Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der europäischen Patentanmeldung Nr. 21 151 507 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird.

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung gemäß Patentanspruch 1 .

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Leiterplattenanordnung gemäß Patentanspruch 14.

TECHNISCHER HINTERGRUND

In elektrischen Geräten und Systemen sind elektronische Bauelemente und elektronische Schaltungen auf einer Leiterplatte (englisch: „Printed Circuit Board“ (PCB)) mechanisch befestigt und elektrisch miteinander verbunden. Aufgrund der Komplexität der Elektronik ist diese auf mehrere Leiterplatten verteilt. Somit sind elektrische Verbindungen, sogenannte Board-to-Board-Verbindungen, zwischen den Leiterplatten zur Übertragung von Signalen und elektrischen Potenzialen erforderlich.

Handelt es sich um Gleichstrom-Signale bzw. Gleichstrom-Potenziale oder um niederfrequente Signale bzw. niederfrequente elektrische Potenziale, so werden hiertypischerweise einfache Leitungen bzw. Kabel, beispielsweise Flachbandkabel, Steckverbinder oder Leiterplatten benutzt. Befinden sich auf den Leiterplatten dagegen Hochfrequenz-Bauelemente und Hochfrequenz-Schaltungen, so sind zwischen den Leiterplatten Hochfrequenz-Verbindungen, bevorzugt koaxial ausgebildete Hochfrequenz-Verbindungen, vorzusehen.

Koaxiale Board-to-Board-Verbindungen zwischen parallel angeordneten Leiterplatten sind bevorzugt als dreiteilige Hochfrequenz-Steckverbinder realisiert. Hierbei ist jede Leiterplatte jeweils mit einem koaxialen Steckverbinder elektrisch und mechanisch verbunden. Die elektrische und mechanische Verbindung zwischen diesen beiden koaxialen Steckverbindern erfolgt über einen dazwischengeschalteten koaxialen Adapter (englisch: „Bullet“). Durch die Zwischenschaltung des koaxialen Adapters ist es möglich, einen veränderlichen Abstand sowie einen axialen und rotatorischen Versatz zwischen den beiden Leiterplatten innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches auszugleichen.

Koaxiale Steckverbinder und koaxiale Adapter weisen in der Regel jeweils einen Innenleiter, einen Außenleiter und ein zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter befindliches Isolationselement auf, das den Innenleiter vom Außenleiter elektrisch isoliert. Bei einer Vielzahl von Hochfrequenz-Steckverbindungen zwischen den beiden Leiterplatten wurde in jüngster Zeit aus Kostengründen dieser Aufbau vereinfacht: Hierbei wird der Außenleiter jeder Hochfrequenz-Steckverbindung durch eine gemeinsame elektrisch leitende Platte, bevorzugt eine Metallplatte, ersetzt, die zwischen den beiden Leiterplatten angeordnet ist und auch als Gehäuse der Leiterplattenanordnung dienen kann. Die Metallplatte weist für jede Hochfrequenz- Steckverbindung jeweils eine Durchgangsbohrung auf. Konzentrisch zur Innenwanderung der Durchgangsbohrung ist innerhalb der Durchgangsbohrung eine Innenleiter-Verbindung angeordnet. Die Innenleiter- Verbindung kann von der als Außenleiter-Verbindung dienenden Metallplatte durch ein die Innenleiter-Verbindung umschließendes Isolationselement beabstandet sein. Alternativ kann die elektrische Isolation zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter durch Vorsehen eines geeignet dimensionierten Luftspalts zwischen dem Innen- und dem Außenleiter verwirklicht sein. Anstelle einer Metallplatte mit einer der Anzahl von Hochfrequenz-Steckverbindung entsprechenden Anzahl von Durchgangsbohrungen kann als Außenleiter für jede Hochfrequenz-Steckverbindung jeweils eine zwischen den Leiterplatten angeordnete und befestigte Metallhülse verwendet werden. Auf diese Weise ist für jede Hochfrequenz-Steckverbindung jeweils eine koaxiale Struktur realisiert, die die Übertragung eines Hochfrequenzsignals mit einer ausreichenden Signalqualität gewährleistet.

Im Zuge der weiter fortschreitenden Kostensenkung ist der Aufbau und die Montage der Hochfrequenz- Steckverbindung, insbesondere - aber nicht ausschließlich - einer Hochfrequenz-Steckverbindung zwischen zwei Leiterplatten, ohne eine Verschlechterung der Hochfrequenzsignalübertragungsqualität zu vereinfachen. Insbesondere ist hierbei der Aufbau der Innenleiter-Verbindung zu vereinfachen, d. h. die Anzahl der Bauteile der Innenleiter-Verbindung ist weiter zu reduzieren.

Ferner sind mit einer derartigen Hochfrequenz-Steckverbindung höhere Anforderungen in der Überbrückung von geometrischen Abweichungen zwischen den miteinander zu verbindenden Baugruppen, beispielsweise Leiterplatten, d. h. ein höherer Toleranzbereich im Abstand zwischen den Baugruppen bzw. Leiterplatten sowie im axialen und rotatorischen Versatz zwischen den Baugruppen bzw. Leiterplatten, zu bewältigen.

Zum technologischen Hintergrund betreffend Leiterplattensteckverbindungen sei beispielhaft auf die US 2018/0083379 A1 verwiesen, die eine mehrpolige Leiterplattensteckverbindung offenbart, sowie auf die WO 2010/075246 A1 , die eine Anordnung aus mehreren koaxialen Leiterplattensteckverbindern für eine mehrpolige Signalübertragung betrifft. Ergänzend sei außerdem auch die EP 3 550 669 A1 erwähnt, die eine koaxiale Hochfrequenz-Steckverbindung betrifft.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der für eine Hochfrequenzübertragung erforderlichen Signalqualität den Aufbau und die Montage einer elektrischen Steckverbindung, insbesondere zwischen elektrischen Baugruppen, wie Leiterplatten, zu vereinfachen und gleichzeitig erhöhten Anforderungen hinsichtlich geometrischer Abweichungen, beispielsweise zwischen den Baugruppen bzw. Leiterplatten, zu genügen. Der vorliegenden Erfindung liegt schließlich die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplattenanordnung zu schaffen, die einfach montierbar ist und die die erhöhten mechanischen Anforderungen unter Beibehaltung der hochfrequenztechnischen Übertragungseigenschaften erfüllt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine elektrische Steckverbindung aufweisend

- einen elektrischen Steckverbinder und

- einen elektrischen Gegensteckverbinder,

- wobei der Steckverbinder ein Kontaktelement aufweist,

- wobei der Gegensteckverbinder einen Kontaktkörper umfassend mehrere miteinander verbundene und jeweils verformbare Kontaktbereiche aufweist, wobei die Kontaktbereiche elektrisch miteinander verbunden sind,

- wobei die Kontaktbereiche derart zueinander angeordnet sind, dass im Kontaktkörper verschiedene Einfügebereiche zum Einfügen des Kontaktelements in den Kontaktkörper ausbildbar sind,

- wobei in zumindest einer Richtung, welche orthogonal zu einer Längsachse des Kontaktelements verläuft, jeweils einer der Kontaktbereiche zwischen verschiedenen Einfügebereichen (vorzugsweise zwischen zumindest zwei der Einfügebereiche) im Kontaktkörper angeordnet ist und

- wobei die an den jeweiligen Einfügebereich jeweils angrenzenden Kontaktbereiche durch das im jeweiligen Einfügebereich eingefügte Kontaktelement derart verformt sind, dass eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder herstellbar ist.

Vorzugsweise sind die Kontaktbereiche derart zueinander angeordnet, dass hierdurch die Einfügebereiche im Kontaktkörper ausgebildet werden, insbesondere zwischen benachbart angeordneten Kontaktbereichen.

