Leiterplattensteckverbindung

Abstract

 Für die Übertragung großer Datenmengen in einem durch Steckverbinder verbundenen elektrischen System, wird eine Leiterplattensteckverbindung vorgeschlagen, deren Steckverbinder einen zusätzlichen, zweiten Steckbereich aufweisen. Der zweite Steckbereich ist dabei oberhalb des bereits vorhanden Steckbereiches an den jeweiligen Steckverbinder angefügt, so dass der eigentliche Steckvorgang zwischen zwei Leiterplattensteckverbindern wie bisher abläuft.
Die Verbindung zwischen den beiden zusätzlichen Steckbereichen erfolgt mittels einer Leiterfolie, die zumindest auf einer Verbindungsseite einen direkten Kontakt zu Leiterbahnen einer Leiterplatte und auf der anderen Verbindungseite einen direkten Kontakt zu elektrischen Kontakten des zweiten Steckbereiches aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Leiterplattensteckverbindung zur Verbindung rechtwinklig angeordneter, mit Leiterbahnen versehener Leiterplatten, bestehend aus einem ersten Steckverbinder mit einem Isolierkörper und einem mit Kontaktbuchsen versehenen Steckbereich und einem zweiten Steckverbinder mit einem Isolierkörper und einem mit Kontaktstiften versehenen Steckbereich, die jeweils auf einer der Leiterplatten befestigt sind.

[0002] Die Leiterplattensteckverbindung ist vorzugsweise für den Einsatz in modular aufgebauten Signalverarbeitungssystemen mit einer Rückwand-Leiterplatte und diversen Einschubleiterplatten vorgesehen, bei denen aufgrund eines weiteren Signalangebotes ein erhöhter oder zusätzlicher Bedarf an steckbaren elektrischen Kontakten besteht.

[0003] Aus der DE-C-198 52 290 ist ein elektrischer Steckverbinder für gedruckte Leiterplatten, insbesondere Rückwandsteckverbinder, bekannt, bei dem zur Steckung einer 3-reihigen Federleiste in einem mit fünf Stiftreihen ausgebildeten Steckverbinder ein Adapter eingerastet wird, in den eine 3-reihige Federleiste einsetzbar ist.

[0004] Aus der DE-A-25 25 864 ist für eine Anordnung zur Erhöhung der Kontaktanzahl bei Steckverbindern von steckbaren Flachbaugruppen bekannt, bei der Kontaktleisten aufeinandergesetzt werden, aus denen Anschlußfahnen herausragen. Zwischen diese Anschlußfahnen wird eine biegsame Folie, die um ein Füllstück herumgelegt wird, eingeschoben. Dabei sind die auf der biegsamen Folie vorhandenen gedruckten Leiterbahnen mit den Leiterbahnen auf einer Leiterplatte fest verlötet.

[0005] Aus der DE-U-89 05 434 ist eine Anordnung zur Erhöhung der Kontaktzahl bei Leiterplattensteckverbindern bekannt, bei der eine Leiterplatte stirnseitig vor einem im wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Kontaktelementen angeordnet sind. Dabei sind erste und zweite Kontaktelemente mit je einer Leiterfolie verbunden, die ober- und unterhalb der Leiterplatte Kontaktierungsflächen zugeordnet sind, während dritte Kontaktelemente als Anschlußmittel direkt mittels starrer Lötfahnen an der Leiterplatte den Leiterplattensteckverbinder kontaktieren.

[0006] Es ist allgemein bekannt, eine elektrische Signalverteilung mittels Leiterplattensteckverbindern in den verschiedensten Ausführungen mit entsprechend geführten Leiterbahnen, die in einer Busstruktur auf einer rückwärtigen Leiterplatte als Busplatine zusammengefaßt sind, vorzunehmen. Trotz zunehmender Integration der elektronischen Bauteile nehmen jedoch auch die zu verteilenden und zu verarbeitenden Signale zu. Des weiteren sind immer höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten gefordert, die mit einem reinen elektrischen System nicht mehr zu bewältigen sind. Insofern bietet sich für eine Signalverteilung auch eine Kombination von elektrischen und optischen Signalen an. Dazu müssen aber optoelektrische Wandler in die Signalverteilung eingefügt werden, die in der Regel eine zusätzliche optoelektrische Steckverbindung erfordern.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leiterplattensteckverbindung der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass neben den Signalleitungen für einen Einsatz mit herkömmlichen, bekannten Steckverbindern zusätzliche elektrische Signale von einer Leiterplatte zu einer weiteren Leiterplatte übermittelt werden können, wobei kein zusätzlicher Steckverbinder benötigt wird.

