CN101352114A - 用于固定电子组件的组合件及其使用和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于固定电子组件的组合件，所述组合件包括包含热塑性塑料材料的面板。所述面板包括用于紧固用来固定电子印刷电路板的栓系螺钉和弹簧组合件的固持元件。所述固持元件包括一个或一个以上开槽，所述开槽适于扩展所述元件以容许所述螺钉的插入和插入所述螺钉时孔的变形，同时锁定所述螺钉以将所述螺钉固持在适当位置。此布置容许除去类似装置中常用的金属支柱。还描述了用于制备所述组合件和固定所述印刷电路板的方法。

Description

用于固定电子组件的组合件及其使用和制造方法
技术领域
本发明大体来说涉及用于将电子组件固定在电子装置的机架上的组合件。
背景技术
在各种电子组件中，尤其是在电信设备中，导电系统需要提供对电磁干扰(EMI)的屏蔽。通常在机架式(rack-mounted)电信设备中使用面板用于如上所述的EMI屏蔽。
传统上，面板主要由金属板制成且具有用螺钉固定在其内表面上的印刷电路板(PCB)。面板还具有附接硬件，例如用于将面板-PCB组合件固定到机架上的闩锁和栓系螺钉。一般位于组合件的顶部和底部的螺钉是作栓系用的，且通常具有弹簧以便于装配与拆卸。由于金属面板制造技术的限制，栓系螺钉必须配有支柱以提供使螺钉-弹簧组合件附接到面板的设备和方法。所述支柱经压入而配合于金属面板中钻出的孔内且被固持于面板上。
虽然这些常规技术是有用的，但制造的复杂性一般较高。另外，所需多个零件的使用使得用于实际固定变得不方便且复杂。上述不方便进一步使制造成本和使用此类组合件的成本增加。
因此，存在对一种用于将面板固定到机架上的改进组合件系统的需要，以克服常规方法和组合件的上述限制。
发明内容
根据本发明的某些方面，一种用于固定电子组件的组合件包括包含热塑性塑料材料的面板。所述面板包括适于将栓系螺钉和弹簧组合件紧固在适当位置的成型固持元件。所述螺钉和弹簧组合件用于将印刷电路板固定到所述面板上。所述固持元件包括至少一个或一个以上开槽，所述开槽在所述螺钉的螺纹部分插入时扩展，且在所述螺纹部分已穿过孔时收缩以将所述螺钉的螺柄部分锁定在适当位置。
在本发明的其他方面中，所述固持元件为圆柱形状且包括一到八个开槽，优选四个开槽。所述面板优选是由热塑性塑料材料制成，所述热塑性塑料材料实质上导电，或实质上不导电但具有导电保形涂层。所述面板可有利地通过射出成形技术来制造。
附图说明
在阅读以下具体实施方式和参看附图之后将明了本发明的上述及其它优点和特征，附图中：
图1为根据本发明的一方面的组合件的透视图；
图2为组合件的一部分，其说明图1的组合件的一部分；
图3为图2的面板的横剖面图；
图4说明一具有螺纹部分和螺柄部分的螺钉；
图5说明根据本发明的某些方面一螺钉在一组合件中的部分插入；以及
图6说明根据本发明的各种方面一螺钉完全插入一组合件的配置。
具体实施方式
本文中所使用的术语“一”是指“至少一个”，除非另外提到。
术语“大致相同”或“大致相等”是指相对于界面的公差、零件的自由相对移动和其类似者的几乎相等的大小。
图1到图6说明根据本发明的各种实施例的用于将电子组件固定在机架上的组合件、其中所用的栓系螺钉和使用方法。
如图1中所说明，组合件100包括包含热塑性塑料材料的面板110。在所说明的实施例中，所述热塑性塑料材料为导电热塑性塑料材料。在其他实施例中，所述面板可包含收纳另一导电保形涂层的不导电热塑性塑料。可使用包括(例如)电镀、涂刷和热喷等的各种涂敷方法来涂覆所述涂层。虽然相对于某些导电热塑性塑料来论述本文中所描述的实施例，但所属领域的技术人员应易于了解这些实施例对于具有导电涂层的不导电热塑性塑料的应用，且这些实施例均包括于本发明的范围内并涵盖在权利要求书中。
