlich sogar einen noch höheren Nutzen, wenn mehrere
vertikale Leiterplatten zusammen mit mehreren horizontalen Leiterplatten
zur Anwendung kommen. So verfügt
ein Systemdesigner über
eine beachtliche Flexibilität
bei der Signalführung
zwischen den Leiterplatten.
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Bei
der in 1 abgebildeten Ausführungsform umfasst der Typ-A-Steckverbinder 110 ein
Gehäuse 118 und
eine Kappe 120. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird,
besteht jeder der Steckverbinder aus einer Vielzahl von Unterbaugruppen
oder Wafern (310, 3), die
Signalleiter enthalten.
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Das
Gehäuse 118 hält die hinteren
Teile der Wafer. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist das Gehäuse 118 ein
isolierendes Gehäuse,
das vorzugsweise aus Kunststoff oder einem anderen Werkstoff gefertigt
ist, der normalerweise bei der Herstellung von elektrischen Steckverbindern
verwendet wird.
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Die
Kappe 120 bei der abgebildeten Ausführungsform ist ebenfalls aus
einem Isoliermaterial hergestellt. Die Kappe 120 stellt
die Einsteckseite des Typ-A-Steckverbinders 110 bereit.
Sie positioniert die Kontaktteile der leitenden Elemente im Steckverbinder
und schützt
sie auch vor einer materiellen Beschädigung.
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Die
Kappe 120 unterstützt
außerdem
die Bereitstellung des „Schwimm"- oder „Nachgiebigkeits"-Merkmals. Die Kappe 120 umfasst
Merkmale, wie z.B. die angeschrägte
Fläche 121,
die eine Kraft in eine Richtung erzeugt, wodurch die Kappen 120 und 124,
während
die zwei Steckverbinder ineinander greifen, tendenziell ausgerichtet
werden. Der Nachgiebigkeitsmechanismus des Steckverbinders wird
nachstehend ausführlicher
beschrieben.
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Der
Typ-B-Steckverbinder 114 umfasst ebenso ein Gehäuse 122 und
eine Kappe 124. Wie beim Typ-A-Steckverbinder hält das Gehäuse 122 die
Wafer (210, 2) in ihrer Position. Ebenso
positioniert und schützt
die Kappe 124 die Kontaktteile der leitenden Elemente im
Steckverbinder. Die Kappe 124 umfasst einen, z.B. durch
die vorstehenden Wände 126 geformten
Schutzkragen, um die Kontakte zu schützen.
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Der
Schutzkragen dient auch zur Bereitstellung der Ausrichtung zwischen
dem Typ-A- und Typ-B-Steckverbinder, während diese ineinander greifen.
Bei der abgebildeten Ausführungsform
passt die Kappe 120 in den Schutzkragen. Wenn die Kappe 120 in
den Schutzkragen eingreift, richten sich die Kontaktelemente des
Steckverbinders vom Typ A zum entsprechenden Kontaktelement im Steckverbinder
vom Typ B aus.
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Um
den Ausrichtvorgang zu unterstützen, umfassen
die Wände 126 die
Ausrichtungsmerkmale 128. Die Ausrichtungsmerkmale 128 greifen
in komplementäre
Ausrichtungsmerkmale an der Kappe 120 ein, um das Führen der
Steckverbinder in eine gemeinsame Steckposition zu unterstützen. Vorzugsweise
weisen die Ausrichtungsmerkmale z.B. solche angeschrägte Flächen wie 130 (2)
auf, um die Stirnseite des Steckverbinders in die entsprechende
Position in der Y-Richtung zu führen.
Die angeschrägten
Flächen 132 (2)
greifen in komplementäre
Merkmale am Gegensteckverbinder ein, um die Steckverbinder in die
entsprechende Ausrichtung in der X-Richtung zu führen. Bei der abgebildeten Ausführungsform
ist die Kappe 124 nachgiebig ausgeführt und dadurch, dass ein Gegensteckverbinder in
die Kappe 124 gedrückt
wird, wird die Kappe 124 zum Gegensteckverbinder ausgerichtet.
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Jetzt
wird Bezug auf 2 genommen, in der der Typ-B-Steckverbinder 114 in
einer Explosionsdarstellung gezeigt ist. Eine Vielzahl von Wafern 210 sind
nebeneinander geschichtet dargestellt. Die Wafer passen in das Gehäuse 122.
Bei der abgebildeten Ausführungsform
enthält
jeder Wafer Merkmale, wie z.B. 220 und 222, die
in andere Merkmale im Gehäuse 122 eingreifen,
um die Wafer in ihrer Position zu halten.
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Es
lassen sich verschiedene Eingriffsmerkmale verwenden. Bei der abgebildeten
Ausführungsform
umfasst das Merkmal 220 einen vorstehenden Teil, der in
einen Schlitz 221 am Gehäuse 122 eingreift.
Falls gewünscht,
kann das Merkmal 220 auch eine Raste umfassen, damit verhindert
wird, dass der Wafer, sobald der Eingriff erfolgt ist, herausrutscht. Das
Merkmal 222 umfasst einen vorstehenden Teil oder einen
Vorsprung oder eine vergleichbare Auskragung, der bzw. die in eine
komplementäre Öffnung an
der Innenseite des Gehäuses 122 eingreift.
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Jeder
Wafer umfasst leitende Elemente. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wurden beim Entwurf einige der leitenden Elemente zur Signalführung verwendet.
Wieder andere der leitenden Elemente sollen mit der Masse verbunden
werden. Die Masseleiter können
auch als Abschirmungen dienen, um die auf den Signalleitern vorhandene
Verzerrung zu reduzieren.
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Die
leitenden Elemente sind mit der Leiterplatte 116 verbunden.
