CN101203090B - 通过焊接来表面贴装电元件的结构和用于该结构的电元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包括基底(12)和电元件(14)的结构，该电元件包括由绝缘材料制成的底座(20)和连接端子(40)，每个端子与基底(12)的连接垫(18)通过焊膏点(60)连接，其特征在于，该结构包括插入在基底(12)和所述元件的底座(20)之间的块(62)，该块(62)大体上位于用于致动元件而施加力(F)的轴线(A-A)上，以避免底座(20)的变形，并且所述块(62)由焊接到在基底(12)上关联的导电垫(64)的少量焊膏构成。一种安装按钮式电开关的应用。

Description

通过焊接来表面贴装电元件的结构和用于该结构的电元件
技术领域
本发明涉及通过焊接尤其是通过回流焊接将电元件表面贴装在基底上的结构。
本发明还涉及用于依照本发明结构的电元件，并且尤其是涉及电开关。
背景技术
本发明尤其是涉及以下类型的结构，包括：
-基底，例如印刷电路板，其顶面包括多个导电连接垫；和
-电元件，其包括：
*由绝缘材料制成的底座，一般为板的形式，其由与基底顶面的一部分相对延伸的底面限定，该元件受到沿着与底座平面大体正交的方向施加的致动力；和
*多个设置在底座周边上的接线端子，它们每一个通过焊膏点与基底顶面的相应的连接垫电连接。
此种类型的元件尤其是包括小型化的电开关或“导航仪”(即电子设备所配备的多通道开关控制元件，这些电子设备例如便携式电话、个人数字助理等等)。
手动地致动该元件，例如借助按钮或致动杆，就可通过建立电开关通道来允许用户产生电信号，例如启动或选择信号。
为此，用户向该元件施加致动力，例如向电开关施加致动力，该力为竖直定向，即与通常被认为是水平方向的底座的一般平面正交。用户施加的力总是大于建立电开关通道所需的最小力，因此该致动导致过度的力施加到了电元件上，尤其是施加到了它的底座上，因此存在着损坏元件的风险，尤其是使绝缘底座变形。
当该元件(例如电开关)非常小时，该元件损坏的风险更大，因为尤其是构成底座的绝缘塑料的厚度非常小，因此更加容易永久性的塑性变形。
上述的变形是不允许的，因为它通常致使元件无法使用，或者使元件的操作性能改变得难以接受。
US-A-4 803 321(ITT)描述和显示了包括由绝缘塑料制成的底座的电开关，该底座能支承在印刷电路板的顶面上。用于将开关与印刷电路板的导电轨道连接的电接线端子属于将插入到印刷电路板的孔中的类型。当竖直的致动力F施加到按钮时，为了避免绝缘底座过分大的变形，底座的中部包括与底座一体模制的底脚，其竖直地延伸直到印刷电路板的顶面。
该设计的特别的缺陷在于增加了元件的总的高度，并且不适合利用回流焊接的表面贴装方法。在焊接操作时，元件“升高”可变的量，对于很薄的元件来说，该可变的量会变得很关键并且不能允许。
发明内容
本发明提供一种上述类型的结构，其特征在于，它包括竖直地插入到基底的顶面和元件的底座的底面的面对部分之间的块，该块与施加所述力的轴线大体上对准，以避免底座的变形，并且所述块由用于焊接到与基底顶面相关联的导电垫的少量焊膏构成。
因此，本发明有利地采用通过焊接的表面贴装工艺来制成块，该块本身由焊膏组成，形成位于底座的底面和印刷电路板的顶面之间的分隔。
本发明还提供用于依照本发明的结构的元件，其具有下列特征：
-所述元件的底座底面的面对部分为可以焊接到所述块的导电支座；
-底座底面的所述部分为由绝缘材料制成的部分；
-底座底面的所述部分形成为能与所述块配合；
-底座底面的所述部分包括可以收容所述块的上部部分的包容部；
-底座底面的所述部分包括可以接纳在所述块的上部部分内的尖端；
-所述元件是电开关，其包括所述底座，该底座限定了顶部敞开的空腔；至少一个中心固定触点和至少一个侧面固定触点，触点设置于所述空腔中；并且大体为圆顶状的脱扣构件接纳在空腔内，脱扣构件的周边与侧面的固定触点形成电接触，所述脱扣构件是弹性变形的，以在该构件受到所述致动力时建立两固定触点之间的电连接；和
-所述底座的轮廓为矩形，并且它包括四个设置在底座的角部的接线端子。
附图说明
在阅读下面的详细说明后，本发明其它的特征和优点将变得更加明显，出于理解的目的将参考附图进行说明，其中：
图1是依照本发明的包括印刷电路板和电开关的结构的分解透视示意图；
图2是在图1的电开关的竖直中平面内的剖面图，其中它的各个组成部件处于组装状态，且处于这样一个位置，在该位置用它的焊膏块将它焊接到印刷电路板；
图3是图1所示的电开关的仰视的透视图；
图4是带有固定触点和接线端子的电开关的由绝缘塑料制成的底座的俯视的透视图；
