CN100594464C - 用于电子设备的转轴 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于电子设备的转轴。电子设备具有第一半部和第二半部。转轴包括一刚性的，多层的并可电连接到电子设备的第一半部上的印刷线路板，和一电连接到印刷线路板上并可电连接到电子设备的第二半部上的柔性电路。印刷线路板相对于第一半部安装。当电子设备的第二半部相对于第一半部移动时，柔性电路弯曲或展开。

Description

用于电子设备的转轴
技术领域
本发明涉及一种转轴互连器(hinge interconnect)，特别是涉及一种用于将电子设备的两个半部电连接在一起的转轴互连器。
背景技术
例如笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话、便携光盘(CD)播放器、GPS设备、博奕设备和类似的电子设备经常设计为掀盖式或上翻盖式，在其中添加电子组件。这些电子组件必须通过一个转轴界面电连接到电子设备另一半部中的电子组件上。
这种电子设备组合几个如移动电话、全功能PDA、博弈设备、收音机、电视、个人识别设备、电脑无线端口和类似的功能型产品，合并入一个完整的服务电子设备。因而，需要高速信号和电子设备的两半部之间大量的信号传输。
电子设备目前的一种趋势是形成为“掀盖式”设备。在掀盖式电子设备中，可能要组合更多的功能件，包括大显示屏，以及增加多种的特性。然而，具有掀盖式电子设备的一个难题是需要传输可包括无线电频率信号的高速信号，和通过一相对小的转轴(即4.5mm直径)的大量信号。这必须可靠地传输并且需要几十万次的使用寿命。到此为止，这已成为主要的难题，并且这种产品的制造正寻求成本效益和可靠的解决方案。
一些制造业者通过多层柔性电路在两半部间互连电子组件，该柔性电路途经转轴，并与印刷线路板或在相对半部上的显示屏配合。这些柔性电路昂贵、很难安装到电子设备中，并且需要广泛的手工劳动。此外，转轴和通过其中的互连件趋于存在可靠性问题。由于电路数量需求的增加以及高速信号需求的增加，柔性电路互连件变得相对厚和不可弯曲。这导致了在本领域中使用柔性电路带来的可靠性问题。
经常地，如果转轴和/或柔性电路出现故障，处理整个设备替代了更换损坏的组件。而且，由于颜色用在更多的电子设备中，整个电子设备的更换不再具有成本效益。
一些制造业者利用在电子设备的上半部和下半部之间的滑动接触或摩擦接触形式的机械转轴。这些机械转轴由于大量的循环次数而易于磨损，并且不能传输无线电频率信号。
一些制造业者利用途经电子设备的转轴的小无线电频率电缆。这些无线电频率电缆昂贵并很难与电子设备装配。
本发明提供一种转轴和互连件，其提供解决这些问题的方案。本发明的其他特征和优点将通过阅读下述描述并结合附图而变得明显。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于例如笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话、便携式光盘(CD)播放器和类似的电子设备的转轴，该转轴使用可靠。
本发明的另一目的是提供一种用于电子设备的转轴，该转轴易于安装到电子设备中。
本发明的另一目的还提供一种用于电子设备的转轴，该转轴如果损坏后易于更换。
简要地，并根据前述的，提供了一种用于例如笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话、便携式光盘(CD)播放器和类似的电子设备的转轴。电子设备具有通过转轴部分连接的上半部和下半部。转轴包括一刚性的、多层的印刷线路板，一电连接(electrically coupled to)到印刷线路板并能电连接(electrically connected to)到电子设备的第一半部的连接器(connector)，和一电连接到印刷线路板，并能电连接到电子设备的第二半部的柔性电路。印刷线路板相对于第一半部安装。一对端盖间隔安装在印刷线路板上。一盖子环绕印刷线路板的一部分和柔性电路。盖子包括在其中的一开口，柔性电路延伸通过开口。盖子基本覆盖端盖，并能相对于端盖移动。电子设备的第二半部相对于电子设备的第一半部移动。伴随这种移动，柔性电路弯曲和展开，并且盖子和电子设备的第二半部一起移动。
附图说明
可以通过参考下面包括附图的说明书来更好地理解本发明的结构组织和操作方式，及其更多的目的和优点，附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是结合本发明特征的转轴的透视图；
图2是图1中沿2-2线的转轴的截面图；
图3是电子设备的透视图，其中可设置转轴；