[0008] Diese Aufgabe wird bei einer Steckverbindung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass am Isolierkörper des ersten Steckverbinders eine Leiterfolie angebracht ist, die ein erstes Anschlussende aufweist, das am Isolierkörper des ersten Steckverbinders auf der von der Leiterplatte abgewandten Seite halten ist, und ein zweites Anschlussende, das zwischen einer Auflagefläche des ersten Steckverbinders und der Leiterplatte angeordnet ist, wobei Kontaktbahnen am zweiten Anschlussende der Leiterfolie zu Kontaktflächen der Leiterbahnen auf der Leiterplatte weisen, und dass auf dem Isolierkörper des zweiten Steckverbinders ein Isoliergehäuse mit einem Schlitz vorgesehen ist, in dem elektrische Kontakte angeordnet sind, wobei beim Zusammenstecken der Steckverbinder das erste Anschlussende der Leiterfolie in den Schlitz eintaucht und die elektrischen Kontakte mit den Kontaktbahnen der Leiterfolie in elektrischen Kontakt gelangen.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0010] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass neben dem normalen bekannten Steckbereich bei Leiterplattensteckverbindern ein zusätzlicher Steckbereich genutzt wird, um zusätzliche elektrische Signale zu übertragen, so dass eine höhere Datenübertragungsrate erzielbar ist, wobei bereits bestehende Stecksysteme mit dieser Leiterplattensteckverbindung nachträglich ausgerüstet werden können. Weiterhin ist von Vorteil, dass dieser zweite, zusätzliche Steckbereich gleichzeitig mit dem ersten Steckbereich steckbar ist.

[0011] Ein weiter Vorteil ergibt sich durch die Nutzung einer beidseitig mit Kontaktbahnen versehenen Leiterfolie zur Signalübertragung, so dass auf der steckbaren Leiterplatte keine zusätzlichen Kontaktbahnen zu den Kontakten des regulären und eventuell mit einer höheren Kontaktanzahl versehen Steckverbinders vorgesehen werden müssen.

[0012] Die elektrischen Signale werden durch eine spezielle für Leiterfolien optimierte Kontaktierungsart direkt von den Leiterbahnen der Leiterplatte auf die Kontaktbahnen der Leiterfolie übertragen, wobei ein gegenseitiger Andruck der Leiterbahnen und deren elektrische Kontaktierung mittels eines Kontaktelementes erfolgt.

[0013] Besonders vorteilhaft ist, dass im Isoliergehäuse des zweiten Steckbereiches optoelektrische Elemente vorsehbar sind, die elektrisch steckbar sind und deren optische Eigenschaften, die ein Vielfaches der Datenübertragung eines reinen elektrischen Systems aufweisen, über entsprechend vorgesehene optische Datenleitungen und weitere optische Elemente optimal zu nutzen sind.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer gesteckten Leiterplattensteckverbindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Leiterfolie,

Fig. 3 eine isometrische Darstellung eines ersten Steckverbinders,

Fig. 4 eine isometrische Darstellung eines zweiten Steckverbinders, und

Fig. 5 eine isometrische Darstellung eines oberen Isoliergehäuses.

[0015] In der Fig. 1 ist in einer Schnittansicht eine gesteckte Leiterplattenverbindung dargestellt, die aus einem gewinkelten Steckverbinder 1 und einem geraden Steckverbinder 2 gebildet wird.

[0016] Der Steckverbinder 2 ist als U-förmiger Isolierkörper 20 mit asymmetrischen Seitenschenkeln ausgebildet, in dessen Steckbereich 21 in Spalten und Reihen angeordnete Stiftkontakte 22 vorgesehen sind, die auf ihrer entgegengesetzten Seite in Bohrungen auf einer Leiterplatte 8 eintauchen.