Vorzugsweise sind alle Kontaktbereiche des Kontaktkörpers elektrisch miteinander verbunden. Einer, mehrere oder alle der Kontaktbereiche können außerdem auch mechanisch miteinander verbunden sein, insbesondere können einander benachbarte Kontaktbereiche unmittelbar elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sein - beispielsweise sogar einstückig miteinander ausgebildet sein. Die Kontaktbereiche können aber auch voneinander unabhängige Bauteile sein bzw. mehrteilig sein und beispielsweise mittelbar über weitere Komponenten und/oder über den Kontaktkörper miteinander elektrisch verbunden sein.

Vorzugsweise weist der Steckverbinder genau ein Kontaktelement und keine weiteren Kontaktelemente auf oder mehrere elektrisch (und mechanisch) miteinander verbundene Kontaktelemente. Vorzugsweise ist die vorgeschlagene elektrische Steckverbindung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer ersten elektrischen Baugruppe, vorzugsweise der nachfolgend noch genannten ersten elektrischen Leiterplatte, und einer zweiten elektrischen Baugruppe, vorzugsweise der nachfolgend noch genannten zweiten elektrischen Leiterplatte, verwendbar. Obwohl sich die elektrische Steckverbindung jedoch vorteilhaft zur elektrischen Verbindung zweier elektrischer Baugruppen eignet, und ganz besonders vorteilhaft zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zweier elektrischer Leiterplatten, kann sich die vorgeschlagene elektrische Steckverbindung grundsätzlich für beliebige elektrotechnische Anwendungen eignen (beispielsweise auch für Adapteranwendungen oder sogar zur Verbindung zweier elektrischer Kabel oder eines elektrischen Kabels mit einer elektrischen Baugruppe). Die Erfindung ist zum einfacheren Verständnis nachfolgend im Wesentlichen für die Anwendung als Leiterplattensteckverbindung beschrieben - dies sei jedoch nicht einschränkend zu verstehen.

In einer Ausgestaltung der Steckverbindung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement mit einer ersten elektrischen Baugruppe, vorzugsweise einer ersten elektrischen Leiterplatte, elektrisch und mechanisch verbindbar ist.

In einer Ausgestaltung der Steckverbindung kann vorgesehen sein, dass der Kontaktkörper mit einer zweiten elektrischen Baugruppe, vorzugsweise einer zweiten elektrischen Leiterplatte, elektrisch und mechanisch verbindbar ist.

In einer Ausgestaltung der Steckverbindung kann vorgesehen sein, dass die Steckverbindung ein starres Verbindungselement aufweist, das zwischen zwei elektrischen Baugruppen anordenbar ist (insbesondere an zumindest einer oder an beiden Baugruppen befestigbar ist), vorzugsweise zwischen zwei elektrischen Leiterplatten anordenbar bzw. befestigbar ist. Vorzugsweise kann das starre Verbindungselement eine Durchgangsbohrung aufweisen, mit der das Verbindungselement das Kontaktelement und den Kontaktkörper ummantelt.

Die Erfindung betrifft außerdem:

Eine Baugruppenanordnung, insbesondere eine Leiterplattenanordnung, umfassend

- wenigstens eine erste Baugruppe, vorzugsweise Leiterplatte,

- wenigstens eine zweite Baugruppe, vorzugsweise Leiterplatte, und

- wenigstens eine elektrische Steckverbindung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen,

- wobei die Baugruppen bzw. Leiterplatten in unterschiedlichen Ebenen zueinander verlaufend angeordnet sind,

- wobei die jeweilige elektrische Steckverbindung die Baugruppen bzw. Leiterplatten jeweils elektrisch miteinander verbindet. In einer Ausgestaltung ist zwischen den Baugruppen bzw. Leiterplatten ein starres Verbindungselement angeordnet, das die erste Baugruppe bzw. die erste Leiterplatte und die zweite Baugruppe bzw. die zweite Leiterplatte elektrisch miteinander verbindet. Das Verbindungselement kann eine Durchgangsbohrung aufweisen, um die wenigstens eine elektrische Steckverbindung zu ummanteln.

Vorzugsweise sind die Kontaktbereiche derart zueinander angeordnet, dass hierdurch die Einfügebereiche im Kontaktkörper ausgebildet werden, insbesondere zwischen benachbart angeordneten Kontaktbereichen.

Eine elektrische Steckverbindung zwischen wenigstens zwei Leiterplatten weist einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder auf. Der Steckverbinder enthält ein Kontaktelement, während der Gegensteckverbinder einen Kontaktkörper enthält. Ist das Kontaktelement mit der einen Leiterplatte und der Kontaktkörper mit der anderen Leiterplatte jeweils elektrisch und mechanisch verbunden und ist eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper realisierbar, so ist damit eine zweiteilige Innenleiter-Verbindung zwischen den beiden Leiterplatten verwirklicht.

Weist der Kontaktkörper mehrere elektrisch miteinander verbundene und jeweils verformbare Kontaktbereiche auf, die derart zueinander angeordnet sind, dass im Kontaktkörper verschiedene Einfügebereiche zum Einfügen des Kontaktelements in den Kontaktkörper ausbildbar sind, so ist eine Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper für unterschiedliche laterale Auftreffpositionen des Kontaktelements auf den Kontaktkörper möglich. Somit ist ein axialer Versatz zwischen der mit dem Kontaktelement verbundenen Baugruppe / Leiterplatte und der mit dem Kontaktkörper verbundenen Baugruppe / Leiterplatte überwindbar.

Weist der Kontaktkörper mit seinen einzelnen Kontaktbereichen, wie aus Fig. 1A hervorgeht, nach dem Stand der Technik ein kreisförmiges Profil auf, so sind beispielsweise die in Fig. 1 A jeweils schraffiert dargestellten Einfügebereiche des Kontaktelements innerhalb des kreisförmigen Kontaktkörpers möglich. Zwischen verschiedenen Einfügebereichen ist kein Kontaktbereich des Kontaktkörpers angeordnet. Somit ist einzig ein maximaler Abstand Di zwischen verschiedenen Einfügebereichen möglich, der kleiner als der Durchmesser des kreisförmigen Kontaktkörpers ist.

Ist dagegen erfindungsgemäß in zu mindestens einer Richtung, die orthogonal zu einer Längsachse des Kontaktelements verläuft, zwischen den verschiedenen Einfügebereichen des Kontaktelements im Kontaktkörper ein Kontaktbereich angeordnet, so ist vorteilhaft ein vergrößerter Abstand zwischen verschiedenen Einfügebereichen des Innenleiterkontaktelements im Kontaktkörper realisierbar. Sind in mindestens einer Richtung bevorzugt mehrere Kontaktbereiche des Kontaktkörpers zueinander beabstandet angeordnet, so kann der Abstand zwischen verschiedenen Einfügebereichen zusätzlich vergrößert werden. Gemäß Fig. 1 B sind beispielhaft Einfügebereiche für das Kontaktelement zwischen den einzelnen kreisförmigen und konzentrisch zueinander angeordneten Kontaktbereichen des Kontaktkörpers dargestellt. Auf diese Weise lässt sich ein gegenüber dem Abstand Di vergrößerter Abstand D2 zwischen verschiedenen Einfügebereichen des Kontaktelements im Kontaktkörper realisieren. Durch geeignete Anordnung der einzelnen Kontaktbereiche im Kontaktkörper ist ein axialer Versatz zwischen den beiden Leiterplatten in einem größeren Ausmaß überbrückbar.

Die an den jeweiligen Einfügebereich jeweils angrenzenden Kontaktbereiche sind durch das im jeweiligen Einfügebereich eingefügte Kontaktelement derart verformt, dass eine gute elektrische Kontaktierung und eine gute mechanische Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder herstellbar ist.

