CN101303947B - 将多个印刷线路互连的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将多个印刷线路互连的系统和方法。本发明提出一种连接到印刷线路板上的主电熔断器。该主电熔断器包括第一端子和第二端子，设在第一端子与第二端子之间将第一端子与第二端子电连接的可熔断件，以及位于第一端子和第二端子上能够接纳替代熔断器的接纳顶端段，用一个替代的可熔断件将第一端子连与第二端子电连接。

Description

将多个印刷线路互连的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种熔断器，特别地涉及一种适于连接到印刷线路板上的主熔断器和电熔断器组件、一种适于与主熔断器一起使用的替代熔断器以及一种提供熔断器组件的方法。
背景技术
熔断器或可熔断的连接器已为众所周知，它们保护电路不会受到过大的电流作用，这种过大的电流可能损坏电路或电装置。车辆一直使用熔断器来保护电路和电装置已经有很多年。这些熔断器常常为插入式片型熔断器。这种熔断器类型常常包括由熔断金属窄条冲压成的全金属熔断件。然后把在一端有一个开孔的单体件壳体连接到冲压成的金属熔断器上。开孔使得两个端子片能够由壳体伸展并插入到装放印刷电路板和调节电流的总线电中心(或母线连接的电中心(bussed electricalcenter))。在连接到该熔断器上的电路或电装置经受电流的不希望出现的增加之后，将插入式片型熔断器除去，并且用一个新的插入式片型熔断器替换。尽管插入式片型熔断器已经成功地使用，但是安装和生产这些熔断器比其它的替代品有时可能是比较费钱的。
发明内容
在本发明的第一方面，一种主熔断器适于连接(或安装)到印刷线路板上。该主熔断器包括第一端子和第二端子，设在第一端子与第二端子之间将第一端子与第二端子电连接的可熔断件，以及位于第一端子和第二端子上能够接纳替代熔断器的接纳顶端段，该替代熔断器适于用替代的可熔断件将第一端子与第二端子电连接。此外，第一端子和第二端子中至少一个端子有安装顶端段，该安装顶端段由肩部段形成，并且该安装顶端段适于连接到印刷线路板上。
在本发明的第二方面，一种电熔断器适于连接到印刷线路板上。该电熔断器包括第一端子和第二端子，设在第一端子与第二端子之间将第一端子与第二端子电连接的可熔断件，以及位于第一端子和第二端子上能够接纳替代熔断器的接纳顶端段，该替代熔断器适于用替代的可熔断件将第一端子与第二端子电连接。此外，第一端子和第二端子中至少一个端子有安装顶端段，该安装顶端段由肩部段形成，穿过印刷线路板中的开孔伸展，并且通过导电连接件永久地连接到印刷线路板上。
在本发明的第三方面，一种电熔断器组件适于安装到印刷线路板上。该电熔断器组件包括有第一端子和第二端子的主熔断器，以及设在这些端子之间将它们电连接的可熔断件。与该电熔断器组件一起也包括有第三端子和第四端子的替代熔断器，设在它们之间将这些端子电连接的替代的可熔断件，以及位于主熔断器上能够接纳替代熔断器的接纳顶端段，该替代熔断器适于用替代的可熔断件将第一端子电连接到第二端子上。第一端子和第二端子中至少一个端子有安装顶端段，该安装顶端段由肩部段形成，穿过印刷线路板中的开孔伸展，并且通过导电连接件连接到印刷线路板上。
在本发明的第四方面，一种替代熔断器适于与主熔断器一起使用。该替代熔断器包括第一端子和第二端子，以及设在第一端子与第二端子之间将这些端子电连接的可熔断件。该可熔断件由主熔断器的可熔断件偏置，并与主熔断器的可熔断件基本上平行，并且，把至少一个插座构造成容纳该替代电熔断器，并将该替代电熔断器电连接到主熔断器上。