[0017] Auf dem verlängerten Seitenschenkel des Isolierkörpers 20 des Steckverbinders 2 ist ein Isoliergehäuse 23 vorgesehen, das einstückig am Isolierkörper 20 angeformt sein kann oder auch als zusätzliches Isoliergehäuse mit dem Isolierkörper 20 verbunden sein kann.

[0018] Der Steckverbinder 1 ist mit (nicht gezeigten) Federkontakten versehen, die bei ineinander eingesteckten Steckverbindern den elektrischen Kontakt der Leiterplattensteckverbindung mit den Stiftkontakten 22 des Steckverbinders 2 sichergestellt. In Richtung der Leiterplatte ist der Steckverbinder 1 mit einer Anformung 12 versehen, in der Kontaktelemente 4 vorgesehen sind, die eine elektrische Verbindung von Leiterbahnen 6 der Leiterplatte 5 auf Kontaktbahnen 33 einer flexiblen Leiterfolie 3 ermöglichen. Die Anzahl der Kontaktelemente 4, die in Ausnehmungen 13 geführt sind, entsprechen der Anzahl der Kontaktbahnen auf der flexiblen Leiterfolie 3.

[0019] Die flexible Leiterfolie 3, in der Fig. 2 vergrößert dargestellt, besteht aus einer biegsamen Trägerfolie 30, auf der beidseitig ebenfalls biegsame Kontaktbahnen 33, 35 zur Übertragung elektrischer Signale aufgebracht sind, wobei die Leiterfolie, in diesem Beispiel kreisförmig gebogen, eine zweite elektrische Signalübertragungsebene zum oberen Isoliergehäuse 23 des Steckverbinders 2 bildet.

[0020] Der in der Fig. 1 weiterhin gezeigte senkrechte Schenkel 41 des Kontaktelementes 4 innerhalb der Anformung 12, ist mit einem über den waagrecht gezeigten Federschenkel 42 hinausgehenden stiftförmigen Ende 44 versehen, welches in eine Bohrung auf der Leiterplatte 5 eintaucht und dort elektrisch leitend mit der Leiterbahn 7 verbunden ist. Der waagrechte Federschenkel 42 ist an seinem Ende mit einer zur Leiterplatte weisenden Verrundung 43 versehen. Aufgrund der Hebelwirkung des mit dem stiftförmigen Ende 44 versehenen Schenkels 41, durch die Befestigung des stiftförmigen Endes 44 in der Bohrung der Leiterplatte und des senkrechten Schenkels 41 in der Ausnehmung 13, wird die Verrundung 43 des waagrechten Federschenkels 42 ständig in Richtung auf die Oberfläche der Leiterplatte 5 gedrückt.

[0021] Zwischen den Kontaktelementen 4 und der Leiterplatte 5 ist die flexible Leiterfolie 3 angeordnet. Die Leiterfolie ist unmittelbar vor dem Anschlussende 32 mit runden Öffnungen 34 versehen, durch die die stiftförmigen Enden 44 der Kontaktelemente 4 hindurchgreifen, so dass beim Eintauchen der Enden 44 in entsprechende Bohrungen in der Leiterplatte 5, das Anschlussende 32 der Leiterfolie am Steckverbinderteil 1 gehalten ist. Mittels der Kontaktelemente 4 wird die Leiterfolie 3 mit den beidseitig aufgebrachten Kontaktbahnen 33, 35 an die Leiterplatte 5 angepreßt. Dabei kontaktieren die äußeren Kontaktbahnen 33 durch den Andruck der Verrundungen 43 der Kontaktelemente 4 die entsprechend angeordneten Leiterbahnen 6 oberhalb der Leiterplatte 5, während die innen liegenden Kontaktbahnen 35 direkt mit den Verrundungen 43 des waagrechten Schenkels kontaktieren und mittels der stiftförmigen Enden 44 des Kontaktelementes 4 eine elektrische Verbindung zu den Leiterbahnen 7 unterhalb der Leiterplatte 5 hergestellt wird.

