(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 PL/EP T3 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (51) Int. Cl. H01R13/646 ( ) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 2009/35 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Stelaż przewodów do elektrycznego modułu stykowego, elektrycznej wtyczki oraz zespołu styków (30) Pierwszeństwo: (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2008/24 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 12/2009 (73) Uprawniony z patentu: Tyco Electronics Belgium EC N.V., Oostkamp, BE (72) Twórca (y) wynalazku: Braem Yves, Gent, BE (74) Pełnomocnik: Jan Wierzchoń&Partnerzy Biuro Patentów i Znaków Towarowych rzecz. pat. Rzążewska Dorota Warszawa ul. Żurawia 47/49 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 9718/09/P-RO/DR EP Stelaż przewodów do elektrycznego modułu stykowego, elektrycznej wtyczki oraz zespołu styków Opis [0001] Wynalazek dotyczy ogólnie elektrycznych złącz a w szczególności elektrycznego złącza do szybkiej transmisji sygnałów. [0002] Wobec nieustannej tendencji do coraz mniejszych, szybszych i lepiej działających elektrycznych elementów, takich jak procesory używane w komputerach, ruterach, przełącznikach itp., staje się coraz ważniejsze, aby także interfejsy elektryczne w liniach elektrycznych pracowały na wyższych częstotliwościach i przy większej gęstości oraz większej przepustowości. [0003] W tradycyjnym podejściu do łączenia płytek drukowanych, jedna płyta służy jako płyta montażowa a inna jako karta rozszerzenia. Płyta montażowa zwykle posiada złącze, zwane potocznie głowicą, które zawiera większą liczbę szpilek sygnałowych lub styków, które łączą ze ścieżkami przewodzącymi na płycie montażowej. Złącze karty rozszerzenia, zwane potocznie gniazdem, zawiera również większą liczbę styków lub szpilek sygnałowych. Zazwyczaj gniazdo jest złączem kątowym o kącie prostym, które łączy płytę montażową z kartą rozszerzenia, tak że można kierować sygnały między nimi. Złącze kątowe o kącie prostym zwykle zawiera współpracującą przy realizacji połączenia powierzchnię czołową, która przyjmuje większą liczbę szpilek sygnałowych głowicy na płycie montażowej oraz styków, które łączą się z kartą rozszerzenia. [0004] Niektóre starsze złącza, które są nadal w użyciu do dziś działają z prędkością jednego gigabita na sekundę lub mniejszą. W przeciwieństwie do nich wiele dzisiejszych złączy o wysokiej sprawności jest zdolnych do pracy z prędkościami do dziesięciu lub

3 2 więcej gigabitów na sekundę. Jak można oczekiwać, złącze o większej sprawności kosztuje więcej. [0005] US B1 ujawnia złącze elektryczne zawierające obudowę złącza trzymającą styki sygnałowe oraz styki uziomowe w układzie macierzowym uszeregowane w rzędach. Każdy rząd zawiera pary styków sygnałowych oraz niektóre ze styków uziomowych ułożonych we wzór, w którym sąsiednie rzędy pierwszy i drugi mają odpowiednie różne wzory pierwszy i drugi. [0006] US B1 pokazuje złącze elektryczne do przenoszenia większej liczby zróżnicowanych sygnałów pomiędzy elementami elektrycznymi. Złącze składa się z modułów, które mają większą liczbę par przewodów sygnałowych z pierwszą ścieżką sygnałową i drugą ścieżką sygnałową. [0007] Złącza elektryczne zgodnie ze stanem techniki zawierają większą liczbę styków osadzonych w obudowie z tworzywa sztucznego. Na Fig. 1 przedstawiono większą liczbę współpracujących przy realizacji połączenia styków 3 w takim złączu elektrycznym przedstawionym bez obudowy z tworzywa sztucznego. Każdy współpracujący przy realizacji połączenia styk 3 jest elektrycznie połączony z odpowiednim stykiem montażowym 6 przez przewód 5. Większa liczba przewodów 5 łączących styki montażowe 6 z odpowiednimi, współpracującymi przy realizacji połączenia stykami 3 ułożonymi w jednej z kolumn, stanowi tzw. stelaż przewodów, którego przykład przedstawiono na Fig. 2. [0008] Jak można zauważyć na Fig. 2 stelaż przewodów złącza męskiego lub żeńskiego ma geometrię styku kątowego o kącie prostym i dlatego geometrię, która wymusza to, że przewody maja różne długości mechaniczne. Oznacza to, że opóźnienie sygnałów elektrycznych jest różne dla wszystkich tych szpilek, tj. przewodów w kolumnie przewodów. To określa się jako skośność. [0009] W każdym z szybkich zastosowań, skośność pomiędzy szpilkami jest ważnym parametrem ogólnej pracy złącza. W kolumnie przewodów zawsze będzie skośność ze względu na różnice długości przewodów. [0010] Przedmiotem niniejszego wynalazku jest więc zapewnienie złącza elektrycznego z ulepszonymi cechami elektrycznymi, takimi jak jednakowa długość elektryczna wszystkich przewodów. [0011] WO 01/39332 A1 pokazuje zróżnicowane elektryczne złącza sygnałowe. Złącze składa się z modułów, które mają większą liczbę par przewodów sygnałowych z pierwszą ścieżką sygnałową i drugą ścieżką sygnałową. Każda ścieżka sygnałowa ma odcinki par