本发明的第五方面包括一种用来提供与印刷线路板一起使用的熔断器组件的方法。该方法包括：提供有第一端子和第二端子的主熔断器，其中，每个端子有形成安装顶端段的肩部，用主可熔断件将第一端子与第二端子联接起来，该可熔断件能够调节电流，并且把主熔断器在第一端子和第二端子永久地连接到印刷线路板上，使得电流可以流过该主电熔断器。
附图说明
图1是适于装接到印刷线路板上的电熔断器的透视图；
图2是与印刷线路板一起使用的电熔断器的透视图；
图3是与印刷线路板一起使用的电熔断器的另一实施例的透视图；
图4是替代熔断器的透视图；以及
图5是电熔断器组件的透视图。
具体实施方式
现在参见图，图1图示出一个整体地用附图标记10表示的主熔断器，它适于装接(或连接)到印刷线路板上。该主电熔断器10包括总体用附图标记14表示的第一端子和总体用附图标记16表示的第二端子。一个可熔断件18将第一端子14与第二端子16电连接。总体用附图标记20表示的接纳顶端段位于第一端子14和第二端子16上，这些接纳顶端段能够接纳替代的电熔断器，该替代的电熔断器适于用一个替代的可熔断件将第一端子14电连接到第二端子14上。此外，第一端子14和第二端子16中至少一个端子有安装顶端段，其总体用附图标记26表示并由肩部28形成，适于安装接到印刷线路板上。
如在图2和3中所示出的那样，印刷线路板12采用通路(vias)以机械方式支承着主熔断器10，并且将主熔断器10电连接到由层压到不导电基底上的铜薄片刻蚀出的导电路径上。印刷线路板12常常采用由绝缘材料或基底夹在中间的多个导电层，并且采用热，压力和粘结剂层压出该印刷线路板。可以采用钻出的孔或者被称为通路的开孔将印刷线路板12的导电层连接起来。或者用铆钉充满这些钻出的孔，或者将这些钻出的孔进行电镀。虽然通路不可能形成对所有层的电连接，但是一般完全穿过印刷线路板12钻出通路。某些例外被称为盲通路，要求仅只能够在印刷线路板12的一侧看到的通路。另一个例外要求完全被夹在基底层之间的通路，被称为掩埋的通路。在大多数情况下，印刷线路板12的导电层采用装接到基底上的薄层铜。在装接上铜层之后，通过除去不想要的铜、仅只留下形成路径的细轨线，产生出导电路径。除去铜并且形成印刷线路板12的导电层的某些示例包括丝网印刷(silkscreen printing)，光蚀刻和轧制(milling)。
采用添加材料的方法在基底上产生导电层也是可能的。这种方法的一个示例要求用薄铜层铺设基底的整个表面。随后，制造者应用一个掩模仅只把将要装接导电路径的那些区域暴露出来。随后，印刷线路板12在暴露出来的那些区域接纳铜。然后，制造者将掩模去掉，并通过刻蚀导电路径周围的边界将导电路径与薄铜层分开。在构造出导电路径之后，可以将电部件安装在印刷线路板12上。最通常采用的安装方法是表面安装技术。这种安装(或装接)方法要求采用电部件，这些电部件有小的金属突起或端子，可以直接把这些小的金属突起或端子连接到印刷线路板12的表面上。
可以分段描述印刷线路板10的第一端子14和第二端子16，比如本体段30，总体用附图标记20表示的接纳顶端段，以及总体用附图标记26表示的安装顶端段。端子14和16的每段的截面可以基本上为长方形。在保持长方形截面的同时，沿着每个端子14和16的长度在不同的点处第一端子14和第二端子16的截面积可以变化。例如，本体段30可以有基本上不变的截面积。换句话说，本体段30的整个长度可以保持为基本上相同的截面积。尽管在这里给出了长方形的截面形状，但是其它的截面形状也是可能的，比如多边形，椭圆形，或者圆形。安装顶端段26和接纳顶端段20分别形成在本体段30的每一端。