[0022] Die Fig. 3 zeigt eine isometrische Darstellung des Steckverbinders 1 im nicht gesteckten Zustand, so dass neben dem normalen Steckbereich 11 des Steckverbinders, deutlich die zweite durch die Leiterfolie 3 gebildete, aufgesetzte Steckebene erkennbar ist. Oberhalb des Isolierkörpers 10 sind drei blockartige Abstandhalter 14 auf der der Leiterplatte abgewandten Seite des Steckverbinders 1 vorgesehen, auf denen die flexible Leiterfolie 3 mit nietähnlichen Befestigungsmitteln 15 gehalten ist. In den zwischen den Abstandhaltern liegenden Freiräumen sind auf der Leiterfolie 3 die Kontaktbahnen 33, 35 angeordnet, wobei das Anschlußende 31 beim Zusammenstecken in den Schlitz 24 des komplementären Steckverbinders 2 eingefügt wird.

[0023] In der Fig. 4 ist eine isometrische Darstellung des Steckverbinders 2 gezeigt, bei dem der Isolierkörper 20 mit asymmetrischen U-förmigen Schenkeln ausgebildet ist, innerhalb derer der Steckbereich 21 mit den Kontaktstiften 22 vorgesehen ist. Im bzw. oberhalb des verlängerten Schenkels des Isolierkörpers 20 ist das Isoliergehäuse 23 mit einem durch Ausnehmungen 26 unterbrochenen und begrenzten Schlitz 24 vorgesehen, in dem mindestens federnde Kontakte 25 sowie weitere elektrische Kontakte 29 angeordnet sind. Für die Abstandhalter 14 auf dem Isolierkörper 10 des Steckverbinders 1 sind im Isoliergehäuse 23 und im Isolierkörpers 20 entsprechende Ausnehmungen 26 vorgesehen, die ein Einfügen des Anschlussendes 31 der Leiterfolie 3 in den Schlitz 24 des Steckverbinders 2 ermöglichen.

[0024] Während des Steckvorganges wird das Anschlussende 31 der Leiterfolie 3 in den Schlitz 24 eingeschoben, wobei die unterhalb der Leiterfolie angeordneten, federnden Kontakte 25 auf die Kontaktbahnen 35 zugreifen und gleichzeitig die oberen Kontaktbahnen 33 gegen die elektrischen Kontakte 29 gedrückt werden. Der Schlitz 24 ist zum leichteren Einfügen der Leiterfolie durch eine beidseitige, trichterförmige Einführöffnung aufgeweitet.

[0025] Die Funktionsweise der Kontaktierung zwischen den Kontakten und den Kontaktbahnen der Leiterfolie ist ähnlich der bereits bei der Leiterplatte 5 beschriebenen Kontaktierung. Die Kontaktelemente 25 unterhalb der flexiblen Leiterfolie 3 übernehmen die Signale der unteren Kontaktbahnen 35, während oberhalb angeordneten elektrischen Kontakte 29 die Signale der oberen Kontaktbahnen 33 übernehmen und weiterleiten.

[0026] In dem Beispiel ist vorgesehen, die unteren Kontaktbahnen 35 der Leiterfolie 3 zur Abschirmung vorzusehen, wobei die über die Kontaktelemente 25 ausgekoppelten Signale mittels eines innerhalb des Isoliergehäuses 23 eingelassenen flächigen Abschirmbleches 27 und mittels daran angeformter Federkontakte 28, an eine dafür vorgesehene Leiterbahn auf der Leiterplatte 8 weitergeleitet werden.

[0027] Die Fig. 5 zeigt in einer isometrischen Darstellung das vom Isolierkörper 20 entfernte Isoliergehäuse 23 des Steckverbinders 2 in dem die hier sichtbaren elektrischen Kontakte 29 angeordnet sind. Innerhalb des Isoliergehäuses 23 sind hier nicht gezeigte optoelektrische Wandler vorgesehen, deren elektrische Anschlüsse mit den elektrischen Kontakten 29 verbunden sind und deren optischer Anschluss mit aus dem Isoliergehäuse herausgeführten Lichtwellenleitern 9 verbunden ist. Das Isoliergehäuse 23 kann einstückig mit dem Isolierkörper 20 verbunden sein, kann aber auch - wie in diesem Beispiel gezeigt - getrennt auf den Isolierkörper 20 aufsetzbar ausgebildet sein.