4 3 styków rozciągające się pomiędzy częściami stykowymi. W tworzywie sztucznym pozostawiono okna powyżej każdego długiego przewodu i każdej pary odcinków stykowych. Okna te służą do wyrównywania opóźnienia sygnałów przemieszczających się w przewodach każdej pary, ponieważ prędkość, przy której sygnał rozchodzi się w przewodzie jest proporcjonalna do stałej dielektrycznej materiału otaczającego przewód. Ponieważ powietrze ma inną stałą dielektryczną niż tworzywo sztuczne, pozostawiając okno powyżej długich przewodów powodujemy, że sygnały w tych przewodach przenoszą się szybciej. W rezultacie wyrównują się czasy przejścia sygnału przez długi i krótki przewód z danej pary. [0012] Cel ten został rozwiązany przez zastrzeżenia niezależne. Korzystne przykłady realizacji są przedmiotem zastrzeżeń zależnych. [0013] Dalsze cechy i zalety staną się widoczne dzięki następującemu i bardziej szczegółowemu opisowi niniejszego wynalazku w oparciu o dołączone do zgłoszenia figury: Fig. 1 jest widokiem perspektywicznym większej liczby stelaży przewodów w złączu elektrycznym zgodnie ze stanem techniki; Fig. 2 jest widokiem z boku jednego stelaża przewodów zgodnie ze stanem techniki; Fig. 3 jest widokiem w przekroju większej liczby stelaży przewodów pokazanych na Fig. 1 wykonanym wzdłuż jednej z linii A-A, B-B albo C-C pokazanych na Fig. 2; Fig. 4 jest widokiem w przekroju większej liczby stelaży przewodów pokazanych na Fig. 1 wykonanym wzdłuż jednej z linii A-A, B-B albo C-C pokazanych na Fig. 2 zgodnie z niniejszym wynalazkiem; Fig. 5 jest widokiem z boku złącza elektrycznego żeńskiego zgodnie z niniejszym wynalazkiem, połączonego ze złączem męskim; Fig. 6 jest widokiem perspektywicznym złącza elektrycznego męskiego zgodnie z niniejszym wynalazkiem; Fig. 7 jest widokiem perspektywicznym złącza elektrycznego męskiego zgodnie z niniejszym wynalazkiem; Fig. 8 jest widokiem perspektywicznym układu wielopłytowego zawierającego dwa złącza elektryczne żeńskie zgodnie z niniejszym wynalazkiem; Fig. 9 jest widokiem perspektywicznym większej liczby stelaży przewodów zgodnie z jednym przykładem realizacji niniejszego wynalazku. [0014] Poniższe akapity opisują wynalazek łącznie z ogólną charakterystyką układu styków Chicklet i pokazują kolejne konfiguracje.