可以将安装顶端段26设置在第一和第二端子14和16与接纳顶端段20相反的那端，并且安装顶端段也可以采用变化的截面积。安装顶端段26可以在印刷线路板12与主熔断器10之间提供电连接，同时也为主熔断器10以及如果添加替代熔断器也为替代熔断器提供实体支承。也可以采用肩部28，该肩部28与端子14和16整体地形成并与印刷线路板12接合。或者，肩部28可以与端子14和16分开地形成，并且在组装过程中将肩部28装接到端子14和16上。这些肩部28的形式可以取至少一个凸缘的形式，该凸缘由端子14和16向外且径向上伸展，为主熔断器10和如果添加替代熔断器也为替代熔断器提供可压缩的横向支承。肩部28的尺寸可以有变化，这取决于下述因素：比如主熔断器10的尺寸，与主熔断器一起使用的替代熔断器的尺寸，印刷线路板12的开孔的尺寸和形状，或者取决于与安装和支承主熔断器10有关的其它因素。
此外，第一端子14的安装顶端段26的长度可以与第二端子16的安装顶端段26的长度不同。如在图3中所示出的那样，第二端子16的安装顶端段26可以包括一个延长部分32。可以将该延长部分32设计成将来自印刷线路板12或者主熔断器10的电流携带到另一个位置。在一个实施例中，可以使用一个该延长部分32将来自主熔断器的电流携带到在总线电中心(未示出)内的一个位置。也可以在把该延长部分32电连接到位于总线电中心中的一个线束(a wiring harness)上。可以将该线束捆扎成束地进入能够装接到总线电中心上的一个连接器中。总线电中心也被称为电中心或者有时被称为熔断器盒，对于本领域技术人员来说，总线电中心是众所周知的。延长部分32也可以采用在它的整个长度上不变的截面积，或者替代地，截面积可以改变，产生一种带锥度的效果。
安装顶端段26的截面积、更具体地说，安装顶端段26离开肩部28伸展的那部分的截面积沿着该段26的长度可以改变。在一个实施例中，随着离开肩部28的距离增大，安装顶端段26的截面积减小。截面积的这种减小可以使将安装顶端段插入印刷线路板12的开孔或通路中变得容易。此外，截面积的减小可以产生楔形的形状。楔形的形状可以以摩擦的方式与印刷线路板12的开孔或通路接合，并且将主熔断器10在实体上和在电路上都牢固地装接到印刷线路板12上。在另一实施例中，安装顶端段26的截面积沿着它的长度可能不变。任何一种截面形状可以与如在图1和2中所示的长度相等的安装顶端段26和如在图3中所示的长度不等的安装顶端段26一起使用。
总体用附图标记20表示的且位于第一端子14和第二端子16上的接纳顶端段能够接纳替代熔断器。接纳顶端段20可适于用替代的可熔断件把第一端子14电连接到第二端子16上。位于端子14和16上在与安装顶端段26相反的那端的接纳顶端段20适于接纳替代熔断器，并且可以有改变的截面积。像本体段30那样，接纳顶端段20可以有基本上长方形的截面形状，但是另外的形状比如多边形也是可能的。然而，该截面积可以在接纳顶端段20的整个长度上按一个不变的比例改变，或者它可以在不同阶段按不同的比例改变。变化的截面积可以使在主熔断器10失效的情况下把替代熔断器连接到主熔断器10上变得容易。
一般说来，接纳顶端段20的形状与替代熔断器所采用的插座的形状极为相似。例如，接纳顶端段20可以采用在由离开肩部28最远的那个端部到靠肩部28最近的那个端部测量时逐渐增大的截面积。这种设计在接纳顶端段20与替代熔断器插座之间产生逐渐增大的压力。当替代熔断器插座与接纳顶端段20接合，且使替代熔断器移动到更靠近主熔断器10时，接纳顶端段20的逐渐增大的截面积在替代熔断器插座上施加更大的作用力。这个作用力产生足够大的摩擦力，以把替代熔断器牢固地保持在非常靠近主熔断器10的位置，并且也在主熔断器10与替代熔断器之间提供电连接。此外，接纳顶端段20可以有一个钝的端部36，该钝的端部控制替代熔断器与主熔断器10之间的距离，并且该钝的端部位于离开肩部28最远的那一点处。