Bei dem Kontaktelement handelt es sich bevorzugt um ein stiftförmiges Kontaktelement, d. h. ein im Wesentlichen zylindrisch geformtes Kontaktelement. Ein derart zylindrisch geformtes Kontaktelement ist am einfachsten zu fertigen und erfüllt am einfachsten die für eine Hochfrequenzübertragung erforderliche Koaxialität zu einer Durchgangsbohrung in einer als Außenleiter dienenden Metallplatte bzw. Metallhülse. Bei einer entsprechend ausgeformten Durchgangsbohrung in der Metallplatte bzw. in der Metallhülse ist für das Kontaktelement auch jedes andere technisch sinnvolle Querschnittsprofil, wie beispielsweise ein quadratisches oder ein elliptisches Querschnittsprofil, denkbar.

Das Kontaktelement kann mit einem längsseitigen Ende, das im Folgenden als erstes Ende des Kontaktelements bezeichnet wird, im Kontaktkörper eingefügt sein.

Der Kontaktkörper, der mehrere elektrisch miteinander verbundene und jeweils verformbare Kontaktbereiche umfasst, weist im Vergleich zum Kontaktelement einen komplexeren Aufbau auf. Der Kontaktkörper ist im nicht kontaktierten Zustand vorzugsweise axial benachbart zum Kontaktelement angeordnet. Die Stirnfläche des Kontaktkörpers am ersten Ende des Kontaktkörpers kann als Auftrefffläche für das Kontaktelement dienen. Im kontaktierten Zustand ist das Kontaktelement mit einem axialen Teilbereich axial in den Kontaktkörper eingefügt.

Die Grundform des Kontaktelements ist bevorzugt zylindrisch ausgeformt. Denkbar ist aber auch jedes andere geeignete Querschnittsprofil, beispielsweise ein quadratisches oder elliptisches Querschnittsprofil. Um einen größeren axialen Versatz zwischen den beiden Leiterplatten durch die Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper verwirklichen zu können, ist die Stirnflächengröße des Kontaktkörpers bevorzugt als ein Vielfaches des Durchmessers des in den Kontaktkörper eingefügten Bereiches des Kontaktelement auszulegen.

Hierbei ist ein Durchmesserverhältnis zwischen der Stirnfläche des Kontaktkörpers und dem in den Kontaktkörper eingefügten Bereich des Kontaktelements von bevorzugt mindestens 2,5, insbesondere bevorzugt von mindestens vier und ganz besonders bevorzugt von mindestens fünf zu realisieren. Um verschiedene Einfügebereiche für das Kontaktelement im Kontaktkörper auszubilden, können in der Richtung der Längsachse des Kontaktelements zwischen den einzelnen Kontaktbereichen Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen am ersten Ende des Kontaktkörpers vorgesehen sein. In den einzelnen Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen kann das Kontaktelement jeweils in den Kontaktkörper eingefügt werden. Die einzelnen Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen können einerseits derart ausgeformt sein, dass sie jeweils nur einen einzigen Einfügebereich für das Kontaktelement ausbilden. Alternativ können die Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen auch derart ausgebildet sein, dass sie jeweils mehrere benachbarte Einfügebereiche, unter Umständen eine Vielzahl von zueinander benachbarten Einfügebereichen, für das Kontaktelement anbieten.

Die Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen sind in ihrem Querschnitt vorzugsweise derart auszulegen, dass das Kontaktelement in den Kontaktkörper einfügbar ist und gleichzeitig eine sichere Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und mindestens einem Kontaktbereich des Kontaktkörpers gewährleistet ist.

Die einzelnen Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen am ersten Ende des Kontaktkörpers können jeweils auch nur über einen Teilbereich der Längserstreckung des Kontaktkörpers ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Kontaktelement lediglich in einem Teilbereich der Längserstreckung des Kontaktkörpers in den Kontaktkörper eingefügt werden und den Kontaktkörper kontaktieren.

Alternativ können die einzelnen Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen über die gesamte Längserstreckung des Kontaktkörpers, d. h. von einem ersten Ende des Kontaktkörpers bis zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Kontaktkörpers, ausgebildet sein und somit jeweils eine Durchführung des Kontaktelements durch den gesamten Kontaktkörper in Längsachsrichtung realisieren. Mit einer derartigen Ausbildung der einzelnen Öffnungen, Spalten, Ausnehmungen und/oder Bohrungen ist ein größerer Abstand zwischen den beiden Leiterplatten überbrückbar.

Im Hinblick auf eine gute Kontaktierung können das Kontaktelement und der Kontaktkörper mit seinen einzelnen Kontaktbereichen aus einem metallischen Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise Messing oder Kupfer, hergestellt sein. Zur Minimierung der Transferimpedanz zwischen dem Kontaktelement und den einzelnen Kontaktbereichen des Kontaktkörpers können die zugehörigen Kontaktbereiche des Kontaktelements und des Kontaktkörpers mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein, das gegenüber dem Grundmaterial eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist, beispielsweise Gold oder Silber.

Um einen guten Kontaktdruck zwischen dem Kontaktelement und den einzelnen Kontaktbereichen des Kontaktkörpers und damit einen sicheren Kontakt zu realisieren, sind die einzelnen Kontaktbereiche des Kontaktkörpers verformbar auszugestalten. Für die Verformbarkeit der Kontaktbereiche sind diese ausreichend elastisch zu gestalten. Die elastische Rückstellkraft des verformten Kontaktbereichs erzeugt einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper. Die Elastizität der einzelnen Kontaktbereiche wird bevorzugt durch eine geeignete geometrische Ausformung der einzelnen Kontaktbereiche selbst und/oder der Verbindung bzw. der Aufhängung zwischen den einzelnen Kontaktbereichen und einem Kontaktrahmen verwirklicht. Die Elastizität der einzelnen Kontaktbereiche kann hierbei beispielsweise durch Ausformung der Kontaktbereiche als Kontaktlamellen, d. h. als dünne Kontaktplatten oder dünne Kontaktscheiben, oder als Kontaktfedern, insbesondere als Kontaktfederarme, realisiert sein. Die elastische Verbindung bzw. die elastische Aufhängung der einzelnen Kontaktbereiche innerhalb eines Kontaktrahmens kann jeweils über dünn ausgeformte Übergänge beispielsweise im Sinne eines Filmscharniers erfolgen. Eine beispielhafte, konkrete elastische Ausformung der einzelnen Kontaktbereiche des Kontaktkörpers wird weiter unten noch im Detail erläutert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die an die einzelnen Einfügebereiche jeweils angrenzenden Kontaktbereiche des Kontaktkörpers können bevorzugt eine Kontaktfläche mit dem Kontaktelement bilden. Die Kontaktfläche ist jeweils so zu bemessen, dass eine für die Kontaktierung ausreichende Transferimpedanz gewährleistet ist.

Alternativ kann der einzelne Kontaktbereich des Kontaktkörpers auch nur als einzelne Kontaktlinie oder als eine Mehrzahl von einzelnen Kontaktlinien ausgebildet sein. Der Verlauf der einzelnen Kontaktlinie kann jeweils in Umfangrichtung und/oder in Längsachsrichtung des Kontaktelement erfolgen. Die Längserstre- ckung der einzelnen Kontaktlinie kann hierbei teil- oder vollumfänglich überden zu kontaktierenden Umfang bzw. über die zu kontaktierende Längsachserstreckung des Kontaktelement realisiert sein. Denkbar sind alle beliebigen regulären und irregulären Verläufe einer Kontaktlinie. Im Hinblick auf eine ausreichende Transferimpedanz zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper ist die Breite der Kontaktlinie ausreichend groß zu dimensionieren.

In einer bevorzugten Ausprägung der elektrischen Steckverbindung weisen die einzelnen Kontaktbereiche jeweils in einer Richtung orthogonal zur Längsachse des Kontaktelements eine Ausdehnung auf, die kleiner, bevorzugt ein Vielfaches kleiner, als eine Ausdehnung des Kontaktelements in derselben Richtung ist.

Eine derartige bevorzugte Auslegung minimiert ein Auftreffen des Kontaktelements auf einer Stirnfläche eines Kontaktbereiches des Kontaktkörpers und damit ein erschwertes Einfügen des Kontaktelements in einen Einfügebereich des Kontaktkörpers.