5 4 [0015] Fig. 3 przedstawia widok w przekroju większej liczby przewodów 5 pokazanych na Fig. 1, wykonany wzdłuż jednej z linii A-A, B-B albo C-C. W takim złączu elektrycznym większa liczba przewodów 5 ma elektryczne właściwości, które mogą się różnić w zależności od długości danego przewodu w złączu elektrycznym. Przy identycznej szerokości przewodu, przewód dłuższy ma indukcyjność własną większą przewód krótszy proporcjonalnie do różnicy długości obu przewodów. [0016] Jak pokazano na Fig. 4, szerokość przewodów w stelażu przewodów zwiększa się stopniowo, tak że dłuższy przewód jest szerszy, podczas gdy krótszy przewód jest mniejszy. Dlatego, gdy porówna się dwie szpilki w złączu, to krótsza jest mniejsza, a dłuższa jest szersza. [0017] Zmiana szerokości przewodów zmienia ich indukcyjność własną i dlatego indukcyjność własna na jednostkę długości przewodów stopniowo zmniejsza się zaczynając od największej indukcyjności własnej na jednostkę długości w najkrótszym przewodzie do najmniejszej indukcyjności własnej na jednostkę długości w najdłuższym przewodzie. Ta różnica w indukcyjności na jednostkę długości elektrycznie kompensuje mechanicznej różnicę długości przewodów. [0018] Zgodnie z wynalazkiem, dłuższy przewód będzie szerszy, zmniejszając swoją indukcyjność własną na jednostkę długości w porównaniu do krótkiego przewodu, który ma dużą indukcyjność własną na jednostkę długości. [0019] Przykład tego pokazano na Fig. 4, gdzie p jest rozstawem przewodów, a w ich szerokością. Jako, że jest to przekrój poprzeczny przewodnika pokazanego na figurze 1, wzdłuż linii AA, BB albo CC z Fig. 2, to można zobaczyć, że krótsze przewody na dole mają szerokość w1, która jest mniejsza niż dłuższych przewodów powyżej, w tym przypadku w2 i w3. Wyrównanie indukcyjności będzie prowadzić do obniżenia elektrycznej skośności pomiędzy przewodami w kolumnie złącza. Dlatego możliwe stały się wyższe prędkości przesyłania danych. [0020] Fig. 5 przedstawia złącze elektryczne 10 utworzone zgodnie z przykładem realizacji niniejszego wynalazku. O ile złącze elektryczne 10 zostanie opisane ze szczególnym odniesieniem do gniazda wtykowego, złącza kątowego, o kącie prostym, łączącego płytę montażową z kartą rozszerzenia, to należy rozumieć, że korzyści opisanych w niniejszym dokumencie mają zastosowanie także do innych złączy w alternatywnych przykładach realizacji. [0021] Złącze elektryczne 10 obejmuje dielektryczną obudowę 12. Większa liczba modułów stykowych 50 jest podłączona do obudowy 12. Moduły stykowe 50 definiują

6 5 czołową płaszczyzną montażową 56, która zawiera większą liczbę styków montażowych 86. W korzystnej przykładzie realizacji czołowa płaszczyzna montażowa 56 jest prostopadła do współpracującej przy realizacji połączenia czołowej płaszczyzny 18 dielektrycznej obudowy 12, tak aby złącze elektryczne 10 połączyło elementy elektryczne, które są zasadniczo pod kątem prostym do siebie. Styki montażowe 86 są przystosowane do montażu na płytce drukowanej 80. Dielektryczna obudowa 12 zawiera większą liczbę współpracujących przy realizacji połączenia styków, które są dostępne dla odpowiednich współpracujących przy realizacji połączenia elementów przez współpracującą przy realizacji połączenia płaszczyznę czołową 18 dielektrycznej obudowy 12. Większa liczba przewodów uziomowych 104 i przewodów sygnałowych 106a, 106b łączy styki montażowe 86 i styki współpracujące przy realizacji połączenia. [0022] Złącze 70 zawierające współpracujące przy realizacji połączenia elementy może być połączone ze współpracującymi przy realizacji połączenia styków elektrycznego złącza 10. Złącze 70 składa się z korpusu z tworzywa sztucznego 72, w którym są osadzone współpracujące przy realizacji połączenia elementy 76. Korpus z tworzywa sztucznego 72 złącza 70 posiada dwie boczne części 73, 75. Współpracujące przy realizacji połączenia elementy 76 osadzone są w korpusie z tworzywa sztucznego 72 w taki sposób, aby oś wzdłużna współpracujących przy realizacji połączenia elementów 76 była równoległa do osi wzdłużnej części bocznych 73, 75. Korpus z tworzywa sztucznego 72 zawiera pustą część usytuowaną między bocznymi częściami 73, 75, przy czym ta wspomniana pusta część ma wymiary takie, że obudowa 12 elektrycznego złącza 10 może wpasować się we wspomnianą pustą część złącza 70. [0023] Współpracujące przy realizacji połączenia elementy 76 wspomnianego złącza 70 wystają z korpusu z tworzywa sztucznego 72 po stronie złącza 70, skierowane w stronę pustej części, w którą może zostać wpasowana obudowa 12 złącza elektrycznego 10. Współpracujące przy realizacji połączenia elementy 76 wystają w kierunku pustej części złącza 70 w końcach współpracujących przy realizacji połączenia elementów 74. Końce współpracujących przy realizacji połączenia elementów 74 mogą być wprowadzone przez współpracującą przy realizacji połączenia płaszczyznę czołową 18 dielektrycznej obudowy 12, aby zrealizować połączenie ze współpracującymi przy realizacji połączenia stykami złącze elektrycznego 10. [0024] Fig. 6 pokazuje złącze elektryczne żeńskie 10 zgodnie z niniejszym wynalazkiem. Styki montażowe 86 złącza elektrycznego 10 są zamontowane na płycie elektrycznej 80. Obudowa 12 złącza elektrycznego 10 zawiera współpracującą przy realizacji połączenia