Die Kontaktfahnen 230 stehen von einer Unterkante des Wafers
aus hervor. Bei der abgebildeten Ausführungsform sind die Kontaktfahnen
Einpresskontakte, die in Löcher
in der Oberfläche
einer Leiterplatte eingreifen.
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Die
leitenden Elemente umfassen auch Teile, die sich von der vorderen
Kante des Wafers 210 aus erstrecken. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
erstrecken sich die Signalleiter von der vorderen Kante des Wafers
aus, und zwar als Gegenkontaktteile 232. In 2 sind
die Gegenkontaktteile als Messer dargestellt. Es sollte jedoch eingesehen
werden, dass mehrere Formen von Gegenkontakten – wie z.B. Stifte, Buchsen
oder Schienen – bekannt sind
und eingesetzt werden könnten.
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Die
Masseleiter bei der bevorzugten Ausführungsform nehmen die Form
von Abschirmplatten 236 an, die flach an der Hauptfläche des
Wafers anliegen. Die Naben 238 erstrecken sich vom Wafer 210 aus
und gehen durch die Löcher
in der Platte 236 hindurch, wodurch die Platte fest am
Wafer gehalten wird.
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Die
Masseplatte 236 umfasst die Kontaktfahnen 230,
die in die Masselöcher
in der Leiterplatte 116 eingepresst sind. Ferner umfasst
die Masseplatte 236 einen Verbindungsteil, der sich von
der vorderen Kante des Wafers aus erstreckt. Die vordere Kante der
Masseplatte 236 umfasst die Kontakte 240, die für den Eingriff
in die Abschirmungen 250 ausgelegt sind.
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Wie
in 2 dargestellt, enthält jeder der Wafer 210 eine
Spalte von Signalkontakten. Die Abschirmplatte 236 schirmt
eine Spalte von der Spalte ab, die durch einen angrenzenden Wafer
im Waferkörper
bereitgestellt wird.
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Wenn
die Wafer nebeneinander montiert werden, bilden die Spalten der
Signalkontakte ein rechteckiges Array von Signalleitern. Bei der
abgebildeten Ausführungsform
handelt es sich dabei um ein quadratisches Array. Jeder Wafer enthält eine
Spalte von vierzehn Signalkontakten und vierzehn Wafer sind nebeneinander
ausgerichtet, um vierzehn Reihen von jeweils vierzehn Kontakten
zu bilden.
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Die
Abschirmungen 250 sind zwischen den Signalkontaktreihen
im Bereich der Gegenkontaktteile angeordnet. Die Abschirmplatten 250 sind
mit den Abschirmplatten 236 elektrisch verbunden. Jede
Abschirmplatte 250 greift in einen Kontakt 234 an
jeder der Abschirmungen 236 ein. Ein Großteil der
Länge eines
jeden Signalleiters grenzt entweder an eine der Abschirmplatten 236 oder
an eine der Abschirmungen 250 an. So wird die Abschirmung
im Wesentlichen über
die Länge
der Signalleiter bereitgestellt.
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Zwischen
dem Waferkörper
und den Kontaktteilen sind nachgiebige Teile 240 vorhanden,
die nachstehend ausführlicher
beschrieben werden. Durch diese nachgiebigen Teile können sich
die Teile des Wafers, die die Gegenkontakte enthalten, relativ zum
hinteren Teil der Wafer bewegen. Es ist außerdem anzumerken, dass sich
die Befestigungspunkte der Wafer, wie z.B. 220 und 222,
an den hinteren Teilen befinden. Während somit der hintere Teil
der Wafer am Gehäuse
und an der Leiterplatte befestigt ist, können sich die Gegenkontaktteile
relativ zur Leiterplatte und zum Gehäuse bewegen. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
gleichen die nachgiebigen Teile Fluchtungsfehler zwischen den Steckteilen
der Steckverbinder aus.
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Die
Abschirmplatten 250 passen in die Kappe 124 und
werden mit einem geeigneten Mittel gesichert. Beispielsweise könnte jede
Kante der Abschirmplatten 250 in einen Schlitz in einer
Wand der Kappe 124 passen. Bei der abgebildeten Ausführungsform
weist die Kappe 124 einen Boden 252 auf, der zahlreiche Öffnungen
umfasst. In jede Abschirmplatte 250 sind Schlitze geschnitten,
wodurch die Finger 254 entstehen. Jede der Finger steht
durch eine Öffnung
im Boden 252 hervor, so dass eine Steckfläche im Schutzkragen
entsteht, die durch die Wände 126 der
Kappe 124 entsteht. Bei der abgebildeten Ausführungsform
werden die Abschirmplatten durch eine Presspassung an der Kappe
festgehalten.
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Die
Steckteile 232 stehen durch die Öffnungen im Boden 252 hervor.
Die Öffnungen
sind vorzugsweise so klein, dass sich mit den Steckteilen 232 eine
Presspassung ergibt, um sie an der Kappe 124 zu sichern.
Ferner liegen diese so, dass ein Steckbereich im Schutzkragen bereitgestellt
wird, der durch die Wände 126 der
Kappe 124 entstanden ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Kappe 124 nicht steif am Gehäuse 122 befestigt.
Es wird ein Befestigungsmittel eingesetzt, um die Nachgiebigkeit
am Kappenteil 124 bereitzustellen. Weil es im Kappenteil 124 eine
Nachgiebigkeit gibt, ist auch eine Nachgiebigkeit in Bezug auf den
Steckbereich in der Kappe 124 vorhanden. Dies ist bedeutsam,
denn wenn die Steckverbinder 110 und 114 nicht
fluchten, ermöglicht
diese Nachgiebigkeit, dass die Gegenkontakte eines jeden Steckverbinders
trotzdem richtig ausgerichtet werden.