Das Kontaktelement kann an seinem ersten Ende einen Längsabschnitt mit einem vorzugsweise konstanten Durchmesser aufweisen, d. h. einen zylindrischen Längsabschnitt, der im Folgenden als erster Längsabschnitt bezeichnet wird. Der erste Längsabschnitt des Kontaktelements ist im Kontaktierungszustand des Kontaktelements mit dem Kontaktkörper in einem Einfügebereich des Kontaktkörpers eingefügt. Der erste Längsabschnitt kann entweder vollständig oder nur teilweise, d. h. nur ein axialer Teilabschnitt des ersten Längsabschnitt, im Einfügebereich eingefügt sein. Das axiale Ausmaß des ersten Längsab- schnitts, das sich im Einfügebereich befindet, hängt einerseits vom Abstand der beiden Leiterplatten und andererseits von den geometrischen Abmessungen des Kontaktelements und des Kontaktkörpers ab. In welchen Einfügebereich innerhalb des Kontaktkörpers, das Kontaktelement jeweils eingefügt ist, ergibt sich aus der jeweiligen Auftreffposition des Kontaktelement auf der Stirnfläche des Kontaktkörpers, d. h. aus der relativen lateralen Position der Längsachse des Kontaktelements zum Kontaktkörper. Die einzelnen Kontaktbereiche des Kontaktkörpers sind jeweils derart zueinander angeordnet, dass für jede mögliche relative laterale Position der Längsachse des Kontaktelements zum Kontaktkörper sich im Kontaktkörper jeweils eine Einfügebereich ausbildet, an dem zumindest ein Kontaktbereich des Kontaktkörpers angrenzt. Somit ergibt sich für jede relative Position des Kontaktelements zum Kontaktkörper eine elektrische Kontaktierung und mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und mindestens einem Kontaktbereich des Kontaktkörpers.

Zwischen dem ersten Längsabschnitt und dem ersten Ende des Kontaktelements kann sich in einer bevorzugten Ausprägung der elektrischen Steckverbindung ein weiterer Längsabschnitt anschließen, der einen sich verjüngenden Durchmesser in Richtung des Endes des Kontaktelements aufweist. Dieser weitere Längsabschnitt des Kontaktelement wird im Folgenden als zweiter Längsabschnitt bezeichnet.

Neben dem ersten Ende weist das Kontaktelement ein zweites Ende auf, das sich im Bereich der Verbindung zwischen dem Steckverbinder und der Leiterplatte befindet.

Durch die Verjüngung des Durchmessers im zweiten Längsabschnitt des Kontaktelements ist ein leichtes und sicheres Einfügen des Kontaktelements in den nächst gelegenen Einfügebereich des Kontaktkörpers für jede beliebige relative laterale Position des Kontaktelement zum Kontaktkörper zusätzlich verbessert.

Bevorzugt kann die Verjüngung des Durchmessers im zweiten Längsabschnitt des Kontaktelement konisch ausgebildet sein. Alternativ kann die Verjüngung sphärisch, d. h. abgerundet, konkav gewölbt oder konvex gewölbt ausgeformt sein. In speziellen Anwendungsfeldern können im zweiten Längsabschnitt des Kontaktelements auch mehrere Kontaktspitzen ausgebildet sein.

Um ein vollständiges Einfügen des ersten Längsabschnitts des Kontaktelements in einen Einfügebereich des Kontaktkörpers zu erzielen, entspricht die Längserstreckung der Einfügebereiche bevorzugt mindestens der Längserstreckung des ersten Längsabschnittes des Kontaktelements. Für den Fall, dass sich im Kontaktelement an den ersten Längsabschnitt ein zweiter Längsabschnitt anschließt, entspricht die Längserstreckung der Einfügebereiche bevorzugt mindestens der Längserstreckung des ersten und des zweiten Längsabschnitt des Kontaktelement. In Ergänzung oder als Alternative zu einem Kontaktelement, das einen zweiten Längsabschnitt mit einem sich verjüngenden Durchmesser aufweist, können die Kontaktbereiche des Kontaktkörpers jeweils in einem ersten Querschnittsabschnitt an einem zum Steckverbinder gerichteten ersten Ende des jeweiligen Kontaktbereichs ein zum ersten Ende sich verjüngendes Querschnittsprofil aufweisen. Somit lässt sich das Einfügen des Kontaktelements in den nächst gelegenen Einfügebereich des Kontaktkörpers zusätzlich einfacher und sicherer gestalten.

Als verjüngendes Querschnittsprofil in den einzelnen Kontaktbereiche kann in Analogie zur Durchmesserverjüngung im zweiten Längsabschnitt des Kontaktelements ein konisches, sphärisches, konkav gewölbtes oder konvex gewölbtes Querschnittsprofil gewählt werden.

Der axiale Abstand zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder kann den Umfang des elektrischen Kontakts zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper bestimmen:

Bei Kontaktbereichen, die sich über die gesamte Längserstreckung des Kontaktkörpers erstrecken, beispielsweise bei den noch zu beschreibenden Kontaktlamellen, kontaktiert abhängig vom axialen Abstand zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder ein Teilabschnitt des ersten Längsabschnitts mit einer jeweiligen axialen Länge den Kontaktkörper.

Bei Kontaktbereichen, die sich nur über einen Teilbereich der gesamten Längserstreckung des Kontaktkörpers erstrecken, beispielsweise bei dem noch zu beschreibenden Kontaktdrahtgitter, kontaktiert abhängig vom axialen Abstand zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder ein Teilabschnitt des ersten Längsabschnitts in einer jeweiligen axialen Position innerhalb des ersten Längsabschnitts den Kontaktkörper.

Die einzelnen Kontaktbereiche können in einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung im Kontaktkörper in einer regulären Struktur zueinander angeordnet sein. Somit sind die zwischen den einzelnen regulär angeordneten Kontaktbereichen ausgebildeten Einfügebereiche für das Kontaktelement ebenfalls regulär angeordnet. Die reguläre Struktur kann hierbei in einer zur Längsachsrichtung des Kontaktelements orthogonalen Richtung oder alternativ in zwei zur Längsachsrichtung orthogonalen Richtungen, d. h. in einem Raster, ausgebildet sein. Die reguläre Struktur der einzelnen Kontaktbereiche innerhalb des Kontaktkörpers ermöglicht einen mechanisch stabilen Aufbau des Kontaktkörpers. Dies wird insbesondere dadurch verwirklicht, dass die einzelnen Kontaktbereiche bestmöglich an einen zum Kontaktkörper gehörigen äußeren Kontaktrahmen angebunden sind. Eine zusätzliche mechanische Stabilisierung der einzelnen Kontaktbereiche im Kontaktkörper ergibt sich durch eine Anordnung der einzelnen Kontaktbereiche in einem bestimmten Raster.

Die einzelnen Kontaktbereiche des Kontaktkörpers können jeweils innerhalb einzelner Kontaktlamellen angeordnet sein. Bei den Kontaktlamellen handelt es sich jeweils um dünne Kontaktscheiben bzw. dünne Kontaktplatten, die bevorzugt parallel in einem bestimmten Rasterabstand zueinander angeordnet sind. Die bevorzugt länglichen Kontaktlamellen sind in ihrer Längserstreckung jeweils in einer zur Längsachse des Kontaktelements orthogonalen Richtung ausgerichtet. Sie sind bevorzugt mit ihren beiden Längsenden an einem Kontaktrahmen des Kontaktkörpers angebunden sein, der alle Kontaktlamellen umschließt.

