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Title:
PRINTED CIRCUIT BOARD ARRANGEMENT WITH A MULTIPOLE PLUG-IN CONNECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/016446
Kind Code:
A1
Abstract:
A printed circuit board arrangement with a multipole plug-in connector (1) is fitted with plug pins that are respectively fixed to signal conductor tracks in a parallel position with respect to a printed circuit board layer (3). The signal conductor tracks (4) are arranged in a substantially parallel position and are alternately mounted side to side with ground conductor tracks (6). A ground screening surface (11) is also providedn an adjacent layer (10) of the printed circuit board.

Inventors:
BELAU HORST (DE)
HELD JOACHIM (DE)
REINDL HARTWIG (DE)
MEYER WOLFRAM (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002785
Publication Date:
March 23, 2000
Filing Date:
September 02, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BELAU HORST (DE)
HELD JOACHIM (DE)
REINDL HARTWIG (DE)
MEYER WOLFRAM (DE)
International Classes:
H01R12/51; H01R12/04; H01R13/66; H01R13/719; H05K1/02; H05K1/11; H05K3/46; H05K9/00; (IPC1-7): H01R12/04; H01R13/66; H01R13/719
Domestic Patent References:
WO1998006243A11998-02-12
Foreign References:
DE4400160A11995-07-06
US5736910A1998-04-07
DE4425803A11995-02-16
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Leiterplattenanordnung mit mehrpoligem Steckverbinder, umfassend A. eine mindestens zweilagige Platine (1), B. mehrere Signalleiterbahnen (4) im Randbereich einer Platinenlage (3), C. mehrere, jeweils einer Signalleiterbahn (4) zugeord nete Steckerpins (8), D. den Signalleiterbahnen (4) zugeordnete Masseleiter bahnen (6) auf der Platinenlage (3), und E. mindestens einen Filterkondensator (14) zwischen Si gnal (4) und Masseleiterbahnen (6), gekennzeichnet durch, F. eine zur Platinenlage (3) parallel aufliegende Befe stigung der Steckerpins (8) auf der jeweiligen Si gnalleiterbahn (4), G. eine zueinander im wesentlichen parallele, wechsel weise SeiteanSeiteAnordnung der Signal (4) und Masseleiterbahnen (6) auf der einen Platinenlage (3), und H. eine den Flächenbereich der Signal (4) und Masselei terbahnen (6) überdeckende Masseschirmfläche (11) auf einer benachbarten Platinenlage (10).
2. Leiterplattenanordnung mit Steckverbinder nach Anspruch 1, da du rch ge kennzeichnet, daß die Masseleiter bahnen (6) und die Masseschirmfläche (11) über Durchkon taktierungen (13) durch die Platine (1) elektrisch mit einander verbunden sind.
3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß jede Masseleiterbahn (6) über mehrere Durchkontaktierungen (13) mit der Masseschirmflä che (11) elektrisch verbunden ist.
4. Leiterplattenanordnung mit Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkondensatoren (14) auf der den Steckerpins (8) abgewandten Seite der Signalleiterbahnen (4) zwischen die Masseund Signalleiterbahnen (6,4) geschaltet sind.
5. Leiterplattenanordnung mit Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die SeiteanSeiteAnordnung von Signal (4) und Masse leiterbahnen (6) von einer Abschirmplatte (15) überdeckt ist, die auf der der Masseschirmfläche (11) abgewandten Seite der Signal (4) und Masseleiterbahnen (6) angeord net ist.
6. Leiterplattenanordnung mit Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirm platte (15) auf den beiden äußeren der Masseleiterbahnen (6.1,6.4) befestigt und elektrisch damit verbunden ist.
7. Leiterplattenanordnung mit Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrlagigen Platinen Steckerpins mit zugeordneten Si gnalund Masseleiterbahnen auf den beiden äußeren Plati nenlagen angeordnet sind, wobei mindestens eine zugehöri ge Masseschirmfläche auf den inneren Platinenlagen ange ordnet ist.
Description:
Beschreibung Leiterplattenanordnung mit mehrpoligem Steckverbinder Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung mit mehr- poligem Steckverbinder mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Problematik bezieht sich sowohl auf die Abschirmung von elektronischen Baugruppen ge- gen hochfrequente elektromagnetische Strahlungen von außen, wie z. B. Hochfrequenzeinstreuungen von Sendern oder Störungen durch Zünd-und Entladungsvorgänge, als auch auf die Verrin- gerung der Emission von Hochfrequenz von der Baugruppe selbst, wie z. B. Hochfrequenz-Störströme auf den Versor- gungsleitungen aufgrund von Microcontrollern in der Baugrup- pe. Während die gesamte Schaltungsanordnung als solche durch ein Metallgehäuse relativ einfach abgeschirmt werden kann, stellen dabei die das Gehäuse durchsetzenden Anschlüsse der Schaltung besondere Problemzonen dar. Zur Abschirmung werden dort entweder die Durchführungen der Anschlüsse durch Reali- sierung sogenannter Filter-Steckverbinder möglichst gut schirmend ausgeführt, wie dies beispielsweise in dem Fachauf- satz"Filter-Steckverbinder für die elektromagnetische Ent- störung"von Matthias Weber und Hans-Peter Mayr (ATZ Automo- biltechnische Zeitschrift 91 (1989), Seiten 588 bis 591) be- schrieben ist. Dieser Steckverbinder ist als Planar-Tiefpaß- filter in Dickschichttechnik ausgebildet und weist voneinan- der durch eine dielektrische Schicht getrennte Signal-und Masseelektroden auf, die einander überlappen. Insoweit ist der Filter-Steckverbinder gemäß dem genannten Fachaufsatz re- lativ komplex aufgebaut.