图4是图1电子设备移除上半部示出了转轴的容纳空间的透视图；
图5是用于形成转轴的印刷线路板和连接器的透视图；和
图6是用于形成转轴的印刷线路板、连接器、一对端盖和一柔性电路的透视图。
具体实施方式
虽然本发明可以有不同形式的实施方式，但是附图中所示的，以及下文将要具体描述的，用于理解所公开内容的具体实施方式被看作是本发明原理的范例，而不在于将本发明限制到图示和所述的内容。
如图1所示一结合本发明特征的转轴20，其用在如笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话、便携式光盘(CD)播放器和类似的电子设备22中。如图3所示，电子设备22具有掀盖式设计，并包括通过互连组件连接在一起的上半部24和下半部26，该互连组件设置在上半部24和下半部26之间的卷曲部分28中。上半部24收容如显示屏等的电组件，下半部26收容如键盘等的电组件，显示屏和键盘通过转轴20电连接在一起。转轴20安装在上半部24和下半部26之间的转轴容纳空间30中。同样地，上半部24可通过旋转环绕转轴20和设置在弯曲部分28中的互连组件在下半部26上关闭。
转轴20电连接到电子设备22的上半部24中的电组件上，并电连接到电子设备22的下半部26中的印刷线路板(未示)上。转轴20包括一多层的，刚性印刷线路板32，连接器34，一对端盖36，38，柔性电路40和盖子42。
如图5最佳所示，多层印刷线路板32是细长的，并包括具有第一和第二相对端部的第一部分44，和设置在第一部分44的第二端部的第二部分46。第一部分44具有比第二部分46减少的宽度，并具有基本上长于第二部分46的长度。第一部分44的中心线偏移第二部分46的中心线。印刷线路板32能按期望形成为多层的，并可具有大量信号，如20至80个常有的信号。印刷线路板32提供阻抗(50欧姆)，控制沿第一和第二部分44，46的长度延伸的轨迹。
连接器34安装在印刷线路板32的第二部分46的下侧。连接器34插入电子设备22的下半部26中的印刷线路板(未示)。连接器34是通用件。
端盖36，38优选由塑料形成。一个端盖36位于印刷线路板32的第一部分44的第一端部44a上，另一端盖38位于印刷线路板32的第一部分44的第二端部44b上。端盖36，38适宜连接到印刷线路板32上，使得不受沿印刷线路板32传输的信号的干扰。每个端盖36，38具有基本为圆形的外表面。位于第一部分44的第一端部上的端盖36包括从此处向与第一部分44相反的方向延伸的圆柱形凸台48。
柔性电路在刚性印刷线路板32和电子设备22的上半部24之间设有“移动通道”。柔性电路40的第一端部在连接器34的同侧电连接到印刷线路板32的下侧。柔性电路40可无铅焊接到印刷线路板32上；可超声焊接到印刷线路板32上；通过压力接点连接，如通过利用凹口和粘结剂；利用导电粘合剂；以及类似方法。一可由环氧树脂形成的应力消除件50，其设置在印刷线路板32和柔性电路40之间的连接处，以减轻连接点处的应力。可选地，柔性电路40的第一端部40a可通过适当的装置直接合并到印刷线路板32中并粘合到印刷线路板上。柔性电路40的第二自由端部40b可焊接到电子设备22的上半部24中以配合特征，或可延伸到电子设备22的上半部24中并在上半部处如通过边缘贴装安装组件、显示器等。
柔性电路40是非常薄的，即2密耳至10密耳，在需要处阻抗控制，并且由于柔性电路是薄的和可柔曲的，柔性电路能高可靠性地弯曲和展开几十万次。柔性电路40具有在中性轴中的内部铜层，因而将破损的可能性降至最小。
盖子42由一外部圆柱壁52形成，该圆柱壁具有一沿盖子42的长度延伸的圆柱形通道54。外部壁52覆盖印刷线路板32的第一部分44，覆盖柔性电路40的一部分，并基本覆盖端盖36，38。外部壁52不覆盖凸台48。一细长开口56沿外部壁52的基本完整的长度延伸。柔性电路40的第二自由端部通过开口56。一圆形突起58设置在盖子42的内表面上接近开口54处。盖子优选由塑料或镀金属塑料形成。
外部壁52的圆柱形内表面和端盖36，38的圆形外表面基本彼此抵靠，并在两者之间留有足够的间隙以允许盖子42相对于端盖36，38自由滑动。如图2最佳示出，柔性电路位于盖子42中的一部分缠绕印刷线路板32并向外延伸穿过开口56。为柔性电路40确定一预定弯曲半径，以防止柔性电路40中的扭绞或破裂。柔性电路40抵靠盖子52内部上的圆形突起58，以防止柔性电路40在开口56处的急转弯。盖子42定位柔性电路40，并在柔性电路40弯曲和展开时，控制在其中的柔性电路40的运动。