Ansprüche

1. Leiterplattensteckverbindung zur Verbindung rechtwinklig angeordneter, mit Leiterbahnen (6) versehener Leiterplatten (5, 8), bestehend aus einem ersten Steckverbinder (1) mit einem Isolierkörper (10) und einem mit Kontaktbuchsen versehenen Steckbereich (11) und einem zweiten Steckverbinder (2) mit einem Isolierkörper (20) und einem mit Kontaktstiften versehenen Steckbereich (21), die jeweils auf einer der Leiterplatten befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Isolierkörper (10) des ersten Steckverbinders (1) eine Leiterfolie (3) angebracht ist, die ein erstes Anschlussende (31) aufweist, das am Isolierkörper (10) des ersten Steckverbinders (1) auf der von der Leiterplatte abgewandten Seite gehalten ist, und ein zweites Anschlussende (32), das zwischen einer Auflagefläche des ersten Steckverbinders (1) und der Leiterplatte (5) angeordnet ist, wobei Kontaktbahnen (33) am zweiten Anschlussende (32) der Leiterfolie (3) zu Kontaktflächen der Leiterbahnen (6) auf der Leiterplatte (5) weisen, und dass auf dem Isolierkörper (20) des zweiten Steckverbinders (2) ein Isoliergehäuse (23) mit einem Schlitz (24) vorgesehen ist, in dem elektrische Kontakte (25, 29) angeordnet sind, wobei beim Zusammenstecken der Steckverbinder (1, 2) das erste Anschlussende (31) der Leiterfolie (3) in den Schlitz (24) eintaucht und die elektrischen Kontakte (25, 29) mit den Kontaktbahnen (35, 33) der Leiterfolie (3) in elektrischen Kontakt gelangen.

2. Leiterplattensteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterfolie (3) außenseitig um den Isolierkörper (10) des ersten Steckverbinders (1) herumgeführt ist.

3. Leiterplattensteckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (10) des ersten Steckverbinders (1) eine abgerundete Anformung (12) aufweist, um die herum die Leiterfolie (3) geführt ist.

4. Leiterplattensteckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Ausnehmungen (13) der Anformung (12) des Isolierkörpers (10) Kontaktelemente (4) angeordnet sind, wobei die Kontaktelemente (4) einen Federschenkel (42) mit einem abgerundeten Ende (43) aufweisen, der beim montierten Steckverbinder (1) die Kontaktbahnen (33) der Leiterfolie (3) auf Kontaktflächen der Leiterbahnen (6) der Leiterplatte (5) drückt, wobei die Kontaktbahnen (33) in elektrischen Kontakt mit Kontaktflächen der Leiterbahnen (6) gelangen.

5. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (3) beidseitig Kontaktbahnen (33, 35) aufweist.

6. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Isolierkörper (10) Abstandhalter (14) vorgesehen sind, an denen das erste Anschlußende (31) der Leiterfolie (3) befestigt ist.

7. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (3) über an den Kontaktelementen (4) angeformte stiftförmige Enden (44), die durch Öffnungen (34) am Anschlussende (32) in der Leiterfolie (3) geführt sind, an der zur Leiterplatte weisenden Montagefläche des Steckverbinders (1) gehalten ist.

8. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (29) im Isoliergehäuse (23) des zweiten Steckverbinders (2) gegenüber den Kontaktstiften (22) im Isolierkörper (20) durch ein zwischengelegtes Abschirmblech (27) abgeschirmt sind, wobei am Abschirmblech angeformte, federnde Kontakte (28) zur Montageseite der Leiterplatte (8) weisen.

9. Leiterplattensteckverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Isoliergehäuse (23) mindestens ein optoelektrischer Wandler vorgesehen ist, wobei elektrische Anschlüsse des Wandlers mit den Kontakten (29) im Schlitz (24) verbunden sind, und wobei der optische Anschluss des Wandlers mit Lichtwellenleitern (9) verbunden ist.

Zeichnung