如果接纳顶端段20的截面形状是长方形，该形状可以通过仅只改变长方形截面的两个侧面的长度或者通过同时改变所有四个侧面的长度来变化。接纳顶端段20位于与肩部28相反的那端的截面积可以等于或小于本体段30的截面积。尽管这里描述的截面形状是长方形，但是采用其它形状可以实现类似的功能。例如，可以采用锥形截面形状形成接纳顶端段20。锥形的接纳顶端段20可以与类似形状的替代熔断器插座接合，那么插座可以通过摩擦方式将替代熔断器保持在非常靠近主熔断器10的位置，并且携带来自第一和第二端子14和16的电流通过替代熔断器。可以通过端子14和16的安装顶端段26把接纳顶端段20和端子14和16的本体段30连接到印刷线路板12上。设置在第一端子14与第二端子16之间的一个可熔断件18将第一端子14电连接到第二端子16上。
可熔断件18电连接第一端子14和第二端子16。可熔断件18可以与第一端子14和第二端子16整体地形成，或者可以将它分开地制造出来，并且在制造出来之后将它电连接到第一端子14和第二端子16上。通过改变用来制造可熔断连接件18的材料特性可以实现多种电流量大小(或电流量额定值)。例如，可熔断件18可以是基本上马蹄形或者U形，并且把它电连接到每个端子14和16上。或者在另一实施例中，可熔断件18可以是S形的。在又一实施例中，可熔断件18可以基本上是直的。
图4和5示出了总体用附图标记22表示的一个替代熔断器，它适于与主熔断器10一起使用。替代熔断器22包括总体用附图标记38表示的第一端子和总体用附图标记40表示的第二端子，以及设置在第一端子38与第二端子40之间把它们电连接起来的一个可熔断件24。可熔断件24也可以被称为替代的可熔断件24，它可以由主熔断器10的可熔断件18偏置，并且与主熔断器10的可熔断件18基本上平行。另外，替代熔断器22采用总体用附图标记34表示的至少一个插座，把该插座的结构做成容纳替代熔断器22，并且在把替代熔断器22电连接到主熔断器10上。
替代熔断器22的第一端子38和第二端子40可以提供替代熔断器22与主熔断器10之间的电连接，也可以提供用于把替代熔断器22安装到主熔断器10上的结构支承。例如，替代熔断器22的第一端子38和第二端子40可以使用叉状连接器(或连接装置)42或者使用可以牢固地夹紧主熔断器10的部件。这些叉状连接器42可以与主熔断器10接合，这种接合的实现是通过：在主熔断器10的第一端子14和第二端子16上滑动进入每个叉状连接器42的叉件(或叉部)可以定位在主熔断器10的第一端子14和第二端子16的相对侧面上、相对于主熔断器10在实体上支承着替代熔断器22的位置。把能够接纳主熔断器10的第一端子14和第二端子16的插座34电连接到叉状连接器42上。
替代熔断器22所采用的插座34可以是内凹型的插座34，以接纳主熔断器10的接纳顶端段20。可以将插座34的形状做成在尺寸和形状两方面与接纳顶端段20极其相似，在这两个件之间实现卡扣配合。这种卡扣配合使得主熔断器10可以牢固地支承替代熔断器22，将它保持在其位置，同时在主熔断器10与替代熔断器22之间还提供电连接。例如，插座可以主要由金属制成，并且可以使用可以偏转的金属插脚，当把接纳顶端段20插入到插座34中时，这些插脚可以屈服。替代地，当依赖叉状连接器42实体支承替代熔断器22时，插座34可能屈服得极少，同时插座34将主熔断器10的第一和第二端子14和16电连接到替代的可熔断件24上。