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Bei
der abgebildeten Ausführungsform
wird die Nachgiebigkeit mit Befestigungsmerkmalen 260 an
der Kappe 124 und Befestigungsmerkmalen 262 am
Gehäuse 122 bereitgestellt,
die eine gleitende Form der Befestigung in Kombination mit den nachgiebigen
Teilen 240 an allen Leitern gestatten. Vorzugsweise kann
sich die Kappe durch die spezifische Form der Befestigung in der
Ebene bewegen, die in 2 als X-Y-Ebene abgebildet ist.
Es ist ferner vorzuziehen, dass die Befestigung keine Nachgiebigkeit in
der Richtung gestattet, die als Z-Richtung abgebildet ist. Da die
Steckverbinderteile 110 und 114 zum Ineinanderstecken
zusammengeschoben werden, ist es erwünscht, dass sich die Steckteile
in der X-Y-Ebene ausrichten. Eine steife Befestigung in der Z-Richtung
ist erwünscht,
so dass die ausreichende Steckkraft erzeugt werden kann.
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Wie
oben beschrieben, weisen die elektrischen Leiter Teile auf, die
an der Leiterplatte 116 steif befestigt sind. Ferner weisen
sie Teile auf, die an der Kappe 124 befestigt sind. Aber
diese beiden Teile werden durch nachgiebige Teile 240 getrennt.
So lassen sich elektrische Verbindungen durch den Steckverbinder
herstellen, während
dennoch die Nachgiebigkeit bereitgestellt wird, um ein richtiges
Ineinanderstecken sicherzustellen.
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Jetzt
wird Bezug auf 3 genommen, in der der Steckverbinder 110 vom
Typ A in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist. Der Steckverbinder
enthält
eine Vielzahl von Wafern 310. Wie bei den Wafern 210 umfassen
die Wafer 310 eine Vielzahl von Signalleitern und eine
Abschirmung 336. Eine Vielzahl von Kontaktfahnen erstreckt
sich für
die Befestigung an der Leiterplatte 112 von einer Unterkante
der Wafer aus.
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Die
Wafer 310 sind nebeneinander geschichtet, wobei ihre Hauptflächen parallel
angeordnet sind. Die Wafer sind am Gehäuse 118 gesichert.
Die Befestigungsmerkmale 322 an den Wafern 310 greifen in
Schlitze 321 im Gehäuse 118 ein.
Ebenso greifen die Merkmale 320 in andere Schlitze im Gehäuse 118 ein.
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Bei
der abgebildeten Ausführungsform
umfasst jeder Wafer vierzehn elektrisch getrennte Leiter, die als
Signalleiter fungieren sollen. Vierzehn Wafer werden nebeneinander
geschichtet, um ein rechteckiges Array mit der gleichen Anzahl von
Reihen und Spalten zu bilden. Und wie beim Typ-B-Steckverbinder 114 ist
die Teilung der Kontakte in einem Wafer mit dem Abstand der benachbarten
Wafer identisch. Somit weist jeder Steckverbinder trotz des Umstandes,
dass die Wafer im Typ-A-Steckverbinder 110 und die Wafer
im Typ-B-Steckverbinder 114 zueinander orthogonal sind,
eine Steckschnittstelle mit Kontakten in einem rechteckigen Array
auf, wobei die Kontaktabstände
so gewählt
sind, dass die Leiter ineinander gesteckt werden können.
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Die
Leiter der Wafer 3l0 weisen Steckteile auf, die sich an
der vorderen Kante des Wafers erstrecken. Bei der bevorzugten Ausführungsform
passen diese Steckteile in Vertiefungen, die in der unteren Fläche 352 der
Kappe 120 ausgebildet sind. Wie bei einem herkömmlichen
Steckverbinder sind die Vertiefungen in der Kappe 120 durch Öffnungen
in der Einsteckseite der Kappe 120 zugänglich. In dem Maße, wie
der Steckverbinder 110 in den Steckverbinder 114 eingreift,
wird die Kappe 120 in die Wände der Kappe 124 eingepasst,
wodurch die Gegenkontaktteile der Leiter des Steckverbinders 110 in
den Steckbereich gebracht werden. Die Steckteile der Signalleiter
des Steckverbinders 114 gehen durch die Öffnungen
in der Einsteckseite der Kappe 120 hindurch und stellen
einen elektrischen Kontakt mit den Gegenkontaktteilen der Leiter
des Steckverbinders 110 her.
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Bei
der abgebildeten Ausführungsform
sind die Gegenkontaktteile der Signalleiter des Steckverbinders 114 als
Messer ausgeführt.
Die Gegenkontaktteile der Signalleiter des Steckverbinders 110 müssen so
ausgeführt
sein, dass sie eine geeignete elektrische Verbindung mit einem Messer
herstellen. Vorzugsweise umfassen die Gegenkontaktteile der Signalleiter
im Steckverbinder 110 eine oder mehrere Schienen, die so
gebogen sind, dass eine Federkraft an diesem Messer erzeugt wird.
Durch zwei getrennte, parallel angeordnete Schienen entsteht ein
geschlitzter Schienenkontakt, der vorzugsweise den Gegenkontaktteil
der Signalleiter im Steckverbinder 110 bildet.
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Die
Gegenkontaktteile für
die Masseleiter im Steckverbinder 114 sind die Finger 254.
Die Finger 254 stellen auch einen messerartigen Gegenkontaktteil
bereit. Wie anhand von 3 ersichtlich ist, weisen die
Abschirmungen 336 auch Finger 354 in ihren Steckbereichen
auf. Anstelle der Realisierung von vollständig flachen Fingern 354,
wurden in die Finger die Schienen 830 (8)
geschnitten. Bei der abgebildeten Ausführungsform sind die Schienen
an der Abschirmplatte an zwei Enden befestigt, aber in der Mitte
aus der Ebene der Abschirmung herausgebogen. Mit Hilfe dieser Anordnung
können
die Schienen eine Federkraft erzeugen.