图5是固定触点的俯视的透视图，在其上包覆成型(overmoulded)图4的由绝缘塑料制成的底座；
图6至9是对应于图1的中部的多个视图，它们示意性地显示了依照本发明的结构的替换实施例。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的、同功能的或者类似的元件将通过相同的附图标记表示。
不是为了限制，而是为了更加易于理解说明书和权利要求的目的，术语“竖直的”、“水平的”、“上或顶”、“下或底”等将是参考附图的纵轴V使用，该纵轴V形成在图中显示的正交坐标系L、V、T的一部分，这仅仅是依据惯例表示的，并没有参照地球的重力。
图1显示的结构10基本上由下部印刷电路板12和电开关14组成，该电开关为可以通过焊接而被表面贴装并紧固在板12的顶面16上的电元件。
已知的是，顶面16包括多个导电连接垫，其中，在此为四个设置在矩形的四个角上的连接垫18，每个垫具有矩形轮廓。
每个连接垫18可以连接到电开关14的相应的接线端子，在此为通过焊接连接。
已知的是，电开关14具有下部底座20，在此该底座大体是矩形板，利用绝缘塑料模制而成，由它的平底面22和它的平顶面24界定。
绝缘底座20基本上包括大体为圆柱状的中部空腔26，其在顶部竖直地开口，并且通过它的圆柱状的侧壁28和它的与底面22平行的水平底壁30限定。
已知的是，空腔26的水平的底部30包括中央的插入物32，其组成了固定的中部电触点，水平的底部30还包括周围的环34，其组成了固定的侧面的触点，这两种固定的电触点设置成使得它们的上部接触面与底部30平行且对齐。
如图5所示，固定的中部电触点32形成了切割金属接触板36的一部分，该切割金属接触板还包括两个接线端子38。
同样地，环形的侧面电触点34形成了切割金属板37的一部分，该切割金属板37还包括两个接线端子40。
当底座20已被包覆成型在板36和37上之后，分别以两对端子38和40形式的四个接线端子大体上设置在底座20的四个角42处，底座20在此的轮廓为矩形。
特别的如图2所示，在包覆成型之后，每个端子38、40的水平的平底面大体上与底座20的底面22的平面齐平。
已知的是，为了建立在固定触点32和固定触点34之间的电开关通道，电开关14包括中部脱扣构件44，它是已知的一般设计，在此具有圆顶形形状，其位于侧面的固定触点34的顶面上，并且它的中部延伸以朝向中部固定触点32，该中部可以与中部固定触点32形成电接触，以建立电开关通道。
在脱扣构件44在适当位置的情况下，空腔26通过密封薄膜48隔离。
为了改变脱扣构件44如在图2中所示处于休止位置的状态，该电开关为常开型，电开关14包括致动构件50，在此形成为中部按钮的形式。
组成致动构件的按钮50具有由平的下部水平致动面54限定的中心体52，它能作用于脱扣构件44的中部45。例如，该中心体由塑料包覆成型在金属带上制成。
中心体52被包覆成型在支承板56上，这样就可借助固定于底座20四个角的矩形轮廓上部盖板58来使按钮相关于底座20而被保持和支承。
为了松开该构件44，致动力F施加在致动构件50上，所述力沿着开关的中心纵轴A-A大体竖直地施加，纵轴A-A大体上与脱扣构件44的中心轴线一致。
当施加力时，脱扣构件44的状态改变，并且建立了开关通道，然后致动构件施加力F至绝缘底座20的中部，该中部具有与面22和30之间的距离相当的较小的厚度“e”。
带有接线端子40的开关14是这样的电元件，其适合于通过焊接、利用表面贴装的工艺被固定到印刷电路板12的顶面16。
利用该已知的焊接工艺，每个接线端子38、40是通过焊膏块60(也称为焊膏点)被电连接或者电接合到印刷电路板12的导电连接板18。
在回流焊接之后，焊膏点60一方面提供电连接，并且另一方面使电元件(在此为开关14)固定到基底12的顶面16。
为了在焊接之后保证元件14的良好固定和几何平衡，有四个接线端子38和40，但是仅仅两个端子38和40就足够为两个固定触点32和34提供电连接。
如图2所示，因为采用表面焊接工艺，底座20的底面22和印刷电路板12的顶面16之间存在竖直的间隙“p”。
因为电元件不断小型化，所有尺寸变小了，特别是底座的中心厚度“e”变得越来越小。
因此，施加致动力F会导致底座20暂时性和/或永久的变形，底座20在它的中部弯曲，从而挤压在顶面16上。
为了避免所述变形，结构10包括形成间隔支撑的块62，其竖直地插入在基底14的顶面16和绝缘底座20的底面22的面对部分之间。
该块62大体上设置成与施加致动力F的轴线A-A对准，以防止底座在它的中部变形。