7 6 płaszczyznę czołową 18, w tym większą liczbę pustych wgłębień 22, które są skonfigurowane tak, aby przyjąć odpowiednie elementy, współpracujące przy realizacji połączenia. Ponadto obudowa 12 obejmuje żebro prowadzące 42 usytuowane na górnej powierzchni czołowej 32 wspomnianej obudowy 12. Żebro prowadzące 42 umożliwia spowodowanie ustawienia w linii złącza elektrycznego 10 i złącza 70 w trakcie procesu realizacji połączenia, tak żeby końce współpracujących przy realizacji połączenia elementów 74 współpracującego przy realizacji połączenia złącza 70 weszły do wgłębień stykowych 22 bez uszkodzenia. [0025] Fig. 7 pokazuje złącze elektryczne męskie zgodnie z niniejszym wynalazkiem. Złącze 70' ma dwie puste części zawarte odpowiednio między boczną częścią 73' i środkową boczną częścią 75 oraz między tą wspomnianą środkową boczną częścią 75 i boczną częścią 73. Końce 74 i 74 współpracujących przy realizacji połączenia elementów są umieszczone w odpowiednich pustych częściach korpusu z tworzywa sztucznego 72 współpracującego przy realizacji połączenia złącza 70'. Końce 74, 74 współpracujących przy realizacji połączenia elementów umieszczone w odpowiednich pustych częściach są męskimi współpracującymi przy realizacji połączenia elementami, które są przystosowane do utworzenia pary ze współpracującymi przy realizacji połączenia stykami we wgłębieniach stykowych 22 współpracującymi przy realizacji połączenia powierzchni czołowej 18 pierwszego złącza elektrycznego 10 i współpracującymi przy realizacji połączenia stykami we wgłębieniach stykowych 22 współpracującymi przy realizacji połączenia powierzchni czołowej drugiego złącza elektrycznego 10. [0026] Fig. 8 pokazuje układ wielopłytowy, w którym pierwsze złącze elektryczne 10 jest zamontowane na pierwszej płycie 80, a drugie złącze elektryczne 10' jest zamontowane na drugiej płycie 80. Każde złącze elektryczne 10, 10 jest dostosowane do utworzenia pary z każdy m złączem 70, 70. W szczególności współpracujące przy realizacji połączenia styki odpowiedniej, współpracującej przy realizacji połączenia płaszczyzny czołowej 18, 18 każdego złącza elektrycznego 10, 10 są sparowane z odpowiednimi końcami współpracujących przy realizacji połączenia elementów 74 i 74 każdego odpowiedniego złącza 70, 70. [0027] Fig. 9 przedstawia widok perspektywiczny większej liczby stelaży przewodów 100, 200, które są rozmieszczone w jednym złączu elektrycznym 10 zgodnie z niniejszym wynalazkiem. Stelaże przewodów 100, 200 zawierają większą liczbę przewodów. Przewody rozciągają się wzdłuż ustalonej ścieżki, aby połączyć elektrycznie każdy współpracujący przy realizacji połączenia styk krawędziowy 82 z odpowiednim