In der EP 0 563 071 Bl ist ein gegen Hochfrequenz abschirmen- des Gehäuse einer Schaltung, z. B. für die Steuerschaltung eines Air-Bags eines Fahrzeuges, beschrieben, bei der die

Durchführung der Steckerstifte über einen vom übrigen Gehäuse getrennten und abgeschirmten Vorraum erfolgt.

Aus der WO 95/33291 A1 ist schließlich ein oberflächenmon- tierter Steckverbinder bekannt, bei dem die Steckerpins mit ihren abgekröpften platinenseitigen Enden flächig auf den entsprechenden Leiterbahnen der Platine aufgelötet sind.

Schließlich ist es auf dem einschlägigen technischen Gebiet üblich, zur Abschirmung von hochfrequenten Störungen Konden- satoren zwischen die ein-und ausgangsseitigen Signalleiter- bahnen und entsprechende Masseleiterbahnen einer Leiterplat- tenanordnung zu setzen. Dabei können-wie dies beispielswei- se auch in der bereits erwähnten EP 0 563 071 B1 zu sehen ist -die Steckerpins senkrecht auf die Platine zulaufen und in entsprechenden Kontaktbohrungen mit einer Signalleiterbahn verlötet sein. An diese Signalleiterbahnen sind jeweils Kon- densatoren mit ihrem einen Anschlußpol angeschlossen, wobei der andere Anschlußpol auf einer gemeinsamen Massebahn liegt, die parallel vor dem Stecker liegt. Bei dieser Anordnung ist die Plazierung der Kondensatoren und die erzielbare Abschirm- wirkung problematisch.

Aus der JP 8-306410 A ist bekannt, plattenartige Leiterenden auf einer Endfläche von parallelen Streifenleitern anzuord- nen. Nur ein Teil des Leiterendes ragt aus einem Dielektrikum hervor, das einen Abschnitt des Leiterendes einbettet.

Aus der JP 9-46006 A ist eine Anordnung mit parallelen Mi- krostreifenleitern bekannt, zwischen denen eine Masseleitung angeordnet ist. Die Leiter sind auf einem Dielektrikum ange- ordnet, das mit einer Masseschicht versehen ist. Die Masse- leitung ist mit der Masseschicht verbunden.

Die DE 44 00 160 A1 betrifft eine Leiterplatte für ein Bussy- stem mit einer Vielzahl von Anschlußstellen für Leitungen, die an den Bus angekoppelt werden sollen. Eine Leiterfläche

ist als Massefläche ausgebildet, die mit keinem anderen Po- tential des Systems verbunden ist. Die Anschlußstellen sind mit Filterkondensatoren versehen.

Die JP 1-138786 A offenbart einen integrierten Schaltkreis mit einer Abschirmschicht, die die signalführenden Leiter dreidimensional umgibt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Lei- terplattenanordnung mit mehrpoligem Steckverbinder der gat- tungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß unter Erzielung einer guten Abschirmwirkung eine konstruktiv einfache und kompakte Ausgestaltung des Steckverbinders erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des An- spruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. So beansprucht der Steckverbinder durch die parallel zu einer Platinenlage auf- liegende Befestigung der Steckerpins auf der jeweiligen Si- gnalleiterbahn in Höhenrichtung zur Platine keinen nennens- werten Raum, was der Kompaktheit besonders zugute kommt. Für eine gute Abschirmwirkung sorgt die wechselweise Seite-an- Seite-Anordnung der Signal-und Masseleiterbahnen auf der Platinenlage und die zusätzlich vorgesehene Masseschirmfläche auf einer benachbarten Platinenlage. Hierbei ist von Vorteil, daß alle Leiterbahnen und die Masseschirmfläche in üblicher Fertigungstechnologie für das Aufbringen von Leiterbahnen auf Platinen, also ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand angebracht werden können. Insgesamt sind also alle Komponenten im Stek- kerbereich optimal zu plazieren, was in der Praxis zu einer Verbesserung der sogenannten elektromagnetischen Verträglich- keit bezüglich Ein-und Abstrahlung um mehr als 20 dB führen kann. Ferner kann die beim Stand der Technik vorgesehene Schirmkammer-z. B. der in der EP 0 563 071 Bl beschriebene Vorraum zur Durchführung der Steckerpins-komplett entfal- len.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterplat- tenanordnung mit mehrpoligem Steckverbinder wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zei- gen : Fig. 1 eine schematische ausschnittsweise Draufsicht auf eine Leiterplattenanordnung mit mehrpoligem Steck- verbinder, und Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung entlang der Schnittlinie II-II nach Fig. 1.