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Während des
Ineinandersteckens werden die Finger 254 von einer der
Abschirmungen 250 zu parallelen und benachbarten Fingern 354 von
einer der Abschirmungen 336. Die von den Schienen 830 erzeugte
Federkraft dient dazu, die erforderliche elektrische Verbindung
zwischen den Abschirmungen zu erzeugen. So werden die Abschirmungen
im Steckverbinder 110 mit den Abschirmungen im Steckverbinder 114 elektrisch
verbunden.
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Jetzt
wird auf 4 Bezug genommen, in der
ein Herstellungsprozess für
den Wafer 210 abgebildet ist. 4A zeigt
ein Stanzgitter (Leadframe) 410. Das Stanzgitter 410 wird
aus einem Blech des leitenden Materials der Werkstoffart gestanzt,
die herkömmlicherweise
zur Herstellung von Signalkontakten in einem elektrischen Steckverbinder
eingesetzt wird. Vorzugsweise wird eine Kupferlegierung verwendet.
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Wenn
das Stanzgitter 410 gestanzt wird, verbleiben die Trägerstreifen 412 daran,
damit eine einfachere Handhabung des Stanzgitters möglich ist. Das
Stanzgitter wird durch eine Vielzahl von Traversen 414 am
Trägerstreifen 412 gehalten.
Und die Signalleiter 416 sind durch Traversen 415 verbunden. Die
Traversen 415 werden schließlich aufgetrennt, damit sich
eine Vielzahl von elektrisch getrennten Signalkontakten 416 ergibt.
Und die Traversen 414 werden schließlich aufgetrennt, damit der
Wafer 210 von den Trägerstreifen
getrennt wird.
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Wie
ersichtlich ist, weist jeder Signalkontakt eine Kontaktfahne 230,
ein Gegenkontaktteil 232, einen nachgiebigen Teil 240 und
einen Zwischenteil, zwischen dem nachgiebigen Teil und der Kontaktfahne,
auf.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
werden mehrere Stanzgitter aus einem langen Streifen leitenden Materials
gestanzt. Die Stanzgitter sind durch die Trägerstreifen 412 verbunden
und werden auf eine Spule (nicht dargestellt) gewickelt. So kann eine
vollständige
Spule von Wafern 210 verarbeitet und einfach gehandhabt
werden. Zur Vereinfachung ist nur ein Teil der Spule dargestellt.
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Sobald
das Stanzgitter 410 auf die geforderte Form gestanzt ist,
kann ein Arbeitsgang für
die Formgebung zur Anwendung kommen. Durch den Formgebungsarbeitsgang
entsteht am Stanzgitter 410 jedes Merkmal, das außerhalb
der Ebene des Bleches des Werkstoffes liegt, der für die Herstellung des
Stanzgitters eingesetzt wird. Die genaue Form und der entsprechende
Grad der Formgebung hängen
vom Entwurf des Signalkontaktes ab. Bei der abgebildeten Ausführungsform
werden die Gegenkontaktteile 232 in Bezug auf die Ebene
des Stanzgitters 410 in einem Winkel von 90° gebogen.
Diese Biegung platziert die glatte, plane Fläche des Kontaktteils senkrecht
zur Ebene des Stanzgitters 410. Im Einsatz drückt das
Gegenkontaktteil des Steckverbinders 110 gegen die plane
Fläche
des Kontaktteils 232, wenn es in diesem Winkel gebogen
ist. Es ist besser, dass die Kontakte an einer glatten Fläche gesteckt
werden.
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4B zeigt
einen weiteren Schritt bei der Herstellung des Wafers 210.
Das Stanzgitter ist in einem Formwerkzeug angeordnet und die Zwischenteile
der Signalleiter sind mit einem Isolierkörper 420 umspritzt.
Der Isolierkörper 420 arretiert
die Signalleiter 416 hinsichtlich ihrer Position. Er sorgt
auch für eine
mechanische Abstützung
am Wafer 210 und isoliert zur Vermeidung von Kurzschlüssen die
Signalleiter. Der Isolierkörper 420 kann
aus einem geeigneten Kunststoff sein, z.B. solchen, die herkömmlicherweise
bei der Herstellung von elektrischen Steckverbindern eingesetzt
werden.
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Der
Isolierkörper 420 ist
mit einer Vielzahl von darin geformten Naben 238 dargestellt,
die zur späteren
Befestigung dienen. Die Fläche
des Isolierkörpers 420 wurde
für die
Aufnahme der Abschirmung 236 geformt.
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4B zeigt
auch einen vorderen Isolierkörper 422,
der über
die Signalleiter am proximalen Ende der Signalkontakte 232 gespritzt
wurde. Der vordere Isolierkörper
hält die
Signalkontakte zusammen, wenn die Traversen durchtrennt werden.
Er stellt auch einen Befestigungspunkt für ein Fertigungswerkzeug bereit,
das verwendet werden kann, um den Signalkontaktteil der Wafer in
die Kappe 124 zu drücken.
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4C zeigt
eine Abschirmung 236 vor der Befestigung am Wafer 210.
Wie bei den Signalkontakten wird eine Vielzahl von Abschirmungen
aus einem Blech leitenden Materials gestanzt und über die Trägerstreifen
zusammengehalten. Die Abschirmung 236 wird mit einer Vielzahl
von Löchern 430 für den Eingriff
in die Naben 238 gestanzt. Durch die Anordnung der Löcher 430 und
der Naben 238 wird ein im Allgemeinen flaches Zwischenteil
neben dem Isolierkörper 420 gehalten.
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Die
Abschirmung 236 wird auch mit einer Vielzahl von nachgiebigen
Teilen 240 gestanzt, die sich vom Zwischenteil aus erstrecken.