图1和图3说明包含固持元件120的面板110，固持元件120此处被描述为穿过面板110的简单的孔。固持元件120一般经配置以收纳螺钉，例如，平螺钉、栓系螺钉和锥形螺钉等。根据本发明的一实施例，所述螺钉是如图4所说明的简易栓系螺钉400。螺钉400具有内径为DSI且外径为DSO的螺纹410，且螺钉400的螺柄部分420具有螺柄直径DSHANK。栓系螺钉还可包括弹簧(图式中未展示)，所述弹簧位于螺钉头中的一端上，且还适于位于在栓系螺钉固持元件中形成且直径为DHI的圆形凹痕中(图2)。
如图2中所说明，固持元件120具有穿过面板且直径为DH的孔。所述孔经定尺寸和配置以与螺钉的螺纹(例如，螺纹410)接合。另外，固持元件120具有未穿过面板且直径为DHI的圆形凹痕(250)，和外周边(240)。固持元件包括一个或一个以上开槽230。在图2所说明的实施例中，固持元件具有四个开槽230。所属领域的技术人员应了解，固持元件120可包含不同数目的开槽且通常包含一个或一个以上开槽。另外，所述开槽的形状在某些实施例中可不同。根据某些实施例，固持元件120包含一到八个开槽且优选包含四个开槽。
各开槽230均可定义为具有内周边260(虚线表示假想边界)，和与固持元件120的周边接界的外周边240。在其他实施例中，开槽230的外周边可具有小于固持元件120的周边的外周边。根据本发明的各种实施例，所述开槽230的内周边260的长度的和小于直径DHI的70％。在各图所说明的实施例中，所述开槽230的累积内周边长度介于直径DHI的约10％至约60％之间。
为了以稳定的配置容纳栓系螺钉的螺钉螺柄部分并将螺钉螺纹部分固持在所需位置，孔直径DH一般来说大于螺钉螺柄直径DSH，但稍小于螺钉的外径DSO，以容许固持元件与螺钉螺纹410啮合。在所说明的实施例中，直径DHI介于螺钉螺纹外径DSO的约50％至约92％之间。根据本发明的各种设计方面，直径DHI大于外螺钉螺纹直径DSO。在所说明的实施例中，直径DHI介于螺钉螺纹外径DSO的约110％至约200％之间。另外，在关于图1至6所说明的实施例中，螺钉螺纹的外径DSO为2.6毫米(mm)，且直径DH为2mm。所属领域的技术人员基于使用本文中关于上述实施例所揭示的准则的特定应用应易于能够确定其他尺寸。
如图5和6中所说明，使用时将螺钉400旋紧至固持元件120中，且固持元件的通孔经配置以承受螺钉螺纹410施加的负荷。因此，相应地，螺钉螺纹410与通孔可能响应将螺钉410向下驱动的力“C”而经受某种变形(图5)。所属领域的技术人员应了解螺纹410也可经历某种变形(图中未展示)。随着螺钉400沿所述力的方向向下移动，螺钉螺纹410从孔中露出以使螺柄部分存在于所述孔中。由于螺钉螺柄420暴露于所述通孔，螺钉400被锁定而不能沿向后方向移动。应了解面板110与固持元件120的材料应足够坚固，以阻止当将螺钉400插入固持元件120时的破裂。在图6所说明的实施例中，螺钉螺纹410从通孔中完全伸出，且螺柄420暴露于最后的孔螺纹之外。螺钉螺纹410与孔形成防止螺钉400向后移动的锁定配置。所述开槽230用于容许所述孔的上部分扩展以允许螺钉的螺纹部分穿过，且在螺纹部分穿过之后收缩以有效地将螺钉的螺柄部分锁定在适当位置。
相对于常规的多组件组合件，组合件100有利地为单一成型的组件。本发明进一步降低制造的复杂性与制造成本，提供已知应用的显著成本节约，例如在计算机系统中将印刷电路板(PCB)固定于机架上。这些实施例和技术也可更有利地应用于其他应用，且这些应用均包括在本文所附权利要求书的范围内。
有利地，所述组合件较易于固定在电子组件机架上，例如用于固定PCB的机架。根据本发明的一个实施例，将电子组件组合件固定在机架上(图中未展示)的方法包含：提供一组合件，例如组合件100；提供一栓系螺钉，例如栓系螺钉400；和将螺钉400穿过面板110旋紧至机架上，以使螺钉螺纹410至少部分穿过固持元件120且使螺钉螺柄部分420锁定，从而与固持元件120形成锁定配置。
