CN101364679A - 电连接组件 - Google Patents

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Abstract

一种电连接组件，其包括具有第一侧面和第二侧面以及形成于其中的衬底开口的衬底。衬底由不导电材料制成。母线连接到衬底的第一侧面。母线有形成在其中的母线开口。迹线形成于衬底的第二侧面上。母线和迹线由导电材料制成。针被布置在衬底开口和母线开口中，其中针与母线和迹线电连通。

Description

电连接组件
技术领域
本发明主要涉及用于在配电电路和接线盒中使用的印刷电路板。更具体地说，本发明涉及印刷电路板和相配合的连接器之间的改进的电源连接。
背景技术
印刷电路板(PCB)被广泛用于机械支撑以及电连接电子元件和电子电路。印刷电路板在包括运输设备，例如机动车，在内的多种应用中通常是粗糙、廉价和高可靠的。当用于这些应用时，印刷电路板被用于包括控制电路、监测电路、接线盒和配电的多种目的。
印刷电路板通常使用传导通路或迹线(trace)来连接电子元件和电子电路。迹线可由层压在不导电衬底上的铜板蚀刻而成。广泛的固态电子元件，包括电阻、电容、晶闸管、整流器、二极管和晶体管可连接到印刷电路板，并通过迹线彼此电连接。
为在电元件与迹线之间实现电连接，通常是在其间使用电线。电连接器连接到线端，该线又连接到迹线。该类型连接的实例显示和描述在美国专利No.4526429中。美国专利No.4526429公开了具有不导电衬底板的PCB，该板包括多个形成在其上的迹线。该衬底有多个形成在其中并界定了内壁的开口。内壁衬有形成迹线的导电材料。顺应针(compliant pin)通过弹性接触衬底的衬有衬里的内壁而被摩擦地保持在适当的位置。于是，顺应针可连接到线或其他电构件，以将电元件连接到迹线。
尽管这些类型的连接基本上运行良好，但对特定相对强的电流的应用(例如，机动车内的配电)来说，迹线和衬里必须具有足够的厚度以承载相对大量的电源。因此，对那些将要承载相对大量电源的迹线而言，迹线的厚度和/或截面面积比承载较少量电源的迹线要大。
虽然印刷电路板可相对便宜地制造，但配有能承载大量电源的迹线的印刷电路板，由于迹线材料量相对较大且制造成本增加而相对较贵。
发明内容
本发明涉及一种电连接组件，其包括具有第一侧面和第二侧面以及形成于其中的衬底开口的衬底。该衬底由不导电材料制成。母线连接到衬底的第一侧面。该母线有形成于其中的开口。迹线形成在衬底的第二侧面上。母线和迹线由导电材料制成。针被布置在衬底开口和母线开口内，其中针与母线和迹线电连通。
当根据附图阅读时，从后续对优选实施方式的详细描述，本发明的多种目的和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
图1是放大的透视图，其部分地显示了依据本发明的电连接组件的横截面。
图2是图1中展示的电连接组件的放大的分解透视图。
具体实施方式
现在参考附图，图1和2展示了基本上以10指代的电连接组件，该组件基本上具有印刷电路板的形式。组件10适用于交通工具配电电路和接线盒。如下面将详细解释的，电连接组件10适合于提供高效的电源连接。
电连接组件10包括衬底12，该衬底基本上具有相对薄的平板的形式。衬底12可完全由单个不导电材料形成，或可由分开的并由不导电的绝缘材料层(未显示)支撑的多个导电层(未显示)形成。
如图1和2进一步所示，衬底12有第一衬底侧面14和第二衬底侧面16。第一衬底侧面14和第二衬底侧面16基本上相互平行，但本发明并不必须如此。
衬底12包括形成于其中的多个衬底开口18。衬底开口18从第一衬底侧面14延伸到第二衬底侧面16。在如图1和2所示的实施方式中，衬底开口18定位成沿衬底12的边缘基本上按直线排列。可替代地，衬底开口18可位于衬底12上的其他位置，且还可定位成非直线排列。
母线20连接到衬底12的第一衬底侧面14。母线20被设置成传导相对强的电流。母线20由导电材料制成。在一个实施方式中，母线20实质上由铜基材料制成。可替代地，母线20可由任何足以传导相对强的电流的导电材料制成，例如铝。任选地，母线20可镀有传导材料或保护材料。镀层被设置成在有害环境条件下保护母线，且进一步帮助母线20传导相对强的电流。在一个实施方式中，母线20可镀锡基材料(tin-based material)。在另一个实施方式中，母线20可镀足以在有害环境下保护母线的另一种材料，如锌，且进一步帮助母线20传导相对强的电流。
在一个实施方式中，母线20被设置成传导约1安培至约150安培的范围内的电流。在另一个实施方式中，母线20可被设置成传导大于或小于150安培的电流。如图1和2所示，母线20有基本上矩形的截面形状，并有母线厚度t1。在另一个实施方式中，母线可有任何截面形状和足以传导相对强的电流的母线厚度t1