Bei der abgebildeten Ausführungsform
ist ungefähr
die gleiche Zahl von nachgiebigen Teilen 240 an jeder Abschirmung 236 vorhanden
wie es Signalleiter im Wafer gibt. Diese Zahl von nachgiebigen Teilen
ermöglicht einen
entsprechenden Fluss des Erdstroms und auch das entsprechende Maß an Nachgiebigkeit.
Zusätzlich
sorgen noch weitere nachgiebige Teile 240 für ein höheres Maß an Abschirmung.
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Ein
vorderer Teil 434 erstreckt sich von den nachgiebigen Teilen 240 aus.
Der vordere Teil 434 wird an der Kappe 124 befestigt.
Die Abschirmkontakte 234 sind an den vorderen Teil 434 geformt.
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Wie
bei den Signalkontakten kann die Abschirmung 236 nach dem
Stanzen geformt werden, um Merkmale bereitzustellen, die sich aus
der Ebene des leitenden Bleches heraus erstrecken, das für die Herstellung
der Abschirmung eingesetzt wird. Die Kontaktteile 230 erstrecken
sich auch vom Zwischenteil der Abschirmung 236 aus und
lassen sich formen.
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4D zeigt
den Wafer 210 in einer späteren Phase der Montage. Auf
den Isolierkörper 420 wird
eine Abschirmplatte 236 gelegt. Auf die Abschirmplatte
wird so gedrückt,
dass die Naben 238 in die Löcher 430 eingreifen.
Die Traversen 414 werden aufgetrennt, um den Wafer 210 von
den Trägerstreifen 412 zu
trennen. Der Wafer 210 ist dann fertig und kann in das
Gehäuse 122 eingeführt werden.
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Es
können
auch sonstige, im Fachgebiet bekannte Fertigungsarbeitsgänge zusätzlich zu
den hier im Dokument gezeigten zur Anwendung kommen. Beispielsweise
kann es erwünscht
sein, die Kanten der Signalkontaktteile 232 auszuprägen. Alternativ
kann es vorteilhaft sein, einige der Kontaktteile zu vergolden.
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5 zeigt
zusätzliche
Details eines nachgiebigen Teils 240. Wie ersichtlich ist,
ist der nachgiebige Teil im Allgemeinen länglich ausgeführt. Bei
der abgebildeten Ausführungsform
umfasst jedoch der nachgiebige Teil Bögen, um das Maß an Nachgiebigkeit
zu erhöhen.
Bei der abgebildeten Ausführungsform
sind dies die Bögen 510 und 512.
Vorzugsweise sind die Bögen 510 und 512 in
entgegengesetzten Richtungen gebogen, um die Nachgiebigkeit in der
X- und Y-Richtung ohne eine bleibende Kontaktverformung bereitzustellen,
wodurch ein selbstzentrierendes Merkmal am Steckverbinder bereitgestellt
wird. Die Anzahl, die Größe und die
Form der Bögen
lassen sich variieren. Es ist jedoch besser, wenn der nachgiebige
Teil glatte Bögen
umfasst, damit die bereitgestellten elektrischen Eigenschaften besonders gut
sind. Außerdem
stellen die gebogenen Teile eine zusätzliche Nachgiebigkeit in der
Z-Richtung bereit. Während
es im Allgemeinen bevorzugt wird, dass bei den Kappen der Eingriff
so erfolgt, dass die Bewegung in der Z-Richtung verhindert wird,
wird ein gewisses Maß an
Bewegung in dieser Richtung aufgrund der vorhandenen Fertigungstoleranzen
möglich
sein.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
sind die nachgiebigen Teile ungefähr 8 mm lang und aus einem
Material mit einem Querschnitt gefertigt, der ungefähr 0,20
mm (8 mils) im Quadrat beträgt.
Das Maß an
Nachgiebigkeit lässt
sich erhöhen,
indem die Länge
des nachgiebigen Abschnitts oder der Radius der gebogenen Teile
oder deren Anzahl erhöht
wird. Wenn umgekehrt weniger Nachgiebigkeit erforderlich ist, können die
Bögen herausgenommen,
die Segmente verkürzt
oder ein dickeres Material eingesetzt werden.
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Jetzt
wird auf 6 Bezug genommen, in der
zusätzliche
Details von Merkmalen einer Abschirmung 236 dargestellt
sind. 6A zeigt einen Kontakt 234.
Der Kontakt ist in den vorderen Teil 434 gestanzt. Es wird
ein Spalt 610 bereitgestellt. Außerdem sind die Schlitze 612 und 614 in
die Abschirmung gestanzt, wodurch sich die Schienen 618 und 620 ergeben.
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Der
Spalt 610 ist schmaler als die Dicke einer Abschirmung 250.
Somit werden, während
die Abschirmung 250 in den Schlitz 610 gedrückt wird,
die Schienen 618 und 620 durch die Verformung
wieder zurück
in die Schlitze 612 und 614 bewegt. Die Schienen 618 und 620 erzeugen
jedoch eine beachtliche Kraft an der Abschirmung 250. Vorzugsweise
ist diese beachtliche Kraft für
die Realisierung einer gasdichten Abdichtung zwischen der Abschirmung 250 und
der Abschirmung 236 ausreichend.
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Jetzt
wird auf 6B Bezug genommen, in der Details
der Kontaktfahne 230 an der Abschirmung 236 dargestellt
sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform
umfasst eine Kontaktfahne 230 einen Einpressteil 650.
Der vorstehende Teil 652 verbindet den Einpressteil 650 mit
dem Zwischenteil der Abschirmung 236. Hier wurde der vorstehende
Teil 652 aus der Ebene des Zwischenteils der Abschirmung 236 herausgebogen.
Der Bogen dient dazu, den Einpressteil 650 zu den Einpressabschnitten
der Signalleiter auszurichten.