Alternativ können die bevorzugt länglichen Kontaktlamellen jeweils an ihrem zur Leiterplatte gerichteten Querende mit einem Kontaktrahmen bzw. einer Kontaktplatte, der bzw. die auf der Unterseite des Kontaktkörpers ausgebildet ist, oder direkt mit einer Kontaktfläche auf der Leiterplatte verbunden sein. Die Verbindung der einzelnen Kontaktlamellen zum Kontaktrahmen, zur Kontaktplatte bzw. zur Kontaktfläche erfolgt bevorzugt im Bereich eines Längsendes oder beider Längsenden der einzelnen Kontaktlamellen, um eine Verformung der Kontaktlamelle zwischen den beiden Längsenden beim Einfügen des Kontaktelements zwischen den einzelnen Kontaktlamellen zu ermöglichen.

Die einzelnen Kontaktlamellen sind entlang ihrer Längserstreckung jeweils bevorzugt planar ausgebildet. Alternativ ist auch eine wellenförmige Ausformung, eine gewinkelte Ausformung oder eine zick-zack-för- mige Ausformung der einzelnen Kontaktlamellen entlang ihrer Längserstreckung möglich.

Sind die einzelnen Kontaktbereiche in einem bestimmten Raster zueinander angeordnet, so sind diese bevorzugt innerhalb von einzelnen Kontaktdrähten bzw. Kontaktstäben ausgebildet. Diese einzelnen Kontaktdrähten bzw. Kontaktstäbe sind jeweils in einem Kreuzgitter zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Kontaktdrähte bzw. Kontaktstäbe sind an ihren beiden Längsenden bevorzugt mit einem zum Kontaktkörper gehörigen Kontaktrahmen verbunden, der die Kontaktdrähte bzw. Kontaktstäbe umschließt. Die Kontaktdrähte bzw. Kontaktstäbe sind in den einzelnen Kreuzungspunkten bzw. -bereichen vorzugsweise nicht zueinander fixiert, um eine Verformung der einzelnen Kontaktdrähte bzw. Kontaktstäbe beim Einfügen des Kontaktelements in den Kontaktkörper zu ermöglichen. Das Muster des Kreuzgitters kann durch geeignete Anordnung der Kontaktdrähte bzw. Kontaktstäbe zueinander aus einzelnen Quadraten oder einzelnen Rauten aufgebaut sein. Die Kontaktbereiche der Kontaktdrähte bzw. der Kontaktstäbe ergeben entsprechend dem Durchmesser des Kontaktdrahts bzw. des Kontaktstabs typischerweise einzelne Kontaktlinien.

Die Kontaktbereiche des Kontaktkörpers können in einer weiteren Ausprägung der Erfindung entlang einer gebogenen Kontaktlamellen angeordnet sein. Diese gebogene Kontaktlamelle kann bevorzugt spiralförmig in einer Ebene innerhalb des Kontaktkörpers ausgeformt und angeordnet sein, die orthogonal zur Längsachse des Kontaktelement orientiert ist. Im Hinblick auf eine gute Verformbarkeit der spiralförmigen Kontaktlamelle ist diese bevorzugt nur an ihren radial außen positionierten Längsende mit einer Kontaktfläche oder einem Kontaktbereich der Leiterplatte bzw. des Kontaktrahmens verbunden.

Alternativ können die einzelnen Kontaktbereiche des Kontaktkörpers in mehreren jeweils kreisförmig ausgeformten Kontaktlamellen angeordnet sein. Diese kreisförmigen Kontaktlamellen weisen jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser auf und sind konzentrisch zueinander in einer Ebene innerhalb des Kontaktkörpers angeordnet, die orthogonal zur Längsachse des Kontaktelement orientiert ist. Wegen der Verformbarkeit der kreisförmigen Kontaktlamellen können die Kontaktlamellen jeweils an ihrem zur Leiterplatte gerichteten Querende einzig in bis zu zwei Kontaktbereichen bzw. Kontaktpunkten der Leiterplatte bzw. des Kontaktrahmens verbunden sein. Neben einzelnen kreisförmigen Kontaktlamellen sind alternativ auch ellipsenförmige Kontaktlamellen denkbar.

Schließlich können in einer weiteren Ausprägung der Erfindung die einzelnen Kontaktbereiche des Kontaktkörpers jeweils irregulär zueinander angeordnet sein. Hierbei kann es sich insbesondere um ein elektrisch leitfähiges Drahtgeflecht handeln, das dreidimensional geflochten ist. Das dreidimensional geflochtene Drahtgeflecht ist bevorzugt zu einem verdichteten Kontaktkörper verpresst, um den mittleren Abstand zwischen den einzelnen Drähten in allen Bereichen des verdichteten Kontaktkörpers geeignet festzulegen. Der mittlere Abstand zwischen den einzelnen Drähten kann durch die Verpressung derart festgelegt werden, dass einerseits Einfügebereiche für das Kontaktelement zwischen den einzelnen Drähten des Drahtgeflechts ausbildbar sind und andererseits ausreichende Kontaktbereiche für eine gute elektrische Kontaktierung und eine gute mechanische Verbindung zwischen dem Drahtgeflecht und dem Kontaktelement realisierbar sind. Die Kontaktbereiche des Drahtgeflechts ergeben entsprechend der Drahtstärke des Drahtgeflechts typischerweise einzelne Kontaktlinien.

Die Erfindung betrifft auch eine Leiterplattenanordnung umfassend wenigstens eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte, wobei die Leiterplatten in unterschiedlichen Ebenen zueinander parallel verlaufend angeordnet sind.

Bevorzugt umfasst die Leiterplattenanordnung zwei Leiterplatten. Denkbar ist aber auch eine Leiterplattenanordnung mit mehr als zwei Leiterplatten, beispielsweise drei Leiterplatten, vier Leiterplatten und mehr Leiterplatten.

Toleranzbedingt können die einzelnen Leiterplatten auch eine geringe Abweichung zur parallelen Anordnung aufweisen. Eine toleranzbedingte Abweichung der Parallelität von beispielsweise bis zu 10°, vorzugsweise von bis zu 5° und besonders bevorzugt von bis zu 4° ist somit vom Begriff „parallel“ umfassend zu verstehen.

Zwei jeweils gegenüberliegend angeordnete Leiterplatten können axial versetzt zueinander angeordnet sein. Unter axialen Versatz wird hierbei verstanden, dass auf den beiden Leiterplatten jeweils angeordnete Kontakte, die über eine Board-to-Board-Verbindung miteinander elektrisch zu verbinden sind, nicht auf einer gemeinsamen Verbindungsgerade liegen, welche senkrecht zu den beiden Leiterplattenebenen orientiert ist. Vielmehr liegen die beiden Kontakte bei einem axialen Versatz auf zwei zueinander beabstandeten Verbindungsgeraden.

Zwei jeweils gegenüberliegend angeordnete Leiterplatten können auch rotatorisch versetzt zueinander angeordnet sein. Unter rotatorischen Versatz wird hierbei verstanden, dass auf den beiden Leiterplatten jeweils angeordnete Kontakte, die über eine Board-to-Board-Verbindung miteinander elektrisch zu verbinden sind, auf zwei parallelen Verbindungsgeraden liegen, die in Relation zu einer parallel verlaufenden Drehachse in einen bestimmten Drehwinkel voneinander beanstandet angeordnet sind.

Schließlich können die beiden Leiterplatten in einer Abweichung zu einem Sollabstand voneinander beanstandet sein.

Ferner kann in der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung zwischen den Leiterplatten ein starres Verbindungselement angeordnet sein, das die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte elektrisch miteinander verbindet. Bei dem starren Verbindungselement handelt es sich bevorzugt um eine Platte, die zwischen den beiden Leiterplatten angeordnet ist und mit den beiden Leiterplatten bevorzugt mittels einer Schraubverbindung mechanisch verbunden ist. Das starre Verbindungselement kann aus einem elektrisch leitenden Material, bevorzugt aus einem Metall, hergestellt sein und die beiden Leiterplatten elektrisch verbinden. Das elektrisch leitende starre Verbindungselement kontaktiert somit jeweils eine Kontaktfläche, bevorzugt eine Masse-Kontaktfläche, auf den beiden Leiterplatten. Das starre Verbindungselement kann durch die Massekontaktierung als Außenleiter bzw. als Schirmung für jede zwischen den beiden Leiterplatten jeweils ausgebildete Hochfrequenzverbindung dienen.