8 7 krawędziowym stykiem montażowym 86. Współpracująca przy realizacji połączenia krawędź jest zasadniczo prostopadła do montażowej krawędzi 56. [0028] Ponadto, chociaż obecne zgłoszenie opisuje szczegółowo korzystny przykład realizacji prostokątnego lub kwadratowego układu macierzowego, to w złączu elektrycznym można przewidzieć również większą liczbę przewodów z zakrzywionym przekrojem, przy czym ta większa liczba przewodów jest rozmieszczona w taki sposób, że tworzą one zasadniczo kołowy układ macierzowy. Korzystnie przewiduje się większą liczbę przewodów o przekroju kołowym, przy czym ta większa liczba przewodów jest rozmieszczona w taki sposób, że tworzą one zasadniczo kołowy układ macierzowy. W przypadku kołowego układ macierzowego przewodów, termin szerokość zdefiniowany w obecnym zgłoszeniu oznacza średnicę wspomnianych przewodów. [0029] Złącze elektryczne zgodnie z niniejszym wynalazkiem ma lepsze właściwości elektryczne, w szczególności, jednolite właściwości elektrycznych przewodów w złączu elektrycznym. Ponadto złącze elektryczne zgodnie z niniejszym wynalazkiem osiąga wysoką prędkość transportu sygnału przez układ połączeń pod kątem prostym lub pionowy, mając zarówno dużą gęstość sygnałów oraz łatwe prowadzenie ścieżek na płytce drukowanej. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem do montażu złącza elektrycznego na odpowiedniej płycie można użyć różnych technik wykonywania końcówek do montażu płytek, takich jak montaż powierzchniowy lub połączenia wtłaczane. Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy

9 8 Zastrzeżenia patentowe 1. Stelaż przewodów (100) do elektrycznego modułu stykowego (50), przy czym wymieniony stelaż przewodów (100) zawiera: pierwszy rząd styków obejmujący współpracujące przy realizacji połączenia styki (82) oraz definiujący współpracującą przy realizacji połączenia krawędź, oraz drugi rząd styków obejmujący styki montażowye (86) oraz definiujący krawędź montażową, przy czym każdy współpracujący przy realizacji połączenia styk krawędziowy (82) jest połączony elektrycznie z odpowiednim, współpracującym przy realizacji połączenia krawędziowym stykiem montażowym (86) przez przewody rozciągające się wzdłuż ustalonej ścieżki w stelażu przewodów (100), w którym przewody (106a, 106b, 104) w stelażu przewodów (100) mają różne długości mechaniczne; znamienny tym, że przewody (106a, 106b, 104) w stelażu przewodów (100) mają różne szerokości (w1, w2, w3,..., wn), przy czym szerokość każdego przewodu zależy od mechanicznej długości przewodu, przy czym przewód o mniejszej długości mechanicznej ma mniejszą szerokość (w1) niż przewód o większej długości mechanicznej. 2. Stelaż przewodów (100) według zastrz. 1, w którym szerokość każdego przewodu w stelażu przewodów (100) wzrasta wraz ze wzrostem mechanicznej długości przewodów. 3. Stelaż przewodów (100) według zastrz. 1 albo 2, w którym wspomniana krawędź współpracująca przy realizacji połączenia i krawędź montażowa (56) w każdym stelażu przewodów (100) są zasadniczo prostopadłe do siebie.

10 9 4. Styk montażowy zawierający co najmniej pierwszy i drugi stelaż przewodów (100), według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, przy czym wymieniony drugi stelaż przewodów przylega do wymienionego pierwszego stelaża przewodów. 5. Elektryczne złącze (10) zawierające: obudowę (12); większą liczbę modułów stykowych (50) w wymienionej obudowie (12), przy czym każdy wymieniony moduł stykowy (50) zawiera stelaż przewodów (100) według dowolnego z zastrzeżeń od 1 do 3, w którym wymienione przewody (106a, 106b, 104) kilku modułów stykowych (50) są rozmieszczone, jak widać na widoku w przekroju poprzecznego stelaży przewodów (100), w układzie macierzowym kolumn i rzędów. 6. Złącze elektryczne (10) według zastrz. 5, w którym przewody (106a, 106b, 104) są rozmieszczone w zasadniczo kwadratowym lub prostokątnym układzie macierzowym. Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy

11 10 Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy

12 11 Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy

13 12 Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy

14 13 Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy

15 14 Dorota Rzążewska Rzecznik Patentowy