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4A zeigt,
dass die Kontaktfahnen der Signalleiter in Paaren gruppiert sind,
wobei ein Spalt zwischen jedem Paar vorhanden ist. Wenn die Abschirmung 236 an
einem Wafer 210 angebracht wird, passt jede der Kontaktfahnen
für die
Abschirmung 236 zwischen eines der benachbarten Signalleiterpaare.
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Jetzt
wird auf 7 Bezug genommen, in der
zusätzliche
Details der nachgiebigen Befestigung zwischen der Kappe 124 und
dem Gehäuse 122 dargestellt
sind. Bei der abgebildeten Ausführungsform befinden
sich die Befestigungsmerkmale an den zwei gegenüber liegenden Seiten des Gehäuses 122.
Es gibt jeweils drei als Einheit angeordnete Befestigungsmerkmale 260 und 262,
die für
den Eingriff zueinander ausgerichtet werden.
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Das
Merkmal 260 umfasst einen vorstehenden Teil 716,
der durch eine Auskragung 720 in einem Abstand zur Fläche 714 der
Kappe 124 gehalten wird. Durch diese Anordnung entsteht
ein Schlitz 752 zwischen der Fläche 714 und einer
Lippe 716.
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Das
Merkmal 262 umfasst eine Öffnung 722 mit einer
Rückwand 712.
Eine Lippe 718 erstreckt sich in die Öffnung 722, und zwar
in einem Abstand zur Rückwand 712.
Durch diese Anordnung entsteht ein Schlitz 754 zwischen
der Rückwand 712 und
einer Lippe 718.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist einerseits der Schlitz 752 genauso breit wie die Dicke der
Lippe 718 und andererseits der Schlitz 750 genauso
breit wie die Dicke des vorstehenden Teils 716. Nachdem
somit die Befestigungsmerkmale 260 und 262 in
Eingriff gebracht wurden, wird der vorstehende Teil 716 im
Schlitz 750 und die Lippe 718 im Schlitz 752 gehalten.
Keines der Merkmale hat ein ausreichendes Spiel, um sich um ein
bedeutendes Maß in
der Z-Richtung bewegen zu können.
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Die
Passung sollte jedoch nicht so eng sein, dass eine Presspassung
entsteht, die überhaupt
keine Bewegung zulässt.
Der vorstehende Teil 716 sollte sich im Schlitz 750 in
der X-Y-Richtung verschieben lassen und die Lippe 718 sollte
sich im Schlitz 752 in der X-Y-Richtung verschieben lassen.
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Die
Befestigungsmerkmale 262 umfassen Anschläge, die
verhindern, dass die Kappe 124 sich soweit verschieben
kann, dass sie am Gehäuse 122 außer Eingriff
gebracht wird. Der Anschlag 754 verhindert in 7A eine
zu weite Bewegung nach links. Der Anschlag 756 verhindert
in 7A eine zu weite Bewegung nach rechts. Die Bewegung
nach oben wird durch die Lippe 718, die an die Auskragung 720 drückt, eingeschränkt. Die
Bewegung nach unten wird eingeschränkt, wenn ein Ausrichtungsmerkmal 260 an
das unter ihm befindliche Ausrichtungsmerkmal 262 drückt.
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Wie
jedoch deutlicher in der Ausbruchdarstellung der in Eingriff gebrachten
Ausrichtungsmerkmale dargestellt ist, ist ein ausreichendes Spiel
zwischen den Merkmalen 260 und 262 vorhanden,
damit eine Bewegung in der X-Y-Ebene möglich ist. Beispielsweise ist
die Auskragung 720 so schmal ausgeführt, dass eine Bewegung von
0,5 mm möglich
ist, bevor entweder der Anschlag 754 oder der Anschlag 756 erreicht
wird. Außerdem
ist der Schlitz 722 lang genug, um eine Bewegung von 0,5
mm ermöglichen, bevor
die Lippe 718 an den vorstehenden Teil 716 anstößt oder
das Befestigungsmerkmal 260 an das unter ihm befindliche
Befestigungsmerkmal 262 anstößt. Um dieses Maß an Nachgiebigkeit
bereitzustellen, werden die nachgiebigen Teile aus einem 8 mm langen
Material mit einem Querschnitt gefertigt, der ungefähr 0,20
mm (8 mils) im Quadrat beträgt.
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Jetzt
wird auf 8 Bezug genommen, in der
Details eines Wafers 310 dargestellt sind. Wie beim Wafer 210 erfolgt
die Fertigung des Wafers 310 indem vorzugsweise zuerst
ein Stanzgitter, das Signalkontakte enthält, in einen Isolierkörper 820 für die Herstellung
einer Signalkontakt-Unterbaugruppe eingebettet wird. Das Stanzgitter
wird aus einem Blech leitenden Metalls gestanzt und dann durch Formgebungsarbeitsgänge in die
gewünschte
Form gebracht. Bei der abgebildeten Ausführungsform werden die Gegenkontaktteile 832 in
die geschlitzten Schienenkontakte geformt, indem zuerst die zwei Schienen
gestanzt und dann die Schienen in eine Form gebogen werden, die
eine angemessene Federkraft für
das Ineinanderstecken erzeugt. Sobald das Stanzgitter im Isolierkörper 820 gekapselt
ist, werden die einzelnen Signalkontakte durchtrennt.
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Separat
wird eine Abschirmung 336 gestanzt und geformt. Bei der
bevorzugten Ausführungsform ist
sie am Isolierkörper 820 angebracht,
so dass eine geschirmte Unterbaugruppe entsteht. Die Löcher 834 greifen
in die Naben 836 ein, damit die Abschirmungen 336 in
ihrer Position gehalten werden. 8A zeigt
den Wafer mit der daran angebrachten Abschirmung. 8B zeigt
die Signalkontakt-Unterbaugruppe und die Abschirmung getrennt voneinander.