Das Verbindungselement kann ferner für jede elektrische Steckverbindung, insbesondere für jede Hochfrequenz-Steckverbindung, zwischen den beiden Leiterplatten jeweils eine Durchgangsbohrung aufweisen. Jede elektrische Steckverbindung verbindet jeweils die beiden Leiterbahnen elektrisch miteinander.

Anstelle einer Metallplatte mit Durchgangsbohrungen für jede elektrische Steckverbindung können alternativ auch mehrere Metallhülsen vorgesehen sein, die zwischen den beiden Leiterplatten angeordnet sind und die beiden Leiterplatten, bevorzugt Masse-Kontaktflächen der beiden Leiterplatten, elektrisch verbinden. In jeder Metallhülse ist jeweils eine elektrische Steckverbindung zwischen den beiden Leiterplatten angeordnet.

Erfindungsgemäß weist die einzelne elektrische Steckverbindung einen elektrischen Steckverbinder und einen elektrischen Gegensteckverbinder auf.

Der Steckverbinder der Leiterplattenanordnung enthält ein Kontaktelement, vorzugsweise genau ein Kontaktelement, das an einem Ende, welches im Folgenden als zweites Ende des Kontaktelement bezeichnet wird, mit der ersten Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden ist. Die elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Ende des Kontaktelements und der ersten Leiterplatte erfolgt bevorzugt über eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Lötverbindung. Alternativ kann auch eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Presspassung, oder eine formschlüssige Verbindung realisiert sein.

Der Gegensteckverbinder der Leiterplattenanordnung weist einen Kontaktkörper umfassend mehrere elektrisch miteinander verbundene und jeweils verformbare Kontaktbereiche auf. Der Kontaktkörper ist an seinem zweiten Ende mit der zweiten Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden. Der Kontaktkörper ist mit der zweiten Leiterplatte bevorzugt über eine stoffschlüssige Verbindung, d. h. insbesondere über eine Lötverbindung, verbunden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Kontaktkörper auch in einem Gehäuse eingefasst sein, das mit der zweiten Leiterplatte verbunden ist. Die Form und die Größe des Gehäuses sind an die Form und die Größe des Kontaktkörpers angepasst. Um eine Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper im Umfang des zu verwirklichenden axialen Versatzes zwischen den beiden Leiterplatten zu ermöglichen, weist das Gehäuse im Bereich des ersten Endes des Kontaktkörpers eine entsprechend ausgebildete Öffnung auf. Über die Einfassung des Kontaktkörpers im Gehäuse kontaktiert der Kontaktkörper eine zugehörige Kontaktfläche der zweiten Leiterplatte mit einem ausreichenden Kontaktdruck.

Hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung und der mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktelement des Steckverbinders und dem Kontaktkörper des Gegensteckverbinders sei auf die weiter oben diesbezüglich ausgeführten Erläuterungen zur erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung verwiesen.

Die elektrische Isolierung zwischen dem als Außenleiterverbindung dienenden starren Verbindungselement und der aus dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper zusammengesetzten Innenleiterverbindung erfolgt bevorzugt durch einen geeignet dimensionierten Luftspalt zwischen der Innenwandung der im starren Verbindungselement vorgesehenen Durchgangsbohrung und der Außenkontur der aus dem Kontaktelement und dem Kontaktkörper zusammengesetzten Innenleiterverbindung. Alternativ zum Luftspalt ist auch eine geeignet dimensionierte Hülse aus einem dielektrischen Material denkbar, die zwischen der Innenwandung der Durchgangsbohrung und der Außenkontur der Innenleiterverbindung angeordnet ist.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1A eine Draufsicht einer Kontaktierung zwischen Kontaktelement und Kontaktkörper nach dem Stand der Technik, Fig. 1 B eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Kontaktierung zwischen Kontaktelement und Kontaktkörper,

Fig. 2A,2B,2C, verschiedene Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer

2D und 2E erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung und einer erfindungsgemäßen

Leiterplattenanordnung,

Fig. 3A und 3B verschiedene Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung und einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung,

Fig. 4A und 4B verschiedene Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung und einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung,

Fig. 5A und 5B verschiedene Darstellungen eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung und einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung und

Fig. 6A und 6B verschiedene Darstellungen eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung und einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung.

Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsbeispiele der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Anhand der Figuren 2A bis 2E wird im Folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 1 einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung 2 und im Detail erläutert: Die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 1 weist mindestens eine erste Leiterplatte 3 und eine zweite Leiterplatte 4 auf. Die mindestens zwei Leiterplatten 3, 4 sind zumindest im Rahmen der Fertigungs- und Montagetoleranzen zueinander parallel angeordnet und zumindest an einer Fläche jeweils mit elektronischen Bauteilen, integrierten Schaltungen und weiteren mechanischen, optischen und akustischen Komponenten bestückt. Die einzelnen Leiterplatten tragen insbesondere Hochfrequenz-Bauteile und Hochfrequenz-Schaltungen.

Um die einzelnen Hochfrequenz-Bauteile und Hochfrequenz-Schaltungen auf der ersten Leiterplatte 3 und der zweiten Leiterplatte 4 miteinander elektrisch zu verbinden, ist mindestens eine Hochfrequenzverbindung zwischen der ersten Leiterplatte 3 und der zweiten Leiterplatte 4 angeordnet. Die Hochfrequenzverbindung ist hierbei über ein starres Verbindungselement 5 und eine elektrische Steckverbindung 2 realisiert, die in einer Durchgangsbohrung 6 des starren Verbindungselements 5 angeordnet ist.

Das starre Verbindungselement 5 ist bevorzugt aus einem Metall hergestellt und somit elektrisch leitend. Über Kontaktflächen 7, die an zugehörigen Berührungsflächen der ersten Leiterplatte 3 und der zweiten Leiterplatte 4 ausgebildet sind, ist das starre Verbindungselement 5 an ein gemeinsames Bezugspotenzial, bevorzugt ein Massepotenzial, der ersten Leiterplatte 3 und der zweiten Leiterplatte 4 angeschlossen. Somit dient das starre Verbindungselement 5 als Außenleiter oder als Schirmung der Hochfrequenzverbindung.

Als Innenleiter der Hochfrequenzverbindung dient die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung 2, die einen mit der ersten Leiterplatte 3 elektrisch und mechanisch verbundenen Steckverbinder 8 und einen mit der zweiten Leiterplatte 4 elektrisch und mechanisch verbundenen Gegensteckverbinder 9 aufweist. Der Steckverbinder 8 ist als stiftförmig ausgeformtes Kontaktelement 10 und der Gegensteckverbinder 9 ist als komplexer strukturierter Kontaktkörper 11 ausgeführt.

Das Kontaktelement 10 ist an seinem zweiten Ende 28, d. h. an seinem zur ersten Leiterplatte 3 gerichteten längsseitigen Ende, über eine stoffschlüssige Verbindung, bevorzugt eine Lötverbindung, mit einer zugehörigen Kontaktfläche 12 auf der ersten Leiterplatte 3 elektrisch und mechanisch verbunden. Äquivalent ist der Kontaktkörper 11 an seinem zweiten Ende 13, d. h. an seinem zur zweiten Leiterplatte 4 gerichteten längsseitigen Ende, mit einer zugehörigen Kontaktfläche 12 auf der zweiten Leiterplatte 4 stoffschlüssig verbunden (siehe hierzu insbesondere die Fig. 2D).