母线20可通过任何适当的方式附着到或连接到衬底，如软焊。可替代地，母线20可通过机械紧固件连接到衬底，如铆钉、销和螺杆。
如图1和2进一步所示，母线20包括第一母线侧面22和第二母线侧面24。第一母线侧面22和第二母线侧面24基本上相互平行，但本发明并不必须如此。母线20包括多个母线开口26。母线开口26从第一母线侧面22延伸到第二母线侧面24。如图1和2所示，母线开口26定位成基本上按直线排列，且基本上与衬底开口18相对应。每一母线开口26界定在母线20内形成的壁28。壁28从第一母线侧面14延伸到第二母线侧面24。如图1和2所示，母线开口26和壁28具有基本上圆柱体的形状，但应理解其可制成有任何截面形状。
如图1和2进一步所示，一个或多个导电层或导电迹线30连接到衬底12的第二侧面16。迹线30被制成为将安装在或连接到衬底12上的元件或电路(未显示)连接在一起。该迹线界定了用于多种元件或电路的电连接格(electrical connection grid)。迹线30可由铜制成，并可通过包括丝网印制、光刻和印刷电路板加工的多种方法而应用于衬底12的不导电部分。可替代地，可使用将迹线连接到衬底12的其他方法。在第一种实施方式中，衬底12的迹线所连接到的部分包括玻璃纤维材料。在另一个实施方式中，陶瓷或聚合材料足可用于使导电层绝缘。在该实施方式中，迹线30由导电材料制成，例如铜。在另一实施方式中，迹线30由另一材料制成，例如铝。迹线30可为足以电连接预定元件和电路的任何形状、构造或厚度。作为替代实施方式，衬底可被制成其间带有迹线的多个不导电材料层，形成多层衬底(未显示)。
迹线30包括第一迹线侧面32和第二迹线侧面34。第一迹线侧面32与第二迹线侧面34基本上相互平行，但本发明并不必须如此。迹线30包括多个迹线开口36。迹线开口36从第一迹线侧面32延伸到第二迹线侧面34。如图1和2所示，迹线开口36对应衬底开口18设置。每一迹线开口36界定形成在迹线30内的迹线壁37。迹线壁37从第一迹线侧面32延伸到第二迹线侧面34。迹线壁37可有任何截面形状。如图2所示，迹线30有从第一迹线侧面32延伸到第二迹线侧面34的迹线厚度t2。根据通过迹线30的预期电流确定迹线厚度t2的大小。
电连接组件10进一步包括由三种不同类型的连接器40、50和52表示的一个或多个电连接器。每一连接器40、50和52包括被设置成连接到配合连接器(未显示)或电线(未显示)的主体或上部48。上部48可制成铲形连接器(spade connector)、绕接柱(wire wrap post)、卷曲连接器(crimp connector)或任何其它足以连接到配合连接器或电线的适当成形构造。为了简化，只有单个连接器40将在以下根据组件10详细描述。
电连接器40有通常以42指代的针部。针部42和上部48界定其间的肩43，该肩可与母线20的第一侧面22直接接触，从而实现母线20和连接器40之间的额外的电连通。
针部42被设置成用于为母线20提供弹性连接。如图1和2所示，电连接器40、50和52可被设置成带有单个针部42或多个针部42。针部42基本上布置在母线20、衬底12和迹线30各自的开口26、18和36内。
针部42包括通常由44指代的弹性部分。弹性部分44被设置成当压按装配到母线开口26内时弹性变形，从而将连接器40摩擦地保持到母线20。在该实施方式中显示，弹性部分44由一对由孔62分隔开的向外延伸的接头44界定。在操作中，当电连接器40插入到母线20的开口26中，接头60被轻微地朝对方向内推动，从而将电连接器40摩擦地保持到母线20。接头60的外端与母线20的壁28接触和接合，从而在母线20和连接器40间实现电连通。
连接器40也与迹线30电连通。在一个实施方式中，针部42还包括端部46，以实现该电连接。端部46穿过衬底开口18和迹线开口36布置。端部46可直接接触迹线壁37，从而实现与迹线30的电接触。可替代地，端部46可通过焊料连接(solder connection)70(相对于连接器50所示)电连接到迹线30。在该实施方式中，端部46通过软焊连接到迹线30。在另一个替代实施方式中，针部42的端部46基本上与第二迹线侧面34平齐(相对于连接器40所示)。
在操作中，母线厚度t1与迹线厚度t2比相对厚。与没有这种母线的普通印刷电路板相比，厚度的差异具有优势，该优势是，相对较厚的母线20使其能承载相对较强的电流，且允许迹线30承载相对较弱的电流。对这些普通印刷电路板而言，为承载较强电流，其迹线较厚和较大。形成较厚迹线在增加生产成本的同时也增加了迹线的材料消耗。相应地，迹线30的厚度t2可在本发明中减小，以产生较便宜的电连接系统10。
依照专利法规的规定，本发明的操作原理和操作方式在其优选实施方式中被解释和举例说明。但是，应了解本发明可以解释和举例说明以外的方式被实施，而不偏离其主旨和范围。