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Die
Abschirmung 336 weist auch Merkmale auf, die für die Herstellung
der elektrischen Verbindung in sie gestanzt und geformt wurden.
Eine Kontaktfahne 330 ist an einem vorstehenden Teil 852 angebracht.
Der vorstehende Teil 852 ist so gebogen, dass die Kontaktfahne 330 der
Abschirmung 336, wenn die Abschirmung 336 am Isolierkörper 820 angebracht
ist, mit den Kontaktfahnen von den Signalkontakten fluchtet. Wie
oben beschrieben, sollen die Kontaktfahnen die elektrische Verbindung
mit den Signalleitungen in einer Leiterplatte herstellen.
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Die
Abschirmung 336 stellt auch eine elektrische Verbindung
zu einer Abschirmung 250 in einem Gegensteckverbinder her.
Eine Schiene 830 ist in jeden Finger 354 gestanzt.
Die Schiene ist so aus der Ebene der Abschirmung 336 herausgebogen,
dass in dem Maße,
wie die Finger 354 gegen die Abschirmung 250 verschoben
werden, die Schienen 830 in die Ebene der Abschirmung zurück gedrückt werden, wodurch
die für
die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Abschirmungen
in den Gegensteckverbindern erforderliche Federkraft erzeugt wird.
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So
wird ein leicht herzustellender Steckverbinder für eine Matrixanwendung bereitgestellt.
Der waferartige Aufbau wird für
beide Hälften
des Steckverbinders verwendet. Ferner ist der Steckverbinder selbstausrichtend,
wodurch er größere Lageungenauigkeiten
bei der Herstellung der Matrixbaugruppe ausgleichen kann und somit
die Herstellung eines elektronischen Systems unter Verwendung einer
Matrixanordnung von Leiterplatten erleichtert. Ein selbstausrichtender
Steckverbinder ist für
eine Matrixbaugruppe besonders wichtig, weil es ohne eine einzige
Struktur, wie eine Rückwandplatine
oder eine Mittenwandplatine, zur Bereitstellung von Bezugspunkten
mehr Möglichkeiten
für die
Fertigungstoleranzen der Leiterplatten gibt, dass es zu einem Fluchtungsfehler
der Steckverbinder kommt. Bei den hier dargestellten Ausführungen
ist trotz eines Fluchtungsfehlers von über 1 mm ein Ineinanderstecken möglich.
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Außerdem gestattet
die Ausführung,
dass sich die Abschirmung im Wesentlichen über die gesamte Länge der
Signalkontaktteile erstreckt. Die Abschirmung neben den Signalkontakten
reduziert das Nebensprechen zwischen den Signalleitern. Es kann auch
wichtig sein, die Impedanz der Signalleiter zu steuern.
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Obwohl
nur eine Ausführungsform
beschrieben wurde, lassen sich zahlreiche alternative Ausführungsformen
oder Varianten realisieren. Beispielsweise wurde die Ausrichtung
der Leiterplatten in Form einer horizontalen und vertikalen Anordnung beschrieben.
Diese räumlichen
Anordnungen wurden nur in der Erläuterung verwendet, um ein Bezugssystem
für die
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform zu geben. Bei einer
kommerziellen Ausführungsform
könnten
die Leiterplatten, entsprechend den Anforderungen an die elektronische
Baugruppe, mit anderen Ausrichtungen montiert werden. Ferner ist
einzusehen, dass der Typ-A- und der Typ-B-Steckverbinder nicht mit
einer bestimmten Ausrichtung an einer Leiterplatte angebracht zu
sein braucht. Beispielsweise könnten
die Orte des Typ-A- und des Typ-B-Steckverbinders umgekehrt werden.
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Es
ist auch nicht erforderlich, dass die Wafer, wie dargestellt, in
ein Gehäuse
aufgenommen werden. Es könnte
ein Anordnungselement eines beliebigen Typs zur Positionierung der
Wafer eingesetzt werden. Beispielsweise könnte ein Metallstreifen mit Löchern eingesetzt
werden, um in denselben die Merkmale des jeweiligen Wafers aufzunehmen.
Oder die Wafer könnten
in ihrer Position gehalten werden, indem die Wafer in einem Block
mit ausreichender Steifigkeit gesichert werden. Die Wafer könnten z.B. mit
Hilfe eines Klebstoffes zusammengehalten werden. Ebenso könnte bei
einer Anwendung, bei der die mechanische Positionierung der Kontaktfahnen
nicht kritisch ist, das Gehäuse
entfallen.
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Als
Ausgangspunkt für
eine weitere Alternativlösung
ist einzusehen, dass die Nachgiebigkeit in einer Ebene bei der bevorzugten
Ausführungsform beispielhaft
durch Befestigungsmerkmale zwischen der Kappe 124 und dem
Gehäuse 122 bereitgestellt wurde,
die eine Bewegung in zwei zueinander orthogonalen Richtungen in
der X-Y-Ebene ermöglichten. Als
Alternative dazu könnten
Befestigungsmerkmale, die eine Nachgiebigkeit in nur einer Richtung
ermöglichen,
mit einem Typ-B-Steckverbinder bereitgestellt werden. Die Nachgiebigkeit
in der dazu orthogonalen Richtung könnte durch eine vergleichbare
Struktur am Typ-A-Steckverbinder bereitgestellt werden, wobei durch
die Kombination der zwei eine Nachgiebigkeit in der Ebene bereitgestellt
wird.
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Die
dargestellten Abschirmplatten sind im Steckbereich in Finger aufgeteilt.
Bei der abgebildeten Ausführungsform
gibt es halb so viele Finger wie es Signalleiter gibt. Bei einer
solchen Anordnung werden die Signalleiter in Paaren gruppiert, die
an die Abschirmfinger angrenzen. Eine solche Ausführungsform
ist für
die Herstellung eines Differenzial-Steckverbinders nützlich,
bei dem ein Signal auf einem Signalleiterpaar geführt wird.