如上所述，本发明提供的组合件还易于制造。相应地，在一个实施例中，提供一种制造用于将电子组件固定在机架上的组合件的方法。所述方法包括：提供具有形状与组合件100(尤其是面板110部分)相反的模穴的模具，和在实质上高压下射入热塑性塑料材料，以使在实质上高压下射入之后所述热塑性塑料材料与模具模穴的形状一致。
热塑性塑料为一种可塑或可变形的材料，受热时熔融为液体且在充分冷却后凝固成脆性、玻璃状的状态。多数热塑性塑料是高分子量聚合物，其链通过弱范德瓦尔力(vander Waals force)(聚乙烯)、较强的偶极-偶极交互作用和氢键结(尼龙)或甚至芳环堆叠(聚苯乙烯)而结合。热塑性聚合物不同于热固性聚合物(贝克来胶木(Bakelite)；硫化橡胶)，这是因为热塑性聚合物可再熔和重塑，这不同于热固性聚合物。许多热塑性塑料材料是加成聚合物，例如，例如聚乙烯和聚丙稀的乙烯基链增长聚合物。另外，可使用导电添加物(例如，石墨等)而将所述热塑性塑料制成为导电的。
射出成形是一种在生产中用于以热塑性塑料材料来制造零件的制造技术。使熔融塑料在高压下射入与产品的形状相反的模具中。在产品设计完成之后，使用金属(通常为钢或铝)制造模具，并对其进行精加工以形成所需零件的特征。射出成形可用于制造各种零件(包括小元件)，且由于其使用简便且具成本效率而成为最为常用的生产方法。因而，射出成形为此项技术中一种为人熟知的技术。
在制造中使用射出成形的主要问题在于使用所述技术是否可易于实现所需零件的功能。用于将PCB固定在机架上的常规组合件(例如金属面板和弹簧负载支柱)通常不可射出成形。本发明有利地在可射出成形实施例中提供支柱的所有特征，所述可射出成形实施例不如常规系统复杂、易于制造且提供显著成本节约。在已知应用中，例如将PCB固定在典型计算机系统机架上，成本可下降超过15％且同时进一步降低制造的复杂性。所属领域的技术人员应了解，例如上述特征的特征已有利地建构于面板110中。有利地使用提供设计自由度的射出成形技术来制造所述面板以包括本文所述的特征。
虽然本发明可易于有各种修改和替代形式，但已通过实例在各图式中展示了特定实施例并在本文中对其加以详细描述。然而，应了解本发明并非希望限于本文所揭示的所述特定实施例。相反，本发明希望涵盖属于所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、均等物和替代物。

Claims (23)

1.一种用于将电子组件固定在机架上的组合件，所述组合件包含：
面板，其包含热塑性塑料材料；
栓系螺钉和弹簧元件，其适于插入成型于所述面板中的固持元件，其中所述栓系螺钉具有螺柄部分和螺纹部分，所述螺纹部分具有内径DSI和外径DSO，且所述螺柄部分具有直径DSHANK，以及
固持元件，其适于将所述栓系螺钉紧固在所述面板上的适当位置，所述固持元件具有：圆形凹痕，其具有直径DHI且部分延伸穿过所述固持元件；和孔，所述孔位于所述圆形凹痕内、延伸穿过所述固持元件且具有直径DH，所述固持元件进一步包括从孔DH的外周边延伸的至少一个开槽，
其中所述固持元件开槽使得所述固持元件能够随着所述螺纹部分穿过所述孔而扩展以容纳所述栓系螺钉，并在所述螺钉的所述螺纹部分已经穿过所述孔时收缩以将所述螺钉的所述螺柄部分锁定在适当位置。
2.根据权利要求1所述的组合件，其中直径DH为直径DSO的约50％至约92％。
3.根据权利要求1所述的组合件，其中直径DHI介于直径DSO的约110％至约200％之间。
4.根据权利要求3所述的组合件，其中直径DHI经定尺寸而为所述栓系螺钉和弹簧元件中的所述弹簧提供基座。
5.根据权利要求1所述的组合件，其中所述固持元件具有圆柱形状。
6.根据权利要求1所述的组合件，其中所述固持元件具有约1个至约8个开槽。