Im gesteckten Zustand der elektrischen Steckverbindung 2 kontaktiert das Kontaktelement 10 den Kontaktkörper 11 elektrisch. Gleichzeitig ist das Kontaktelement 10 mit dem Kontaktkörper 11 mechanisch verbunden. Zur mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Kontaktelement 10 und Kontaktkörper 11 enthält der Kontaktkörper 11 mehrere elektrisch miteinander verbundene und jeweils verformbare Kontaktbereiche 14. Die einzelnen Kontaktbereiche 14 sind im Kontaktkörper 11 derart zueinander angeordnet, dass im Kontaktkörper 11 zwischen einzelnen Kontaktbereichen 14 einzelne Zwischenräume 15 in Richtung der Längsachse 16 des Kontaktelements 10 verlaufen, wie insbesondere aus Fig. 2E deutlich hervorgeht. Diese Zwischenräume 15 können als Schlitze, Öffnungen, Bohrungen und dergleichen ausgebildet sein. Diese Zwischenräume 15 sind jeweils zumindest am ersten Ende 29 des Kontaktkörpers 11 , d. h. an dem zum Kontaktelement 10 bzw. zum Steckverbinder 8 gerichteten Ende des Kontaktkörpers 11 , geöffnet. Somit kann das Kontaktelement 10 in einen Einfügebereich 17 innerhalb des Zwischenraums 15 des Kontaktkörpers 11 eingefügt werden.

Jeder Einfügebereich 17 innerhalb eines Zwischenraumes 15 ist von mindestens zwei Kontaktbereichen 14 des Kontaktkörpers 11 begrenzt, sodass bei einem im Einfügebereich 17 eingefügten Kontaktelement

10 zwischen dem Kontaktelement 10 und dem Kontaktkörper 11 eine elektrische Kontaktierung erfolgt. Außerdem werden die an den Einfügebereich 17 angrenzenden Kontaktbereiche 14 durch das eingefügte Kontaktelement 10 derart verformt, dass ein für eine mechanische Verbindung ausreichender Kontaktdruck zwischen dem Kontaktelement 10 und den angrenzenden Kontaktbereichen 14 des Kontaktkörpers 11 aufgebaut wird.

Zur Kontaktierung mit dem Kontaktkörper 11 weist das Kontaktelement 10 an seinem ersten Ende 18, d. h. an dem zum Gegensteckverbinder 9 bzw. zum Kontaktkörper 11 gerichteten längsseitigen Ende, einen ersten Längsabschnitt 19 auf, der einen konstanten Durchmesser aufweist. Dieser konstante Durchmesser des ersten Längsabschnitts 19 ist so bemessen, dass das Kontaktelement 10 mit seinem ersten Längsabschnitt 19 in die einzelnen Zwischenräume 15 des Kontaktkörpers 11 eingefügt werden kann und gleichzeitig ein ausreichender Kontaktdruck zu den angrenzenden Kontaktbereichen 14 des Kontaktkörpers 11 aufgebaut werden kann.

An den ersten Längsabschnitt 19 schließt sich bevorzugt ein zweiter Längsabschnitt 20 am ersten Ende 18 des Kontaktelements 10 an, der bevorzugt als konisch ausgeformte Spitze ausgebildet ist. Mit dieser im zweiten Längsabschnitt 20 ausgebildeten Spitze lässt sich das Kontaktelement 10 einfacher in die einzelnen Zwischenräume 15 des Kontaktkörpers 11 einfügen. Insbesondere wenn das Kontaktelement 10 mit seinem zweiten Längsabschnitt 20 auf die Stirnfläche der einzelnen Kontaktbereiche 14 des Kontaktkörpers

11 auftreffen sollte, ermöglicht die Spitze des Kontaktelements 10 ein Einfügen des Kontaktelements 10 in den nächst benachbarten Zwischenraum 15 des Kontaktkörpers 11.

Alternativ oder ergänzend zum konisch ausgeführten zweiten Längsabschnitt 20 des Kontaktelements 10 können die einzelnen Kontaktbereiche 14 des Kontaktkörpers 11 , wie in Fig. 2E angedeutet ist, am ersten Ende 29 des Kontaktkörpers 11 ein konisch ausgeformtes Querschnittsprofil aufweisen.

Durch die Ausbildung des Kontaktkörpers 11 aus mehreren Kontaktbereichen 14 und mehreren dazwischen angeordneten Zwischenräumen 15 ist es möglich, eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 10 und dem Kontaktkörpers 11 auch bei einem größeren axialen Versatz zwischen der ersten Leiterplatte 3 und der zweiten Leiterplatte 4 zu realisieren. Liegt kein axialer Versatz zwischen der ersten Leiterplatte 3 und der zweiten Leiterplatte 4 vor, so befindet sich die Längsachse 16 des Kontaktelements 10 entlang der in Fig. 2B angedeuteten Achse Ai. Im Falle eines axialen Versatzes AAOFF kommt die Längsachse 16 des Kontaktelements 10 entlang der in Fig. 2B angedeuteten Achse A2 zu liegen. Der Kontaktkörper 11 weist eine ausreichende Erstreckung in einer zur Längsachse 16 des Kontaktelements 10 orthogonalen Richtung auf, um einen entsprechenden axialen Versatz AAOFF zwischen den beiden Leiterplatten bei Aufrechterhaltung der Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 10 und dem Kontaktkörpers 11 zu überbrücken.

In einem ersten Ausführungsbeispiel einer elektrischen Steckverbindung 2 gemäß der Fig. 2A bis 2E weist der Kontaktkörper 11 einzelne Kontaktlamellen 21 auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Kontaktlamellen 21 sind jeweils Zwischenräume 15 zum Einfügen des Kontaktelements 10 ausgebildet. Die einzelnen Kontaktlamellen 21 weisen jeweils eine ausreichende laterale Erstreckung auf, um den ersten Längsabschnitt 19 und den zweiten Längsabschnitt 20 des Kontaktelements 10 in den Zwischenräumen 15 aufzunehmen. Auf diese Weise ist einerseits eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 10 und dem Kontaktkörper 11 gesichert und andererseits eine Abweichung im Abstand zwischen den beiden Leiterplatten 3, 4 kompensierbar.

Im Bereich des zweiten Endes 13 des Kontaktkörpers 11 sind die einzelnen Kontaktlamellen 21 an ihren längsseitigen Enden mit Kontaktflächen 12 auf der zweiten Leiterplatte 4 stoffschlüssig verbunden. Die längsseitigen Enden der einzelnen Kontaktlamellen 21 sind in einem Gehäuse 22 eingefasst, welches mit der zweiten Leiterplatte 4 verbunden ist. Um eine Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 10 und dem Kontaktkörper 11 zu ermöglichen, weist das Gehäuse 22 am ersten Ende 29 des Kontaktkörpers 1 1 eine ausreichend dimensionierte Öffnung auf.

Bei der Erläuterung der nun folgenden weiteren Ausführungsbeispiele einer elektrischen Steckverbindung 2 werden identische Merkmale zum ersten Ausführungsbeispiel nicht mehr wiederholt beschrieben.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel einer elektrischen Steckverbindung 2 gemäß der Fig. 3A und 3B sind die einzelnen zueinander parallel angeordneten Kontaktlamellen 21 an ihren längsseitigen Enden mit einem zum Kontaktkörper 11 gehörigen Kontaktrahmen 23 verbunden. Die einzelnen Kontaktlamellen 21 sind bevorzugt über sogenannte „Filmscharniere“, d. h. schmal ausgeprägte Übergänge, mit dem Kontaktrahmen 23 verbunden, um bevorzugt eine leichte Verformbarkeit der einzelnen Kontaktlamellen 21 beim Einfügen des Kontaktelements 10 zu ermöglichen. Der Kontaktrahmen 23 ist ebenfalls in einem Gehäuse 22 eingefasst, das mit der zweiten Leiterplatte 4 verbunden ist.