可以将替代的可熔断件24设置在端子38和40之间，并且可以把它做成多种形状，与用于主熔断器10的可熔断件18非常相像。也可以与插座34或端子38和40一起整体地形成替代的可熔断件24，或者可以分开地制造出该可熔断件，并且在制造出来之后把它电连接到插座34或者端子38和40上。通过改变用来制造可熔断连接件24的材料特性可以实现多种电流量大小。例如，替代的可熔断件24可以是基本上马蹄形或者U形，并且把它电连接到每个端子38和40上。或者在另一实施例中，替代的可熔断件24可以是S形的。在又一实施例中，替代的可熔断件24可以基本上是直的。为了将主熔断器10和替代的熔断器22和谐地配装在一起，相对于用于主熔断器10的可熔断件18，可以使替代的可熔断件24由主熔断器10的可熔断件18偏置。通过考察图5可以看到这种关系。例如，如果把用于主熔断器10的可熔断件18安装在主熔断器10的一个侧面上，就可以把替代的可熔断件24安装在与用于主熔断器10的可熔断件18所安装的侧面相反的那个侧面上。这种配置使得安排更紧凑，使用空间更有效。
可以用一个帽盖44基本上将替代的可熔断件24连同插座34包封起来。如在图4和5中所示，帽盖44可以包封住插座34，替代的熔断器22的第一端子38和第二端子40，替代的可熔断件24以及叉状连接器42。帽盖44可以由聚碳酸酯，或者任何耐用、轻质和廉价的材料制成。如果由塑料或聚碳酸酯制成，可以将帽盖44做成多种颜色，以表示替代熔断器22的特定电流量，或者表示任何其它的识别目的。如果由塑料制成，帽盖44可以是透明的或者是不透明的，使得使用者可以看到替代熔断器22的内部，并且最终看到替代的可熔断件24以及替代的可熔断件24是否在工作。此外，帽盖44可以基本上与替代的可熔断件24形状相同。以这样的方式使帽盖的形状与替代的可熔断件24形状相同可以为替代的可熔断件24提供附加的保护，使它免受损坏。
为了向导电的电路提供可以切断的电流，在第一端子14和第二端子16处将主熔断器10装接在印刷线路板12上。安装件46可以是导电的，或者安装件46可以既是导电的又是结构性的。例如，在第一端子14与印刷线路板12之间可以采用焊锡，可熔化的金属合金，在第二端子14与印刷线路板12之间也可以采用焊锡，可熔化的金属合金。焊锡自身可以足够地提供主熔断器10与印刷线路板12之间安装件46的电部件和结构部件。替代地，在主熔断器10与印刷线路板12之间既提供电部件又提供结构部件的安装件(或连接件)46的形式可以为机械安装件，比如螺丝和小孔，插销，或者任何其它已知常见的并适用的机械安装件。机械安装件可以由既能够提供结构支承又能够提供导电性能的导电材料构成。这些安装件可以是永久的，或者是临时的。然而，焊锡或者任何其它导电的安装件46可以仅只提供电连接，而第一端子14或第二端子16可以采用一个实体的插座或者其它的实体连接件，以提供用于装接到印刷线路板12上的实体安装件。实体插座的形式可以为一个壳体(未示出)，该壳体可以有多个开孔，把这些开孔设计成容许第一端子14，第二端子16或二者可以穿过该壳体，并且与印刷线路板12电连接。实体插座的形状和长度将与第一端子14，第二端子16或二者的形状和长度非常相似。采用多个开孔的壳体的形式可以为一个总线电中心，熔断器盒，或者类似的装置，如前面提到过的那样。
本领域技术人员将很容易理解到：本发明有广泛的用途和应用。由本发明和前面的描述或者由本发明和前面的描述合理地建议的内容，本发明的不是上面描述过的许多实施例和变型以及许多变化，改进，和等价装置将是明显的，而不偏离本发明的实质或范围。因此，尽管在这里已经关于本发明的优选实施例详细地描述了本发明，但是应该理解到：本公开内容对于本发明仅只是说明性的，并且是示例性的，所公开的示例仅只为了提供本发明的充分内容和某些能够实现的内容。不希望前面的内容限制本发明，也不认为前面的内容会限制本发明，或者排除任何其它的实施例，变型，变化，改进，和等价装置，本发明仅只由下面的权利要求书和它的等价物限定。