一旦转轴组装后，转轴20形成与电子设备22的其余部件隔开的独立组件。因而转轴20形成为可易于用最少数目的步骤组装到电子设备22中的组件。为了将转轴20和电子设备22组装，转轴20放置在转轴容纳空间30中，并且连接器34与在电子设备22的下半部26中的印刷线路板(未示)配合，以固定转轴20的一端。柔性电路40的第二端与上半部24中的电组件配合。相应的结构设置在电子设备22中，凸台48安置在其中以固定转轴20的另一端。因而，刚性印刷线路板32被固定在相对电子设备22的下半部26的位置中。
当上半部24相对于下半部26旋转时，转轴20用于提供两半部24，26之间持续的电连贯。在上半部24打开时，柔性电路40在盖子42中展开。在柔性电路40和盖子42中的开口56之间的啮合引起盖子42带动上半部24移动。在上半部24关闭时，柔性电路40在盖子42中弯曲。再一次地，柔性电路40和盖子42中的开口56之间的啮合引起盖子42带动上半部24移动。在柔性电路40弯曲和展开时，盖子42控制位于其中的柔性电路40的运动。转轴20非常可靠并可经受重复的旋转。
如果转轴20磨损了，仅需要将转轴20替换和将上、下半部24，26之间的连接器恢复。整个电子设备22不需要丢弃。转轴20可容易地用最少数目的步骤从电子设备22上拆卸。为了拆卸转轴20和电子设备22，连接器34从电子设备的下半部26中的印刷线路板(未示)上脱离配合，以及柔性电路40的第二端部从上半部24中的电组件上脱离配合。然后，转轴20就从转轴容纳空间30中抬起。
虽然本发明的优选实施例已示出并描述，但是可以预见，在不脱离所附权利要求的精神和范围内，本领域技术人员可以对本发明进行各种修改。

Claims (19)

1、一种用于具有第一半部和第二半部的电子设备的转轴，该转轴包括：
电连接到电子设备的第一半部上的印刷线路板；和
电连接到所述印刷线路板的柔性电路，该柔性电路电连接到电子设备的第二半部上。
2、如权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述印刷线路板具有多层。
3、如权利要求1所述的转轴，还包括连接器，该连接器电连接到所述印刷线路板上，并提供在所述印刷线路板和所述电子设备的第一半部之间的电连接。
4、如权利要求3所述的转轴，还包括盖子，其环绕所述印刷线路板的至少一部分，并环绕所述柔性电路的一部分，所述盖子包括在其中的开口，所述柔性电路的一部分延伸通过所述开口。
5、如权利要求4所述的转轴，其特征在于，所述盖子包括在盖子靠近所述开口的内表面上的突起，所述柔性电路抵靠在所述突起上。
6、如权利要求4所述的转轴，还包括在所述印刷线路板上间隔设置的一对端盖，所述盖子覆盖所述端盖，并相对于端盖移动。
7、如权利要求6所述的转轴，其特征在于，所述端盖由塑料形成，和所述盖子由塑料形成。
8、如权利要求6所述的转轴，其特征在于，每个端盖具有圆柱形的外表面，和所述盖子具有圆柱形的内表面。
9、如权利要求8所述的转轴，其特征在于，所述端盖由塑料形成，和所述盖子由塑料形成。
10、如权利要求1所述的转轴，还包括盖子，其环绕所述印刷线路板的至少一部分，并环绕所述柔性电路的一部分，所述盖子包括在其中的开口，所述柔性电路的一部分延伸通过所述开口。
11、如权利要求10所述的转轴，其特征在于，所述盖子包括靠近所述开口的突起，所述柔性电路抵靠在所述突起上。
12、如权利要求10所述的转轴，还包括在所述印刷线路板上间隔设置的一对端盖，所述盖子覆盖所述端盖，并相对于端盖移动。
13、如权利要求12所述的转轴，其特征在于，所述端盖由塑料形成，和所述盖子由塑料形成。
14、如权利要求12所述的转轴，其特征在于，每个端盖具有圆柱形的外表面，和所述盖子具有圆柱形的内表面。
15、如权利要求14所述的转轴，其特征在于，所述端盖由塑料形成，和所述盖子由塑料形成。
16、一种用于具有第一半部和第二半部的电子设备的转轴，该转轴包括：
刚性的，多层的印刷线路板；
电连接到所述印刷线路板上，并电连接到所述电子设备的第一半部上的连接器；
电连接到所述印刷线路板上并电连接到所述电子设备的第二半部上的柔性电路；
在所述印刷线路板上间隔安装的一对端盖；
盖子，其环绕所述印刷线路板的至少一部分并环绕所述柔性电路的一部分，该盖子包括在其中的开口，柔性电路的一部分延伸通过所述开口，所述盖子覆盖所述端盖并相对于端盖移动。
17、如权利要求16所述的转轴，其特征在于，所述盖子包括靠近所述开口的突起，所述柔性电路抵靠在所述突起上。
18、如权利要求16所述的转轴，其特征在于，所述端盖由塑料形成，和所述盖子由塑料形成。
19、如权利要求16所述的转轴，其特征在于，每个端盖具有圆柱形的外表面，和所述盖子具有圆柱形的内表面。
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