In den Zeichnungen ist eine zweilagige Platine 1 mit einem Substrat aus PCB-Material ausschnittsweise im Bereich eines mehrpoligen Steckverbinders 2 gezeigt. Auf der obengelegenen Platinenlage 3 sind drei Signalleiterbahnen 4.1,4.2,4.3 rechtwinklig bis an den Rand 5 der Platine 1 parallel mit Ab- stand zueinander herangeführt. Zwischen den Signalleiterbah- nen 4.1,4.2. bzw. 4.2,4.3 und neben den äußeren Signallei- terbahnen 4.1,4.3 sind Seite an Seite und parallel mit die- sen Leiterbahnen die Masseleiterbahnen 6.1,6.2,6.3,6.4 wechselweise mit diesen Signalleiterbahnen 4 angeordnet. Die Masseleiterbahnen 6 enden in einem Abstand 7 vom Rand 5 der Platine 1.

Auf der Platinenlage 3 liegen flach und parallel zu den Si- gnalleiterbahnen 4.1., 4.2., 4.3 Steckerpins 8.1,8.2,8.3 auf, die zur elektrischen Kontaktierung flächig auf den Si- gnalleiterbahnen 4.1,4.2,4.3 verlötet sind. Die über den Rand 5 hinausstehenden Enden 9 der Steckerpins 8 dienen dabei zum Einstecken in eine entsprechenden Buchsenanordnung.

Wie insbesondere aus Fig. 2 deutlich wird, ist auf der der oberen Platinenlage 3 abgewandten unteren Platinenlage 10 ei-

ne Masseschirmfläche 11 vorgesehen, die den von den Signal-4 und Masseleiterbahnen 6 eingenommenen Flächenbereich über- deckt. Dies wird aus der in Fig. 1 strichpunktiert einge- zeichneten Kontur 12 der Masseschirmfläche 11 deutlich. Die Masseschirmfläche 11 ist mit jeder Masseleiterbahn 6.1,6.2, 6.3 und 6.4 mehrmals über Durchkontaktierungen 13 durch die Platine 1 elektrisch verbunden. Die Masseschirmfläche kann auch auf einer Innenlage bei mehrlagigen Platinen realisiert sein.

Wie der Übersichtlichkeit halber nur in einem Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist, ist zwischen der Signalleiterbahn 4.1 und der Masseleiterbahn 6.1 auf der dem Steckerpin 8.1 abge- wandten Seite des Steckverbinders 2 ein Filterkondensator 14 geschaltet. Durch solche Filterkondensatoren 14 zwischen ent- sprechenden Signal-Masseleiterbahn-Paaren am Ende der Masse- leiterbahnen 6 werden niederimpedante, bis in den hohen Fre- quenzbereich wirkende parasitäre Kapazitäten zwischen den Si- gnalleiterbahnen 4 und Masseleiterbahnen 6 aufgebaut. Die Kopplungswege für hochfrequente Störungen beschränken sich damit hauptsächlich auf den Bereich zwischen den Signallei- terbahnen 4 und den dazwischen und darunterliegenden Massebe- reichen in Form der Masseleiterbahnen 6 und Masseschirmfläche 11 im Bereich des Steckverbinders 2.

Zur Verbesserung der Abschirmungseigenschaften kann schließ- lich-in den Zeichnungen strichliert angedeutet-noch eine Abschirmplatte 15 vorgesehen sein, die die Signalleiterbahnen 4.1,4.2,4.3 im Bereich des Steckverbinders 2 überspannt und auf den beiden äußeren Masseleiterbahnen 6.1,6.4 befestigt und elektrisch damit verbunden ist.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei mehrlagigen oder sogenann- ten Multilayer-Platinen entsprechende Signalleiterbahnen und Masseleiterbahnen auf den jeweils äußeren Platinenlagen 3,10 angeordnet sein können. Die Masseschirmfläche 11 befindet sich dann auf einer oder beiden der diesen beiden Steckver- binderbereichen benachbart liegenden inneren Platinenlagen.