Der Kontaktrahmen 23 kann überdas Gehäuse 22 auf Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 gedrückt werden und somit einen elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktkörper 11 und den Kontaktflächen 12 verwirklichen. Alternativ kann der Kontaktrahmen 23 des Kontaktkörpers 11 mit den Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 stoffschlüssig verbunden sein. Der Kontaktrahmen 23 kann, wie in den Fig. 3A und 3B angedeutet ist, bevorzugt ein kreisförmiges Querschnittsprofil aufweisen. Denkbar sind aber auch andere Querschnittsprofile, wie beispielsweise ein quadratisches Querschnittsprofil.

Die Breite der einzelnen Kontaktlamellen 21 ist im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 3A und 3B gegenüber der Breite der einzelnen Kontaktlamellen 21 im ersten Ausführungsbeispiel verkleinert. Die einzelnen Kontaktlamellen 21 sind im zweiten Ausführungsbeispiel gegenüber der Basis des Kontaktrahmens 23, an dem der Kontaktrahmen 23 die Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 kontaktiert, auf einer erhöhten Position mit dem Kontaktrahmen 23 verbunden. Somit befindet sich unterhalb der einzelnen Kontaktlamellen 21 bis zur zweiten Leiterplatte 4 ein ausreichender Freiraum für ein Einfügen des Kontaktelements 10 in den Kontaktkörper 11. Auf diese Weise lässt sich eine ausreichend große Abweichung im Abstand zwischen den beiden Leiterplatten 3, 4 überbrücken.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der elektrischen Steckverbindung 2 gemäß der Fig. 4A und 4B ist der Kontaktkörper 11 aus einzelnen Kontaktdrähten 24 zusammengesetzt, die gitterförmig zueinander angeordnet sind. Anstelle von Kontaktdrähten 24 sind auch gitterförmig angeordnete Kontaktstäbe möglich. Durch die gitterförmige Anordnung der Kontaktdrähte 24 ergeben sich quadratische oder rautenförmige Zwischenräume, in denen Einfügebereiche 17 für das Kontaktelement 10 möglich sind.

Die einzelnen Kontaktdrähte 24 sind ebenfalls in einem Gehäuse 22 befestigt. Die einzelnen Kontaktdrähte 24 sind in Analogie zum zweiten Ausführungsbeispiel gegenüber den Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 erhöht positioniert, um einen ausreichenden Freiraum zwischen den einzelnen Kontaktdrähten 24 und der zweiten Leiterplatte 4 für ein Einfügen des Kontaktelements 10 zu ermöglichen. Auf diese Weise ist ebenfalls eine gewisse Abweichung der beiden Leiterplatten 3, 4 von einer Sollabweichung überbrückbar.

Um die erhöhte Anordnung der einzelnen Kontaktdrähte 24 gegenüber der zweiten Leiterplatte 4 zu realisieren, sind die einzelnen gitterförmig angeordneten Kontaktdrähte 24 auf einer bestimmten Höhe mit einem Kontaktrahmen 23 verbunden. Dieser Kontaktrahmen 23 kann ebenfalls in einem Gehäuse 22 eingefasst sein, um über das Gehäuse 22 auf Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 einen ausreichenden Kontaktdruck auszuüben. Alternativ kann der Kontaktrahmen 23 auch stoffschlüssig mit den Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 verbunden sein.

Schließlich ist es auch möglich, die einzelnen Kontaktdrähte 24 jeweils in einem bestimmten Abstand von den beiden Längsenden um 90° zu biegen, um mit den gebogenen Enden jeweils gleich lange Kontaktfüße zu realisieren. Diese Kontaktfüße 25 der einzelnen Kontaktdrähte 24 sind bevorzugt innerhalb eines Gehäuses 22 fixiert und können stoffschlüssig mit Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 verbunden sein. In einem vierten Ausführungsbeispiel der elektrischen Steckverbindung 2 gemäß der Fig. 5A und 5B wird als Kontaktkörper 11 eine spiralförmig geformte Kontaktlamelle 26 verwendet, welche in einer Ebene orthogonal zur Längsachse 16 des Kontaktelements 10 angeordnet ist. Die spiralförmige Kontaktlamelle 26 bietet entlang ihrer Längserstreckung Kontaktbereiche 14 zur Kontaktierung mit dem Kontaktelement 10 an. Zwischen den einzelnen Kontaktbereichen 14 der spiralförmigen Kontaktlamelle 26 befindet sich ein Zwischenraum 15, der mehrere Einfügebereiche 17 für das Kontaktelement 10 bietet. Die Spirale der Kontaktlamellen 26 ist derart geformt, dass ein ausreichender Zwischenraum 15 zwischen den einzelnen Kontaktbereichen 14 der spiralförmigen Kontaktlamelle 26 zum Einfügen des Kontaktelements 10 und zum kraftschlüssigen Verbinden zwischen dem Kontaktelement 10 und den angrenzenden Kontaktbereichen 14 vorhanden ist.

Die spiralförmige Kontaktlamelle 26 ist ebenfalls in einem Gehäuse 22 eingefasst. Um eine Verformbarkeit der spiralförmigen Kontaktlamelle 26 über ihre gesamte Längserstreckung zu erzielen, ist einzig das längs- seitige Ende der spiralförmigen Kontaktlamelle 26 mit einer Kontaktfläche 12 der zweiten Leiterplatte 4 stoffschlüssig verbunden, das sich am äußersten Ende der Spirale, d. h. an dem im Gehäuse 22 befindlichen längsseitigen Ende der Spirale, befindet. Die Breite der spiralförmigen Kontaktlamelle 26 ist derart bemessen, dass ein Einfügen und damit ein Kontaktieren des Kontaktelements 10 in den spiralförmig ausgeformten Kontaktkörper 1 1 für bestimmte Abweichungen des Abstands zwischen den beiden Leiterplatten möglich ist.

In einem fünften Ausführungsbeispiel der elektrischen Steckverbindung 2 gemäß der Fig. 6A und 6B ist der Kontaktkörper 11 als dreidimensional geflochtenes Drahtgeflecht 27 realisiert. Bevorzugt ist hierbei das Drahtgeflecht 27 vollkommen irregulär geflochten. Denkbar ist aber auch eine reguläre dreidimensionale Flechtstruktur für das Drahtgeflecht 27. Das dreidimensionale Drahtgeflecht 27 kann bevorzugt in eine bestimmte Form und in eine bestimmte Größe verpresst sein. Die Form, in die das dreidimensionale Drahtgeflecht 27 bevorzugt verpresst ist, kann bevorzugt zylindrisch sein. Denkbar ist aber auch eine Quaderform oder jede andere sinnvolle Ausformung.

Aufgrund des „vergleichsweise lockeren Aufbaus“ des dreidimensionalen Drahtgeflechts 27 lassen sich selbst im verpressten Zustand Einfügebereiche 17 zwischen den als Kontaktbereiche 14 dienenden Drähten des Drahtgeflechts 27 für das Kontaktelement 10 ausbilden. Indem das Kontaktelement 10 in einen Einfügebereich 17 des Drahtgeflechts 27 eingefügt wird, werden typischerweise Drähte des Drahtgeflechts 27 verdrängt. Die Verdrängung und die damit einhergehende Verformung dieser Drähte des Drahtgeflechts 27 führt zu einem ausreichenden Kontaktdruck der Drähte des Drahtgeflechts 27 auf das Kontaktelement 10 und damit zu einer sicheren elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktelement 10 und dem Kontaktkörper 11 . Durch geeignete Auslegung des Drahtdurchmessers lässt sich eine sichere elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 10 und dem als Kontaktkörper 1 1 dienenden dreidimensionalen Drahtgeflecht 27 realisieren. Das bevorzugt verpresste dreidimensionale Drahtgeflecht 27 ist ebenfalls in ein Gehäuse 22 eingefasst. Über das Gehäuse 22 wird ein ausreichender Kontaktdruck zwischen dem Drahtgeflecht 27 und den Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 ausgeübt, sodass eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen dem als Kontaktkörper 1 1 dienenden dreidimensionalen Drahtgeflecht 27 und den Kontaktflächen 12 der zweiten Leiterplatte 4 verwirklicht ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.