有利的是，块62由少量的焊膏形成，在回流焊接操作时，它焊接到在基底板12顶面16上的关联的其他的连接垫64。
因此，块62有利的是仅仅是通过焊膏形成的，其放在关联的连接垫64上的适当位置，在回流焊接之后，其与底面22的一部分66(在此为中部)配合。
图1至5示意性地显示了第一实施例，绝缘板20在中部66包括圆柱状的凹部68，其“露出”中心电触点32底面33的平的水平面对部分。
举例来说，该凹部68是在借助于与面33配合的脱模结构进行包覆成型操作过程中得到的。
在这样的情形下，焊膏块62焊接到连接垫64和固定电触点32。
由于块62的存在，可以理解的是致动力F机械地直接传递到印刷电路板12，基本上不会使绝缘底座20变形。
在图6所示的替换的实施例中，构成固定触点32的中心插入物包括竖直地向下突出的鼓包，从而中心插入物的底面33大体上与底座20的底面22齐平。
因此，凹部68提供了接近导电支座33的途径，在此导电支座33属于块62可以焊接到的固定中心触点32。然而，上述的用于焊接块62的上部部分的导电支座不是形成开关14的其中一个电触点的必需部分。
在图7所示的替换的实施例中，底座20的底面22的中部66为由绝缘材料制成的部分，块62仅仅焊接到印刷电路板12的连接垫64。
图8为类似于图7所示的实施例，其中中部66由绝缘材料制成，并且也形成有凹部68，以便能够与块62的上部部分配合，该凹部68有助于在回流焊接操作时通过将焊膏“保持”在相应的区域中而产生块62。
最后，图9显示了由绝缘材料制成的中部66的另一种构造，在此为尖端70的形式，其优选的是向下突出，并且接纳在块62的上部部分内。
不脱离本发明的范围，在基底顶面上的每个分立元件的安置可以使用几个焊膏点，例如，焊膏点围绕施加致动力的竖直总体轴线以环形形式布置在绝缘底座的中部之下，并且特别的依照施加于元件的力的大小和/或相对于底座厚度而言的底座的纵向和横向尺寸来布置。

Claims (8)

1.用于在基底(12)上通过焊接来表面贴装电元件(14)的结构(10)，该基底是印刷电路板，该类型的结构包括：
-基底(12)，其顶面(16)包括多个导电连接垫(18)；和
-电元件(14)，其包括：
*由绝缘材料制成的底座(20)，为板形式，由与基底(12)顶面(16)的一部分相对地延伸的底面(22)限定，该电元件受到沿着与底座的平面正交的方向施加的致动力(F)；和
*设置在底座(20)周边的多个接线端子(38，40)，每个接线端子借助焊膏点(60)与基底(12)顶面(16)的对应连接垫(18)电连接；
其特征在于，该结构包括竖直地插入在基底(12)的顶面(16)与所述电元件的底座(20)的底面(22)的面对部分(66)之间的块(62)，该块(62)设置成与所述力(F)施加的轴线(A-A)对准，以避免底座(20)的变形，并且其中所述块(62)由少量的焊膏构成，其被焊接到与基底(12)的顶面(16)相关联的导电垫(64)。
2.用于根据权利要求1所述的结构的电元件，其特征在于，所述电元件(14)的底座(20)的底面(22)的面对部分(66)是能够焊接到所述块(62)的导电支座(33)。
3.用于根据权利要求1所述的结构的电元件，其特征在于，所述底座(20)的底面(22)的所述部分(66)是由绝缘材料制成的部分。
4.用于根据权利要求1所述的结构的电元件，其特征在于，所述底座(20)的底面(22)的所述部分(66)被形成为能够与所述块(62)配合。
5.根据权利要求4所述的电元件，其特征在于，所述底座(20)的底面(22)的所述部分(66)包括能容纳所述块(62)的上部部分的包容部(68)。
6.根据权利要求4所述的电元件，其特征在于，所述底座(20)的底面(22)的所述部分(66)包括能被接纳在所述块(62)的上部部分中的尖端(70)。
7.用于根据权利要求1所述的结构的电元件，其特征在于，该电元件为电开关(14)，该电开关包括所述底座(20)，该底座限定了顶部敞开的空腔(26)；至少一个中心固定触点(32)和至少一个侧面固定触点(34)，所述中心固定触点和侧面固定触点设置于所述空腔中；以及为圆顶状的接纳在空腔(26)内的脱扣构件(44)，脱扣构件的周边(46)与侧面固定触点(34)形成电接触，所述脱扣构件是弹性变形的，以在该脱扣构件受到所述致动力(F)时建立两固定触点(32，34)之间的电连接。
8.根据权利要求7所述的电元件，其特征在于，所述底座(20)的轮廓为矩形，且所述底座包括四个设置在底座角部的接线端子(38、40)。
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