Claims (9)

1.一种适于连接到印刷线路板上的主熔断器，它包括：
第一端子和第二端子；
设在所述第一端子与所述第二端子之间将所述第一端子与所述第二端子电连接的可熔断件；以及
位于所述第一端子和所述第二端子上能够接纳替代熔断器的接纳顶端段，所述替代熔断器适于用替代的可熔断件将所述第一端子电连接到所述第二端子上；
其中，所述第一端子和所述第二端子中至少一个端子有安装顶端段，所述安装顶端段由肩部段形成，并且适于安装到印刷线路板上，并且其中，当所述替代熔断器被接纳到所述接纳顶端段时，所述可熔断件与所述替代的可熔断件被定位成在竖向上彼此偏置的位置关系。
2.按照权利要求1所述的主熔断器，其特征在于，所述接纳顶端段适于接纳有叉状连接器的替代熔断器。
3.按照权利要求1所述的主熔断器，其特征在于，所述安装顶端段为楔形的形状，并且它至少在一点的厚度基本上与所述印刷线路板中开孔相同。
4.一种与印刷线路板结合的主熔断器，它包括：
第一端子和第二端子；
设在所述第一端子与所述第二端子之间将所述第一端子与所述第二端子电连接的可熔断件；以及
位于所述第一端子和所述第二端子上能够接纳替代熔断器的接纳顶端段，所述替代熔断器用替代的可熔断件将所述第一端子电连接到所述第二端子上；
其中，所述第一端子和所述第二端子中至少一个端子有安装顶端段，所述安装顶端段由肩部段形成，穿过所述印刷线路板中的开孔伸展，并且通过导电连接件永久地安装到印刷线路板上，并且其中，当所述替代熔断器被接纳到所述接纳顶端段时，所述可熔断件与所述替代的可熔断件被定位成在竖向上彼此偏置的位置关系。
5.按照权利要求4所述的主熔断器，其特征在于，所述安装顶端段为楔形的形状，且能够通过摩擦的方式配装到所述印刷线路板的所述开孔中，同时电连接到所述导电连接件上。
6.按照权利要求4所述的主熔断器，其特征在于，在紧邻所述开孔的位置，穿过所述印刷线路板中的所述开孔伸展的所述第一端子和所述第二端子中至少一个端子连接到所述印刷线路板与所述主熔断器相反的那个侧面上。
7.一种适于连接到印刷线路板上的电熔断器组件，它包括：
有第一端子和第二端子的主熔断器；
设在所述第一端子与所述第二端子之间将所述第一端子与所述第二端子电连接的可熔断件；
有第三端子和第四端子的替代熔断器；
设在所述第三端子与所述第四端子之间将所述第三端子与所述第四端子电连接的替代的可熔断件；以及
位于所述主熔断器上能够接纳所述替代熔断器的接纳顶端段，所述替代熔断器用替代的可熔断件将所述第一端子电连接到所述第二端子上，
其中，所述第一端子和所述第二端子中至少一个端子有安装顶端段，所述安装顶端段由肩部段形成，并且其中，当所述替代熔断器被接纳到所述接纳顶端段时，所述可熔断件与所述替代的可熔断件被定位成在竖向上彼此偏置的位置关系。
8.按照权利要求7所述的电熔断器组件，其特征在于，所述安装顶端段穿过印刷线路板中的开孔伸展，并通过导电连接件连接到所述印刷线路板上，所述安装顶端段包括至少一个叉状件，所述叉状件适于实体和电连接到所述主熔断器的所述第一端子和所述第二端子中至少一个端子上。
9.按照权利要求7所述的电熔断器组件，其特征在于，所述替代熔断器有至少一个插座，把所述插座构造成容纳所述替代熔断器，并且将所述替代熔断器电连接到所述主熔断器上。
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