Um die Leistung des elektrischen Steckverbinders weiter zu verbessern,
könnten
Schlitze in die verschiedenen Abschirmplatten geschnitten werden.
Beispielsweise könnten
Schlitze in die Abschirmungen 236 geschnitten werden, um
das leitende Material zwischen den Signalleitern, die zum Führen eines
Differenzialsignals ein Paar bilden, zu entfernen. Umgekehrt könnten Schlitze
in die Abschirmplatten 336 geschnitten werden, um das leitende
Material zwischen den Paaren der Signalleiter zu entfernen und dadurch
die elektrische Isolation zwischen den Signalen, die von jedem Paar
geführt
werden, zu erhöhen.
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Außerdem ist
einzusehen, dass hinsichtlich der Herstellung der Abschirmungen,
z.B. der Abschirmung 236, davon ausgegangen wurde, dass
sie aus einem Metallblech gestanzt werden. Eine Abschirmplatte könnte stattdessen
durch eine leitende Schicht auf dem Kunststoff realisiert werden.
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Zusätzlich sind
die Kontakte 234 mit zwei Schienen dargestellt, die an
die gegenüber
liegenden Seiten der Abschirmung 250 drücken. Es ließe sich ein
elektrischer Kontakt mit einer einzigen Schiene herstellen, die
an eine Seite der Abschirmung drückt. Ferner
ist es nicht erforderlich, dass die Schienen an beiden Enden befestigt
sind. Es könnte
stattdessen eine freitragende Schiene eingesetzt werden.
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Eine
weitere Variante ergibt sich dadurch, dass es erwünscht sein
könnte,
eine Kappe 124 aus einem Werkstoff mit einer größeren strukturellen
Festigkeit als Kunststoff zu formen. Weil die Ausrichtung der Steckverbinder
erreicht wird, indem die Steckverbinder so lange zusammengedrückt werden,
bis die Wände
der Kappe 124 die Kappe 120 in die entsprechende
Position führen,
kann beim Stecken eine beachtliche Kraft auf die Wände der
Kappe 124 ausgeübt
werden – und
zwar, je nach der Zahl der Leiter in einem Steckverbinder und der
Größe des Fluchtungsfehlers
zwischen Leiterplatten. Eine Alternative wäre, die Kappe 124 aus
Eloxalaluminium zu gießen oder
sonst wie aus einem Metall zu formen. Falls ein leitendes Metall
eingesetzt wird, wäre
es allerdings erforderlich, die Signalleiter zur Vermeidung eines
Signalleiter-Kurzschlusses gegen das Metall zu isolieren. Es könnten Kunststoffdurchführungstüllen oder sonstige
Isolierkörper
in die Löcher
im Boden 252 eingesetzt werden, um die Signalleiter gegen
das Metall zu isolieren. Ferner könnte es erwünscht sein, die Masseplatten
gegen das Metall zu isolieren.
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Außerdem ist
einzusehen, dass die Ausrichtungsmerkmale wie z.B. 128 hinsichtlich
der Form und Position der Ausrichtungsmerkmale nur einen illustrativen
Charakter haben. Ganz allgemein könnten angeschrägte Flächen beliebiger
Art, die so wirken, dass die Steckverbinderteile in die richtige
Ausrichtung gedrückt
werden, eingesetzt werden. Ferner ist es nicht erforderlich, dass
die Ausrichtungsmerkmale in die eigentlichen Steckverbinderteile
geformt werden. Es könnten
separate Ausrichtungsstrukturen, wie z.B. Ausrichtstifte und -löcher, an
dem Steckverbindergehäuse
oder den Steckverbinderkappen angebracht werden.
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Darüber hinaus
ist es nicht notwendig, dass die Wafer durch Umspritzen der Signalkontakte
hergestellt werden. Eine alternative Möglichkeit wäre es, die Leiter in den Isolierkörper einzubetten;
ein Isolierkörper
könnte über das
Abschirmteil geformt werden, wobei Platz für die Signalleiter im Isolierkörper gelassen
würde.
Die Signalleiter könnten
dann in solche Räume
gedrückt
und am Isolierkörper
angebracht werden. Die Anbringung der Signalleiter am Isolierkörper könnte durch
die Verwendung von Widerhaken an den Signalleitern erfolgen. Oder
die Merkmale könnten
entweder in die Leiter oder in die Isolierkörper integriert werden, um
eine Presspassung zu formen. Oder es könnte ein Überformen des Isolierkörpers erfolgen,
um den Raum um die Signalleiter herum abzudichten, wodurch sie im
Isolierkörper
gehalten würden.
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Ferner
ist es nicht erforderlich, dass die Abschirmungen überhaupt
an den Signal-Unterbaugruppen angebracht werden. Es wäre möglich, einen Steckverbinder
zu konstruieren, bei dem die Abschirmteile lose zwischen den Signal-Unterbaugruppen
angeordnet würden.
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Eine
andere Variante ergäbe
sich dadurch, dass Isolierelemente zwischen die benachbarten Signalleiter
oder zwischen die Abschirmelemente und die Signalleiter platziert
würden.
Beispielsweise könnte
die Abschirmung 336, d.h. speziell die Finger 354,
mit einem Isolierkörper
beschichtet sein, um den Kontakt mit den Signalleitern zu verhindern.
Oder der vordere Isolierkörper 422 könnte räumlich ausgedehnt
werden, damit er auch die Öffnungen
umfasst und somit die Kontaktteile aufnimmt. Anstatt die Kontakte
in die Öffnungen
in der Kappe 124 einzuführen, würden die Öffnungen
somit bereits um die Kontakte geformt und die Kappe 124 würde stärker einem
offenen Rahmen gleichen.