7.根据权利要求6所述的组合件，其中所述固持元件具有4个开槽。
8.根据权利要求1所述的组合件，其中所述面板是通过射出成形制造的。
9.根据权利要求1所述的组合件，其中所述热塑性塑料实质上导电。
10.根据权利要求1所述的组合件，其中所述热塑性塑料实质上不导电，且所述面板进一步包含导电保形涂层。
11.一种用于将电子组件固定在机架上而未使用支柱的方法，所述方法包含：
提供组合件，所述组合件包含
面板，其包含热塑性塑料材料；
栓系螺钉和弹簧元件，其适于插入成型于所述面板中的固持元件，其中所述栓系螺钉具有螺柄部分和螺纹部分，所述螺纹部分具有内径DSI和外径DSO，且所述螺柄部分具有直径DSHANK，以及
固持元件，其适于将所述栓系螺钉紧固在所述面板上的适当位置，所述固持元件具有：圆形凹痕，其具有直径DHI且部分延伸穿过所述固持元件；和孔，所述孔位于所述圆形凹痕内、延伸穿过所述固持元件且具有直径DH，所述固持元件进一步包括从孔DH的外周边延伸的至少一个开槽，以及
将所述螺钉穿过所述面板旋紧至所述机架，以使所述螺钉螺纹穿过所述固持元件，且所述固持元件将所述螺钉螺柄部分锁定在所述面板上的适当位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中直径DH为直径DSO的约50％至约92％。
13.根据权利要求11所述的方法，其中直径DHI介于直径DSO的约110％至约200％之间。
14.根据权利要求13所述的方法，其中直径DHI经定尺寸而为所述栓系螺钉和弹簧元件中的所述弹簧提供基座。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述固持元件具有圆柱形状。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述固持元件具有约1个至约8个开槽。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述固持元件具有4个开槽。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述面板是通过射出成形制造的。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述热塑性塑料实质上导电。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述热塑性塑料实质上不导电，且所述面板进一步包含导电保形涂层。
21.一种用于制造组合件的方法，所述方法包含：
提供具有形状与所述组合件相反的模穴的模具，所述组合件包含：
面板，其包含热塑性塑料材料；
栓系螺钉和弹簧元件，其适于插入成型于所述面板中的固持元件，其中所述栓系螺钉具有螺柄部分和螺纹部分，所述螺纹部分具有内径DSI和外径DSO，且所述螺柄部分具有直径DSHANK，以及
固持元件，其适于将所述栓系螺钉紧固在所述面板上的适当位置，所述固持元件具有：圆形凹痕，其具有直径DHI且部分延伸穿过所述固持元件；和孔，所述孔位于所述圆形凹痕内、延伸穿过所述固持元件且具有直径DH，所述固持元件进一步包括从孔DH的外周边延伸的至少一个开槽，以及
在实质高压下将热塑性塑料材料射入所述模具中，以使所述热塑性塑料材料与所述模穴的所述形状一致。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述热塑性塑料实质上导电。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述热塑性塑料实质上不导电，且所述方法进一步包含：
在所述组合件上涂敷导电保形涂层。
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