Claims (13)

1.一种电连接组件，其包括：
衬底，其包括第一侧面和第二侧面以及形成于其中的衬底开口，所述衬底由不导电材料制成；
母线，其连接到所述衬底的所述第一侧面，所述母线由导电材料制成，所述母线有形成于其中的母线开口；
迹线，其形成于所述衬底的所述第二侧面上，所述迹线由导电材料制成；以及
针，其布置在所述衬底开口和所述母线开口内，所述针与所述母线和所述迹线电连通。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述针包括布置在所述母线开口内并与由所属母线开口界定的内壁接合的弹性部分，其中当被布置在所述母线开口中时，所述弹性部分变形，从而相对于所述母线摩擦地保持所述针。
3.如权利要求2所述的组件，其中所述弹性部分由一对与所述内壁接触的向外延伸的接头界定。
4.如权利要求1所述的组件，其中邻接所述针的所述迹线的厚度基本上比邻接所述针的所述母线的厚度小，以使所述母线被设置成传导相对强的电流，而所述迹线被设置成传导相对弱的电流。
5.如权利要求1所述的组件，其中所述迹线包括迹线开口，且其中所述针被布置在所述迹线开口内。
6.如权利要求5所述的组件，其中所述针被软焊到所述迹线，从而实现其间的电连通。
7.如权利要求1所述的组件，其中所述针包括主体部分和针部，所述主体部分和所述针部界定其间的肩，所述针部布置在所述衬底开口和所述母线开口中，且其中所述肩接触所述母线。
8.如权利要求1所述的组件，其中所述衬底由平板材料制成。
9.如权利要求1所述的组件，其中所述母线可传导范围为约1安培到约150安培的电流。
10.如权利要求1所述的组件，其中所述母线有基本上矩形的截面形状。
11.如权利要求1所述的组件，其中所述母线实质上由铜制成。
12.如权利要求1所述的组件，其中所述母线被镀。
13.如权利要求12所述的组件，其中所述镀是锡镀。
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